Brevet FR3039232A1 — publié le 20170127

ASSEMBLAGE D'UNE PORTION D'EXTRÉMITÉ DE VILEBREQUIN AVEC UN VOLANT D'INERTIE ET UN PALIER DE GUIDAGE, ET ENSEMBLE MOTEUR ASSOCIÉ DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un assemblage coaxial entre un volant d'inertie et un vilebrequin, intégrant un palier de guidage. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Suivant l'état de la technique illustré sur la figure 1, un vilebrequin 110 de moteur à combustion interne présente une portion d'extrémité 112 guidée en rotation autour d'un axe de révolution 100 par rapport à un carter moteur 126 grâce à un palier lisse 128, cette extrémité 112 comportant une collerette 120 faisant saillie à l'extérieur du carter moteur 126. La collerette 120 forme une portée de positionnement 130 tournée radialement vers l'extérieur et un épaulement 132 sur lequel débouchent des trous filetés 134, et constitue ainsi une interface de fixation pour un volant d'inertie 124, qui vient se positionner sur la portée de positionnement 130 en appui direct contre l'épaulement 132. Le volant d'inertie 124 est pourvu d'alésages 136 alignés avec les trous filetés 134, la fixation du volant d'inertie 124 au vilebrequin 110 étant assurée par des vis de fixation 116 traversant les alésages 136 et visées dans les trous filetés 134. Avec un assemblage de ce type, le palier lisse 128 est constitué d'un coussinet 142 en deux parties au moins, positionné sur un tourillon 143 du vilebrequin confiné entre la collerette 120 et la première manivelle 111 du vilebrequin 110. [0003] L'évolution récente des moteurs à combustion interne à faible consommation vers des régimes moteurs à faible vitesse de rotation et couple moteur élevé, avec des fonctionnements intermittents en mode arrêt/démarrage, induisant une tension importante sur la courroie d'entraînement des accessoires, et des interruptions de la pompe à huile, sollicite fortement les paliers lisses, notamment au démarrage et durant les périodes transitoires à froid. Il peut ainsi être avantageux de remplacer certains des paliers lisses du vilebrequin, notamment le palier à coussinet en deux parties à l'extrémité du vilebrequin portant le volant d'inertie, par des paliers à roulement, plus performants à froid. On se heurte alors à un problème de montage, 3039232 2 du fait du confinement du tourillon entre la collerette et la première manivelle du vilebrequin qui impose soit une bague interne de roulement en deux parties, solution peu performante, soit un chemin de roulement directement formé sur le vilebrequin, comme suggéré dans le document FR 2 906 167. Cette solution est particulièrement 5 coûteuse et ne permet pas d'optimiser le choix du matériau constitutif du chemin de roulement. Une autre solution consisterait à éliminer la collerette, mais avec l'inconvénient de réduire considérablement la surface disponible pour réaliser la fixation du volant d'inertie au vilebrequin, donc de diminuer le nombre de vis de fixation, mais aussi de diminuer le diamètre de fixation des vis donc, pour un couple 10 nominal donné, d'augmenter les efforts de cisaillement subits par chaque vis. [0004] Le confinement du tourillon 143 entre la collerette 120 et la première manivelle 111 du vilebrequin 110 pose également un problème si l'on souhaite augmenter la performance du palier lisse 128 en remplaçant le coussinet en deux parties 142 par un coussinet annulaire monobloc. 15 EXPOSÉ DE L'INVENTION [0005] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer un assemblage entre un vilebrequin et un volant d'inertie qui permette un guidage en rotation plus performant, notamment à froid. Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un assemblage comprenant une portion 20 d'extrémité de vilebrequin définissant un axe de révolution formant au moins une première portée tournée radialement vers l'extérieur et un épaulement sur lequel débouchent des trous filetés, un volant d'inertie comportant des alésages axiaux, un palier de guidage du vilebrequin par rapport à un carter moteur, en rotation autour de l'axe de révolution, et des vis de fixation. Le palier de guidage comporte au moins 25 une bague de guidage monobloc positionnée sur la première portée et présentant une première face transversale en appui axial sur l'épaulement, la bague de guidage monobloc comportant des alésages axiaux alignés avec les trous filetés du vilebrequin et les alésages axiaux du volant d'inertie. La fixation du volant d'inertie à la portion d'extrémité du vilebrequin est réalisée par les vis de fixation qui traversent les 30 alésages axiaux du volant d'inertie et de la bague de guidage monobloc et viennent se visser dans les trous filetés de l'épaulement de la portion d'extrémité du vilebrequin. 