FR2948158A1

FR2948158A1 - Palier pour une bielle

Info

Publication number: FR2948158A1
Application number: FR1055791A
Authority: FR
Inventors: Jon F V Pohlman; Anthony P Copper
Original assignee: Koyo Bearings North America LLC
Current assignee: JTEKT Bearings North America LLC
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2011-01-21
Also published as: CN101956756A; KR20110007587A; US20110011200A1; DE102010026901A1

Abstract

Un palier (14) pour une bielle (10) comprend un élément de maintien (42) comportant une pluralité de poches (53), un premier flasque (46), un deuxième flasque (50) et une pluralité d'éléments de palier radiaux (54) qui supportent une charge radiale, positionnés dans la pluralité de poches (53). Une première et une deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux (58) sont positionnées sur le premier flasque (46) et sur le deuxième flasque (50), et reçoivent chacune au moins une partie de la charge axiale.

Description

1 Cette demande revendique la priorité de la Demande Provisoire U.S. n° 61/226.009, déposée le 16 juillet 2009, dont la totalité de la description est citée ici à titre de référence.

La présente invention concerne des paliers pour des bielles. De façon plus spécifique, l'invention concerne un palier susceptible de supporter des charges radiales et axiales. Dans les moteurs à piston, un piston effectue un va-et- vient à l'intérieur d'un cylindre. Le piston est relié à un vilebrequin par une bielle, de telle sorte que le mouvement du piston entraîne le vilebrequin. Un palier est disposé entre la bielle et le vilebrequin pour absorber des forces radiales générées par le mouvement relatif entre la bielle et le vilebrequin. Les extrémités axiales du palier viennent en contact avec une surface du vilebrequin. Ce contact (à savoir, ce frottement mutuel) du palier et du vilebrequin peut provoquer une mauvaise usure de la surface d'interface. De même, le frottement généré entre la bielle et le palier et entre le vilebrequin et le palier génère de la chaleur qui peut provoquer une détérioration du palier ou des composants eux-mêmes. Un mauvais alignement des composants peut produire en résultat une répartition de forces inégale, et faire parfois que de très grandes forces axiales et radiales soient exercées entre la bielle et le vilebrequin en un emplacement unique. La technique existante inclut différentes tentatives visant à diminuer l'ampleur du frottement généré entre la bielle et le vilebrequin. Une tentative comprend la lubrification de la bielle. Cependant, le lubrifiant finit par s'accumuler dans un carter d'huile au fond du bloc moteur, et il doit en être effectué périodiquement un remplissage. Il a été effectué certaines tentatives pour augmenter la quantité de lubrifiant qui est maintenue dans le palier par formation de dentelures de lubrification sur les surfaces de poussée du palier, accroissement de la

2 lubrification par pulvérisation sur les ensembles rotatifs et addition de revêtements spéciaux aux composants. Bien que les procédés décrits ci-dessus aident à la réduction du frottement et de la chaleur, ces procédés peuvent échouer à procurer des moyens de lubrification suffisants pour le palier, et des quantités indésirables de frottement et de chaleur sont toujours générées. Dans une construction, l'invention procure un palier pour une bielle. Le palier comprend un élément de maintien qui définit un axe d'élément de maintien. L'élément de maintien comprend une pluralité de poches espacées autour d'une circonférence de l'élément de maintien, un premier flasque axial sur une première extrémité de l'élément de maintien, et un deuxième flasque axial sur une deuxième extrémité de l'élément de maintien opposée à la première extrémité. Le palier comprend également une pluralité d'éléments de roulement radiaux, chacun de la pluralité d'éléments de roulement radiaux étant maintenu dans l'une de la pluralité de poches. Le palier comprend de plus des moyens pour absorber des forces dirigées dans une direction axiale sensiblement parallèle à l'axe d'élément de maintien. Les moyens sont positionnés sur le premier flasque axial et le deuxième flasque axial. Dans une autre construction, l'invention procure un palier pour une bielle. Le palier comprend un élément de maintien comportant une pluralité de poches espacées autour d'une circonférence de l'élément de maintien, une première extrémité qui définit un premier flasque, et une deuxième extrémité qui définit un deuxième flasque opposé au premier flasque. Le palier comprend également une pluralité d'éléments de palier radiaux qui supportent une charge radiale, chacun de la pluralité d'éléments de palier radiaux étant positionné dans l'une de la pluralité de poches. Une première pluralité d'éléments de palier axiaux sont positionnés sur le premier flasque et reçoivent au moins une partie d'une charge axiale, et une deuxième

3 pluralité d'éléments de palier axiaux sont positionnés sur le deuxième flasque et reçoivent au moins une partie de la charge axiale. Dans encore une autre construction, l'invention procure un ensemble de bielle qui comprend une bielle et un palier. La bielle comprend une première extrémité et une deuxième extrémité. La première extrémité est configurée de façon à être couplée à un piston, et la deuxième extrémité est configurée de façon à être couplée à un vilebrequin.

