Brevet FR2948429A1 — publié le 20110128

PROCEDE DE FABRICATION D'UN VILEBREQUIN CREUX [0001 L'invention concerne un procédé de fabrication d'un vilebrequin creux destiné à des moteurs et véhicules susceptibles d'être équipés de ce type de vilebrequin et le vilebrequin ainsi obtenu. [0002] Les vilebrequins qui équipent les moteurs des véhicules actuels sont des pièces généralement fabriquées en une seule pièce. Cette pièce monobloc peut être par exemple forgée à la presse ou coulée. La matière utilisée peut être de la fonte ou de l'acier. Cette matière est présente dans toutes les sections de la pièce ce qui nécessite de réaliser, au cours des opérations d'usinage, des orifices de passage pour l'huile permettant de lubrifier les paliers et les manetons présents sur le vilebrequin. [0003 On peut également réaliser les vilebrequins par estampage à chaud avec un plan de joint qui suit la géométrie du vilebrequin (plan de joint brisé). Toutefois cette technique ne peut être appliquée dans tous les cas pour les vilebrequins qui équipent les moteurs à 3 ou 6 cylindres et qui présentent des écarts d'angles importants entre les manetons et contrepoids. Dans ce cas, on peut proposer de réaliser un estampage à chaud vilebrequin avec un plan de joint plat suivi d'une découpe de la bavure et d'une opération de maillage à chaud ce qui permet de mettre le vilebrequin dans sa géométrie finale, en particulier pour obtenir l'angle voulu entre lesdits manetons et contrepoids. [0004] Selon ces deux procédés de fabrication, la matière utilisée est présente dans toutes les sections ce qui nécessite de réaliser lors des opérations d'usinage, des trous pour le passage d'huile pour lubrifier les paliers et manetons. [0005] Du fait des formes pleines d'un tel vilebrequin, celui-ci présente généralement un poids important qu'il n'est pas possible de réduire sans toucher à la géométrie et aux dimensions des formes extérieures du vilebrequin. [0006 Par ailleurs, pour les vilebrequins de moteur à 3 ou 6 cylindres se posent encore la problématique du décalage angulaire entre les manetons. [000n Ainsi, dans FR 1 231 527, on propose de fabriquer un vilebrequin à partir d'une barre ronde que l'on soumet à une étape de refoulement pour former les flasques puis que l'on soumet ensuite à un nouveau chauffage local pour décentrer d'abord les flasques puis le maneton au cours d'une étape d'estampage dans une presse. Le vilebrequin est porté par un support qui permet le déplacement en translation et en rotation de la tige dans la presse permettant ainsi de réaliser les manetons de manière successive et décalés angulairement les uns des autres. [000s] On a proposé également de réaliser un vilebrequin à partir d'une tige tubulaire permettant ainsi un gain de poids. Ainsi, dans GB 511 217, on propose un procédé de forgeage d'une tige tubulaire qui consiste à serrer la tige selon plusieurs emplacements et à déplacer les pinces axialement les unes par rapport aux autres pour déformer la tige. [0009] L'ensemble des ces procédés reste relativement long à mettre en oeuvre et donc économiquement peu avantageux. [0010] De manière à offrir un vilebrequin plus léger, on a également proposer de réaliser un vilebrequin à l'aide de deux pièces de tôle embouties puis soudées entre elles avec des joints d'assemblage orientés le long du vilebrequin comme cela est notamment décrit dans FR 2 020 149. L'assemblage des deux pièces peut être réalisé par soudage par résistance sous pression ou il peut également être réalisé par emmanchement des pièces l'une sur l'autre par frettage. [0011] Un tel procédé de fabrication permet donc d'obtenir un vilebrequin creux dans lequel la matière se trouve réduite à celle constituant la paroi extérieure du vilebrequin tandis que la totalité de la section intérieure demeure disponible pour une circulation d'huile, par exemple. On obtient ainsi un gain de poids intéressant. [0012] Toutefois, pour les vilebrequins présentant au moins un maneton décalé angulairement par rapport au plan d'assemblage de deux pièces, pour moteur à 3 ou 6 cylindres par exemple, se posent toujours la problématique du décalage angulaire entre les manetons et contrepoids. Une possibilité consiste alors à réaliser un plan de joint décalé pour prendre en compte les différences d'angles entre