Brevet FR2990486A1 — publié le 20131115

ELEMENT DE TRANSMISSION PRESENTANT AU MOINS UN PALIER DE ROTATION CONTENANT UN LUBRIFIANT FERROMAGNETIQUE [0001] La présente invention se rapporte à un élément de transmission présentant au moins un palier de rotation contenant un lubrifiant ferromagnétique. Le palier de cet élément de transmission est en deux parties, ce qui est nécessité par son montage sur une pièce spécifique, ce montage ne pouvant se faire de manière classique comme pour un palier en une seule partie, par exemple, par introduction du palier par une extrémité de la pièce qu'il est destiné à supporter et par coulissement de l'élément de transmission jusqu'à sa mise en position sur la pièce. [0002] Dans ce qui va suivre, il va être pris comme exemple d'un tel élément de transmission une bielle de transmission dont la tête de bielle est montée sur un maneton d'un vilebrequin. Ceci n'est pas limitatif et la présente invention s'applique à tout élément de transmission présentant un palier de rotation ferromagnétique en deux parties. [0003] Une bielle de transmission permet de transmettre le mouvement de translation des pistons à un vilebrequin. Une telle bielle comprend ainsi un pied présentant un oeilleton formant palier pour la tige de piston. De plus, la bielle présente une tête montée à rotation sur un maneton faisant partie du vilebrequin, ceci en présentant un oeilleton formant palier de rotation pour ledit maneton. [0004] Les efforts auxquels est soumise une bielle sont très importants et exigent une lubrification des paliers de la bielle. Actuellement, les paliers d'une bielle, particulièrement son palier à rotation coopérant avec le maneton d'un vilebrequin, sont lubrifiés via un circuit de lubrification alimentant constamment en huile les paliers de diverses bielles. [0005] L'huile arrive en provenance de la pompe d'alimentation jusqu'aux paliers par des ajutages. Cette alimentation en huile nécessite donc un circuit de circulation d'huile comprenant une pompe à huile qui est un élément consommateur d'énergie et donc de carburant. [0006] De plus, la réalisation de l'alimentation en huile de lubrification d'un palier et de la pièce qu'il loge, nécessite des perçages qui peuvent être problématiques à pratiquer car fragilisant le palier et l'élément qui le porte et/ou la pièce logée dans le palier, dans le cas présent, respectivement la bielle ou le vilebrequin. [0007] Dans certains domaines de la mécanique, pour des roulements ou paliers, il a été proposé d'utiliser pour des dispositifs formant palier une huile de lubrification à base de ferrofluide, ces dispositifs étant appelés fréquemment roulements ou paliers ferromagnétiques. L'utilisation de palier ferromagnétique existe déjà dans certaines applications comme les disques durs d'ordinateur mais leur utilisation n'est pas pratiquée pour les moteurs d'automobiles. [0008] L'avantage d'une utilisation d'un champ magnétique associé à un fluide contenant des particules magnétiques, ce fluide étant appelé ferrofluide, est de maintenir le lubrifiant dans le palier aux endroits nécessitant tout particulièrement une lubrification et ainsi de supprimer l'alimentation en huile de lubrification d'un tel palier. [0009] Le document FR-A-2 554 189 décrit un palier à ferrofluide avec une cavité de palier destinée à entourer un arbre tournant, un dispositif de joint d'étanchéité de ferrofluide comportant un aimant permanent annulaire entourant l'arbre et au moins une première pièce polaire en relation de flux magnétique avec l'aimant permanent et dont une première extrémité est destinée à former une alvéole radiale. Un ferrofluide est contenu dans ladite cavité de palier et assure les fonctions de ferrolubrifiant dans l'alvéole radiale conçue pour former autour de l'arbre un joint d'étanchéité empêchant l'échappement du ferrofluide hors de ladite cavité. [0010] Ce document ne précise aucune application pour un tel palier. De plus, un tel palier disposé autour d'un arbre tournant est composé principalement de pièces annulaires qui doivent être montées en passant par les extrémités de l'arbre tournant. Ces solutions ne sont donc pas applicables pour un palier d'un élément de transmission tel qu'une bielle coopérant avec un maneton d'un vilebrequin, un tel palier devant être spécifiquement conçu pour une telle application en étant nécessairement en deux parties. [0011] Le problème de la présente invention est d'appliquer la