Brevet FR2949830A1 — publié le 20110311

VILEBREQUIN A PLAN DE JOINT DECALE POUR MOTEURS NOTAMMENT POUR VEHICULES ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'invention se rattache au secteur technique des vilebrequins pour moteurs utilisés pour les véhicules du type automobiles, poids lourds, ces vilebrequins pouvant être obtenus par forgeage ou pouvant être creux et conformés par assemblage de deux coquilles par toute technique appropriée. Le problème posé est le suivant. Le vilebrequin composé de tourillons (la) et de manetons (lb) illustré figure 1 est susceptible de présenter des zones critiques (zc) situées sur le maneton côté plateau au niveau du plan de joint et de la gorge de celui-ci. On a ainsi représenté aux figures 2 et 3, en vues partielles agrandies, une partie du vilebrequin avec l'identification par (zc) de la zone critique. Les fissures peuvent se générer par : - une concentration d'impuretés matières dans la zone critique - une coupure de fibres au niveau du plan de joint - le travail en traction û compression du vilebrequin de la zone critique Si l'on se réfère aux figures 4 et 5 illustrant une partie du vilebrequin et une coupe selon la ligne A-A au niveau du maneton, on a représenté par (lc) la génératrice périphérique du maneton brut de forge, et par (ld) la génératrice périphérique de la même section mais usinée. Cet usinage génère ainsi une coupure des fibres de la pièce forgée puis usinée avec des conséquences sur sa tenue en fatigue. Le plan de joint de la pièce forgée telle que le vilebrequin est une zone où la matière se trouve en très forte compression avec une grande concentration d'impuretés matières due au mouvement de la matière pendant l'opération de forgeage. On a ainsi représenté en figure 6 la section du maneton avec la représentation du fibrage matière longitudinal dans le vilebrequin. On identifie clairement la zone critique (zc). On a représenté en traits continus la section du maneton une fois usinée, et on identifie parfaitement la zone de coupe de certaines fibres à l'usinage et le fort taux de compression de la matière. Cette problématique étant posée et les inconvénients parfaitement identifiés, le Demandeur a cherché à y remédier, ce qui était loin d'être évident, compte tenu de l'ancienneté de ce problème et de l'absence de réponse pour y remédier par le Demandeur et les autres fabricants de vilebrequins pour moteurs qui sont nombreux. On pourrait envisager de travailler sur le renforcement des zones critiques avec d'éventuels traitements de surfaces générant des opérations supplémentaires et délicates à mettre en application, sauf à traiter l'ensemble du vilebrequin et non les zones critiques identifiées. La démarche du Demandeur s'est orientée différemment en travaillant non plus sur les zones critiques précitées, mais à partir d'une réflexion sur le plan de joint. La solution apportée répond au problème posé en évitant la concentration d'importantes matières dans les zones critiques considérées, et d'autre part, en améliorant la tenue du vilebrequin en fatigue. Selon une première caractéristique de l'invention, le vilebrequin pour moteurs à plan de joint notamment pour véhicules, est remarquable en ce que le plan de joint est décalé soit de manière locale sur chaque maneton, soit sur tout le pourtour périphérique du vilebrequin par rapport à son emplacement initial situé en demi-partie diamétrale, et en ce que le décalage � d � du plan de joint a pour fonction d'excentrer la zone de concentration d'impuretés matières et la contraction des fibres au forgeage par rapport à la zone critique (zc) de fissuration. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustrée d'une manière non limitative aux figures des dessins où : - la figure 1 est une vue d'un vilebrequin selon l'art antérieur. - la figure 2 est une vue à grande échelle d'une partie de vilebrequin mettant en valeur le maneton et la zone critique. - la figure 3 est une vue partielle et en perspective illustrant le vilebrequin et son plan de joint. - la figure 4 est une vue partielle illustrant la partie maneton d'un vilebrequin après forgeage. - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 4. - la figure 6 est une vue en section du maneton avec la représentation des fibres matières après l'opération de forgeage. - la figure 7 est une vue de face d'un vilebrequin avec plan de joint décalé selon l'invention. - la figure 8 est une vue complémentaire à la figure 7, en perspective du vilebrequin illustrant le lignage du plan de joint. - la figure 9 est une vue similaire à la figure 4, mais du vilebrequin à plan de joint décalé selon l'invention. - la figure 10 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 9. - la figure 11 est une vue similaire à la figure 6, mais du vilebrequin à plat de joint décalé, avec représentation des fibres matières après l'opération de forgeage. - la figure 12 est une vue en variante de la figure 10. - la figure 13 est une vue similaire à la figure 11, mais sera la variante de la figure 12. