Brevet FR3023890A1 — publié le 20160122

- 1 - Arbre à balourd Description La présente invention concerne un arbre à balourd pour compenser des forces d'inertie et/ou des couples d'inertie, notamment pour un moteur alternatif à combustion interne, selon le préambule de la revendication 1. L'état de la technique, par exemple le document DE 10 2007 027 990, présente un arbre à balourd comportant une section d'arbre et un tenon de palier, le tenon de palier prenant la forme d'un cylindre partiel contribuant ainsi également au balourdage de l'arbre. Il est également connu d'après le document DE 10 2009 035 112 de réaliser le tenon de palier à partir de deux segments de tenon de palier massifs, un segment de tenon de palier étant en métal et l'autre segment de tenon de palier étant en matière plastique. De telles configurations de l'arbre à balourd réduisent certes significativement le poids total de l'arbre à balourd, mais la configuration connue de l'agencement de palier à deux segments de palier présente toutefois l'inconvénient que les segments de palier peuvent souvent se déplacer l'un par rapport à l'autre. Si on ne prévoit en revanche qu'un cylindre partiel, il faut alors réaliser contre lui une chemise partielle cylindrique correspondante pour mettre à disposition une surface de roulement pour les corps de rouleau d'un palier à rouleau à l'aide duquel l'arbre à balourd est logé dans son carter. Ceci est toutefois complexe en terme de montage et donc très onéreux. L'objectif de la présente invention est donc de mettre à disposition un arbre à balourd de poids réduit qui soit cependant faciFe à fabriquer. Cet objectif est atteint par un arbre à balourd selon la revendication 1. Selon la présente invention, un arbre à balourd est présenté pour compenser des forces d'inertie et/ou des couples d'inertie, notamment pour un moteur alternatif à combustion interne, et comportant au moins une section d'arbre et un tenon de palier contigu. Une masse de balourdage est en outre disposée au niveau de la section d'arbre, de telle sorte qu'un centre de gravité de masse de la section d'arbre soit excentré par rapport à un axe de rotation de l'arbre d'équilibrage. De plus, le tenon de palier est réalisé au moins en deux parties et comporte un premier et un deuxième segment de palier massif. La présente invention se base en l'occurrence sur l'idée de réaliser le premier et le deuxième segment de palier massif de telle sorte qu'ils s'engrènent l'un dans l'autre, sécurisant ainsi le premier et le deuxième segment de palier massif dans leur position relative l'un par rapport à l'autre au moins dans le plan axial. Cette sécurisation axiale empêche le déplacement des segments de palier l'un contre l'autre comme dans l'état de la technique mais restent en place même en cas de vibrations se produisant souvent lors du fonctionnement des moteurs à combustion interne. Ceci permet de réduire le risque de panne du logement radial provoqué par le glissement de segments de palier et de mettre à disposition un logement radial fiable et à longue durée de vie. Selon un autre exemple de réalisation avantageux, les premier et deuxième segments de palier sont réalisés de façon à s'engrener l'un dans l'autre de telle sorte que les premier et deuxième segments de palier sont sécurisés dans leur position relative l'un par rapport à l'autre au moins en partie dans le plan radial. Étant donné que les segments de palier peuvent souvent être déplacés non seulement dans le plan axial, mais aussi, notamment lors du montage, également dans le plan radial, la sécurisation anti-déplacement radial garantit que les segments de palier sont définis fixement dans leur position l'un par rapport à l'autre. Il est en l'occurrence particulièrement avantageux que la configuration d'emboîtement mutuel soit réalisée via une liaison par enfichage entre le premier et le deuxième segment de palier. De telles liaisons par enfichage sont particulièrement faciles à réaliser et peuvent mettre à disposition une sécurisation axiale et/ou radiale facile des segments de palier l'un par rapport à l'autre. Il est en l'occurrence notamment avantageux qu'un des segments de palier, par exemple le deuxième segment de palier, soit réalisé - 3 - avec des becs de liaison s'emboîtant