FR2979666A1 - Lubrification de tourillon de vilebrequin - Google Patents

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Abstract

Système de lubrification de vilebrequin de moteur à combustion interne, le système comporte : - un vilebrequin (11) comportant au moins un tourillon (14), -un palier (12a) fixé au carter cylindres et un chapeau de palier (12b) complémentaire destinés à entourer le tourillon, le palier comportant un conduit d'amenée d'huile, -un coussinet comprenant un demi-cylindre (15,23) supérieur comportant une rainure semi-circulaire (18) sur une paroi (19) destinée au contact avec le tourillon et au moins un trou radial (17) connecté au circuit d'amenée d'huile et débouchant dans ladite rainure, et un demi-cylindre inférieur (28), caractérisé en ce que le trou radial est unique et est disposé à une extrémité (20) du demi-cylindre supérieur.

Description

LUBRIFICATION DE TOURILLON DE VILEBREQUIN Domaine technique de l'invention La présente invention concerne la lubrification des paliers de vilebrequin. L'invention concerne également un vilebrequin de moteur à combustion interne entouré par un coussinet entouré par un palier. Etat de la technique Les moteurs à combustion interne comprennent en général une culasse et un carter cylindres comprenant au moins un cylindre dans lequel coulisse selon un mouvement de va et vient un piston 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 mobile en rotation dans une chambre de bielles dans laquelle débouche le cylindre. L'axe du vilebrequin est maintenu en position dans la chambre de bielles par un palier fixé dans la paroi de la chambre de bielles, et un chapeau de palier., le palier et chapeau de palier entourant le tourillon du vilebrequin. Le vilebrequin tournant à des hautes vitesses de rotation (de 800 tours/mn à 5000 tours/mn), les zones de contact entre le tourillon du vilebrequin et l'ensemble palier-chapeau de palier doivent être lubrifiées en conséquence afin de réduire les frottements pouvant entrainer des surchauffes des différents organes et des surconsommations de carburant. De l'huile est donc amenée vers les dites zones de contact, depuis une rampe à huile principale aménagée dans le carter cylindres, par un conduit percé dans le palier qui débouche dans la paroi circulaire du palier en regard avec le tourillon du vilebrequin. Un conduit intermédiaire est également percé dans le vilebrequin pour relier la paroi du tourillon en contact avec le palier, et la paroi du maneton. L'huile amenée jusqu'à la paroi du palier en contact avec le tourillon lubrifie la zone 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 contact du maneton avec la bielle. Un coussinet est disposé entre le palier et le chapeau de palier et le tourillon. Il est formé de deux demi-cylindres, supérieur et inférieur, est adapté pour entourer la paroi cylindrique du tourillon. Le demi-cylindre supérieur est disposé contre le palier, le demi-cylindre inférieur, complémentaire au premier est disposé contre le chapeau de palier. Le demi-cylindre supérieur comporte une paroi circulaire externe en contact avec la paroi du palier et une paroi circulaire interne en contact avec la paroi du tourillon, et au moins un trou radial qui est connecté avec le conduit d'amenée d'huile. Le demi-cylindre supérieur comprend sur sa paroi circulaire interne une rainure circulaire dans laquelle débouche le au moins un trou radial, ladite rainure étant destinée à diriger la circulation d'huile sur une portion de surface du tourillon.