technique de palier ferromagnétique à un palier présent sur un élément de transmission, le palier de rotation étant conçu en deux parties, notamment comme un palier de rotation d'une tête de bielle destinée à recevoir le maneton d'un vilebrequin. [0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un élément de transmission présentant un oeilleton formant un palier de rotation pour une pièce, ledit élément présentant un espace de passage d'huile de lubrification ferromagnétique entre le palier de rotation et ladite pièce, ledit palier de rotation ferromagnétique comportant deux aimants annulaires en relation de flux magnétique et deux moyens d'étanchéité afin d'empêcher l'huile de lubrification de quitter l'espace, caractérisé en ce que le palier de rotation ferromagnétique est sous forme d'un premier demi-palier relié au corps dudit élément et d'un second demi-palier amovible, les aimants annulaires et les moyens d'étanchéité étant chacun sous forme d'un demi-anneau porté par un demi-palier respectif. [0013] L'effet technique est d'obtenir une lubrification ne nécessitant pas d'alimentation en huile de lubrification du palier, l'huile de lubrification étant à l'intérieur du palier et étant amenée, du fait qu'elle comprend des particules magnétiques, dans des zones de portance du palier en s'orientant selon les lignes du champ magnétique créé par les aimants annulaires. [0014] Avantageusement, les deux demi-paliers sont solidarisés ensemble par des moyens de fixation. [0015] Avantageusement, les demi-anneaux magnétiques sont disposés dans leur demi-palier respectif afin que les lignes du champ magnétique passent par la zone de portance du palier. [0016] Avantageusement, chaque demi-anneau du premier demi-palier est associé à un demi-anneau du second palier afin de former un anneau. [0017] Avantageusement, les demi-anneaux formant les moyens d'étanchéité sont sous la forme de demi-bagues montées chacune à l'extérieur des demi-anneaux formant aimants. [0018] Avantageusement, les demi-bagues formant les moyens d'étanchéité sont biseautées. [0019] Avantageusement, il est aussi prévu de chaque côté extérieur des demi-bagues formant les moyens d'étanchéité une demi-bague anti-éclaboussures. [0020] Avantageusement, les demi-bagues formant les moyens d'étanchéité présentent une perméabilité magnétique tandis que les demi-bagues anti-éclaboussures sont amagnétiques. [0021] Avantageusement, il est prévu dans un des demi-paliers une ouverture pour l'introduction d'huile de lubrification ferromagnétique, un bouchon étant prévu pour la fermeture de ladite ouverture. [0022] L'invention concerne aussi un ensemble de transmission comportant une pièce et au moins un tel élément de transmission, caractérisé en ce que la pièce comporte un arbre logé dans le palier de rotation ferromagnétique de l'élément de transmission, ledit arbre présentant une perméabilité magnétique. [0023] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif et sur lequel : - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue de face en éclaté d'une bielle d'un moteur thermique de véhicule automobile selon la présente invention, ladite bielle comportant un palier ferromagnétique à sa tête de bielle. [0024] La figure 1 montre une bielle B illustrant un élément de transmission selon la présente invention. La bielle B assure la transmission entre le vilebrequin et un piston d'un moteur thermique de véhicule automobile, le vilebrequin et le piston n'étant pas visibles à cette figure. La bielle B présente, de manière classique, un pied 12 de bielle formant une première extrémité de la bielle B et une tête 13 de bielle formant la seconde extrémité de la bielle B, un corps 14 de bielle réunissant le pied 12 à la tête 13. [0025] Le pied 12 et la tête 13 de la bielle B comprennent chacun un oeilleton transversal qui forme palier de rotation d'une pièce respective. Uceilleton du pied 12 forme le palier de rotation de la tige de piston tandis que rceilleton de la tête 13 forme le palier de rotation d'un maneton présent sur le vilebrequin d'un moteur thermique. [0026] Du fait de la configuration des manetons faisant saillie latéralement du vilebrequin, la tête 13 de bielle ne peut être introduite autour d'une extrémité du vilebrequin puis être coulissée le long du vilebrequin jusqu'à entourer le maneton associé. Ainsi, le palier formé dans rceilleton de la tête 13 de bielle comporte deux parties distinctes avec un premier