Brevet FR3078749A1 — publié le 20190913

"Coussinet de palier de vilebrequin et système de lubrification associé" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un coussinet de palier de vilebrequin, notamment appartenant à un système de lubrification d'un vilebrequin d'un moteur à combustion. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION Les moteurs à combustion, notamment interne, comprennent en général une culasse supérieure et un carter-cylindres, aussi appelé bloc-cylindres, comprenant au moins un cylindre dans lequel un piston coulisse selon un mouvement de va et vient. Le piston est relié par une bielle à un vilebrequin au niveau d'un maneton. Le vilebrequin comprend au moins un tourillon et au moins un maneton dont les axes sont parallèles à l'axe longitudinal du vilebrequin. Le vilebrequin est monté tournant dans une chambre de bielles dans laquelle débouche le cylindre. L'axe du vilebrequin est maintenu en position dans la chambre de bielles par des paliers fixes et des chapeaux de palier, chaque palier et son chapeau de palier associé entourant et guidant en rotation un tourillon associé du vilebrequin. Le vilebrequin tournant à des régimes élevés (de 800 tours/mn à 5000 tours/mn), les zones de contact entre un tourillon du vilebrequin un ensemble palier-chapeau de palier doivent être lubrifiées en conséquence afin de réduire les frottements pouvant entraîner des surchauffes des différents organes et des surconsommations de carburant. 2 Du fluide de lubrification, ici de l'huile de lubrification est donc amenée vers ces zones de contact, ici depuis une rampe à huile principale aménagée dans le carter-cylindres, par un conduit qui est percé dans le corps du vilebrequin le palier et qui 5 débouche dans la paroi cylindrique convexe du palier en regard du tourillon du vilebrequin. Un conduit intermédiaire est aussi percé dans le corps du vilebrequin pour relier la paroi du tourillon en contact avec le palier, et la paroi d'un maneton adjacent sur lequel une tête de 10 bielle est montée à rotation. L'huile amenée jusqu'à la paroi du palier en contact avec le tourillon lubrifie les zones de contact entre le tourillon et le palier. Une partie de l'huile est ensuite dirigée depuis la paroi du tourillon vers la paroi du maneton afin de lubrifier la zone de 15 contact du maneton avec la tête de bielle. Un coussinet est interposé radialement entre d'une part le tourillon et, d'autre part, l'ensemble palier- chapeau de palier associé. Chaque coussinet est constitué de deux bagues semi20 cylindriques creuses complémentaires, supérieure et inférieure, pour entourer la paroi cylindrique convexe du tourillon. Chaque bague est aussi communément appelée elle-même un coussinet. Le coussinet supérieur est disposé contre le palier, et le 25 coussinet inférieur complémentaire est disposé contre le chapeau de palier. Le coussinet supérieur comporte une paroi cylindrique externe en contact avec la paroi du palier et une paroi cylindrique interne en contact avec la paroi du tourillon, et au moins un perçage ou trou radial qui est relié au conduit d'amenée d'huile. 30 De manière connue, dans sa paroi cylindrique interne, le coussinet supérieur comporte une rainure circulaire dans laquelle débouche le perçage radial, cette rainure étant destinée à diriger la circulation d'huile sur une portion de surface du tourillon. 3 Selon cette conception connue qui est par exemple illustrée dans le document FR-2.979.666, la rainure s'étend angulairement sur toute la longueur séparant les deux bords d'extrémité du coussinet supérieur. 5 Cette conception a notamment pour inconvénient de réduire la portance hydrodynamique, phénomène qui est particulièrement important dans le cas de fortes charges orientées vers ledit coussinet comportant une réduction de sa largeur utile tel qu'illustré dans le document FR.2.979.666, ce qui est 10 notamment le cas sous l'effet des efforts d'inertie liés notamment aux masses alternatives des pistons. L'invention vise notamment à remédier à cet inconvénient. BREF RESUME DE L'INVENTION 15 L'invention propose un coussinet de palier de vilebrequin comportant une première et une deuxième bague semi-cylindrique creuses complémentaires dont au moins la première comporte, dans sa paroi concave : 20 - au moins un tronçon de rainure circulaire qui s'étend depuis une extrémité de la bague semi-cylindrique et seulement le long d'une portion angulaire de la paroi concave ; et - au moins un perçage radial associé qui communique avec la rainure circulaire. 