Brevet FR2936849A1 — publié le 20100409

BIELLE, PROCEDE DE REALISATION DE CELLE-CI ET ATTELAGE MOBILE COMPORTANT UNE TELLE BIELLE [0001 La présente invention concerne une bielle destinée notamment à l'attelage mobile d'un moteur de véhicule automobile. [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'industrie automobile, notamment pour diminuer la consommation des véhicules et les rejets de gaz carbonique dans l'atmosphère. [0003] Dans un moteur de véhicule automobile, la liaison mécanique entre un piston et le vilebrequin est réalisée par une bielle dont une première extrémité, appelée � pied �, est reliée au piston, tandis qu'une deuxième extrémité, appelée � tête �, est fixée à un maneton, lequel est limité latéralement par deux joues du vilebrequin. [0004 Le montage de la bielle est tel qu'à proprement parler la tête de bielle n'a pas besoin d'être guidée latéralement sur le maneton. C'est pourquoi il peut exister un jeu relativement important entre la tête de bielle et les joues de vilebrequin, ces dernières n'ayant qu'un rôle de butée. [0005] Cependant, dans la réalité, la tête de bielle fonctionne de manière équivalente à une liaison rotule avec pour conséquence qu'en cas d'instabilités, des mouvements d'angulation peuvent se produire, ces mouvements se trouvant à l'origine d'efforts latéraux qui doivent être repris par la tête de bielle. [0006] A cet effet, il est prévu sur chaque face latérale de la tête de bielle une zone de contact annulaire destinée à venir en contact avec une joue du vilebrequin lors de mouvements d'angulation de la bielle par rapport au vilebrequin. [0007] Cette zone de contact annulaire latérale présente en pratique une surface de contact surdimensionnée par rapport aux besoins réels de reprise d'effort latéral. Il en résulte que les frottements, proportionnels à la surface de contact, pouvant apparaître entre la zone de contact annulaire et les joues du vilebrequin sont trop importants, ce qui entraîne une augmentation inutile de la consommation du véhicule et de la quantité de gaz carbonique rejetée. [0008] Aussi, un but de l'invention est de proposer une bielle qui permettrait de limiter cette surconsommation du véhicule en carburant, liée aux frottements excessifs pouvant se développer entre les faces latérales de la tête de bielle et les joues du vilebrequin. [0009] Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce à une bielle, tout particulièrement destinée à l'attelage mobile d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur équipant un véhicule automobile. La bielle comprend une tête de bielle destinée à être montée entre deux joues du vilebrequin dudit moteur, remarquable en ce que ladite tête de bielle présente sur au moins une face latérale une couronne latérale le long de laquelle est ménagé au moins un évidement définissant au moins un plot de contact faisant saillie, ledit plot de contact étant destiné à venir en contact avec une joue du vilebrequin lors d'un mouvement d'angulation de la bielle par rapport audit vilebrequin. [0010] Ainsi, la surface totale de contact d'une face latérale de la tête de bielle conforme à l'invention est réduite à la surface minimum fonctionnelle pour reprendre un effort latéral créé sur la tête de bielle lorsque celle-ci vient éventuellement en contact avec une joue du vilebrequin. Cette surface minimum est définie par celle des plots de contact. Il a été estimé qu'une surface représentant environ 10% de la surface de la zone de contact annulaire d'une tête de bielle conventionnelle était suffisante pour reprendre les mêmes efforts latéraux. [0011] On comprend donc que l'invention permet, par une diminution très sensible d'environ 90% de la surface de contact, et donc une réduction significative des frottements entre tête de bielle et joues du vilebrequin, et de là une diminution de la consommation. [0012] Il faut également noter un avantage très important de l'invention qui consiste en une réduction de la masse de la bielle résultant des évidements ménagés le long des couronnes latérales de la tête de bielle. Cette réduction de masse évaluée autour de 1,5% contribue également au gain sur la consommation en carburant déjà apporté par la diminution de la surface de contact latéral. [0013] De manière pratique, la bielle selon à l'invention peut être réalisée par la mise en oeuvre d'un procédé comprenant une étape de