les manetons et contrepoids, ce qui n'est pas toujours aisé à mettre en oeuvre. [0013] Aussi, la présente invention a pour but de proposer un procédé de fabrication d'un vilebrequin creux, par exemple pour moteur à 3 ou 6 cylindres dans lequel on assemble selon l'axe longitudinal du vilebrequin, deux pièces ou demi-coquilles forgées avec un plan de joint plat, caractérisé en ce qu'on soude bord à bord ces deux demi-coquilles ou pièces en suivant le plan de joint plat, on chauffe ensuite chaque zone du vilebrequin devant être décalée angulairement par rapport au plan de joint des demi-coquilles du vilebrequin et on soumet chacune de ces zones à une opération de maillage. [0014] On obtient ainsi un vilebrequin creux forgé constitué de deux demi-coquilles assemblées suivant un plan de joint plat présentant au moins un maneton décalé angulairement par rapport au plan de joint de ces deux demi- coquilles tel qu'un vilebrequin pour moteurs à 3 ou 6 cylindres avec un procédé de fabrication simple à mettre en oeuvre et économiquement avantageux dans la mesure où seules les zones à mailler sont chauffées de manière locale. Par maillage, on entend ici une opération de torsion à chaud pour obtenir la forme définitive d'une pièce de métal à partir d'une ébauche, ici le vilebrequin. [0015] De préférence, les demi-coquilles qui contiennent les zones creuses du vilebrequin sont obtenues par estampage et présentent une forme appropriée pour réaliser le vilebrequin. De manière très avantageuse, les zones creuses du vilebrequin ainsi forgé peuvent être minorées ou majorées en fonction de la tenue mécanique recherchée pour ledit vilebrequin ainsi que pour les zones destinées à subir une opération de maillage. [0016] Par ailleurs, pour limiter l'impact des zones creuses du vilebrequin sur la circulation de l'huile au sein dudit vilebrequin on peut également proposer de séparer les zones creuses des passages de l'huile qui sont destinés à la lubrification des paliers et manetons du vilebrequin de manière à ainsi éviter les différents risques et problèmes liés au remplissage par l'huile de ces zones creuses du vilebrequin. Ainsi selon une première forme de réalisation, le vilebrequin comporte dans son espace intérieur des moyens de circulation de l'huile tels qu'un tube, par mise en place du tube dans l'une des deux demi-coquilles avant leur assemblage. La section du tube sera choisie en fonction du volume d'huile que l'on souhaite faire circuler et ce tube passera à proximité des zones à lubrifier où un raccord tubulaire reliera par exemple le tube aux paliers et manetons. [0017] Selon une seconde forme de réalisation, on réalise les zones creuses du vilebrequin en dehors des passages d'huile, destinés à la lubrification des paliers et manetons. Ainsi le vilebrequin comporte des zones creuses distinctes des passages d'huile. [0018] Ainsi, de manière avantageuse, il n'est pas nécessaire de prévoir une pompe à huile appropriée pour pallier l'augmentation du volume d'huile. On évite également les risques d'un mauvais équilibrage du vilebrequin en fonctionnement moteur ou les retards de montée en pression de l'huile. En outre, on évite le risque d'une pollution de l'huile avec de la calamine qui aurait pu se former lors du soudage des deux demi-coquilles. [0019] Selon un premier mode de réalisation, le soudage des deux pièces est un soudage sans apport de matière par chauffage localisé des zones à souder, par exemple à l'aide d'un inducteur de forme, et par pression. [0020] Selon un autre mode de réalisation, le soudage est un soudage avec apport de matière, par exemple à l'aide d'un robot de soudage programmé d'après le profil des deux pièces à assembler. [0021] Selon un mode de réalisation préféré, le chauffage local des zones à mailler est un chauffage par induction. [0022] L'invention concerne également un vilebrequin creux présentant au moins un maneton décalé angulairement par rapport au plan de joint des deux demi-coquilles assemblées le constituant, obtenu par un procédé selon l'invention, ainsi qu'un moteur du type à combustion interne par exemple à 3 ou 6 cylindres comportant un tel vilebrequin et un véhicule muni d'un tel moteur. [0023] On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans la figure unique présente une vue en coupe longitudinale d'un