de préférence dans des niches réalisées de façon complémentaire sur l'autre segment de palier, par exemple le premier segment de palier. Les becs de liaison peuvent en l'occurrence de préférence être réalisés dans le plan radial à l'intérieur du tenon de palier, par exemple via des éléments de masse formés au niveau de l'arbre à balourd. La liaison, réalisée dans le plan radial à l'intérieur du tenon de palier, des deux segments de palier massifs présente l'avantage supplémentaire qu'une bande de roulement formée par une surface de cylindre extérieure du tenon de palier peut être réalisée le plus possible sans interruption pour des corps de rouleau logeant l'arbre à balourd. Selon un autre exemple de réalisation avantageux, au moins un des segments de palier est fabriqué à partir d'une matière pouvant être injectée, coulée ou moulée par injection, notamment en matière plastique. Ceci permet de doter le tenon de palier d'un matériau léger notamment dans une région peu chargée. La matière injectable permet en outre de mettre à disposition une configuration très simple de la liaison par enfichage entre le premier et le deuxième segment de palier. Le premier segment de palier massif peut en l'occurrence notamment être fabriqué par injection autour du deuxième segment de palier, permettant ainsi une fabrication particulièrement simple et bon marché du premier segment de palier massif. Il est en outre préféré que la matière du premier segment de palier ait une masse volumique plus réduite que la matière du deuxième segment de palier. Le deuxième segment de palier peut ainsi être réalisé pour être plus lourd que le premier segment de palier, de sorte que le tenon de palier lui-même comporte aussi un centre de gravité de masse réalisé de façon excentrée par rapport à un axe de rotation de l'arbre d'équilibrage. Celui-ci contribue ainsi également au balourdage, de sorte que les masses de balourdage puissent être réduites au niveau de la section d'arbre. - 4 - Selon un autre exemple de réalisation avantageux, le tenon de palier est équipé d'une surface de chemise extérieure cylindrique servant de surface de roulement pour les corps de rouleau d'un palier à rouleau avec contact linéaire logeant dans le plan radial l'arbre à balourd. Les transitions entre les segments de palier sont en l'occurrence orientées non pas parallèlement au contact linéaire des corps de rouleau mais selon un angle par rapport à lui, de sorte que le corps de rouleau ne présente pas d'aspérités malgré la structure en deux parties du tenon de palier. Ceci permet d'accroître le confort de roulement. Cette configuration présente en outre l'avantage que même lors de l'utilisation de deux matières différentes avec des coefficients de dilation différents pour les segments de palier, une interruption apparaissant en raison d'une dilatation thermique différente et/ou une fente de tolérance nécessaire entre les segments de palier pour compenser les différences de dilatation thermique n'agissent pas négativement sur le comportement de roulement des corps de rouleau. D'autres avantages et modes de réalisation avantageux sont définis dans les sous-revendications, le dessin et la description. La présente invention va être décrite plus en détail par la suite à l'aide des exemples de réalisation illustrés sur les dessins. Les exemples de réalisation visent en l'occurrence uniquement à servir d'exemples et ne déterminent pas la portée de la demande. La portée est définie par les seules revendications annexées. - La figure 1 illustre une vue en coupe dans l'espace schématique à travers un arbre d'équilibrage selon l'invention ; et - la figure 2 illustre une vue partielle schématique d'un tenon de palier équipé selon la présente invention. Des éléments similaires ou à action similaire seront caractérisés par la suite avec les mêmes références. - 5 - La figure 1 illustre une vue en coupe dans l'espace à travers un arbre à balourd 1 comportant plusieurs sections d'arbre 2, 4 et 6 et logé de façon à pouvoir tourner le long d'un axe de rotation D. Des masses de balourdage 8 sont respectivement disposées au niveau des sections d'arbre 2, 4 et 6, de telle sorte que le centre de gravité de masse soit réalisé de façon excentrée par rapport à l'axe de rotation D. De