L'ensemble de bielle comprend également un palier couplé à la deuxième extrémité. Le palier comprend un élément de maintien comportant une pluralité de poches espacées autour d'une circonférence de l'élément de maintien, une première extrémité d'élément de maintien qui définit un premier flasque, et une deuxième extrémité d'élément de maintien qui définit un deuxième flasque opposé au premier flasque. Le palier comprend également une pluralité d'éléments de palier radiaux qui reçoivent une charge radiale. Chacun de la pluralité d'éléments de palier radiaux est positionné dans l'une de la pluralité de poches. Une première pluralité d'éléments de palier axiaux sont positionnés sur le premier flasque et reçoivent au moins une partie d'une charge axiale, et une deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux sont positionnés sur le deuxième flasque et reçoivent au moins une partie de la charge axiale. D'autres aspects de l'invention apparaîtront de façon plus évidente à la considération de la description qui suit et des dessins joints. La figure 1 est une vue en perspective d'une bielle 30 couplée à un palier selon la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe partielle de la bielle et du palier de la figure 1. La figure 3 est une vue en plan partielle de la bielle et du palier de la figure 1. 35 La figure 4 est une vue en perspective du palier de la figure 1. 4 La figure 5 est une vue en perspective d'une deuxième forme de réalisation d'un palier selon la présente invention. La figure 6 est une vue en perspective d'une troisième 5 forme de réalisation d'un palier selon la présente invention. La figure 7 est une vue en perspective d'une quatrième forme de réalisation d'un palier selon la présente invention. 10 La figure 8 est une vue en coupe de la bielle et du palier de la figure 1 montés sur un vilebrequin. La figure 9 est une vue en coupe de la bielle et du palier de la figure 1 montés sur un vilebrequin. La figure 10 est une vue en perspective partielle de la 15 bielle et du palier de la figure 1 montés sur un vilebrequin. La figure 11 est une vue en perspective partielle similaire à la figure 10 de la bielle et du palier de la figure 1 montés sur un vilebrequin. 20 Avant qu'aucune forme de réalisation de l'invention ne soit expliquée en détail, on doit comprendre que l'invention n'est pas limitée dans son application aux détails de construction et aux agencements de composants exposés dans la description qui suit ou illustrés dans les 25 dessins joints. L'invention est susceptible de connaître d'autres formes de réalisation ou d'être mise en oeuvre ou d'être réalisée de différentes façons. Egalement, on doit comprendre que la phraséologie et la terminologie utilisées ici le sont aux fins de description et ne devraient pas 30 être considérées comme limitatives. L'utilisation de "incluant", "comprenant" ou "comportant" et de variations de ceux-ci vise ici à englober les éléments énumérés ci-après et des équivalents de ceux-ci, ainsi que des éléments additionnels. Sauf si cela est spécifié ou limité d'une 35 autre façon, les termes "monté", "relié", "supporté" et "couplé" et les variations de ceux-ci sont utilisés de façon large et englobent tout à la fois des montages, des liaisons, des supports et des couplages directs et indirects. De plus, "relié" et "couplé" ne sont pas restreints à des liaisons ou des couplages physiques ou 5 mécaniques. Si l'on se réfère de façon générale aux figures 8 à 11, dans des moteurs à piston, un piston effectue un va-et-vient à l'intérieur d'un cylindre et entraîne un vilebrequin 12. Le piston est relié au vilebrequin 12 par un ensemble de bielle comprenant une bielle 10 et un palier 14 de telle sorte que le vilebrequin 12 soit entraîné par le mouvement du piston. Le mouvement du piston, du vilebrequin 12 et de la bielle 10 fait que des forces axiales et radiales sont exercées entre la bielle 10 et le vilebrequin 12, par l'intermédiaire du palier 14. La pression de gaz sur le cylindre contribue également à des forces radiales sur le système. De plus, un mauvais alignement des composants peut produire en résultat la répartition inégale des forces exercées entre la bielle 10 et le vilebrequin 12. Comme illustré en figure 1, la bielle 10 comprend une première extrémité 18, une partie de tige 22 et une deuxième extrémité 26. La première extrémité 18 est reliée au piston. De façon plus spécifique, une broche de piston est enfilée à travers une ouverture 30 dans la première extrémité pour coupler la bielle 10 au piston. Un axe de pivot 34 est défini à travers le centre de l'ouverture 30 dans la première extrémité 18, et la bielle 10 pivote autour de la proche de piston lorsque le piston effectue un va-et-vient dans le cylindre. La deuxième extrémité 26 de la bielle 10 comprend une deuxième ouverture 38. Le vilebrequin 12 traverse la deuxième ouverture 38 de telle sorte que le vilebrequin 12 soit couplé à la bielle 10. Le palier 14 est positionné entre la bielle 10 et le vilebrequin 12 afin d'absorber les forces radiales et axiales générées entre ceux-ci.

6 Le palier 14 comprend un élément de maintien 42 comportant un premier flasque axial 46, un deuxième flasque axial 50 et des éléments de pontage 52. Le premier flasque axial 46, le deuxième flasque axial 50 et les éléments de pontage 52 sont formés ensemble d'une seule pièce. Les éléments de pontage 52 s'étendent entre le premier flasque axial 46 et le deuxième flasque axial 50 de façon à définir une pluralité de poches 53 disposées de façon circonférentielle autour de l'élément de maintien 42.

