FR2878590A1

FR2878590A1 - Hydrodynamic bearing for internal combustion engine, has shaft portion defining ovoid shape cavities whose longitudinal axes are inclined with respect to expansion axes of bearing, where ratio between length and width of ovoid shape is five

Info

Publication number: FR2878590A1
Application number: FR0452791A
Authority: FR
Inventors: Jean Louis Ligier; Patrick Ragot
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-02
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: FR2878590B1

Abstract

The bearing has a shaft with a portion (4) and rotatably mounted in a bearing bushing. The portion defines ovoid shape cavities (5), where a longitudinal axis of each cavity is inclined at an angle (alpha ) with respect to an expansion axis of the bearing, or a median axis (6) of the portion. The ratio between length and width of the ovoid shape of the cavities is 5.

Description

La présente invention concerne les paliers hydrodynamiques, et plusThe present invention relates to hydrodynamic bearings, and more

particulièrement les paliers hydrodynamiques pour les moteurs à combustion interne dont l'arbre est prévu pour tourner dans un particularly hydrodynamic bearings for internal combustion engines whose shaft is intended to rotate in a

seul sens.only sense.

Les paliers hydrodynamiques comportent un arbre monté à rotation dans un coussinet, la surface d'une portion de l'arbre s'étendant en regard de la surface interne du coussinet. Les surfaces en regard sont généralement lisses et la lubrification de tels paliers est délicate puisqu'il est mal aisé de maintenir un film de substance lubrifiante entre les deux surfaces. The hydrodynamic bearings comprise a shaft rotatably mounted in a bearing, the surface of a portion of the shaft extending facing the inner surface of the bearing. The facing surfaces are generally smooth and the lubrication of such bearings is difficult because it is difficult to maintain a film of lubricant between the two surfaces.

Lorsque la vitesse de l'arbre par rapport au coussinet fixe s'accroît de façon importante, l'échauffement qui en résulte provoque une dilatation des matériaux et peut provoquer un grippage du palier. When the speed of the shaft relative to the fixed bearing increases significantly, the resulting heating causes expansion of the materials and can cause seizure of the bearing.

Afin de réaliser des paliers hydrodynamiques résistant au grippage, il a été imaginé de ménager des rainures de rétention d'huile dans le coussinet. Le document JP-08033259 divulgue un tel palier. In order to achieve hydrodynamic bearings resistant to galling, it has been devised to provide oil retention grooves in the bearing. JP-08033259 discloses such a step.

Cependant, les rainures pratiquées dans le coussinet sont difficiles à réaliser, car elles sont constituées de deux parties: une première qui s'étend dans le sens de développement du palier, et une deuxième qui s'étend en direction du centre du palier. However, the grooves in the bushing are difficult to achieve because they consist of two parts: a first which extends in the direction of development of the bearing, and a second which extends towards the center of the bearing.

Un des objectifs de l'invention est de fournir un palier présentant des cavités de forme simple et qui augmentent la résistance au grippage. One of the objectives of the invention is to provide a bearing having cavities of simple shape and which increase the resistance to galling.

L'invention propose dans ce but un palier hydrodynamique de moteur à combustion interne lubrifié par de l'huile, le palier comportant un arbre monté à rotation dans un coussinet et prévu pour tourner dans un sens préférentiel, la surface d'une portion de l'arbre s'étendant en regard de la surface interne du coussinet; selon l'invention, la portion de l'arbre définit des cavités de forme ovoïde dont l'axe longitudinal est incliné d'un angle a par rapport à l'axe de développement du palier. To this end, the invention proposes a hydrodynamic bearing of an oil-lubricated internal combustion engine, the bearing comprising a shaft rotatably mounted in a bearing and designed to rotate in a preferred direction, the surface of a portion of the shaft extending facing the inner surface of the pad; according to the invention, the portion of the shaft defines ovoid-shaped cavities whose longitudinal axis is inclined at an angle with respect to the axis of development of the bearing.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la portion de l'arbre peut comporter aux moins deux rangées de cavités réparties symétriquement par rapport à l'axe médian de son développé, - le volume est maximum dans la première moitié amont des cavités, - l'extrémité amont des cavités peut définir une arête vive à la surface de l'arbre, -l'extrémité aval des cavités peut venir tangenter la surface de l'arbre, -le fond des cavités peut être continu, - l'angle a peut être compris entre 0 et 45 degrés, de préférence 15 degrés, - le rapport entre la longueur et la largeur de la forme ovoïde peut être compris entre 20 et 1, de préférence 5, - le rapport entre la longueur et la profondeur maximale des cavités peut être compris entre 1000 et 10, de préférence 100, - la longueur des cavités peut être comprise entre 0,2 et 5 mm, de préférence 2 mm. According to other features of the invention - the portion of the shaft may comprise at least two rows of cavities distributed symmetrically with respect to the median axis of its developed, - the volume is maximum in the first upstream half of the cavities, the upstream end of the cavities may define a sharp edge on the surface of the shaft, the downstream end of the cavities may come to tangent the surface of the shaft, the bottom of the cavities may be continuous, the angle a may be between 0 and 45 degrees, preferably 15 degrees, - the ratio between the length and the width of the ovoid shape may be between 20 and 1, preferably 5, - the ratio between the length and the maximum depth cavities may be between 1000 and 10, preferably 100, the length of the cavities may be between 0.2 and 5 mm, preferably 2 mm.

