Brevet FR3001013A1 — publié le 20140718

PROCEDE DE REALISATION D'UNE BIELLE PAR FRACTURE ET BIELLE CORRESPONDANTE [0001] L'invention porte sur un procédé de réalisation d'une bielle par fracture ainsi que sur la bielle correspondante. [0002] Comme montré sur la figure 1, une bielle 1 d'un moteur thermique de véhicule automobile comporte un corps 2 muni à une de ses extrémités d'un pied de bielle 3 et à l'autre de ses extrémités d'une tête de bielle 5 comportant un chapeau 8 distinct du corps 2 de la bielle. Le pied de bielle 3 destiné à coopérer avec un axe d'un piston du moteur présente à cet effet une ouverture 9 ayant un diamètre inférieur à celui de l'ouverture 10 de la tête de bielle 5 destinée à coopérer avec un maneton du vilebrequin du moteur. Deux coussinets 12 dont un seul a été représenté sur la figure sont destinés à être positionnés entre la tête de bielle 5 et le maneton. Ces coussinets 12 permettent de contrôler les risques de grippage entre la tête de bielle 5 et le maneton mais aussi d'accommoder les deux surfaces lors des phases d'arrêt et de redémarrage du moteur au cours desquelles les conditions de contact sont sévères en raison de la présence d'un film d'huile très fin. [0003] De façon connue en soi, la bielle 1 est forgée puis une ébauche est réalisée jusqu'à un diamètre interne de la tête de bielle 5 légèrement inférieur à son diamètre interne final. Le chapeau de bielle 8 est ensuite séparé du corps par fracture après avoir réalisé, par exemple au laser, une amorce dans une périphérie interne de la tête de bielle 5. Cette amorce est réalisée dans un plan de fracture Pf sensiblement perpendiculaire à une direction d'allongement longitudinal du corps 2 de la bielle. Une fois la fracture réalisée, l'amorce est complètement supprimée par la finition de l'usinage du diamètre intérieur de la tête de bielle 5 avant envoi vers le montage. [0004] Par rapport à une bielle 1 forgée et usinée en deux parties distinctes, le procédé de fracture est plus simple et plus économique. Toutefois, la casse laisse une surface irrégulière en sorte que les arêtes internes 14 situées à l'intersection entre la zone de rupture et la périphérie interne de la tête de bielle 5 sont agressives vis-à-vis du dos du coussinet 12 lors de sa mise en place. [0005] En effet, un effort F1 important étant appliqué lors de la mise en place du coussinet 12, de la matière va être repoussé au dos du coussinet 12 par les arêtes internes 14 dans les zones de contact Z1 et Z2. Cette accumulation de matière va empêcher un bon contact entre le coussinet 12 et le corps 2 de la bielle 1 et donc une évacuation correcte des calories lors du fonctionnement du moteur. [0006] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de réalisation d'une bielle comportant un corps pourvu d'une tête de bielle à une de ses extrémités ayant un alésage interne autorisant le passage d'un maneton d'un vilebrequin caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - réaliser une ébauche de l'alésage de la tête de bielle jusqu'à un diamètre inférieur à son diamètre final, - réaliser une amorce dans une périphérie interne de la tête de bielle suivant un plan de fracture, - séparer un chapeau de bielle par rapport au corps suivant le plan de fracture, et - assembler le chapeau de bielle avec le corps de la bielle pour finaliser l'alésage de la tête de bielle jusqu'à son diamètre final, caractérisé en ce que la différence entre le diamètre final et le diamètre de l'ébauche de l'alésage est inférieur à une profondeur de l'amorce. [0007] Ainsi, en laissant l'amorce apparente par la réalisation d'un alésage moins profond ou d'une amorce plus profonde par rapport au procédé selon l'état de la technique, l'invention permet d'avoir une surface régulière du côté de l'arête interne qui est alors moins agressive vis-à-vis du coussinet. On limite ainsi grandement le risque d'arrachement de matière au dos du coussinet lors de sa mise en place. [0008] Selon une mise en oeuvre, le plan de fracture est un plan diamétral passant par un axe de l'alésage de la tête de bielle. [0009] Selon une mise en oeuvre, l'amorce est réalisée au moyen d'un dispositif de coupe de précision de type laser. [0010] Selon une mise en oeuvre, l'amorce est constituée par une succession de trous positionnés les uns à côté des autres sur toute la largeur de la tête de bielle. [0011] Selon une mise en oeuvre, les