Chaque poche 53 est définie entre deux éléments de pontage adjacents 52, le premier flasque axial 46 et le deuxième flasque axial 50. Chacun d'une pluralité d'éléments de roulements radiaux 54 est maintenu à l'intérieur d'une poche correspondante parmi les poches 53. L'élément de maintien 42 possède une fonction de rétention par encliquetage, de telle sorte que les éléments de roulement radiaux 54 soient pressés dans les poches 53 et soient maintenus à l'intérieur de celles-ci. La fonction de maintien par encliquetage n'inhibe pas le mouvement de rotation des éléments de roulement radiaux 54. Dans la forme de réalisation illustrée, l'élément de maintien 42 est formé d'une seule pièce. Par conséquent, le palier illustré 14 est utilisé avec un vilebrequin assemblé 12. Le vilebrequin assemblé 12 comprend une pluralité de pièces qui sont assemblées ensemble pour former le vilebrequin 12. Le vilebrequin assemblé comprend une pluralité de manetons 13 (dont l'un est représenté en figure 9), et le palier 14 est monté sur l'un des manetons 13. Dans d'autres constructions, l'élément de maintien 42 peut avoir une configuration de cage fendue et être formé sous la forme de deux pièces séparées. D'une autre façon, l'élément de maintien 42 peut être formé d'une seule pièce, puis, par la suite, fendu ou coupé le long d'une surface plane, de telle sorte que deux moitiés semi-cylindriques sensiblement égales soient formées. L'élément de maintien à cage fendue peut être utilisé soit avec un vilebrequin

7 assemblé soit avec un vilebrequin d'une seule pièce 12. Les deux pièces de l'élément de maintien sont positionnées autour du vilebrequin 12, et la bielle est montée sur celles-ci de façon à maintenir les deux pièces de l'élément de maintien autour du vilebrequin 12. De plus, les deux pièces séparées de l'élément de maintien peuvent être réunies entre elles après avoir été positionnées autour du vilebrequin 12. Par exemple, si l'élément de maintien est constitué par un polymère, alors, chaque moitié de l'élément de maintien peut être formée séparément avec une ou plusieurs pattes de verrouillage. Par conséquent, l'élément de maintien peut comporter une interface à encliquetage qui comprend une patte de verrouillage sur l'une ou sur les deux moitiés de l'élément de maintien.

Un axe d'élément de maintien 66 est défini à travers le centre de l'élément de maintien 42, celui-ci coïncidant globalement avec le centre de la deuxième ouverture 38 de la bielle 10. L'axe d'élément de maintien 66 est sensiblement parallèle à l'axe de pivot 34. Lorsque le piston effectue un va-et-vient et que le vilebrequin 12 est entraîné par la bielle 10, des forces radiales et axiales sont générées. Les forces radiales sont définies comme étant des forces dirigées dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe d'élément de maintien 66. Par conséquent, les forces radiales sont dirigées dans une direction radiale par rapport au palier 14. Les forces axiales sont définies comme étant des forces dirigées dans une direction sensiblement parallèle à l'axe d'élément de maintien 66. Par conséquent, les forces axiales sont dirigées dans une direction axiale par rapport au palier 14. La pluralité d'éléments de palier radiaux 54 sont configurés et positionnés de façon à produire un support radial. Le palier 14 comprend également des moyens pour absorber des charges axiales. Les moyens comprennent des éléments de palier axiaux sur l'élément de maintien 42, configurés et positionnés de façon à produire un support

8 axial. Les éléments de palier axiaux peuvent comprendre des éléments de roulement, un matériau à faible frottement couplé au palier, des surfaces planes du palier, ou d'autres moyens appropriés.

Les moyens pour absorber les charges axiales du palier 14 de la figure 1 comprennent une pluralité d'éléments de roulement axiaux 58 et une pluralité de rainures de lubrification 62. Les éléments de roulement radiaux 54 absorbent les forces radiales générées par le mouvement de va-et-vient, et les éléments de roulement axiaux 58 absorbent les forces axiales générées par le mouvement de va-et-vient. Dans la construction illustrée, les éléments de roulement radiaux et axiaux 54 et 58 sont des rouleaux cylindriques. Dans d'autres constructions, les éléments de roulement axiaux et radiaux 54 et 58 peuvent être des aiguilles, des billes, ou d'autres éléments d'absorption de charges appropriés. Les premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50 définissent des faces de poussée intérieures 70 et des faces de poussée extérieures 74. Lorsque la bielle 10 reçoit le palier 14, les surfaces extérieures de la bielle 10 sont positionnées au voisinage des faces de poussée intérieures 70 des flasques axiaux 46 et 50. De façon similaire, lorsque l'ensemble de bielle 10 et de palier 14 est monté sur le vilebrequin 12, les faces de poussée extérieures 74 des flasques axiaux 46 et 50 sont positionnées au voisinage de surfaces telles que des parois 16 (voir figures 9 à 11) définies par le vilebrequin 12. Durant la rotation du vilebrequin 12, les surfaces extérieures de la bielle 10 et les faces de poussée intérieures 70 du palier 14 se déplacent mutuellement, et les faces de poussée extérieures 74 du palier 14 et les surfaces des parois 16 définies par le vilebrequin 12 se déplacent mutuellement. En l'absence d'éléments de roulement axiaux 58, les surfaces frottent les unes contre les autres. De grandes forces de frottement sont créées du

9 fait du mouvement, celles-ci générant une quantité de chaleur indésirable. De plus, lorsque des surfaces frottent les unes contre les autres, le plus faible des deux matériaux s'use. Par conséquent, pour protéger le vilebrequin 12 et la bielle 10, le palier 14 est réalisé, de façon caractéristique, en un matériau qui est plus faible, ou plus mou, que le matériau du vilebrequin 12 et que le matériau de la bielle 10. Pour diminuer la quantité de force de frottement générée et pour diminuer la quantité de chaleur générée, le palier 14 comprend les éléments de roulement axiaux 58 et les rainures de lubrification 62. Les rainures de lubrification 62 permettent à de l'huile, de la graisse ou à d'autres lubrifiants de s'écouler entre les rainures de lubrification 62 et de venir en contact avec le palier 14, la bielle 10 et le vilebrequin 12. La lubrification diminue les forces de frottement générées entre les faces de poussée intérieures 70 et la bielle 10 et entre les faces de poussée extérieures 74 et le vilebrequin 12 par réduction ou prévention d'un contact métal-métal. Les rainures de lubrification 62 aident également à la rétention de lubrifiant, et, par conséquent, diminuent la quantité de lubrification nécessaire et diminuent la fréquence à laquelle une lubrification est réappliquée au palier 14.