3039232 3 [0006] L'assemblage ainsi défini, en éliminant la collerette de l'état de la technique, permet le montage d'une bague de guidage monobloc, qui peut être un coussinet annulaire monobloc de palier lisse, une bague intérieure de roulement ou une bague mixte. En disposant les alésages axiaux sur la bague, l'élimination de la 5 collerette ne se fait pas au détriment de la surface disponible pour le positionnement des vis de fixation. On peut ainsi prévoir des vis de fixation en nombre suffisant pour limiter les efforts de cisaillement sur chaque vis. Enfin, l'élimination de la collerette réduit l'encombrement axial de l'assemblage. [0007] De préférence, le volant d'inertie est en appui axial direct ou indirect 10 contre une deuxième face transversale de la bague de guidage monobloc opposée à la première face transversale. La bague constitue une entretoise pincée entre l'épaulement de la portion d'extrémité du vilebrequin et le volant d'inertie. [0008] De préférence, la bague de guidage monobloc est frettée sur la première portée de la portion d'extrémité du vilebrequin et présente une surface tournée 15 radialement vers l'intérieur, complémentaire de la surface de la première portée. La première portée de la portion d'extrémité du vilebrequin est de préférence cylindrique. [0009] Selon un mode de réalisation, le volant d'inertie est glissé sur l'extrémité du vilebrequin, et comporte un alésage central ayant une surface tournée radialement 20 vers l'intérieur complémentaire de la surface de la portée du vilebrequin, l'appui axial direct ou indirect contre la deuxième face transversale de la bague de guidage monobloc opposée à la première face transversale pouvant être toujours réalisé comme précédemment décrit. [0010] Suivant un mode de réalisation, le palier comporte au moins un élément de 25 palier lisse. La bague de guidage monobloc comporte alors une piste de glissement tourné radialement vers l'extérieur. [0011] Suivant un autre mode de réalisation, le palier comporte au moins un élément de palier à roulement. La bague de guidage monobloc peut alors être une bague intérieure de roulement sur laquelle est formé au moins un chemin de 3039232 4 roulement tourné radialement vers l'extérieur. Le palier de guidage peut dans ce cas également comporter en outre au moins une bague extérieure de roulement sur laquelle est formé au moins un chemin de roulement tourné radialement vers l'intérieur, et des corps roulants se déplaçant sur les chemins de roulement des 5 bagues intérieure et extérieure. La bague extérieure du palier de guidage est de préférence monté avec un ajustement serré, par exemple par frettage, dans une portée du carter, tournée radialement vers l'intérieur. [0012] De manière remarquable, le palier de guidage peut comporter un élément de palier à roulement contigu à un élément de palier lisse ou à un deuxième élément 10 de palier à roulement par exemple, les deux éléments de palier pouvant être réalisés sur une bague de guidage intérieure commune ou sur plusieurs bagues intérieures. [0013] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un ensemble moteur comportant un carter de moteur et un assemblage tel que précédemment décrit. De préférence, la bague de guidage présente une face transversale qui fait 15 saillie hors du carter moteur, pour permettre que le volant d'inertie vienne en appui axial direct ou indirect contre la bague de guidage monobloc. Dans le cas d'un assemblage comportant un palier à roulement, la bague extérieure du palier de guidage est de préférence frettée dans une portée du carter tournée radialement vers l'intérieur. 20 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées qui illustrent : la figure 1, une coupe axiale d'un assemblage de volant d'inertie sur un vilebrequin selon l'état de la technique antérieure, décrit 25 précédemment ; - la figure 2, une coupe axiale d'un assemblage suivant un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 3A et 3B, des coupes axiale et transversale d'un assemblage suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention ; 3039232 5 - la figure 4A une coupe axiale d'un assemblage suivant un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4B une coupe de l'assemblage de la figure 4A dans un plan parallèle au plan de la figure 4A, mais décalé de celui-ci ; 5 - la figure 4C une vue isométrique d'un palier à roulement de l'assemblage de la figure 4A; - la figure 5 une coupe