La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma général des composants du palier, la figure 2 est un schéma de l'arbre du palier, - la figure 3 est un développé de la portion de l'arbre définissant les cavités selon l'invention, - la figure 4 est un détail d'une cavité. The present invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description of an embodiment taken by way of example and in no way limiting, and illustrated by the appended drawings in which: FIG. 1 is a general diagram of the components of the bearing, FIG. 2 is a diagram of the bearing shaft, FIG. 3 is an expanded view of the portion of the shaft defining the cavities according to the invention, FIG. 4 is a detail of a cavity. .

Le palier est constitué, en référence à la figure 1, d'une base 1, d'un arbre 2 et d'un coussinet 3. Le palier est un palier hydrodynamique, c'est-à-dire qu'il est prévu pour fonctionner en barbotant dans de l'huile de lubrification. The bearing is constituted, with reference to Figure 1, a base 1, a shaft 2 and a bearing 3. The bearing is a hydrodynamic bearing, that is to say, it is intended to operate by bubbling in lubricating oil.

La base 1 définit un alésage recevant le coussinet 3. La base 1 peut comporter un chapeau de palier non représenté, dans le cas de palier hydrodynamique démontable radialement. L'alésage est alors définit par une moitié dans le chapeau de palier, et par une autre moitié dans le reste de la base. The base 1 defines a bore receiving the pad 3. The base 1 may comprise a bearing cap not shown, in the case of hydrodynamically removable bearing radially. The bore is then defined by one half in the bearing cap, and another half in the rest of the base.

Le coussinet 3 peut être réalisé en deux parties demi-circulaires dont le diamètre extérieur correspond au diamètre de 5 l'alésage de la base 1. The pad 3 can be made in two semicircular parts whose outer diameter corresponds to the diameter of the bore of the base 1.

En référence aussi à la figure 2, l'arbre 2 comporte une portion 4 dont la surface s'étend en regard de la surface intérieure du coussinet 3. Cette portion 4 a une largeur correspondant à la largeur du coussinet 3. L'arbre 2 est monté à rotation dans le coussinet 3, et il est prévu pour tourner préférentiellement dans un seul sens. Les flèches des figures représentent le sens de rotation de l'arbre 2 ou le sens de déplacement correspondant au sens de rotation de l'arbre 2. Referring also to Figure 2, the shaft 2 comprises a portion 4 whose surface extends opposite the inner surface of the pad 3. This portion 4 has a width corresponding to the width of the pad 3. The shaft 2 is rotatably mounted in the bearing 3, and is provided to rotate preferably in one direction. The arrows in the figures represent the direction of rotation of the shaft 2 or the direction of displacement corresponding to the direction of rotation of the shaft 2.

Selon l'invention, cette portion 4 définit des cavités 5 de forme ovoïde. Ces cavités 5 sont inclinées par rapport au sens de déplacement. En référence aussi au développé de la portion 4 représenté à la figure 3, l'axe longitudinal de chaque cavité 5 est incliné d'un angle a par rapport à l'axe de développement du palier, ou de l'axe médian de la portion 4. L'angle a est ouvert en direction du sens de déplacement du développé, de sorte que l'huile qui pénètre dans la cavité 5 soit redirigée vers le centre du palier. L'angle a est compris entre 0 et 45 degrés. II peut être de préférence de 15 degrés. According to the invention, this portion 4 defines cavities 5 of ovoid shape. These cavities 5 are inclined relative to the direction of movement. Referring also to the development of the portion 4 shown in Figure 3, the longitudinal axis of each cavity 5 is inclined at an angle with respect to the axis of development of the bearing, or the median axis of the portion 4. The angle a is open towards the direction of movement of the developed, so that the oil entering the cavity 5 is redirected to the center of the bearing. The angle a is between 0 and 45 degrees. It can preferably be 15 degrees.

La portion 4 de l'arbre 2 contient deux rangées de cavités 5 réparties symétriquement par rapport à l'axe médian 6 de son développé. Chaque rangée est répartie d'un côté de l'axe médian 6. La portion 4 peut contenir des rangées supplémentaires en fonction de la largeur du palier, et de préférence un nombre pair, chaque moitié étant située symétriquement d'un côté de l'axe médian 6, de sorte que l'extrémité amont de chaque cavité 5 soit dirigée vers l'axe médian 6. The portion 4 of the shaft 2 contains two rows of cavities 5 distributed symmetrically with respect to the median axis 6 of its developed. Each row is distributed on one side of the median axis 6. The portion 4 may contain additional rows depending on the width of the landing, and preferably an even number, each half being located symmetrically on one side of the median axis 6, so that the upstream end of each cavity 5 is directed towards the median axis 6.