Les éléments de roulement radiaux 54 sont espacés de façon égale autour de la circonférence de l'élément de maintien 42 et sont maintenus dans les poches 53. Chaque élément de roulement radial 54 est sensiblement cylindrique, avec un axe d'élément de roulement axial 78 (figures 1 à 4, un seul étant illustré à des fins de clarté) qui s'étend à travers le centre de chaque élément de roulement radial 54 et le long de la longueur de l'élément de roulement radial 54 dans une direction qui est sensiblement parallèle à l'axe d'élément de maintien 66.

Les éléments de roulement radiaux 54 tournent librement autour des axes d'éléments de roulement radiaux 78 et

10 roulent le long des surfaces de la bielle 10 et du vilebrequin 12 de façon à diminuer sensiblement la quantité de frottement générée entre celles-ci. Par conséquent, des forces radiales exercées entre le vilebrequin 12 et la bielle 10 sont absorbées par les éléments de roulement radiaux 54. De plus, du fait que les éléments de roulement radiaux roulent le long des surfaces du vilebrequin 12 et de la bielle 10, les surfaces du palier 14, de la bielle 10 et du vilebrequin 12 ne frottent pas les unes contre les autres, ce qui réduit la quantité de frottement et d'usure du matériau. De plus, du fait que les surfaces ne frottent pas les unes contre les autres, la bielle 10, le vilebrequin 12 et le palier 14 peuvent être constitués par des matériaux similaires avec une dureté similaire si on le souhaite. Le palier 14 comprend également des moyens pour absorber des forces axiales exercées sur la bielle 10. Les premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50 s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de l'élément de maintien 42. Le premier flasque axial 46 est positionné à une première extrémité de l'élément de maintien 42, et le deuxième flasque axial 50 est positionné à une extrémité opposée de l'élément de maintien 42. Les premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50 sont formée de façon intégrée d'une seule pièce avec l'élément de maintien 42. Les premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50 comprennent la pluralité d'éléments de roulement axiaux 58, ceux-ci étant positionnés au voisinage d'un bord extérieur 80 des flasques 46 et 50. Les éléments de roulement axiaux 58 permettent au palier 14 de dissiper des charges axiales, même sous un chargement radial. Chacun des éléments de roulement axiaux 58 est positionné dans l'une d'une pluralité de poches 55 formées dans les premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50. L'élément de maintien 42 possède une fonction de maintien par encliquetage, de telle sorte que les éléments de roulement axiaux 58 soient pressés dans

11 les poches 55 et soient maintenus à l'intérieur de celles-ci. La fonction de maintien par encliquetage n'inhibe pas le mouvement de rotation des éléments de roulement axiaux 58. Les éléments de roulement axiaux 58 s'étendent à travers les premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50 et roulent contre les surfaces de la bielle 10 et du vilebrequin 12 de façon à réduire la quantité de frottement générée entre les surfaces. Par conséquent, la demande de lubrification et la quantité de chaleur générée sont réduites. Si l'on se réfère à la figure 3, les éléments de roulement axiaux 58 sont positionnés de telle sorte qu'ils ne s'alignent pas tous avec les axes d'éléments de roulement radiaux 78 dans la direction circonférentielle ou radiale. Les axes d'éléments de roulement radiaux 78 définissent un cercle primitif 83. Les éléments de roulement axiaux 58 sont illustrés sous la forme de rouleaux cylindriques et sont positionnés radialement vers l'extérieur à partir du cercle primitif 83. Comme illustré en figure 4, les éléments de roulement axiaux 58 sont disposés de façon circonférentielle autour du premier flasque axial 46 et du deuxième flasque axial 50. Si l'on se réfère à la figure 3, chacun de la pluralité d'éléments de roulement axiaux 58 définit un axe d'élément de roulement axial 81 (dont certains seulement sont illustrés à des fins de clarté) le long d'une longueur de chacun des éléments de roulement axiaux 58. Les axes d'éléments de roulement axiaux 81 sont sensiblement perpendiculaires à l'axe de l'élément de maintien 66, ce qui est illustré par un point en figure 3. Au moins certains des éléments de roulement axiaux 58 ne sont pas alignés avec les éléments de roulement radiaux 54. Par conséquent, au moins certains des axes d'éléments de roulement axiaux 81 et des axes d'éléments de roulement radiaux 78 ne se coupent pas. Dans d'autres constructions, les éléments de roulement axiaux 58 peuvent être alignés avec les éléments de roulement radiaux

