Brevet FR3042239A1 — publié le 20170414

2015P00356FR 1 DISPOSITIF DE PALIER À ROULEMENT POUR ARBRE DE MOTEUR La présente invention concerne le domaine des dispositifs de paliers à roulement pour arbre de moteur à combustion interne, et un moteur à combustion équipé d'un tel roulement. Les moteurs à combustion interne comportent plusieurs arbres de moteur, y compris des arbres à came, des vilebrequins et des arbres d'équilibrage. En général, ces arbres de moteur sont montés en rotation dans un boîtier et supportés radialement et axiale- ment par des paliers lisses lubrifiés à l'huile moteur. Le film d'huile entre l'arbre et la bague extérieure du palier lisse contribue à l'amortissement des vibrations transmises entre ces composantes et constitue une couche amortissante. Afin de réduire l'utilisation d'énergie par les pompes à huile, la viscosité des huiles modernes est de plus en plus réduite. Ceci peut entraîner des problèmes de lubrifica- tion des paliers lisses et réduit l'effet amortisseur du film d'huile. Récemment, des efforts ont été faits pour remplacer les paliers lisses pour arbres de moteur à combustion interne par des paliers à roulement afin de réduire le frottement. La bague extérieure des roulements supportant l'arbre de moteur est pressée dans un alésage du carter ou bloc-moteur. Habituellement, le bloc-moteur est fabriqué en aluminium et la bague extérieure en acier. Suite à ce contact rigide, le bruit et les vibrations générés par les éléments roulants du roulement sont transmis directement sur le bloc-moteur, ce qui a un impact direct sur les caractéristiques de nuisance sonore et de vibration (NVH : Noise Vibration Harshness) et sur le confort de conduite de l'automobile. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif de palier à roulement pour arbre de moteur à combustion interne comportant au moins un palier à roulement avec une bague extérieure métallique et au moins une rangée d'éléments roulants. Les inventeurs proposent que le dispositif comporte au moins une entretoise compre- nant un matériau amortisseur de vibrations, ladite entretoise étant adaptée pour être monté sur une surface extérieure de la bague extérieure. 3042239 2015P00356FR 2 De préférence, la bague extérieure y compris le matériau amortisseur de vibrations respecte les dimensions extérieures ISO des roulements standards. Cette solution permet d'améliorer les caractéristiques de nuisance sonore et de 5 vibration (NVH : Noise Vibration Harshness), ce qui a un impact direct sur le confort de conduite de l'automobile, et de reproduire l'effet d'atténuation du film d'huile des paliers lisses. Par « matériau amortisseur de vibrations » on entend un matériau moelleux, de 10 préférence élastique ou en plastique, dont le coefficient d'absorption des ondes acoustiques dans le domaine des fréquences entre 500 et 3 000 Hz est plus haut que celui de l'acier, d'un facteur 3 à 10 au moins de préférence. Dans un mode de réalisation préféré, l'entretoise comporte une première couche en 15 ledit matériau amortisseur de vibration et une deuxième couche en métal. De préfé- rence, lesdites couches sont annulaires et/ou cylindriques. La couche en métal peut stabiliser l'entretoise structurellement et assurer un ajustement serré précis et fiable. On peut dans un mode de réalisation prévoir que l'entretoise comporte au moins deux 20 couches en métal prenant la première couche en ledit matériau amortisseur de vibration en sandwich. Avantageusement, une couche extérieure parmi les deux couches en métal est faite d'un métal avec un coefficient de dilatation thermique plus élevé que la couche 25 intérieure parmi les deux couches en métal. On peut ainsi compenser des différences entre le coefficient de dilatation thermique du bloc-moteur et le coefficient de dilatation thermique de la bague extérieure et éviter des phénomènes d'usure par frottement (« fretting corrosion »). 