En référence à la figure 4, chaque cavité 5 est de forme ovoïde, c'est-àdire ayant la forme d'un oeuf. Ces cavités 5 accroissent la portance et diminuent le cisaillement hydrodynamique du film d'huile qui se trouve entre la surface de la portion 4 et la surface interne du coussinet 3. With reference to FIG. 4, each cavity 5 is of ovoid shape, that is to say having the shape of an egg. These cavities 5 increase the lift and decrease the hydrodynamic shear of the oil film which is between the surface of the portion 4 and the inner surface of the pad 3.

Le volume est maximum dans la première moitié amont de la cavité 5, c'est à dire que la profondeur de l'empreinte est maximale au voisinage de la zone amont de chaque cavité, la zone amont étant la zone dirigée vers le côté extérieur du palier. The volume is maximum in the first upstream half of the cavity 5, that is to say that the depth of the cavity is maximum in the vicinity of the upstream zone of each cavity, the upstream zone being the zone directed towards the outer side of the cavity. bearing.

L'extrémité amont de la cavité 5 définit une arête vive à la surface de l'arbre 2. L'extrémité aval de la cavité 5 vient tangenter la surface de l'arbre. Le fond de la cavité est continu, c'est à dire qu'il n'y a pas d'arêtes dans le fond, et que sa surface est continue pour ne pas perturber l'écoulement de l'huile dans les cavités 5. The upstream end of the cavity 5 defines a sharp edge on the surface of the shaft 2. The downstream end of the cavity 5 is tangent to the surface of the shaft. The bottom of the cavity is continuous, that is to say that there are no edges in the bottom, and that its surface is continuous so as not to disturb the flow of the oil in the cavities 5.

Cette architecture permet aux cavités 5 de recevoir l'huile, et de générer une pression d'huile à l'extrémité aval qui améliore la portance. This architecture allows the cavities 5 to receive the oil, and to generate an oil pressure at the downstream end which improves the lift.

Pour garantir un accroissement de la portance, le rapport entre la longueur a et la largeur b de la forme ovoïde est compris entre 1 et 20, et de préférence 5. De même, le rapport entre la longueur a et la profondeur maximale e est compris entre 10 et 1000, et de préférence 100. To ensure an increase of the lift, the ratio between the length a and the width b of the ovoid shape is between 1 and 20, and preferably 5. Similarly, the ratio between the length a and the maximum depth e is included between 10 and 1000, and preferably 100.

De même, la longueur a des cavités est comprise entre 0,2 et 5 mm, de préférence 2 mm. Similarly, the length has cavities of between 0.2 and 5 mm, preferably 2 mm.

Le palier peut comporter des moyens amenant l'huile dans le palier, entre les surfaces de frottement de l'arbre et du coussinet, tels qu'ils sont connus de l'homme du métier. Par exemple, l'arbre peut comporter des perçages permettant à de l'huile sous pression de lubrifier les surfaces du coussinet 3 et de l'arbre 2 qui sont en contact lubrifié. The bearing may comprise means bringing the oil into the bearing between the friction surfaces of the shaft and the bearing, as known to those skilled in the art. For example, the shaft may have bores allowing pressurized oil to lubricate the surfaces of the bearing bush 3 and the shaft 2 which are in lubricated contact.

Pour réaliser ces cavités, on pourra utiliser des procédés de formation d'empreintes par impacts laser, ou par moletage de la portion 4, en finissant par une étape de rectification de la surface de la portion 4. To achieve these cavities, it is possible to use laser impression imprinting processes, or by knurling the portion 4, finishing with a step of grinding the surface of the portion 4.

Claims

claims

1) Hydrodynamic bearing of an oil-lubricated internal combustion engine, the bearing comprising a shaft (2) rotatably mounted in a bearing (3) and adapted to rotate in a preferential direction, a surface of a portion ( 4) of the shaft (2) extending opposite the inner surface of the bearing (3), characterized in that the portion (4) of the shaft (2) defines ovoid-shaped cavities (5) of which the longitudinal axis is inclined at an angle with respect to the axis of development of the bearing.

2) hydrodynamic bearing according to claim 1, characterized in that the portion (4) of the shaft (2) comprises at least two rows of cavities (5) distributed symmetrically with respect to the central axis (6) of its developed .

3) Hydrodynamic bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the volume is maximum in the first upstream half of the cavities (5).

4) hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the upstream end of the cavities (5) defines a sharp edge on the surface of the shaft (2).

5) Hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the downstream end of the cavities (5) is tangent to the surface of the shaft (2).

6) hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the bottom of the cavities (5) is continuous.

7) hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the angle ci is between 0 and 45 degrees, preferably 15 degrees.

8) hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the ratio between the length and width of the ovoid shape is between 1 and 20, preferably 5.

9) hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ratio between the length and the maximum depth of the cavities (5) is between 10 and 1000, preferably 10.

10) hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the length of the cavities (5) is between 0.2 and 5 mm, preferably 2 mm.