trous présentent un diamètre de l'ordre de 0,1mm. [0012] Selon une mise en oeuvre, les trous sont espacés entre eux d'un écart de l'ordre de 0,1mm entre les bords adjacents de deux trous consécutifs. [0013] Selon une mise en oeuvre, le diamètre de l'alésage de la tête de bielle à l'issue de l'ébauche est de l'ordre de 50mm, l'amorce présente une profondeur de l'ordre de 0,5mm et l'alésage de la tête de bielle présente un diamètre final de l'ordre de 50,65mm. [0014] Selon une mise en oeuvre, le diamètre de l'alésage de la tête de bielle à l'issue de l'ébauche est de l'ordre de 49,1mm, l'amorce présente une profondeur de l'ordre de 0,5mm et l'alésage de la tête de bielle présente un diamètre final de l'ordre de 50,65mm. [0015] L'invention a également pour objet une bielle obtenue à l'aide du procédé selon l'invention caractérisée en ce qu'elle présente une amorce visible à la périphérie interne de la tête de bielle. [0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0017] La figure 1, déjà décrite, montre une vue de face d'une bielle selon l'état de la technique lors de la mise en place d'un coussinet. [0018] Les figures 2a à 2d montrent des vues de face d'une bielle au cours des différentes étapes du procédé selon l'invention. [0019] La figure 3 montre une vue en perspective de la tête d'une bielle obtenue avec le procédé selon l'invention. [0020] La figure 4 montre une vue de dessus d'un côté de la zone de rupture du corps de la bielle selon l'invention. [0021] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Par ailleurs, il est à noter que les dimensions des éléments représentés, en particulier l'amorce aux figures 2, ne sont pas à l'échelle. [0022] On décrit ci-après en référence avec les figures 2a à 2d le procédé de réalisation d'une bielle 20 selon l'invention. [0023] Comme montré sur la figure 2a, la bielle 20 comporte un corps 21 muni à une de ses extrémités d'un pied de bielle 22 et à l'autre de ses extrémités d'une tête de bielle 23. Le pied de bielle 22 est destiné à coopérer avec un axe d'un piston du moteur via un alésage interne 24 tandis que la tête de bielle 23 est destinée à autoriser le passage d'un maneton d'un vilebrequin via un alésage interne 25. La bielle 20 de la figure 2a est une bielle forgée monobloc. [0024] Le procédé comporte l'étape de réaliser une ébauche de l'alésage 25 de la tête de bielle 23 jusqu'à un diamètre D1 inférieur à son diamètre final D2. [0025] Comme montré sur la figure 2b, une amorce 28 est ensuite réalisée au moyen d'un dispositif de coupe de précision dans une périphérie interne de la tête de bielle 23. Cette amorce 28 est réalisée dans un plan de fracture Pf sensiblement perpendiculaire à une direction DL d'allongement longitudinal du corps 21 de la bielle. Avantageusement, le plan de fracture Pf est un plan diamétral passant par un axe X de l'alésage 25 de la tête de bielle 23. L'amorce 28 s'étend sur toute la largeur de la tête de bielle 23 qui entoure l'alésage 25. L'amorce 28 est réalisée suivant deux segments de découpe de la tête de bielle 23 diamétralement opposés. [0026] L'amorce 28 est constituée de chaque côté de la tête de bielle 23 par une succession de trous positionnés les uns à côté des autres. Dans un exemple de mise en oeuvre du procédé, les trous présentent un diamètre de l'ordre de 0,1mm. Les trous sont espacés entre eux d'un écart de l'ordre de 0,1mm entre les bords adjacents de deux trous consécutifs. De préférence, l'amorce 28 est réalisée au moyen d'un dispositif de coupe de type laser. [0027] Comme montré sur la figure 2c, le chapeau 30 est ensuite séparé par rapport au corps 21 suivant le plan de fracture Pf par exemple par application d'un choc. Le chapeau 30 et le corps 21 présentent alors chacun une zone de rupture Zr située dans le plan de fracture Pf. Des perçages 33 diamétralement opposés auront été préalablement réalisés pour recevoir des vis de fixation 34 du chapeau 30 au corps 21. [0028] Dans l'étape montrée sur la figure 2d, le procédé comporte l'étape d'assembler le chapeau 30 avec le corps 21 de la bielle suivant leur zone de rupture Zr au moyen des vis 34 et de finaliser l'alésage 25 de la tête de bielle 23 jusqu'à son diamètre final D2. La différence entre le diamètre final D2 et le diamètre D1 de l'ébauche de l'alésage 25 est inférieur à la profondeur de l'amorce 28. [0029] Ainsi, après la finition de l'alésage 25 de la tête