30 On peut dans un mode de réalisation prévoir qu'une couche extérieure parmi les deux couches en métal est faite en aluminium et la couche intérieure parmi lesdites deux couches en métal est faite en acier. Dans un mode de réalisation préféré, ladite entretoise comporte une partie cylindrique 35 et un flasque radial adapté pour couvrir une chambre de roulement dudit palier à roulement. Dans un autre mode de réalisation, l'entretoise peut comporter un flasque 3042239 2015P00356FR 3 radial adapté pour immobiliser axialement le dispositif de palier à roulement dans un alésage du bloc-moteur. De préférence, l'entretoise est adaptée pour être disposé entre la bague extérieure et 5 un siège de roulement dans un bloc-moteur de manière qu'un contact direct entre la bague extérieure le bloc-moteur soit évité. Dans un mode de réalisation préféré, le matériau amortisseur de vibrations est prévu sur la circonférence complète du dispositif. On peut ainsi éviter une transmission de 10 bruit à travers un contact direct métal-métal. Dans un mode de réalisation préféré, le matériau amortisseur est un élastomère à base de caoutchouc éthylène-propylène diène (EPDM). 15 Selon un autre aspect de l'invention, les inventeurs proposent un arbre de moteur à combustion interne équipé d'au moins un roulement comme décrit ci-dessus. L'arbre équipé des roulements peut être fourni sous la forme d'un assemblage préfabriqué. Selon un autre aspect de l'invention, les inventeurs proposent un moteur à combustion 20 interne comportant un arbre de moteur maintenu par au moins un roulement comme décrit ci-dessus. Un tel roulement permet de fournir un roulement avec une entretoise à effet amortisseur afin de créer une solution filtre pour cette application. Cette solution s'applique pour 25 toutes les dimensions de roulements afin de prévoir des roulements silencieux pour les arbres de moteur ou pour des poulies pour galet tendeur ou enrouleur. De plus, cette solution s'applique pour tous les types de roulement, y compris des roulements à billes, à rouleaux cylindriques ou coniques, ou encore pour les roulements 30 à aiguilles ou pour d'autres roulements aux corps roulants. L'invention permet de réduire le NVH et de respecter ainsi la législation environnementale. 35 Des autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 3042239 2015P00356FR 4 - la figure 1 et une vue en coupe d'un arbre de moteur à combustion monté en rotation dans un carter par un dispositif de palier à roulement selon un premier mode de réalisation de l'invention, 5 - la figure 2 est une vue en détail du dispositif de palier à roulement de la fi- gure 1, - la figure 3 est une vue en détail d'un dispositif de palier à roulement selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 4 est une vue en détail d'un dispositif de palier à roulement selon un 10 troisième mode de réalisation, - la figure 5 est une vue en détail d'un dispositif de palier à roulement selon un quatrième mode de réalisation ; - la figure 6 est une vue en détail d'un dispositif de palier à roulement selon un cinquième mode de réalisation, 15 - la figure 7 est une vue en détail d'un dispositif de palier à roulement selon un sixième mode de réalisation ; et - la figure 8 est une vue en détail d'un dispositif de palier à roulement selon un septième mode de réalisation. 20 La figure 1 et une vue en coupe schématique d'un arbre de moteur 14 à combustion monté en rotation dans un carter 10 par un dispositif de palier à roulement selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'arbre de moteur 14 porte une poulie ou roue dentée 18. Le dispositif de palier à roulement comporte un roulement 12 et une entretoise 13. Le roulement 12 est un roulement rigide à billes monté sur une partie 25 terminale de l'arbre de moteur 14. Une bague extérieure 16 du roulement 12 est enfoncée dans l'entretoise 13 et le montage comportant le roulement 12 et l'entretoise 13 est enfoncée dans un siège de roulement 20 en la forme d'un alésage dans le carter 10 ou bloc-moteur. 