25 Selon d'autres caractéristiques du coussinet : - la paroi concave comporte un premier tronçon de rainure circulaire qui s'étend angulairement depuis une première extrémité de la bague semi-cylindrique, seulement le long d'une portion angulaire de la paroi concave, et un premier perçage 30 radial associé qui communique avec ce premier tronçon ; et un deuxième tronçon de rainure circulaire qui s'étend angulairement depuis une deuxième extrémité de la bague semi-cylindrique, seulement le long d'une portion angulaire de la paroi concave, qui 4 ne communique pas avec le premier tronçon, et un deuxième perçage radial associé qui communique avec ce deuxième tronçon ; - chaque tronçon de rainure angulaire s'étend 5 angulairement entre une extrémité de la bague semi-cylindrique et le perçage associé ; - la première bague semi-cylindrique présente une symétrie de conception par rapport à un plan axial médian. L'invention propose aussi un système de lubrification d'un 10 vilebrequin de moteur de véhicule automobile qui comporte : - un vilebrequin comportant au moins un tourillon de guidage en rotation ; - un coussinet qui est interposé radialement entre le tourillon et un palier fixe du moteur comportant un conduit 15 d'arrivée d'huile, caractérisé en ce que le coussinet est réalisé selon l'invention. L'invention propose enfin un moteur thermique de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système de lubrification selon l'invention. 20 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui 25 va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue qui représente schématiquement en coupe longitudinale axiale d'un vilebrequin et de son système de lubrification ; et 30 - la figure 2 est une vue en perspective à grande échelle de la bague semi-cylindrique supérieure d'un coussinet selon l'invention apte à équiper les paliers de ligne du vilebrequin de la figure 1. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront 5 désignés par des mêmes références. Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative des orientations longitudinale ou axiale en référence à l'axe du coussinet, et radiale en référence à l'orientation axiale du coussinet. 10 On a représenté schématiquement à la figure 1 un interne de véhicule vilebrequin 10 d'un moteur à combustion automobile à quatre cylindres. Le vilebrequin 10 comporte au moins un tourillon cylindrique 12 qui est entouré par un palier 14 et un chapeau de 15 palier 16, et comporte au moins un maneton 18 qui est entouré par une tête de bielle (non représentée). Le système de lubrification du vilebrequin comporte une rampe d'huile principale 20 qui est agencée dans une partie non représentée du moteur et qui est alimentée par une pompe à huile 20 22. La rampe 20 est reliée à un conduit 24 d'amenée d'huile qui débouche au travers du palier 14 dans une paroi cylindrique concave en regard du tourillon cylindrique 12. Un conduit intermédiaire d'huile 28 est percé dans le corps 25 du vilebrequin et il s'étend entre la paroi périphérique, cylindrique concave, du palier 14 et une paroi, cylindrique convexe, du maneton 18 pour amener de l'huile captée à la paroi du tourillon 12 vers le maneton 18 et lubrifier la zone de contact entre le maneton et une bielle associée (non représentée). 30 De manière connue, un coussinet est interposé radialement entre la paroi périphérique cylindrique convexe du tourillon 12 et la paroi cylindrique interne concave formée pour moitié dans le palier « inférieur » 14 et le chapeau de palier « supérieur » 16. 6 Chaque coussinet est à cet effet constitué d'une première partie et d'une deuxième partie dont chacune est en forme de bague semi-cylindrique qui est associée au chapeau de palier 16 et au palier 14 respectivement. 5 Chacune des deux parties en forme de bague semi- cylindrique est communément appelée coussinet supérieur (de ligne ou de vilebrequin) et coussinet inférieur (de ligne ou de vilebrequin). L'invention concerne ici au moins la conception de la 10 première bague semi-cylindrique constituant le coussinet supérieur dont un mode de réalisation préféré est illustré à la figure 2. La bague semi-cylindrique supérieure 30 illustrée à la figure 2 est délimitée par une paroi externe 32 cylindrique 15 convexe et par une paroi interne 34 cylindrique concave. La bague 30 est délimitée axialement par deux bords latéraux opposés 36 et angulairement par un premier bord d'extrémité 38-1 et par un deuxième bord d'extrémité 38-2. Ces deux bords d'extrémité 38-1 et 38-2 sont les bords de 20 raccordement formant plan de joint de raccordement avec l'autre bague semi-cylindrique inférieure non représentée. Cette zone de raccordement ou de jonction est aussi appelée « zone de dépinçage ». Conformément à l'invention, la paroi interne 34 cylindrique 25 concave comporte une rainure circulaire, ici réalisée à titre non limitatif en deux tronçons 42-1 et 42-2, qui ne s'étend pas angulairement sur toute la longueur séparant le premier bord d'extrémité 38-1 du deuxième bord d'extrémité 38-2. En d'autres termes, il existe une portion ou tronçon 30 angulaire - ici une portion centrale intermédiaire 44 - de la paroi interne 34 cylindrique concave qui est dépourvue de rainure. 