Un inconvénient de ce système est que l'huile amenée par le conduit d'amenée d'huile jusqu'à la paroi du palier est confrontée à de nombreux obstacles qui entrainent une importante perte de charge de l'huile et donc une circulation difficile de l'huile ensuite dans le conduit intermédiaire entre le tourillon et le maneton ce qui entraine une mauvaise lubrification de la zone de contact entre la bielle et le maneton. Un autre inconvénient est que du fait de la grande viscosité de l'huile à froid, les zones de contact du tourillon et du maneton sont difficiles à lubrifier lors de démarrages à froid. Un but de l'invention est de pallier ces inconvénients et l'invention a pour objet une circulation d'huile vers les zones de contact optimisée. Bref résumé de l'invention Dans ce but, l'invention propose un système de lubrification de vilebrequin de moteur à combustion interne, le système comprend : - un vilebrequin comportant au moins un tourillon, -un palier et un chapeau de palier complémentaire destinés à entourer le tourillon, le palier comportant un conduit d'amenée d'huile, -un coussinet comprenant un demi-cylindre supérieur comportant une rainure semi-circulaire sur une paroi destinée au contact avec le tourillon et au moins un trou radial connecté au circuit d'amenée d'huile et débouchant dans ladite rainure, et un demi-cylindre inférieur, caractérisé en ce que le trou radial est unique et est disposé à une extrémité du demi-cylindre supérieur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : le trou radial dans le demi-cylindre supérieur débouche dans une rainure circulaire installée dans une paroi cylindrique du palier et connectée au conduit d'amenée d'huile. le trou radial est disposé à une extrémité du demi-cylindre supérieur en amont selon le sens de rotation du vilebrequin. le demi-cylindre supérieur comporte un bossage dans une paroi extérieure du demi-cylindre pour définir le sens de montage du demi- cylindre supérieur. le palier comporte une encoche complémentaire au bossage du demi-cylindre supérieur pour définir le sens de montage du demi-cylindre supérieur. le demi-cylindre inférieur est disposé de façon complémentaire en contact avec le demi-cylindre supérieur, grâce à quoi la rainure circulaire du demi-cylindre supérieur est bouchée à ses deux extrémités diamétralement opposées. la rainure dans la paroi interne du demi-cylindre supérieur est terminée à ses deux extrémités diamétralement opposées. le demi-cylindre inférieur est identique au demi-cylindre supérieur. Brève description des figures D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, fournie à titre d'exemple de réalisation et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue de coupe longitudinale du vilebrequin et du circuit d'huile de lubrification. La figure 2 est une vue en perspective du demi-cylindre supérieur de coussinet.
La figure 3 est une vue de coupe selon le plan AA de la figure 1 d'un premier mode de réalisation. La figure 4 est une vue de coupe selon le plan AA de la figure 1 d'un deuxième mode de réalisation.
Description détaillée des figures Les descriptions qui suivent se réfèrent à l'axe longitudinal X du vilebrequin. Les mêmes éléments apparaissant dans des figures différentes gardent les mêmes références. Selon la figure 1, un vilebrequin 11 de moteur 4 cylindres dans cet exemple comporte au moins un tourillon 14 entouré par un palier 12a et un chapeau de palier 12b et au moins un maneton 34 entouré par une bielle (non représentée). Une pompe 13 à huile alimente en huile une rampe principale d'huile 10 aménagée dans le carter cylindres (non représenté). Cette rampe est reliée à un conduit d'amenée d'huile 22 qui débouche au travers du palier 12a dans une paroi du palier en regard avec le tourillon 14. Un conduit intermédiaire 31 d'huile est percé entre la paroi du tourillon 14 et une paroi du maneton 34 pour amener de l'huile captée à la paroi du tourillon vers le maneton et lubrifier une zone de contact entre le maneton et la bielle. Selon un premier mode de réalisation représenté en figure 3, le vilebrequin est monté mobile en rotation dans une chambre de bielles (non représentée) et le palier 12a est fixé à une paroi de ladite chambre de bielle. Le palier 12a et le chapeau de palier 12b comportent chacun un évidement semicylindrique représenté par une paroi interne semi-cylindrique 34,29 dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur du tourillon 14 et ils sont fixés l'un à l'autre de façon à former un logement cylindrique adapté à entourer le tourillon 14. Le palier 12a comprend sur la paroi circulaire interne 34 une rainure sensiblement semi-circulaire 33 sensiblement centrée dans la largeur de la paroi 34, dans laquelle débouche le conduit 22 d'amenée d'huile. La section de la rainure est sensiblement rectangulaire avec une largeur de l'ordre de 5 millimètres et une profondeur de l'ordre de 5 millimètres. Le diamètre du conduit 22 est de l'ordre de quelques millimètres, par exemple de 5 à 6mm.