30 La figure 2 est une vue du dispositif de palier à roulement 12 de la figure 1. La bague extérieure 16 est entourée par l'entretoise 13 de sorte qu' une surface externe de la bague extérieure 16 est complètement recouverte par l'entretoise 13. L'entretoise 13 est réalisée en matériau plastique qui fait office de matériau amortisseur de vibrations 22 35 Une surface de contact 13d du dispositif de palier à roulement, dont les dimensions sont en conformité avec le plan général ISO (ISO 15 : 1998) et qui sont adaptées pour 3042239 2015P00356FR 5 être en contact avec le siège de roulement 20 du bloc-moteur 10, est constituée complètement du matériau amortisseur de vibrations 22. Afin de pouvoir utiliser des roulements 12 standards pour le dispositif, l'épaisseur de l'entretoise 13 est telle qu'une différence entre deux diamètres standards est compensée. Autrement dit, le diamètre 5 intérieur de l'entretoise 13 est adapté pour être monté sur le diamètre extérieur d'un roulement 12 conforme au plan général ISO et le diamètre extérieur de l'entretoise 13 est, en soi, conforme au diamètre extérieur d'un roulement plus grand conforme au plan général ISO. 10 Dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, l'entretoise 13 en ledit matériau amortisseur de vibrations 22 est d'une structure homogène simple et massive d'un seul matériau. L'entretoise 13 est adaptée pour être disposée entre la bague extérieure 16 et un siège de roulement 20 dans un bloc-moteur 10 de manière qu'un contact direct entre la bague extérieure 16 le bloc-moteur 10 soit évité. Le matériau amortisseur de 15 vibrations 22 est prévu sur la circonférence complète du dispositif. Dans une deuxième forme de réalisation illustrée dans la figure 3, l'entretoise 13 comporte un corps cylindrique 13a formant une première couche en ledit matériau amortisseur de vibration 22 et une entretoise métallique 13b formant une deuxième 20 couche en métal. L'entretoise métallique 13b comporte également un flasque radial 13c adapté pour immobiliser axialement l'entretoise 13 sur la bague extérieure 16 du roulement 12. Une surface axiale intérieure du flasque radial 13c est en contact direct avec la surface axiale de la bague extérieure 16 sans matériau amortisseur de vibration 22 interposé. 25 Une troisième forme de réalisation illustrée dans la figure 4 diffère de la forme de réalisation de la figure 3 en ce qu'une couche de matériau amortisseur de vibration 22 est interposée entre la surface intérieure du flasque radial 13c et la bague extérieure 16. 30 Dans une quatrième forme de réalisation illustrée dans la figure 5, l'entretoise 13 comporte un corps de base 13a avec une partie cylindrique 13e et un flasque radial 13c suffisamment long pour couvrir une chambre de roulement dudit palier à roulement 12. Le flasque radial 13c peut également être en contact glissant avec l'arbre 14 ou avec 35 une bague intérieure du roulement 12 afin de servir de joint d'étanchéité. Selon la quatrième forme de réalisation, l'entretoise 13 comporte un corps de base 13a métal- lique avec le matériau amortisseur de vibrations 22 surmoulé. Une surface radiale 3042239 2015P00356FR 6 extérieure du corps de base 13a reste libre du matériau amortisseur de vibrations 22 afin d'assurer un montage par ajustement serré solide dans le siège de roulement 20 du bloc-moteur 10. 5 Une cinquième forme de réalisation illustrée dans la figure 6 diffère de la forme de réalisation de la figure 5 en ce qu'une couche de matériau amortisseur de vibration 22 est interposée entre la surface radiale extérieure de la partie cylindrique 13e du corps de base 13a et l'alésage 20 du carter 10. 10 Une sixième forme de réalisation illustrée dans la figure 7 diffère des formes de réalisation selon les figures 1 - 6 en ce que l'entretoise 13 comporte deux couches en métal 13f, 13g prenant en sandwich une couche 13h réalisée en ledit matériau amortisseur 22 de vibration. Une couche extérieure 13f parmi les deux couches en métal est faite en aluminium, donc en un métal avec un coefficient de dilatation thermique plus 15 élevé que l'acier de la bague extérieure 16 du roulement, et une couche intérieure 13g parmi les deux couches en métal est faite en acier. On peut ainsi compenser des différences entre le coefficient de dilatation thermique du bloc-moteur en aluminium et le coefficient de dilatation thermique de la bague extérieure en acier et éviter des phénomènes d'usure par frottement (« fretting corrosion »). 