de bielle 23, la zone de rupture Zr du corps 21 de la bielle présente localement des surfaces S régulières du côté des arêtes internes 35 situées à une intersection entre la périphérie interne de la tête de bielle 23 et la zone de rupture Zr. Il sera donc aisé de mettre en place les coussinets en place à l'intérieur de la tête de bielle 23 sans qu'ils soient détériorés par les arêtes internes 35. [0030] Sur la figure 4, la surface régulière S correspondant à l'amorce 28 est représentée en traits hachurés pour un des côtés de la zone de rupture Zr du corps 21 de la bielle 23. En dehors de cette zone, la zone de rupture Zr est plus aléatoire et irrégulière. [0031] Dans un premier exemple de réalisation, le diamètre D1 de l'alésage 25 de la tête de bielle 23 à l'issue de l'ébauche est de l'ordre de 50mm. L'amorce 28 présente une profondeur de l'ordre de 0,5mm. L'alésage 25 de la tête de bielle 23 présente un diamètre final D2 de l'ordre de 50,65mm. [0032] Dans un autre exemple de réalisation, le diamètre D1 de l'alésage 25 de la tête de bielle 23 à l'issue de l'ébauche est de l'ordre de 49,1mm, l'amorce 28 présente une profondeur de l'ordre de 0,5mm et l'alésage 25 de la tête de bielle 23 présente un diamètre final D2 de l'ordre de 50,65mm. [0033] Comme cela est visible sur la figure 3, la bielle 20 obtenue avec le procédé selon l'invention présente une amorce 28 qui reste visible à la périphérie interne de la tête de bielle 23. [0034] Bien entendu, l'homme du métier pourra apporter des modifications aux paramètres du procédé de réalisation de la bielle 20 précédemment décrit sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, en variante, l'amorce 28 pourra être constituée par une fente continue s'étendant suivant la largeur de la tête de bielle 23. Alternativement, le plan de fracture Pf pourra être décalé par rapport à l'axe de l'alésage 25.15 REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'une bielle (20) comportant un corps (21) pourvu d'une tête de bielle (23) à une de ses extrémités ayant un alésage interne (25) autorisant le passage d'un maneton d'un vilebrequin caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - réaliser une ébauche de l'alésage (25) de la tête de bielle (23) jusqu'à un diamètre (D1) inférieur à son diamètre final (D2), - réaliser une amorce (28) dans une périphérie interne de la tête de bielle (23) suivant un plan de fracture (Pf), - séparer un chapeau de bielle (30) par rapport au corps (21) suivant le plan de fracture (Pf), et - assembler le chapeau de bielle (30) avec le corps (21) de la bielle pour finaliser l'alésage (25) de la tête de bielle jusqu'à son diamètre final (D2), caractérisé en ce que la différence entre le diamètre final (D2) et le diamètre (D1) de l'ébauche de l'alésage (25) est inférieur à une profondeur de l'amorce (28). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de fracture (Pf) est un plan diamétral passant par un axe (X) de l'alésage (25) de la tête de bielle (23). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amorce (28) est réalisée au moyen d'un dispositif de coupe de précision de type laser. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amorce (28) est constituée par une succession de trous positionnés les uns à côté des autres sur toute la largeur de la tête de bielle (23). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les trous présentent un diamètre de l'ordre de 0,1mm. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les trous sont espacés entre eux d'un écart de l'ordre de 0,1mm entre les bords adjacents de deux trous consécutifs. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le diamètre (D1) de l'alésage (25) de la tête de bielle (23) à l'issue de l'ébauche est de l'ordre de 50mm, l'amorce (28) présente une profondeur de l'ordre de 0,5mm et l'alésage (25) de la tête de bielle (23) présente un diamètre final (D2) de l'ordre de 50,65mm. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le diamètre (D1) de l'alésage (25) de la tête de bielle (23) à l'issue de l'ébauche est de l'ordre de 49,1mm, l'amorce (28) présente une profondeur de l'ordre de 0,5mm et l'alésage (25) de la tête de bielle (23) présente un diamètre final (D2) de l'ordre de 50,65mm. 9. Bielle obtenue à l'aide du procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle présente une amorce (28) visible à la périphérie interne de la tête de bielle (23).