demi-palier 1 solidarisé avec le corps 14 de la bielle et un second demi-palier 10, appelé chapeau, indépendant du corps 14 de la bielle. [0027] Le maneton, illustrant la pièce reçue dans le palier de rotation, est logé entre les deux demi-paliers 1, 10, une cavité étant prévue entre les demi-paliers 1, 10 pour le logement du maneton avec un espace entre lui et les demi-paliers 1, 10. C'est dans cet espace que circule une huile lubrification de la transmission entre palier et maneton. [0028] Des moyens de solidarisation des deux demi-paliers 1, 10 entre eux sont prévus, ces moyens étant, par exemple, sous forme d'au moins une tige filetée ou d'un boulon d'assemblage 15, avantageusement deux boulons. Chaque boulon 15 est porté par le premier demi-palier 1 solidarisé avec le corps 14 coopérant avec un évidement 15a de réception complémentaire porté par le second demi-palier 10 ou chapeau et traversant ledit chapeau, un écrou 15b étant prévu pour être vissé sur le boulon d'assemblage 15 à l'extrémité de l'évidement la plus éloignée du corps 14 de bielle. L'inverse est aussi possible avec une tige ou un boulon porté par le second demi-palier 10 amovible. [0029] Conformément à la présente invention, la lubrification dans l'espace prévu dans le palier de tête 13 de bielle est assurée par un lubrifiant ferromagnétique. Un champ magnétique est généré par une paire de deux aimants, les aimants étant montées symétriquement de part et d'autre du plan médian radial de rceilleton de la tête 13 de bielle. [0030] Chaque paire d'aimants est montée sur un demi-palier 1, 10. Ainsi, le premier demi-palier 1 présente deux aimants 2 en forme de demi-anneaux et le second demi-palier ou chapeau 10 présente aussi deux aimants 9 en forme de demi-anneaux, chaque extrémité d'un aimant 2 du second demi-palier 10 pointant vers l'extrémité respective de l'aimant associé du premier demi-palier 1. [0031] Les aimants 2, 9 des demi-paliers respectifs 1, 10 sont avantageusement montés de sorte que les lignes de champ passent par la zone de portance du palier de tête 13 de bielle formé par les deux demi-paliers 1, 10. Cela permet de maintenir le fluide de lubrification ferromagnétique préférentiellement dans cette zone, cette zone étant celle pour laquelle une lubrification est particulièrement souhaitée. [0032] Avantageusement, les aimants en vis-à-vis 2, 9 sont aimantés axialement et leurs lignes de champ magnétique passent par la zone de charge afin d'y assurer le maintien du lubrifiant. Les demi-anneaux formant les aimants 2, 9 ont aussi leurs pôles magnétiques en opposition. Une opposition, dite opposition axiale, entre deux demi-aimants 2 ou 9 d'un même demi-palier 1 ou 10 est possible comme une opposition, dite opposition radiale, entre deux demi-aimants 2 ou 9 en vis-à-vis de deux demi-paliers 1, 10. Une opposition axiale est cependant préférée. [0033] Dans une forme avantageuse de la présente invention, pour chaque demi-palier 1, 10, il est prévu de chaque côté extérieur des demi-anneaux formant les aimants 2, 9 une demi-bague biseautée 4, 7, c'est-à-dire deux demi-bagues 4 ou respectivement 7 pour chaque demi-palier 1 ou respectivement 10. Ces demi-bagues biseautées 4, 7 permettent de monter les demi-paliers 1 et 10 de part et d'autre du maneton du vilebrequin. [0034] Dans une forme avantageuse de la présente invention, pour chaque demi-palier 1, 10, il est aussi prévu de chaque côté extérieur des demi-bagues biseautées 4, 7 une demi-bague anti-éclaboussures 5, 6, c'est-à-dire deux demi-bagues anti-éclaboussures 5 ou respectivement 6 pour chaque demi-palier 1 ou respectivement 10. [0035] Les demi-paliers 1 et 10, le maneton du vilebrequin et les demi-bagues biseautées 4 et 7 sont réalisés dans un matériau magnétique afin de fermer le champ magnétique. Cela permet aussi d'assembler par aimantation l'ensemble des pièces sauf pour les demi-bagues anti-éclaboussure 5, 6 qui sont amagnétiques et sont à être assemblées différemment du fait de leur amagnétisme. [0036] Les demi-bagues anti-éclaboussures 5, 6 permettent que la quantité de fluide de lubrification contenant des ferrofluides, qui peut s'échapper par projection lors du fonctionnement, ne soit retenue dans la zone délimitée par les demi-bagues d'éclaboussure 5, 6. La quantité d'huile de lubrification qui peut être piégée dans cette zone revient alors naturellement à l'intérieur du demi-palier 1, 10 du fait du champ magnétique. Cet effet peut