12 54, de telle sorte que les axes d'éléments de roulement axiaux 81 coupent des axes d'éléments de roulement radiaux correspondants 78. D'une autre façon, les éléments de roulement axiaux 58 peuvent être positionnés de telle sorte qu'aucun des axes d'éléments de roulement axiaux 81 ne coupe les axes d'éléments de roulement radiaux 78. Dans encore d'autres constructions, les éléments de roulement axiaux 58 peuvent être positionnés en ligne avec les éléments de roulements radiaux 54, de telle sorte que les axes d'éléments de roulement radiaux 78 traversent les éléments de roulement axiaux 58. Dans la forme de réalisation illustrée, trente-six éléments de roulement axiaux 58 sont répartis de façon régulière autour de la circonférence du palier 14, dix-huit éléments de roulement axiaux 58 étant répartis de façon régulière autour de la circonférence de chacun des premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50. Le nombre d'éléments de roulement axiaux 58 sur le premier flasque axial 46 est égal au nombre d'éléments de roulement axiaux 58 sur le deuxième flasque axial 50. De plus, chaque élément de roulement axial 58 sur le premier flasque 46 est directement opposé à un élément de roulement axial correspondant 58 sur le deuxième flasque axial 50 (ceci étant illustré au mieux en figure 4). Par conséquent, le palier 14 est supporté de façon régulière par les éléments de roulement axiaux 58 lorsqu'il est monté entre le vilebrequin 12 et la bielle 10. Dans d'autres constructions, le nombre d'éléments de roulement axiaux 58 peut être le double du nombre d'éléments de roulement radiaux 54, égal au nombre d'éléments de roulement radiaux 54, ou être un nombre différent. Bien évidemment, dans d'autres constructions, les éléments de roulement axiaux 58 peuvent être des aiguilles ou des billes. La présence des éléments de roulement radiaux 54 et des éléments de roulement axiaux 58 permet à l'élément de maintien 42 d'être constitué d'une variété de matériaux

13 différents. Comme décrit ci-dessus, les surfaces de l'élément de maintien 42 ne frottent pas contre les surfaces de la bielle 10 ou les surfaces du vilebrequin 12. Par conséquent, l'élément de maintien 42 peut être constitué en un métal dur qui pourrait, sinon, provoquer des détériorations à la bielle 10 et au vilebrequin 12. Si on le souhaite, l'élément de maintien 42 peut être constitué par d'autres matériaux, tels que des métaux mous, des matières plastiques, des polymères technologiques ou un matériau approprié différent. Ceci permet à l'élément de maintien 42 d'être constitué par des matériaux choisis en raison de propriétés spécifiques telles qu'une tolérance à la chaleur élevée. Les éléments de roulement axiaux 58 aident à l'alignement entre la bielle 10 et le vilebrequin 12. Par exemple, la figure 2 illustre des charges de poussée 82 et 86 qui résultent d'un mauvais alignement de la bielle 10 dans le vilebrequin 12. Un mauvais alignement peut se produire du fait d'une torsion ou d'une courbure de la bielle 10. Du fait que les premier et deuxième flasques axiaux 46 et 50 sont positionnés au voisinage des parois de vilebrequin 16, le mouvement du palier 14 et de la bielle 10 est restreint, et des forces 82 et 86 sont exercées par les parois de vilebrequin 16 sur le palier 14. Les éléments de roulement axiaux 58 aident à absorber les forces 82 et 86 en permettant une rotation relative du palier 14 autour de l'axe d'élément de maintien 66. Bien que la construction précédente ait été décrite vis-à-vis d'un moteur à piston qui comprend un piston, une bielle 10 et un vilebrequin 12, le palier 14 peut être utilisé dans d'autres applications appropriées pour absorber simultanément des charges radiales et axiales. Par exemple, le palier 14 peut, d'une autre façon, être utilisé comme palier pour un pivot de bielle, un pivot de palier principal d'un vilebrequin 12, ou un arbre à came.

14 La figure 5 illustre une deuxième forme de réalisation d'un palier 114 selon la présente invention. Le palier 114 est similaire au palier 14 des figures 1 à 4, à l'exception du fait qu'il ne comporte pas de rainures de lubrification.

Des composants identiques fonctionnent de façon similaire aux composants du palier 14 des figures 1 à 4, et il leur a été donné des numéros de référence identiques dans la série 100. Les éléments de roulement axiaux 158 supportent les charges axiales exercées sur le palier 114, et les éléments de roulement radiaux 154 supportent les charges radiales exercées sur le palier 114. Dans certaines constructions, les surfaces du palier 114 peuvent être revêtues par un revêtement chimique spécial conçu pour contenir un lubrifiant. Dans d'autres constructions, un lubrifiant peut être périodiquement pulvérisé sur le palier 114 de façon à effectuer un remplissage de l'alimentation en lubrifiant pour celui-ci. D'une autre façon, des rainures de lubrification ou d'autres éléments peuvent être formés dans l'un ou dans les deux parmi la bielle 10 et le vilebrequin 12.