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. 10 Le vilebrequin selon l'invention tel qu'illustré aux figures 7 à 13, est remarquable en ce que son plan de joint (P) est décalé soit de manière locale sur chaque maneton, soit sur tout le pourtour périphérique du vilebrequin par rapport à son emplacement initial situé en demi-partie diamétrale, comme 15 représenté figures 3 à 6 par exemple selon l'art antérieur. Ce décalage identifié par � d � du plan de joint a pour fonction d'excentrer la zone de concentration d'impuretés matières et la contraction des fibres au forgeage par rapport à la zone critique (zc) de fissuration. 20 En se référant aux figures 7 à 9, à l'endroit du maneton, le plan de joint (P) se situe dans un plan supérieur à la ligne de joint (P1) (comme illustré sur les figures, mais peut se situer dans un plan inférieur) établie sur les tourillons avec une ligne de liaison (P2) de joint entre elles établie sur les ailes (le) de raccordement du maneton aux tourillons. Cette ligne de liaison 25 (P2) se trouve en oblique vers le haut du tourillon au maneton correspondant. Le plan de joint se situe donc hors de la zone de fissuration principale du vilebrequin. En se référant aux figures 9 et 10, le décalage du plan de joint au niveau du maneton permet d'éloigner et d'externaliser la zone de concentration des fibres avec en conséquence une limitation des fibres coupées lors de l'usinage. Ce décalage du plan de joint s'effectue dans ce cas par rapport au plan diamétral du vilebrequin. Par ce décalage du plan de joint, cela permet de diminuer très fortement les sorties de fibres à l'usinage. Le taux de compression de la matière et la concentration des impuretés ne se trouve plus dans la zone critique de fissuration du vilebrequin et on améliore la tenue : la fatigue de celui-ci. On a illustré aux figures 12 et 13 une autre variante de l'invention dans le décalage du plan de joint pour assurer la même fonction pour diminuer la concentration des impuretés matières et les sorties de fibres au niveau de la zone critique de formation du vilebrequin. A cet effet, le vilebrequin est fabriqué dans la zone diamétrale du vilebrequin disposé localement à l'endroit des manetons ou sur son pourtour périphérique avec des bourrelets (1g) symétriques disposés avant la zone limite d'ébavurage représentée par des traits verticaux (te) en décalant ainsi le plan de joint dans le plan diamétral du vilebrequin. C'est le bourrelet ainsi réalisé lors du forgeage qui reçoit et présente la zone où la matière est fortement comprimée avec la concentration des impuretés de matières. La configuration des bourrelets peut être locale au niveau des manetons, ou être réalisée sur toute la périphérie du vilebrequin. La solution apportée par le Demandeur permet une tenue en fatigue améliorée du vilebrequin ainsi réalisé. Le procédé de fabrication du vilebrequin selon l'invention consiste donc lors du forgeage du vilebrequin en une ou deux parties à mettre en oeuvre un plan de joint décalé par rapport à la ou les zones critique de fissuration situées au niveau des manetons, de sorte qu'après usinage du vilebrequin, on obtienne une limitation des fibres matières coupées. REVENDICATIONS- 1- Vilebrequin pour moteurs à plan de joint notamment pour véhicules, caractérisé en ce que le plan de joint (P) est décalé soit de manière locale sur chaque maneton, soit sur tout le pourtour périphérique du vilebrequin par rapport à son emplacement initial situé en demi-partie diamétrale, et en ce que le décalage � d � du plan de joint a pour fonction d'excentrer la zone de concentration d'impuretés matières et la contraction des fibres au forgeage par rapport à la zone critique (zc) de fissuration. - 2- Vilebrequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de joint (P) se situe dans un plan supérieur ou inférieur à la ligne de joint (P1) établie sur les tourillons avec une ligne de liaison (P2) de joint entre elles établie sur les ailes (le) de raccordement du maneton aux tourillons, et en ce que cette ligne de liaison (P2) se trouve en oblique vers le haut du tourillon au maneton correspondant. - 3- Vilebrequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vilebrequin est fabriqué dans la zone diamétrale du vilebrequin disposé localement à l'endroit des manetons ou sur son pourtour périphérique avec des bourrelets (1g) symétriques disposés avant la zone limite d'ébavurage représentée par des traits verticaux (te) en décalant ainsi le plan de joint dans le plan diamétral du vilebrequin, et en ce que le bourrelet ainsi réalisé lors de la forge reçoit et présente la zone ou la matière fortement comprimée avec la concentration des impuretés de matières. - 4- Procédé de fabrication de vilebrequin avec plan de joint, caractérisé en ce que lors du forgeage du vilebrequin en une ou deux parties, il consiste à mettre en oeuvre un plan de joint décalé par rapport à la ou les zones critiquede fissuration situées au niveau des manetons, de sorte qu'après usinage du vilebrequin, on obtienne une limitation des fibres matières coupées.