être renforcé par des demi-bagues biseautées 4 et 7 présentant des bords recourbés. [0037] L'huile de lubrification contenant des ferrofluides peut être introduite dans le palier de tête 13 de la bielle par un bouchon graisseur 11 placé sur le chapeau de palier 10. [0038] De manière classique pour une tête 13 de bielle, chaque demi-palier 1, 10 peut comporter un coussinet respectivement référencé 3 ou 8. [0039] La présente invention présente de nombreux avantages. Les principaux avantages obtenus sont : - une réduction importante de la cylindrée de la pompe à huile de lubrification et donc une diminution de son impact sur la consommation de carburant, cette pompe à huile n'étant plus nécessaire pour l'alimentation en huile de lubrification des paliers des éléments de transmission conformes à la présente invention, - la suppression des perçages permettant le passage de l'huile de lubrification lors de la fabrication des pièces supportées et des éléments de transmission, ces perçages n'étant plus nécessaires. Cette suppression accroît la tenue des pièces et des éléments et abaisse leur coût de fabrication, - la possibilité d'adapter la formulation du lubrifiant dans chacun des paliers, étant donné qu'il peut y avoir un type de lubrifiant pour chaque palier du fait qu'il n'y a plus de circuit d'une huile de lubrification commune à tous les paliers du circuit mais remplissage de chaque palier par une huile de lubrification pouvant lui être spécifique, ceci par un unique passage fermé par le bouchon graisseur.10 REVENDICATIONS: 1. Elément de transmission (B) présentant au moins un oeilleton formant un palier de rotation pour une pièce, ledit élément présentant un espace de passage d'huile de lubrification ferromagnétique entre le palier de rotation et ladite pièce, ledit palier de rotation ferromagnétique comportant deux aimants annulaires (2, 9) en relation de flux magnétique et deux moyens d'étanchéité (4, 7) afin d'empêcher l'huile de lubrification de quitter l'espace, caractérisé en ce que le palier de rotation ferromagnétique est sous forme d'un premier demi-palier (1) relié au corps (14) dudit élément (B) et d'un second demi-palier (10) amovible, les aimants annulaires (2, 9) et les moyens d'étanchéité (4, 7) étant chacun sous forme d'un demi-anneau porté par un demi-palier (1, 10) respectif. 2. Elément de transmission (B) selon la revendication précédente, dans lequel les deux demi-paliers (1, 10) sont solidarisés ensemble par des moyens de fixation (15, 15a, 15b). 3. Elément de transmission (B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les demi-anneaux formant aimants (2,9) sont disposés dans leur demi-palier (1, 10) respectif afin que les lignes du champ magnétique qu'ils créent passent par la zone de portance du palier. 4. Elément de transmission (B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque demi-anneau (2, 4) du premier demi-palier (1) est associé à un demi-anneau (7, 9) du second palier (10) afin de former un anneau. 5. Elément de transmission (B) selon la revendication précédente, pour lequel les demi-anneaux formant les moyens d'étanchéité (4, 7) sont sous la forme de demi-bagues montées chacune à l'extérieur des demi-anneaux formant aimants (2, 9). 6. Elément de transmission (B) selon la revendication précédente, pour lequel les demi-bagues formant les moyens d'étanchéité (4, 7) sont biseautées. 7. Elément de transmission (B) selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, pour lequel il est aussi prévu de chaque côté extérieur des demi-bagues formant les moyens d'étanchéité (4, 7) une demi-bague anti-éclaboussures (5, 6). 8. Elément de transmission (B) selon la revendication précédente, pour lequel les demi-bagues formant les moyens d'étanchéité (4, 7) présentent une perméabilité magnétique tandis que les demi-bagues anti-éclaboussures (5, 6) sont amagnétiques. 9. Elément de transmission (B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel il est prévu dans un (10) des demi-paliers (1, 10) une ouverture pour l'introduction d'huile de lubrification ferromagnétique, un bouchon (11) étant prévu pour la fermeture de ladite ouverture. 10. Ensemble de transmission comportant une pièce et au moins un élément de transmission (B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce comporte un arbre logé dans le palier de rotation ferromagnétique de l'élément de transmission (B), ledit arbre présentant une perméabilité magnétique.