La figure 6 illustre une vue en perspective d'une troisième forme de réalisation d'un palier 214 selon la présente invention. Le palier 214 illustré en figure 6 est similaire au palier 14 des figures 1 à 4, à l'exception du fait que le palier 214 de la figure 6 ne comprend pas d'éléments de roulement axiaux. A la place, des moyens pour absorber des forces dirigées dans une direction axiale comprennent des surfaces de palier planes (par exemple, des surfaces de poussée intérieures 270 et des surfaces de poussée extérieures 274 entre les rainures de lubrification 262). Il a été donné à des composants identiques des numéros de référence identiques dans la série 200. Du fait que les surfaces de poussée intérieures et extérieures 270 et 274 sont en contact direct avec les surfaces de la bielle 10 et du vilebrequin 12, les surfaces de poussée 270 et 274 peuvent nécessiter une lubrification élevée. Sans lubrification appropriée, le frottement généré lorsque les

15 surfaces se déplacent les unes par rapport aux autres peut générer une chaleur excessive et diminuer les performances de fonctionnement du moteur. De plus, le contact direct et le frottement mutuel des surfaces de poussée intérieures et extérieures 270 et 274 avec les surfaces de la bielle 10 et les surfaces du vilebrequin 12 durant un déplacement relatif provoque l'usure du matériau plus mou et son retrait au cours du temps. Par conséquent, l'élément de maintien 242 est constitué par un matériau qui est plus mou que le matériau de la bielle 10 et plus mou que le matériau du vilebrequin 12. L'élément de maintien 242 joue le rôle de rondelle sacrificielle qui dissipe la charge de poussée, et doit par conséquent être entretenu de façon appropriée durant la durée de vie du moteur. Lorsque l'élément de maintien 242 s'use d'une ampleur prédéterminée, le palier 214 est retiré et remplacé. La surface sacrificielle réduit la génération de chaleur lorsqu'elle est constituée par des matériaux tels que des métaux mous (par exemple, du bronze, de l'étain, etc.). De plus, la durée de vie du palier 214 est prolongée par une lubrification suffisante entre les surfaces. Comme illustré, des rainures de lubrification 262 s'éloignent de l'axe d'élément de maintien 266 dans la direction radiale.

Les rainures de lubrification 262 sont présentes tout à la fois sur les surfaces de poussée intérieures 270 et sur les surfaces de poussée extérieures 274 des premier et deuxième flasques axiaux 246, 250. Des rainures de lubrification adjacentes 262 définissent des surfaces de palier planes 263 entre elles, et la pluralité de surfaces de palier planes 263 définissent les surfaces de poussées intérieures et extérieures 270, 274 des premier et deuxième flasques axiaux 246, 250. Les rainures de lubrification 262 peuvent être utilisées seules ou en combinaison avec d'autres procédés pour délivrer une alimentation en lubrifiant suffisante au palier 214. Les rainures de lubrification 262

16 permettent la formation d'une bielle 10 et d'un vilebrequin plats, parce qu'aucun autre élément de lubrification (par exemple, des dentelures ou des canaux formés sur l'un ou sur les deux parmi la bielle 10 et le vilebrequin 12) n'est requis. De façon similaire au palier 14 des figures 1 à 4, le palier 214 absorbe tout à la fois les forces radiales et axiales générées durant l'utilisation. Les éléments de roulement radiaux 254 supportent la charge radiale, et les premier et deuxième flasques axiaux 246 et 250 supportent simultanément la charge axiale sur les faces de poussée intérieures et extérieures 270 et 274. La figure 7 est une vue en perspective d'une quatrième forme de réalisation d'un palier 314 selon la présente invention. Le palier 314 illustré en figure 7 est similaire au palier 14 des figures 1 à 4, à l'exception du fait que le palier comprend des moyens différents pour absorber les forces axiales. De façon plus spécifique, les moyens pour absorber les forces axiales comprennent un matériau à faible frottement ou à réduction de frottement couplé aux premier et deuxième flasques axiaux 346, 350. Il a été donné à des composants identiques des numéros de référence identiques dans la série 300. Comme illustré, le matériau à faible frottement se présente sous la forme d'inserts de matériau 358. Tel qu'il est utilisé ici, le terme insert définit un morceau de matériau qui est au moins partiellement inséré dans une ouverture. Des ouvertures 359 dans les premier et deuxième flasques axiaux 346 et 350 sont des ouvertures traversantes 359 qui contiennent chacune un insert de matériau 358. Les inserts de matériau 358 sont plus épais que les premier et deuxième flasques axiaux 346, 350, de telle sorte qu'ils s'étendent à travers les ouvertures 359 et fassent saillie tout à la fois à partir des faces de poussée intérieures et extérieures 370, 374. Dans d'autres constructions, les ouvertures peuvent être des cavités ou des trous formés

17 dans l'une ou dans les deux parmi les faces de poussée intérieures et extérieures 370, 374, celles-ci ne s'étendant pas à travers les premier et deuxième flasques axiaux 346, 350. Les inserts de matériau 358 peuvent être maintenus dans les cavités dans l'une ou dans les deux parmi les faces de poussées intérieures et extérieures 370, 374 à l'aide d'un adhésif. Dans encore d'autres constructions, les premier et deuxième flasques axiaux 346 et 350 peuvent ne pas contenir d'ouvertures. A la place, un matériau à faible frottement peut être fixé directement aux faces de poussée intérieures et extérieures 370, 374 à l'aide d'un adhésif. Si l'élément de maintien est constitué de matière plastique, les inserts de matériau 358 peuvent être moulés dans l'élément de maintien 342. Le matériau à faible frottement peut prendre d'autres formes. Par exemple, une bague de matériau à faible frottement peut être couplée à l'une ou aux deux parmi les faces de poussée intérieures et extérieures 370, 374 des premier et deuxième flasques axiaux 346, 350. La bague de matériau à faible frottement peut être une mince bande de matériau qui ne recouvre sensiblement pas les faces de poussée, ou la bague de matériau à faible frottement peut être conformée et dimensionnée de façon à recouvrir sensiblement les faces de poussée.