plus, la figure 1 montre que l'arbre à balourd 1 peut être logé dans le plan radial à l'aide de tenons de palier 10, 12. Les tenons de palier 10, 12 servent en l'occurrence généralement de surface de roulement intérieure pour les corps de rouleau (non représentés) d'un palier à rouleau avec contact linéaire, de sorte que les surfaces extérieures de cylindre 14, 16 des tenons de palier 10, 12 servent simultanément de surfaces de roulement pour les corps de rouleau. On entend par palier à rouleau avec contact linéaire tous les types de paliers à rouleau dans lesquels les corps de rouleau touchent leurs surfaces de roulement le long d'une ligne. En font par exemple partie les paliers à aiguille radiaux et les paliers à rouleaux cylindriques, mais aussi les paliers à rouleaux coniques et les paliers toroïdaux. Les paliers sphériques n'appartiennent pas en revanche à cette catégorie, étant donné que les corps de rouleau sphériques touchent leur bande de roulement seulement en un point. Il est toutefois possible de loger également l'arbre à balourd selon la présente invention dans le plan radial à l'aide d'un palier sphérique. La figure 1 montre en outre que les tenons de palier 10, 12 eux-mêmes sont réalisés en deux parties et comportent un premier segment de palier 18, 20 massif et un deuxième segment de palier 22, 24 massif. Comme le montre la figure 1, les premiers segments de palier 18, 20 et les deuxièmes segments de palier 22, 24 sont réalisés de façon à s'engrener les uns dans les autres. Des becs de liaison 26, 28 sont réalisés de manière s'étendre dans le plan radial des deuxièmes segments de palier 22, 24, lesdits becs s'engrenant dans des niches 30, 32 réalisées de formes complémentaires. Lesdites niches 30, 32 sont formées dans le plan radial dans les premiers segments de palier 18, 20. On peut garantir, sur la base de ces liaisons, s'engrenant les unes dans les autres dans le plan radial que d'une part les segments de palier - 6 - sont sécurisés dans leur position dans la direction axiale, donc par rapport à l'axe de rotation D, mais au moins aussi en partie dans la direction radiale. Il est en l'occurrence particulièrement préféré que les premiers segments de palier 18, 20 soient fabriqués en matière plastique et ne soient enfichés qu'avec les deuxièmes segments de palier 22, 24. En variante ou en sus, on peut également prévoir de réaliser les premiers segments de palier 18, 20 par injection autour des deuxièmes segments de palier 22, 24. 10 Comme le montre en outre la figure 1, les deuxièmes segments de palier 22, 24 peuvent également être configurés pour faire partie intégrante de l'arbre à balourd 1. La figure 2 illustre une vue détaillée de l'arbre à balourd 1 représenté sur la 15 figure 1, le tenon de palier 10 étant notamment représenté. Le tenon de palier 10 et/ou la vue partielle de l'arbre à balourd 1 ne sont en l'occurrence plus représentés en vue en coupe mais en vue en perspective. Un corps de rouleau 34 est en outre représenté de façon schématique sur la figure 2, ledit corps faisant partie d'un palier à rouleau avec contact linéaire (non 20 représenté) logeant dans le plan radial l'arbre à balourd 1. Comme on peut le voir, la surface de cylindre extérieure 14 du tenon de palier 10 sert de surface de roulement pour le corps de rouleau 34 et est touchée par lui le long d'une ligne 36. 25 La figure 2 illustre en outre que la surface de roulement 14 présente une interruption 38 réalisée là où le premier segment de palier 18 et le deuxième segment de palier 22 butent l'un contre l'autre. Cette interruption 38 forme de façon avantageuse au moins en partie un angle par rapport au contact linéaire 36 du corps de rouleau. Ceci permet que le corps de rouleau 34 soit 30 toujours maintenu par la surface de roulement 14, de façon à pouvoir garantir un grand confort de roulement du corps de rouleau sur la surface de roulement 14. L'interruption 38 peut même prendre en outre la forme d'une fente de tolérance, une dilatation thermique irrégulière des deux segments de palier 18, 22 du fait de la présence de matières différentes pouvant être - 7 - prise en compte. La figure 2 montre en outre que les deux segments de palier 18, 22 sont réalisés de façon à pouvoir être enfichés l'un dans l'autre et