7 La rainure circulaire est de section rectangulaire et, à titre non limitatif, elle est ici rectiligne en s'étendant dans un plan radial centré par rapport aux deux bords latéraux opposés 36. Le premier tronçon 42-1 de rainure circulaire s'étend 5 angulairement depuis le premier bord d'extrémité 38-1 de la bague semi-cylindrique 30, jusqu'à son extrémité angulaire opposée qui est définie par un premier perçage radial associé traversant 46-1 qui communique avec ce premier tronçon 42-1 de rainure circulaire. 10 Ici de manière symétrique par rapport à un plan axial médian de symétrie de la bague semi-cylindrique 30, la rainure comporte un deuxième tronçon 42-2 de rainure circulaire qui s'étend angulairement depuis le deuxième bord d'extrémité 38-2 de la bague semi-cylindrique 30, jusqu'à son extrémité angulaire 15 opposée qui est définie par un deuxième perçage radial associé traversant 46-2 qui communique avec ce deuxième tronçon 42-2 de rainure circulaire. Ainsi, chaque tronçon 42-1, 42-2 de la rainure angulaire s'étend angulairement entre une extrémité 38-1, 38-2 de la bague 20 semi-cylindrique 30 et le perçage associé 46-1, 46-2. Chaque perçage 46-1, 46-2 met ainsi en communication le tronçon de rainure associé 42-1, 42-2 avec paroi externe 32 cylindrique convexe. Ainsi, la perte de portance hydrodynamique négative due à 25 la présence de la rainure est réduite, par rapport à l'état de la technique dans laquelle la rainure s'étend angulairement sur toute la longueur séparant le premier bord d'extrémité 38-1 du deuxième bord d'extrémité 38-2. Ceci est particulièrement important dans les cas de 30 fonctionnement dans lesquels la direction principale de la charge au palier de ligne est dirigée « vers le haut » en direction du coussinet supérieur, ce qui est notamment le cas sous l'effet des 8 efforts d'inertie liés notamment aux masses alternatives des pistons. Ce problème est avantageusement résolu tout en satisfaisant aux exigences d'alimentation en huile des manetons 5 de bielle(s) et d'évacuation des pollutions telles que des particules présentes dans l'huile de lubrification, cette évacuation se faisant dans la zone dite de « dépinçage » mentionnée précédemment. La zone ou portion centrale intermédiaire 44 dépourvue de 10 rainure est avantageusement la zone la plus sollicitée à hauts régimes de rotation du vilebrequin. Le mode réalisation préféré qui vient d'être décrit présentant une symétrie générale de conception est avantageux en ce qu'il ne nécessite pas de détrompage pour le montage du 15 coussinet supérieur dans l'une ou l'autre de ses deux positions possibles de montage. Selon des variantes non représentées de l'invention : - la paroi interne concave ne comporte qu'un seul tronçon de rainure circulaire qui s'étend depuis une extrémité de la bague 20 semi-cylindrique et seulement le long d'une portion angulaire de la paroi concave ; - pour chaque tronçon de rainure, le perçage radial n'est REVENDICATIONS1. Coussinet de palier (12) de vilebrequin (10) comportant une première et une deuxième bague semi-cylindrique creuses 5 complémentaires dont au moins la première bague (30) comporte, dans sa paroi concave (34) : - au moins un tronçon (42-1, 42-2) de rainure circulaire qui s'étend depuis une extrémité (38-1, 38-2) de la bague semicylindrique (30) et seulement le long d'une portion angulaire de la 10 paroi concave (34) ; et - au moins un perçage radial associé (46-1, 46-2) qui communique avec la rainure circulaire. 2. Coussinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi concave (34) comporte : 15 - un premier tronçon (42-1) de rainure circulaire qui s'étend angulairement depuis une première extrémité (38-1) de la bague semi-cylindrique (30), seulement le long d'une portion angulaire de la paroi concave, et un premier perçage radial associé (46-1) qui communique avec ce premier tronçon (42-1) ; et 20 - un deuxième tronçon (42-2) de rainure circulaire qui s'étend angulairement depuis une deuxième extrémité (38-2) de la bague semi-cylindrique (30), seulement le long d'une portion angulaire de la paroi concave (34), qui ne communique pas avec le premier tronçon (42-1), et un deuxième perçage radial associé 25 (46-2) qui communique avec ce deuxième tronçon (42-2). 3. Coussinet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque tronçon (42-1, 42-2) de rainure angulaire s'étend angulairement entre une extrémité (38-1, 38-2) de la bague semi-cylindrique (30) et le perçage 30 associé (46-1, 46-2) . 4. Coussinet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première bague semi- 10 cylindrique présente une symétrie de conception par rapport à un plan axial médian. 5. Système de lubrification d'un vilebrequin (10) de moteur de véhicule automobile qui comporte : - un vilebrequin (10) comportant au moins un tourillon de guidage en rotation ; - un coussinet qui est interposé radialement entre le tourillon et un palier (12) fixe du moteur comportant un conduit d'arrivée d'huile, caractérisé en ce que le coussinet est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Moteur de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système de lubrification selon la revendication 5.15