Le matériau à faible frottement (par exemple, des inserts de matériau 358) peut être métallique ou en matière plastique. Des exemples de matériaux métalliques appropriés comprennent le bronze, l'étain, et d'autres métaux mous, et un exemple de matière plastique ou de polymère approprié est le polytrimellitamide-imide, couramment connu sous le nom de PAI. Le matériau peut également être un matériau lubrifiant. Par conséquent, le matériau s'use mieux et a une meilleure réduction du frottement que le matériau utilisé pour former l'élément de maintien 342. Ceci réduit la quantité de frottement et de chaleur générés du fait d'un contact de glissement entre surfaces jointives (par

18 exemple, entre les inserts de matériau 358 et les surfaces de la bielle 10, et entre les inserts de matériau 358 et les surfaces du vilebrequin 12). Le matériau joue le rôle de surface d'usure sacrificielle, parce qu'il est conçu pour s'user et être meulé lentement lorsque le matériau glisse contre les surfaces de la bielle 10 et du vilebrequin 12. L'érosion de surface sacrificielle, ou pouvoir lubrifiant, diminue le frottement et les températures d'interface.

Dans la forme de réalisation illustrée, les inserts de matériau 358 sont des morceaux de matériau en forme d'arc qui suivent globalement la courbure des premier et deuxième flasques axiaux 346 et 350. Chaque insert de matériau 358 s'étend sur au moins une rainure de lubrification 362. Un cercle primitif est défini par la pluralité d'axes d'éléments de palier radiaux 378, et est similaire au cercle primitif 83 de la figure 3. Les inserts de matériau 358 sont positionnés à l'extérieur du cercle primitif. Huit inserts de matériau 358 sont illustrés sur le premier flasque axial 346. Bien que ceux-ci ne soient pas tous représentés, le deuxième flasque axial 350 comprend également huit inserts de matériau 358. D'autres formes de réalisation peuvent comprendre davantage ou moins d'inserts de matériau 358. Les inserts de matériau 358 peuvent être positionnés différemment, par exemple à l'intérieur ou le long du cercle primitif, et peuvent s'étendre sur aucune ou plusieurs fentes de lubrification 362. De plus, dans d'autres formes de réalisation, les inserts de matériau 358 peuvent avoir différentes formes, tailles ou épaisseurs.

Par conséquent, l'invention procure, entre autres, un palier pour une bielle, celui-ci supportant simultanément des forces radiales et axiales.