sont ainsi sécurisés contre tout glissement dans le plan axial et au moins en partie dans le plan radial. Dans l'ensemble, l'arbre à balourd 1 selon l'invention permet d'obtenir un arbre à balourd de poids réduit qui soit notamment particulièrement facile à fabriquer, étant donné que les segments de palier 18, 22 doivent seulement être enfichés l'un dans l'autre. Simultanément, les segments de palier sont sécurisés contre le glissement, dans le plan radial et dans le plan axial, de façon à empêcher de façon fiable tout dysfonctionnement. - 8 - Liste des références 1 Arbre à balourd 2, 4, 6 Sections d'arbre 8 Masse de balourdage 10, 12 Tenon de palier 14, 16 Surface de roulement 18, 20 Premier segment de palier 22, 24 Deuxième segment de palier 26, 28 Bec de liaison 30, 32 Poche de liaison 34 Corps de rouleau 36 Contact linéaire 38 Interruption de surface de roulement REVENDICATIONS1. Arbre à balourd (1) pour compenser des forces d'inertie et/ou des couples d'inertie dans un moteur alternatif à combustion interne, avec au moins une section d'arbre (2 ; 4 ; 6) et un tenon de palier (10 ; 12) contigu, une masse de balourdage (8) étant disposée au niveau de la section d'arbre (2 ; 4 ; 6) et le tenon de palier (10 ; 12) étant réalisé au moins en deux parties et comportant un premier segment de palier (18 ; 20) massif et un deuxième segment de palier (22 ; 24) massif, un centre de gravité de masse étant réalisé par la section d'arbre (2 ; 4 ; 6) et le tenon de palier (10 ; 12) de façon excentrée par rapport à un axe de rotation (D) de l'arbre à balourd (1), caractérisé en ce que le premier segment de palier (18 ; 20) massif et le deuxième segment de palier (22 ; 24) massif sont réalisés de façon à s'engrener l'un dans l'autre de telle sorte que les premier (18 ; 20) et deuxième segments de palier (22 ; 24) sont sécurisés dans leur position relative l'un par rapport à l'autre au moins dans le plan axial. 2. Arbre à balourd (1) selon la revendication 1, les premier (18 ; 20) et deuxième segments de palier (22 ; 24) étant réalisés de façon à s'engrener l'un dans l'autre de telle sorte que les premier (18 ; 20) et deuxième (22 ; 24) segments de palier massif sont sécurisés dans leur position relative l'un par rapport à l'autre au moins en partie dans le plan radial. 3. Arbre à balourd (1) selon la revendication 1 ou 2, la configuration d'emboîtement mutuel étant disposée de façon à reposer à l'intérieur dans le plan radial au niveau du tenon de palier (10 ; 12). 4. Arbre à balourd (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la configuration d'emboîtement mutuel étant réalisée via une liaison par enfichage entre le premier (18 ; 20) et le deuxième (22 ; 24) segment de palier.35- 10 - 5. Arbre à balourd (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier ou le deuxième segment de palier (18 ; 20 ; 22 ; 24) étant réalisé avec un bec de liaison (26 ; 28) s'engrenant dans des niches (30 ; 32) réalisées de forme complémentaire de l'autre segment de palier (22 ; 24 ; 18 ; 20). 6 Arbre à balourd (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moins le premier segment de palier (18 ; 20) étant fabriqué à partir d'une matière pouvant être injectée, coulée ou moulée par injection et/ou en matière plastique. 7. Arbre à balourd (1) selon la revendication 6, le premier segment de palier (18 ; 20) étant fabriqué par injection autour du deuxième segment de palier (22 ; 24). 8. Arbre à balourd (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la matière du premier segment de palier (18 ; 20) massif ayant une masse volumique plus réduite que la matière du deuxième segment de palier (22 ; 24) massif. 9. Arbre à balourd (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moins un des tenons de palier (10 ; 12) comportant une surface de chemise extérieure (14 ; 16) cylindrique conçue pour servir de surface de roulement intérieure pour les corps de rouleau (34) d'un palier à rouleau avec contact linéaire logeant dans le plan radial l'arbre à balourd (1), une transition (38) réalisée dans la surface de roulement entre le premier segment de palier (18 ; 20) massif et le deuxième segment de palier (22 ; 24) massif formant au moins en partie un angle par rapport au contact linéaire (36) des corps de rouleau (34).