axiale d'un assemblage suivant un quatrième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 une coupe axiale d'un assemblage suivant un cinquième 10 mode de réalisation de l'invention. [0015] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION [0016] Sur la figure 2 est illustré un assemblage selon un premier mode de 15 réalisation de l'invention, comportant un vilebrequin 10 guidé en rotation dans un carter moteur 26 par l'intermédiaire d'un palier de guidage 28, et auquel est fixé un volant d'inertie 24 par des vis de fixation 16. [0017] Le vilebrequin 10 comporte des manivelles 11 et une portion d'extrémité 12, qui forme une première portée 30, ici cylindrique, tournée radialement vers 20 l'extérieur, et un épaulement 32 sur lequel débouchent des trous axiaux filetés 34. Le volant d'inertie 24 comporte une pluralité d'alésages axiaux 36 alignés avec les trous axiaux filetés 34 de la portion d'extrémité 12 du vilebrequin. Le palier de guidage 28 assure le guidage en rotation du vilebrequin et du volant d'inertie 24 autour d'un axe de révolution 100 et se compose d'une bague extérieure de roulement 38 montée 25 avec un ajustement serré dans une ouverture 50 du carter moteur 26, en appui contre un épaulement 52 de l'ouverture, de corps roulants 40 et d'une bague intérieure de roulement 42. La bague intérieure de roulement 42 a deux faces 3039232 6 transversales d'appui 44 et 46 et est de plus percée d'une pluralité d'alésages axiaux 48, alignés avec les trous filetés 34 de la portion d'extrémité du vilebrequin. [0018] Le montage des différents éléments de l'assemblage peut être fait de la manière suivante. Le palier à roulement 28 est préassemblé, et sa bague intérieure 5 42 est frettée sur la première portée 30 de la portion d'extrémité 12, la face transversale 44 de la bague intérieure venant en appui sur l'épaulement 32 du vilebrequin. On insère le sous-ensemble constitué du vilebrequin 10 et du palier à roulement 28 à l'intérieur du carter moteur 26 en deux parties, en positionnant la bague extérieure 38 en appui contre l'épaulement 52 du carter. Le carter moteur 26 10 est ensuite refermé et le volant d'inertie 24 est fixé au sous-ensemble constitué du vilebrequin 10 et du palier à roulement 28 par les vis de fixation 16 vissées dans les trous filetés 34 du vilebrequin au travers des alésages 36 du volant d'inertie 24 et de la bague intérieure 42 du palier à roulement jusqu'à obtenir un appui du volant d'inertie 24 sur la face transversale 46 de la bague intérieure 42 du palier à 15 roulement, qui fait saillie à l'extérieur du carter moteur 26. A l'état assemblé, un jeu subsiste entre le volant d'inertie 24 et le carter moteur 26. [0019] Suivant un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 3A et 3B, la portion d'extrémité 12 du vilebrequin est sensiblement plus longue et le volant d'inertie est glissé sur une deuxième portée 31 par un alésage central dont la surface 20 radiale tournée vers l'intérieur est complémentaire de la surface de la deuxième portée 31, cylindrique, cannelée ou autre. Comme précédemment, le volant d'inertie vient en appui sur la face transversale 46 de la bague intérieure du palier à roulement pour une fixation solidaire avec le vilebrequin. [0020] Suivant un troisième mode de réalisation illustré sur les figures 4A, 4B et 25 4C, la face transversale 46 de la bague intérieure 42 est pourvue de reliefs, qui peuvent par exemple des rainures radiales 54 réparties sur toute la circonférence ou sur un ou plusieurs secteurs angulaires, et dans lesquelles viennent s'insérer des reliefs conjugués, par exemple des nervures radiales correspondantes formées sur le volant d'inertie 24. 3039232 7 [0021] Suivant un quatrième mode de réalisation illustré sur la figure 5, le palier à roulement 28 comporte deux bagues intérieures 42, 56, toutes deux frettées sur la première portée cylindrique 30 et percées par des alésages 48, 57 pour permettre le passage des vis de fixation 16. 