Un coussinet de forme cylindrique dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre de l'évidement du palier et du chapeau de palier est disposé contre la paroi interne du palier et du chapeau de palier. Ce coussinet comprend un demi-cylindre supérieur 15,24 qui est logé contre la paroi interne 34 du palier 12a et un demi-cylindre inférieur 28 qui est logé contre la paroi interne 29 du chapeau de palier 12b. Selon la figure 2, le demi-cylindre supérieur 15 comprend une paroi circulaire externe 16 destinée au contact avec la paroi circulaire interne 34 du palier 12a et une paroi circulaire interne 19 comportant une rainure circulaire 18 sensiblement centrée sur la largeur de la paroi interne 19 et de section sensiblement rectangulaire dont les dimensions sont de l'ordre de quelques millimètres, par exemple de 4-5 en largeur et de 1,5 mm de profondeur. La paroi interne 19 est destinée au contact avec le tourillon 14. Le demi-cylindre supérieur 15 comporte une première extrémité 20a et une deuxième extrémité 20b diamétralement opposées. A la première extrémité 20a, la rainure circulaire 18 est creusée pour déboucher vers la paroi externe 16 du demi-cylindre supérieur. L'orifice de liaison 17 ainsi formé est selon un arc de l'ordre de quelques millimètres, 5 mm par exemple, et est connecté à la rainure circulaire 33 du palier. Le demi-cylindre supérieur présente un bossage (non représenté) sur sa paroi extérieure 16 de manière préférentielle à proximité d'une bordure latérale de la paroi. Le palier 12a comporte une encoche sur sa paroi cylindrique interne 19 dont la forme est complémentaire au bossage du demi-cylindre supérieur. Le bossage dans le demi-cylindre supérieur 15 et l'encoche complémentaire dans le palier 12a participent au détrompage quant au sens de montage du demi-cylindre supérieur 15,23 contre la paroi interne du palier 12a. Le demi-cylindre inférieur 28 est de manière préférentielle plein c'est-à-dire ne présentant pas de rainure cylindrique sur ses parois externe et interne. Il est logé contre la paroi interne 29 du chapeau de palier 12b et ses deux extrémités diamétralement opposées sont adaptées avec les extrémités 20,21 du demi-cylindre supérieur et au contact avec les dites extrémités. La rainure cylindrique 18 semi-circulaire du demi-cylindre supérieur 12a est donc bouchée par les extrémités du demi-cylindre inférieur.
Selon la figure 3, le vilebrequin est monté mobile en rotation selon un sens de rotation 21. L'orifice de liaison 17 du demi-cylindre supérieur 15 est positionné en amont selon le sens de rotation. L'huile circule depuis la rampe 10 dans le conduit 22, débouche dans la rainure circulaire 33 du palier 12a et pénètre ensuite par l'orifice 17 dans la rainure circulaire 18 du demi-cylindre supérieur. L'huile entrant par cet orifice 17 est entrainée par la rotation du vilebrequin 11 le long de la rainure 18 vers l'extrémité 20b. L'huile est au contact avec le tourillon et participe à la lubrification de la paroi du tourillon. La pression de l'huile s'accroit tout au long de son parcours jusqu'à la deuxième extrémité 20b du demi-cylindre supérieur 15 de l'ordre de 1 bar entre les deux extrémités de la rainure. Elle ne peut alors s'échapper que par l'orifice du conduit intermédiaire 31 entre le tourillon et le maneton, lorsque cet orifice est présenté en regard avec la rainure 18. L'huile pénètre alors dans ledit conduit 31 pour aller vers la paroi du maneton et lubrifier une surface de contact du maneton 34 avec la bielle. La pression de l'huile circulant dans le conduit intermédiaire est donc augmentée, ce qui facilite la lubrification de la paroi du maneton en contact avec la bielle, notamment lors des démarrages à froid. Le détrompeur décrit en exemple permet de positionner le demi-cylindre supérieur en amont selon le sens de rotation du vilebrequin.
Le montage représenté en figure 4 représente un deuxième mode de réalisation. Le coussinet de forme cylindrique comporte un demi-cylindre supérieur 23 disposé au contact avec la paroi interne du palier 12a et un demi-cylindre inférieur 28 disposé au contact avec la paroi interne du chapeau de palier 12b. Le demi-cylindre supérieur 23 comporte deux extrémités diamétralement opposées 32a et 32b, et une rainure sensiblement semi-circulaire 35 sur sa paroi cylindrique intérieure destinée au contact avec le tourillon, sensiblement centrée sur la paroi intérieure et dont la section est sensiblement rectangulaire. La rainure est arrêtée avant l'une et l'autre des extrémités 32a, 32b. Ladite rainure 32 est creusée pour déboucher à proximité de la première extrémité 32a vers une paroi extérieure 24 du demi-cylindre 23, l'orifice 26 ainsi formé a des dimensions de l'ordre de quelques millimètres (par exemple 5) et est connecté à la rainure circulaire 33 du palier 12a.
