Brevet FR3042240A1 — publié le 20170414

2015P00354FR 1 ROULEMENT POUR ARBRE DE MOTEUR La présente invention concerne le domaine des roulements 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 vise à prévoir un roulement pour arbre de moteur à combustion interne comportant au moins une bague extérieure métallique et une rangée d'éléments roulants. À cet effet, il est proposé qu'une surface externe de la bague extérieure soit recouverte d'un matériau amortisseur de vibrations. 913-75066P 3042240 2015P00354FR 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, la bague extérieure comporte une surface de 15 contact adaptée pour être en contact avec un siège de roulement d'un bloc-moteur, ledit matériau amortisseur de vibrations étant prévu sur la surface de contact complète. On peut ainsi éviter une transmission de bruit à travers un contact direct métal-métal. Selon un autre aspect de l'invention, les inventeurs proposent que la cavité soit de 20 forme annulaire sur la circonférence extérieure de la bague extérieure. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la bague extérieure comporte un corps creux. Dans ce cas, la bague extérieure peut être en tôle. 25 Dans un mode de réalisation préféré, le matériau amortisseur est un élastomère à base de caoutchouc éthylène-propylène diène (EPDM). 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 30 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 interne comportant un arbre de moteur maintenu par au moins un roulement comme décrit ci-dessus. 35 Un tel roulement permet de fournir un roulement avec une solution d'amortisseur intégré afin de créer une solution filtre pour cette application. Cette solution s'applique 3042240 2015P00354FR 3 pour 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 5 roulements à billes, à rouleaux cylindriques ou coniques, ou encore pour les roulements à aiguilles ou pour d'autres roulements aux corps roulants. L'invention permet de réduire le NVH et de respecter ainsi la législation environnementale. 10 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 : 15 - la figure 1 et une vue en coupe d'un arbre de moteur à combustion monté en rotation dans un carter par un roulement selon un premier mode de réalisation de l'invention. - la figure 2 est une vue en détail de la bague extérieure du roulement de la figure 1, 20 - la figure 3 est une vue en détail de la bague extérieure d'un roulement selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 4 est une vue en détail de la bague extérieure d'un roulement selon un troisième mode de réalisation, et - la figure 5 est une vue en détail de la bague extérieure d'un roulement selon 25 un quatrième mode de réalisation. 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 roulement 12 selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'arbre de moteur 14 porte une poulie ou roue dentée 18. Le 30 roulement 12 est un roulement rigide à billes monté sur une partie terminale de l'arbre de moteur 14. Une bague extérieure 16 du roulement 12 est enfoncée dans un siège de roulement 20 en la forme d'un alésage dans le carter 10 ou bloc-moteur. La figure 2 est une vue du roulement 12 de la figure 1. La bague extérieure 16 com- 35 porte un corps métallique 16a entouré par une structure en plastique 16b comme matériau amortisseur de vibrations 22 de manière que une surface externe 16c de la 3042240 2015P00354FR 4 bague extérieure 16 est complètement recouverte dudit matériau amortisseur de vibrations 22. Autrement dit, la surface de contact 16c de la bague extérieure 16 adaptée pour être en 5 contact avec le siège de roulement 20 du bloc-moteur est constituée complètement du matériau amortisseur de vibrations 22. Dans la forme de réalisation de la figure 1, ladite structure en plastique de la bague extérieure 16 est une entretoise en ledit matériau amortisseur de vibrations 22. 10 Dans une deuxième forme de réalisation illustré dans la figure 3, ladite structure en plastique de la bague extérieure 16 est obtenue par moulage par injection dudit matériau amortisseur de vibrations 22 sur la surface externe 16c de la bague extérieure 16. La bague extérieure 16 comporte une cavité 16d remplie avec du matériau amortis- 15 seur de vibrations 22. La cavité 16d a une forme annulaire fraisée sur la circonférence extérieure de la bague extérieure 16. Dans une troisième forme de réalisation illustrée dans la figure 4, la bague extérieure 16 comporte un corps creux en tôle avec une cavité 16d remplie complètement par le 20 matériau amortisseur de vibrations 22. Le matériau amortisseur de vibrations 22 s'étend au-delà de la cavité 16d sur la surface extérieure 16c de la bague extérieure 16 de manière qu'aucun contact métal-métal entre la bague extérieure 16 et le carter 10 n'existe. 25 Dans une quatrième forme de réalisation illustrée dans la figure 5, la bague extérieure 16 comporte un corps creux en tôle avec une cavité 16d remplie complètement par le matériau amortisseur de vibrations 22. La surface extérieure 16c de la bague extérieure 16 comporte des parties métalliques en contact avec le carter 10 et des parties en matériau amortisseur de vibrations 22 en contact avec l'alésage du carter 10. Ce 30 dernier contact peut être effectué sous force de manière que le matériau amortisseur de vibrations 22 peut servir comme moyen anti-rotation pour éviter des phénomènes d'usure par frottement (« fretting corrosion »). Dans les formes de réalisation de l'invention des figures 1 à 4, le matériau amortisseur 35 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. 3042240 2015P00354FR 5 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 5 agents de lavage et aux solvants organiques polaires. Sa stabilité aux altérations atmosphériques, à l'ozone et au vieillissement est bonne. L'invention propose de prévoir un matériau amortisseur de vibrations 22 entre le corps métallique et le carter 10 d'un bloc moteur équipé d'un roulement afin de réduire les 10 émissions sonores. De préférence, le matériau amortisseur est placé à l'intérieur du diamètre extérieur de la bague extérieure 16. 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. 15 REVENDICATIONS1. Roulement pour arbre de moteur (14) à combustion interne comportant au moins une bague extérieure (16) métallique et une rangée d'éléments roulants, caractérisé en ce qu'une surface externe (16c) de la bague extérieure (16) est recouverte d'un matériau amortisseur de vibrations (22). 2. Roulement selon la revendication 1, dans lequel la bague extérieure (16) comporte une surface de contact (16c) adapté pour être en contact avec un siège de roulement (20) d'un bloc-moteur, ledit matériau amortisseur de vibrations (22) étant prévu sur la surface de contact (16c) complète. 3. Roulement selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel la bague extérieure (16) est équipée d'une entretoise en ledit matériau amortisseur de vibrations (22). 4. Roulement selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit matériau amortisseur de vibrations (22) est surmoulé sur la sur- face externe (16c) de la bague extérieure (16). 5. Roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague extérieure (16) comporte au moins une cavité (16d) remplie avec du matériau amortisseur de vibrations (22). 6. Roulement selon la revendication 5, dans lequel la cavité (16d) est de forme annulaire sur la circonférence extérieure de la bague extérieure (16). 7. Roulement selon la revendication 6, dans lequel la bague extérieure (16) comporte un corps creux. 8. Roulement selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la bague extérieure (16) est en tôle. 9. Roulement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la bague extérieure (16) comporte une surface de contact (16c) adaptée pour être en 3042240 2015P00354FR 7 contact avec un siège de roulement (20) d'un bloc-moteur, ledit matériau amortisseur de vibrations (22) étant prévu sur la surface de contact (16c) complète. 10. Roulement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le matériau 5 amortisseur de vibrations (22) est un élastomère à base de caoutchouc éthy- lène-propylène diène (EPDM). 11. Arbre de moteur à combustion interne équipé d'au moins un roulement (12) selon l'une des revendications précédentes. 12. Moteur à combustion interne comportant un arbre de moteur (14) maintenu par au moins un roulement (12) selon l'une des revendications précédentes. 10