Claims

REVENDICATIONS1. Palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) pour une bielle (10), le palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) étant caractérisé en ce qu'il comprend : un élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) qui définit un axe d'élément de maintien (66 ; 166 ; 266 ; 366), l'élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) comprenant : une pluralité de poches (53 ; 153 ; 253 ; 353) espacées 10 autour d'une circonférence de l'élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) ; un premier flasque axial (46 ; 146 ; 246 ; 346) sur une première extrémité de l'élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) ; et 15 un deuxième flasque axial (50 ; 150 ; 250 ; 350) sur une deuxième extrémité de l'élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) opposée à la première extrémité ; une pluralité d'éléments de roulement radiaux (54 ; 154 ; 254 ; 354), chacun de la pluralité d'éléments de 20 roulement radiaux (54 ; 154 ; 254 ; 354) étant maintenu dans l'une de la pluralité de poches (53 153 ; 253 ; 353) ; et des moyens (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) pour absorber des forces dirigées dans une direction axiale 25 sensiblement parallèle à l'axe d'élément de maintien (66 ; 166 ; 266 ; 366), les moyens (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) étant positionnés sur le premier flasque axial (46 ; 146 ; 246 ; 346) et sur le deuxième flasque axial (50 ; 150 ; 250 ; 350). 30
2. Palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun de la pluralité d'éléments de roulement radiaux (54 ; 154 ; 254 ; 354) définit un axe d'élément de roulement radial (78 ; 178 ; 278 ; 378) qui est sensiblement parallèle à l'axe d'élément de maintien 35 (66 ; 166 ; 266 ; 366), les axes d'éléments de roulement radiaux (78 ; 178 ; 278 ; 378) définissant un cercle 20 primitif (83), et en ce que les moyens (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) pour absorber des forces dirigées dans une direction axiale sont positionnés sur le premier flasque axial (46 ; 146 ; 246 ; 346) et sur le deuxième flasque axial (50 ; 150 ; 250 ; 350) radialement à l'extérieur du cercle primitif (83).
3. Palier (14 ; 114) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier flasque axial (46 ; 146) et le deuxième flasque axial (50 ; 150) comprennent une deuxième pluralité de poches (55 ; 155) espacées autour de la circonférence de l'élément de maintien (42 ; 142), et en ce que les moyens pour absorber des forces dans une direction axiale comprennent une pluralité d'éléments de roulement axiaux (58 ; 158), chacun de la pluralité d'éléments de roulement axiaux (58 ; 158) étant positionné dans l'une de la deuxième pluralité de poches (55 ; 155).
4. Palier (14 ; 114) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pluralité d'éléments de roulement axiaux (58 ; 158) est l'une parmi une pluralité de rouleaux cylindriques, une pluralité de billes et une pluralité de rouleaux à aiguilles.
5. Palier (14) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une pluralité de rainures de lubrification s'étendant radialement (62), positionnées sur le premier flasque axial (46) et sur le deuxième flasque axial (50).
6. Palier (314) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour absorber des forces dirigées dans une direction axiale comprennent un matériau à faible frottement couplé au premier flasque axial (346) et au deuxième flasque axial (350).
7. Palier (314) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau à faible frottement couplé aux premier et deuxième flasques axiaux (346, 350) est constitué par un matériau lubrifiant. 21
8. Palier (314) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau à faible frottement couplé aux premier et deuxième flasques axiaux (346, 350) comprend une pluralité d'inserts (358) positionnés dans des ouvertures (359) dans les flasques axiaux (346, 350).
9. Palier (314) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une pluralité de rainures de lubrification s'étendant radialement (362), positionnées sur le premier flasque axial (346) et sur le deuxième flasque axial (350).
10. Palier (214) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour absorber des forces dirigées dans une direction axiale comprennent une pluralité de surfaces planes (263) définies entre des rainures s'étendant radialement (262).
11. Palier (214) selon la revendication 10, caractérisé en ce que chacun parmi le premier flasque axial (246) et le deuxième flasque axial (250) définit une surface de poussée extérieure (274) et une surface de poussée intérieure (270), et en ce que chacune de la pluralité de rainures s'étendant radialement (262) s'étend radialement vers l'extérieur le long de l'une parmi les surfaces de poussée extérieures (274) et les surfaces de poussée intérieures (270).
12. Palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) pour une bielle (10), le palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) étant caractérisé en ce qu'il comprend : un élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342), qui comprend : une pluralité de poches (53 ; 153 ; 253 ; 353) espacées autour d'une circonférence de l'élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) ; une première extrémité qui définit un premier flasque (46 ; 146 ; 246 ; 346) ; une deuxième extrémité qui définit un deuxième flasque (50 ; 150 ; 250 ; 350) opposé au premier flasque (46 ; 146 ; 246 ; 346) ; une pluralité d'éléments de palier radiaux (54 ; 154 ; 254 ; 354) qui supportent une charge radiale, chacun de la pluralité d'éléments de palier radiaux (54 ; 154 ; 254 ; 354) étant positionné dans l'une de la pluralité de poches (53 ; 153 ; 253 ; 353) ; une première pluralité d'éléments de palier axiaux (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) positionnées sur le premier flasque (46 ; 146 ; 246 ; 346), qui reçoivent au moins une partie d'une charge axiale ; et une deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) positionnés sur le deuxième flasque (50 ; 150 ; 250 ; 350), qui reçoivent au moins une partie de la charge axiale.
13. Palier (14 ; 114) selon la revendication 12, caractérisé en ce que la première pluralité d'éléments de palier axiaux (58 ; 158) et la deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux (58 ; 158) comprennent des éléments de roulement.
14. Palier (314) selon la revendication 12, caractérisé en ce que la première pluralité d'éléments de palier axiaux (358) et la deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux (358) comprennent un matériau à faible frottement.
15. Palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) définit un axe d'élément de maintien (66 ; 166 ; 266 ; 366), en ce que chacun de la pluralité d'éléments de palier radiaux (54 ; 154 ; 254 ; 354) définit un axe d'élément de roulement radial (78 ; 178 ; 278 ; 378) qui est sensiblement parallèle à l'axe d'élément de maintien (66 ; 166 ; 266 ; 366), les axes d'éléments de roulement radiaux (78 ; 178 ; 278 ; 378) définissant un cercle primitif (83), et en ce que la première pluralité d'éléments de palier axiaux (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) et la deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) sont positionnées radialement à l'extérieur du cercle primitif (83). 23
16. Ensemble de bielle, caractérisé en ce qu'il comprend : une bielle (10), qui comprend une première extrémité (18) et une deuxième extrémité (26), la première extrémité (18) étant configurée de façon à être couplée à un piston et la deuxième extrémité (26) étant configurée de façon à être couplée à un vilebrequin (12) ; et un palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) couplé à la deuxième extrémité (26), le palier (14 ; 114 ; 214 ; 314) 10 comprenant : un élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342) qui comprend une pluralité de poches (53 ; 153 ; 253 ; 353) espacées autour d'une circonférence de l'élément de maintien (42 ; 142 ; 242 ; 342), une première extrémité 15 d'élément de maintien qui définit un premier flasque (46 ; 146 ; 246 ; 346) et une deuxième extrémité d'élément de maintien qui définit un deuxième flasque (50 ; 150 ; 250 ; 350) opposé au premier flasque (46 ; 146 ; 246 ; 346) ; une pluralité d'éléments de palier radiaux (54 ; 154 ; 20 254 ; 354) qui reçoivent une charge radiale, chacun de la pluralité d'éléments de palier radiaux (54 ; 154 ; 254 ; 354) étant positionné dans l'une de la pluralité de poches (53 ; 153 ; 253 ; 353) ; une première pluralité d'éléments de palier axiaux 25 (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) positionnés sur le premier flasque (46 ; 146 ; 246 ; 346), ceux-ci recevant au moins une partie d'une charge axiale ; et une deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux (58 ; 158 ; 263, 270, 274 ; 358) positionnés sur le 30 deuxième flasque (50 ; 150 ; 250 ; 350), ceux-ci recevant au moins une partie de la charge axiale.
17. Ensemble de bielle selon la revendication 16, caractérisé en ce que la première pluralité d'éléments de palier axiaux et la deuxième pluralité d'éléments de palier 35 axiaux comprennent des éléments de roulement (58 ; 158).24
18. Ensemble de bielle selon la revendication 16, caractérisé en ce que la première pluralité d'éléments de palier axiaux et la deuxième pluralité d'éléments de palier axiaux comprennent un matériau à faible frottement (358).