forgeage au moyen d'un outil de forge apte à réaliser ledit évidement et une étape d'usinage dudit plot de contact. [0014] Selon une variante de la bielle conforme à l'invention, ledit évidement est constitué d'une portion d'épaisseur nulle de ladite couronne latérale, lesdits plots de contact étant réalisés sur des zones de départ d'usinage de la bielle. [0015] Selon l'invention, un procédé de réalisation de cette variante comprend une étape de forgeage au moyen d'un outil de forge apte à réaliser une couronne d'épaisseur nulle et une étape d'usinage des plots de contact sur les zones de départ d'usinage. [0016] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. � La figure 1 est une vue en perspective d'une tête de bielle selon l'art antérieur. � Les figures 2a à 2d sont des vues en perspective d'un premier mode de réalisation de la bielle conforme à l'invention. � La figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation de la bielle conforme à l'invention. [0017] Sur la figure 1 est représentée en perspective une tête 10 de bielle d'un moteur de véhicule automobile, telle qu'actuellement connue de l'état de la technique. De manière habituelle, la tête 10 de bielle comporte sur chaque face latérale 11, 12 une couronne latérale dont seule la couronne 110' située sur la face 11 est visible sur la figure 1. Bien entendu, une couronne identique est présente sur la face latérale 12, opposée à la face 11. [0018] De manière à reprendre les efforts latéraux développés entre la tête 10 de bielle et les joues du vilebrequin, non représentées sur la figure 1, une zone de contact annulaire est formée par usinage sur chaque couronne latérale ; la zone de contact annulaire sur la couronne 110' est référencée 111' sur la figure 1. La surface S de cette zone 111' de contact est définie par le diamètre de l'alésage de la tête 10 de bielle et par l'épaisseur ep de l'usinage réalisé sur la couronne 110' annulaire. [0019] Comme cela a été expliqué plus haut, la surface S de cette zone de contact est en général largement surdimensionnée compte tenu des efforts latéraux qui doivent être réellement repris. Il en résulte des frottements inutilement élevés ayant pour conséquence une augmentation de la consommation de carburant. [0020] Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose une tête de bielle dont différentes variantes d'un même mode de réalisation sont illustrées sur les figures 2a à 2d. [0021] Comme on peut le voir sur les figures précitées, la couronne circulaire 110 est façonnée de sorte à présenter le long de son pourtour des évidements, ici au nombre de trois, référencés 111, 112, 113, définissant des plots 121, 122, 123 de contact faisant saillie, destinés à venir en contact avec une joue du vilebrequin et reprendre les efforts latéraux qui apparaissent lors de mouvements d'angulation de la bielle par rapport au vilebrequin. [0022] La même configuration d'évidements et de plots de contact est réalisée sur la face latérale 12, opposée à la face 11. [0023] Les évidements 111, 112, 113 de la couronne circulaire 110 peuvent être réalisés par forgeage au moyen d'un outil de forge de forme appropriée. Les plots 121, 122, 23 de contact sont ensuite usinés par fraisage. [0024] On constate sur les figures 2a à 2d que la surface totale S' de contact développée par l'ensemble des trois plots 121, 122, 123 est sensiblement plus faible, à épaisseur ep égale, que la surface S de la zone annulaire 111' de contact présentée par la tête 10 de bielle connue de l'état de la technique montrée à la figure 1. [0025] En pratique, la surface S' peut être ramenée à 10% de la surface S, d'où une réduction correspondante des frottements et une diminution de la consommation du véhicule. [0026] D'autre part, comme cela apparaît clairement par comparaison entre la Io figure 1 et les figures 2a à 2d, les évidements 111, 112, 113 contribuent à réduire la masse de la tête 10 de bielle, de l'ordre de 1,5% par exemple, ce qui entraîne une réduction de consommation supplémentaire. [0027] La figure 2a fournit une réalisation générale d'une tête 10 de bielle conforme à l'invention à trois évidements 111, 112, 113 et trois plots 121, 122, 123 15 de contact. [0028] Dans ce mode de réalisation, la position du plot 123, par exemple, sur la couronne 110 est définie par un angle a quelconque entre son axe D3 de symétrie et l'axe longitudinal A