5 [0022] Suivant un cinquième mode de réalisation illustré sur la figure 6, le palier 28 est un palier lisse, comportant une bague de glissement 42 monobloc frettée sur la première portée 30 de la portion d'extrémité du vilebrequin et une bague de glissement extérieure 38 solidaire du carter 26 directement interposée entre le vilebrequin et le carter moteur 26. La bague de glissement 42 présente une première 10 face transversale 44 en appui axial sur l'épaulement 32, une deuxième face transversale 46 en saillie à l'extérieur du carter 26 et appui contre le volant d'inertie 24, et des alésages axiaux 48 alignés avec les trous filetés 34 du vilebrequin 10 et les alésages axiaux 36 du volant d'inertie 24 et traversés par les vis 16. Un conduit 58 permet d'alimenter en huile l'interface entre la bague de glissement fixe 38 et la 15 bague de glissement tournante 42 de manière à y constituer un film d'huile. [0023] Dans des variantes non représentées ici, le palier de guidage peut combiner des paliers lisses et des paliers à roulement, ce qui permet en plus un fonctionnement à vitesse de rotation importante. [0024] Naturellement, les exemples représentés sur les figures et discutés ci- 20 dessus ne sont donnés qu'a titre illustratif et non limitatif. Les portées 30, 31 peuvent avoir des profils divers, cylindriques, tronconiques, cannelées, oblongues, elliptique, avec un rainure de clavette en regard d'une rainure réalisée sur le vilebrequin, ou autre, pour augmenter la transmission du couple et limiter le cisaillement des vis de fixation 16. 25 [0025] Il est explicitement prévu que l'on puisse combiner entre eux les différents modes de réalisation illustrés pour en proposer d'autres. REVENDICATIONS1. Assemblage comprenant: - une portion d'extrémité (12) de vilebrequin (10) définissant un axe de révolution (100), formant au moins une première portée (30) tournée radialement vers l'extérieur et un épaulement (32) sur lequel débouchent des trous filetés (34) ; - un volant d'inertie (24) comportant des alésages axiaux (36) ; - des vis de fixation (16) traversant les alésages axiaux du volant d'inertie et vissées dans les trous filetés de la portion d'extrémité de vilebrequin, rendant le volant d'inertie solidaire de la portion d'extrémité de vilebrequin ; et - un palier de guidage (28) du vilebrequin par rapport à un carter moteur (26) en rotation autour de l'axe de révolution ; caractérisé en ce que le palier de guidage comporte au moins une bague de guidage monobloc (42) positionnée sur la première portée (30) et présentant une première face transversale (44) en appui axial sur l'épaulement (32), la bague de guidage monobloc comportant des alésages axiaux (48) alignés avec les trous filetés du vilebrequin (34) et les alésages axiaux du volant d'inertie (36) et traversés par les vis (16). 2. Assemblage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volant d'inertie est en appui axial direct ou indirect contre une deuxième face transversale (46) de la bague de guidage monobloc opposée à la première face transversale (44). 3. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la bague de guidage monobloc (42) est frettée sur la première portée et présente une surface tournée radialement vers l'intérieur, complémentaire de la première portée (30). 3039232 9 4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première portée (30) est cylindrique. 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volant d'inertie (24) est glissé sur une deuxième portée (31) formée sur la portion d'extrémité (12) du vilebrequin, le volant d'inertie (24) comportant un alésage central ayant une surface tournée radialement vers l'intérieur complémentaire de la surface de la deuxième portée (31) du vilebrequin. Assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième portée (31) de la portion d'extrémité du vilebrequin est cannelée. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague de guidage monobloc comporte une piste de glissement tourné radialement vers l'extérieur. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague de guidage monobloc est une bague intérieure de roulement sur laquelle est formé au moins un chemin de roulement tourné radialement vers l'extérieur. Assemblage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le palier de guidage comporte en outre au moins une bague extérieure de roulement (38) sur laquelle est formé au moins un chemin de roulement tourné radialement vers l'intérieur et des corps roulants (40) se déplaçant sur les chemins de roulement des bagues intérieure et extérieure. Ensemble moteur comportant un carter de moteur (26) caractérisé en ce qu'il comporte un assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 5 106. 7. 15 8. 20 9. 25 10. 30 3039232 10 11. Ensemble moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'assemblage est selon la revendication 2 et la bague de guidage (42) fait saillie hors du carter moteur (26). 5 12. Ensemble moteur selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l'assemblage est selon la revendication 9, la bague extérieure du palier de guidage étant montée ajustée serrée dans une portée (50) du carter moteur (26) tournée radialement vers l'intérieur. 10