20 Dans une septième forme de réalisation illustrée dans la figure 8, le matériau sandwich de la sixième forme de réalisation est utilisé pour fabriquer une entretoise 13 avec un flasque radial 13c couvrant la chambre de roulement du palier à roulement 12. 25 Dans les formes de réalisation de l'invention des figures 1 à 8, le matériau amortisseur est, de préférence, un élastomère à base de caoutchouc éthylène-propylène diène (EPDM), en particulier les matériaux connus sous les noms (ECORUBBER = ENBR), ECORUBBER 3, BASF series 1100 ou TPU. 30 Le matériau Ecorubber-3 est un élastomère à base de caoutchouc éthylène-propylène diène (EPDM), pouvant être utilisé pour les joints U, les joints à lèvre et les garnitures. Le Ecorubber-3 offre une résistance exceptionnelle à l'eau chaude, à la vapeur, aux agents de lavage et aux solvants organiques polaires. Sa stabilité aux altérations atmosphériques, à l'ozone et au vieillissement est bonne. 35 L'invention propose de prévoir un matériau amortisseur de vibrations 22 entre la bague extérieure du roulement et le carter 10 d'un bloc-moteur équipé d'un dispositif de palier 3042239 2015P00356FR 7 à roulement selon l'invention afin de réduire les émissions sonores. Grâce à l'invention, il sera possible de remplacer des paliers lisses par des roulements dans les moteurs à combustion et de respecter en même temps la législation environnementale. 5 REVENDICATIONS1. Dispositif de palier à roulement pour arbre de moteur à combustion interne comportant au moins un palier à roulement (12) avec une bague extérieure (16) métallique et au moins une rangée d'éléments roulants, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins une entretoise (13) comprenant un matériau amortisseur de vibrations (22), ladite entretoise (13) étant adaptée pour être monté sur une surface extérieure de la bague extérieure (16) du palier à roulement (12).2. 3. 4. 5. 6. 7. Dispositif de palier à roulement selon la revendication 1, dans lequel ladite entretoise (13) comporte une première couche (13a, 13h) en ledit matériau amortisseur de vibration (22) et une deuxième couche (13b, 13g, 13h) en métal. Dispositif de palier à roulement selon la revendication 2, dans lequel ladite entretoise (13) comporte au moins deux couches en métal (13f, 13g) prenant la première couche (13h) en ledit matériau amortisseur de vibration (22) en sandwich. Dispositif de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite entretoise (13) comporte une partie cylindrique (13e) et un flasque radial (13c) adapté pour couvrir une chambre de roulement dudit palier à roulement (12). Dispositif de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite entretoise (13) est adaptée pour être disposé entre Dispositif de palier à roulement selon la revendication 3, dans lequel une couche extérieure (13f) parmi lesdites deux couches en métal est faite d'un métal avec un coefficient de dilatation thermique plus élevé que la couche intérieure (13g) parmi lesdites deux couches en métal. Dispositif de palier à roulement selon la revendication 4, dans lequel une couche extérieure (13f) parmi lesdites deux couches en métal est en aluminium et la couche intérieure (13g) parmi lesdites deux couches en métal est en acier. 3042239 2015P00356FR 9 la bague extérieure (16) et un siège de roulement (20) dans un bloc-moteur (10) de manière qu'un contact métallique direct entre la bague extérieure (16) le bloc-moteur (10) soit évité. 5 8. Dispositif de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, dans lequel le matériau amortisseur de vibrations (22) est un élastomère à base de caoutchouc éthylène-propylène diène (EPDM). 9. Arbre de moteur à combustion interne équipé d'au moins un dispositif de palier 10 à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Moteur à combustion interne comportant un arbre de moteur maintenu par au moins un dispositif de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 15