de la bielle. Les deux autres plots 121 et 122 sont repérés par les angles a1 et a2 de leurs axes D1, D2 de symétrie respectifs avec l'axe D3 de 20 symétrie du plot 123. [0029] La figure 2b montre une première variante du mode de réalisation de la figure 2a dans laquelle le plot 121 est centré sur l'axe longitudinal A de la bielle vers l'intérieur de la bielle et les plots 122 et 123 sont symétriques par rapport à l'axe A, les angles a1 et a2 étant définis par les relations a1 = a2 = 180°- a. 25 [0030] Dans la deuxième variante de la figure 2c, l'angle a vaut 60° et les angles a1 et a2 de la figure 2b sont égaux à 120°, les trois plots 121, 122, 123 étant disposés aux sommets d'un triangle équilatéral. [0031] La troisième variante de la figure 2d diffère de celle de la figure 2b du fait que le plot 123 centré sur l'axe A de la bielle est situé vers l'extérieur de la bielle. L'angle a vaut donc 0° et les angles a1 et a2 peuvent être quelconques ou être pris égaux à 120°. [0032] La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel la couronne latérale 110" présente des évidements formés par des portions de couronne, telles que 111", où l'épaisseur ep est nulle dans la partie gauche, comme indiquée par les flèches. A noter que la partie droite bénéficie de toute la tolérance de fabrication. [0033] Les plots 121", 122", 123" et 124" faisant saillie étant réalisés sur des zones de départ d'usinage de la bielle, c'est à dire les zones où la fraise d'usinage vient en appui sur la face latérale 11 de la tête de bielle. Plus particulièrement, les plots 121" et 122" sont des zones de section minimale du corps de bielle, les quatre plots servant également à la prise de pièce sur la machine d'usinage. Comme indiqué sur la figure 3, les axes D3 et D4 des plots 123" et 124" forment un angle de 120°. [0034] La tête 10 de bielle peut être réalisée par forgeage à l'aide d'un outil de forge calibré pour obtenir une épaisseur ep de couronne nulle. Cette étape de forgeage est suivie par une étape d'usinage par fraisage des plots 121", 122", 123", 124" de contact sur les zones de départ d'usinage. [0035] L'avantage de ce mode de réalisation est l'utilisation d'un outil de forge standard dont seul le tolérancement aura été modifié de manière à obtenir une épaisseur ep nulle.25 REVENDICATIONS1. Bielle comprenant une tête (10) de bielle destinée à être montée entre deux joues du vilebrequin dudit moteur, caractérisée en ce que ladite tête de bielle présente sur au moins une face latérale (11, 12) une couronne latérale (110 ; 110") le long de laquelle est ménagé au moins un évidement (111, 112, 113) définissant au moins un plot (121, 122, 123 ; 121", 122", 123", 124") de contact faisant saillie, ledit plot de contact étant destiné à venir en contact avec une joue du vilebrequin lors d'un mouvement d'angulation de la bielle par rapport audit vilebrequin. 2. Bielle selon la revendication 1, dans laquelle au moins un plot (121 ; 123) de contact est placé sur l'axe longitudinal (A) de la bielle. io 3. Bielle selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle ladite couronne latérale (110) comporte trois plots (121, 122, 123) de contact disposés à 120° le long de la couronne. 4. Bielle selon la revendication 1, dans laquelle ledit évidement est constitué d'une portion d'épaisseur (ep) nulle de ladite couronne latérale (110"), lesdits plots (121", 15 122", 123", 124") de contact étant réalisés sur des zones de départ d'usinage de la bielle. 5. Bielle selon la revendication 4, dans laquelle lesdites zones de départ d'usinage sont des zones d'épaisseur minimale de la bielle et des zones de prise de pièce. 6. Procédé de réalisation d'une bielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 3, caractérisé en ce ledit procédé comprend une étape de forgeage au moyen d'un outil de forge apte à réaliser ledit évidement (111, 112, 113) et une étape d'usinage dudit plot (121, 122, 123) de contact. 7. Procédé de réalisation d'une bielle selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape de forgeage au moyen 25 d'un outil de forge apte à réaliser une couronne (110") d'épaisseur (ep) nulle et uneétape d'usinage des plots (121", 122", 123", 124") de contact sur les zones de départ d'usinage. 8. Attelage mobile d'un moteur à combustion interne comportant au moins un bielle conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.5