Le demi-cylindre supérieur 23 présente un bossage (non représenté) sur sa paroi extérieure 24 de manière préférentielle à proximité d'une bordure latérale de la paroi. Le palier 12a comporte une encoche sur sa paroi cylindrique interne 19 dont la forme est complémentaire au bossage du demi-cylindre supérieur. Le bossage dans le demi-cylindre supérieur 23 et l'encoche complémentaire dans le palier 12a participent au détrompage quant au sens de montage du demi-cylindre supérieur 23 contre la paroi interne du palier 12a. Le demi-cylindre inférieur 28 est de manière préférentielle plein c'est-à-dire ne présentant pas de rainure cylindrique sur ses parois externe et interne. Il est logé contre la paroi interne 29 du chapeau de palier 12b et ses deux extrémités diamétralement opposées sont adaptées avec les extrémités du demi-cylindre supérieur et au contact avec les dites extrémités. La rainure circulaire 35 étant fermée avant les extrémités diamétralement opposées du demi-cylindre supérieur 23, ce mode de réalisation a pour avantage d'éviter des fuites d'huile qui peuvent se présenter au niveau du plan de jointure entre les deux demi-cylindres supérieur 23 et inferieur 28. Le demi-cylindre inférieur 28 peut alors être identique au demi-cylindre supérieur 23. Le montage du coussinet est identique à celui dans le premier mode de réalisation, de telle manière que l'orifice 26 est disposé en amont selon le sens de rotation 21 du vilebrequin 11. L'objectif de la présente invention est atteint : le circuit de circulation de l'huile de lubrification est mieux défini afin d'accroitre la pression de l'huile à l'entrée dans le conduit intermédiaire entre le tourillon et le maneton et d'améliorer la circulation de l'huile dont la viscosité est grande lors des démarrages à froid.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1) Système de lubrification de vilebrequin de moteur à combustion interne, le système comporte : - un vilebrequin (11) comportant au moins un tourillon (14), -un palier (12a) fixé au carter cylindres et un chapeau de palier (12b) complémentaire destinés à entourer le tourillon, le palier comportant un conduit d'amenée d'huile, -un coussinet comprenant un demi-cylindre (15,23) supérieur comportant une rainure semi-circulaire (18) sur une paroi (19) destinée au contact avec le tourillon et au moins un trou radial (17) connecté au circuit d'amenée d'huile et débouchant dans ladite rainure, et un demi-cylindre inférieur (28), caractérisé en ce que le trou radial est unique et est disposé à une extrémité (20) du demi-cylindre supérieur.
  2. 2) Système de lubrification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou radial (17) dans le demi-cylindre supérieur débouche dans une rainure circulaire (33) installée dans une paroi cylindrique du palier et connectée au conduit d'amenée d'huile.
  3. 3) Système de lubrification selon la revendication 2, caractérisé en ce que le trou radial (17) est disposé à une extrémité du demi-cylindre supérieur en amont selon le sens de rotation du vilebrequin.
  4. 4) Système de lubrification selon la revendication 3, caractérisé en ce que le demi-cylindre supérieur (15,23) comporte un bossage dans une paroi extérieure du demi-cylindre pour définir le sens de montage du demi-cylindre supérieur.
  5. 5) Système de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que le palier (12a) comporte une encoche complémentaire au bossage du demi-cylindre supérieur (15,23) pour définir le sens de montage du demi-cylindre supérieur.
  6. 6) Système de lubrification selon la revendication 5, caractérisé en ce que le demi-cylindre inférieur (28) est disposé de façon complémentaire en contact avec le demi-cylindre supérieur (15,23), grâce à quoi la rainure circulaire du demi- cylindre supérieur est bouchée à ses deux extrémités diamétralement opposées.
  7. 7) Système de lubrification selon l'une de revendication 1 à 6, caractérisé en ce que la rainure dans la paroi interne du demi-cylindre supérieur est terminée à ses deux extrémités diamétralement opposées.
  8. 8) Système de lubrification selon la revendication 7, caractérisé en ce que le demi-cylindre inférieur est identique au demi-cylindre supérieur.
  9. 9) Moteur à combustion interne comportant un vilebrequin entouré par un coussinet selon l'une des revendications 1 à 8.
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