vilebrequin obtenu selon un procédé de l'invention. [0024] La présente invention concerne un vilebrequin 1 constitué de deux pièces ou demi-coquilles 2 obtenues par estampage. Ainsi, l'acier débité est chauffé par induction pour réaliser l'estampage d'une première demi-coquille 2. Cette demi- coquille 2 subit ensuite un ébarbage et un calibrage. Puis, on effectue une étape de refroidissement contrôlé avant de grenailler ladite demi-coquille 2. On entreprend ensuite une étape de contrôle de l'aspect de cette demi-coquille 2 avant de la soumettre à un contrôle dimensionnel et magnétoscopique. [0025] La seconde demi-coquille est réalisée selon les mêmes étapes de traitement. [0026] Pour des vilebrequins 3 cylindres il est possible d'estamper les deux demi-coquilles 2 dans un même coup de presse grâce à une implantation bout à bout. [0027] Une fois les deux demi-coquilles 2 fabriquées, elles présentent des zones creuses 1 a pouvant permettre la circulation de l'huile vers les passages de lubrification des paliers et manetons et elles sont assemblées bord à bord selon un plan de joint plat. [0028] Une fois, les deux demi-coquilles 2 assemblées bord à bord, on réalise le soudage des deux demi-coquilles, par exemple, par apport de métal. Ce soudage peut être réalisé à l'aide d'un robot programmé d'après le profil des deux demi-coquilles 2. [0029] Une fois le soudage effectué, on ébarbe le bourrelet extérieur du vilebrequin 1 soudé qui ne présente pas de bourrelet intérieur. Dans le vilebrequin ainsi obtenu, des zones telles que des manetons et contrepoids, des tourillons sont définies, les demi-coquilles étant conformées de manière appropriée. On chauffe ensuite localement par induction la ou les zones à mailler 3, c'est-à-dire la ou les zones que l'on souhaite décaler angulairement par rapport au plan de joint ou d'assemblage des deux-demi-coquilles 2 formant le vilebrequin 1, par exemple une zone 3 correspondant à un maneton et au contrepoids associé. On réalise ensuite le maillage de la ou des zones 3. On calibre ensuite les zones maillées 3 puis on laisse refroidir à l'air ambiant et on effectue les différents contrôles de la pièce 1 à savoir les contrôles aspect, dimensionnel et magnétoscopique. On obtient ainsi un vilebrequin creux constituée de deux demi-coquilles assemblées selon un plan de joint plat et présentant au moins un maneton décalé angulairement dudit plan de joint des demi-coquilles, par maillage. [0030] L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux exemples décrits mais englobe toutes les variantes entrant dans la portée de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un vilebrequin creux (1) dans lequel on assemble selon l'axe longitudinal du vilebrequin (1), deux demi-coquilles (2) forgées avec un plan de joint plat, caractérisé en ce qu'on soude bord à bord lesdites demi- coquilles (2) selon le plan de joint plat, on chauffe ensuite chaque zone (3) du vilebrequin devant être décalée angulairement par rapport au plan de joint des demi-coquilles (2) du vilebrequin (1) et on soumet chacune de ces zones (3) à une opération de maillage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les demi-coquilles (2) 10 sont obtenues par estampage. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le soudage des deux pièces (2) est un soudage sans apport de matière par chauffage localisé des zones à souder et par pression. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le 15 soudage est un soudage avec apport de matière 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le chauffage local des zones (3) à mailler est un chauffage par induction. 6. Vilebrequin (1), caractérisé en ce qu'il est obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 6. 20 7. Vilebrequin (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte dans son espace intérieur des moyens de circulation tels qu'un tube pour le passage de l'huile de lubrification des paliers et manetons. 8. Vilebrequin (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les zones creuses (la) du vilebrequin sont distinctes des passages d'huile de lubrification 25 des paliers et manetons. 9. Moteur caractérisé en ce qu'il comporte un vilebrequin (1) selon la revendication 6. 10.Véhicule caractérisé en ce qu'il est muni d'un moteur selon la revendication 7.