FR2901585A1 - Connecting rod for e.g. power train, has inner chamber assembled with core that is provided with housing for axis of piston and for articulation on crank pin of crankshaft, where core is displaced with respect to body of rod - Google Patents

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Abstract

The rod has an inner chamber (24) at bottom of the rod, where a head (22) of the rod is provided with a housing (23) for an axis of a piston. The chamber is assembled with a core (25) that is provided with a housing (26) for the axis and for an articulation on a crank pin of a crankshaft. The core is displaced with respect to rod`s body. The chamber is assembled with stoppers (27) encircling faces of the chamber perpendicular to a longitudinal symmetry axis (21) of the rod and limiting movement of the core in the direction of the symmetry axis, where the stoppers are constituted by springs.

Description

transmission, par l'attelage mobile, des impulsions générées par lestransmission, by the mobile coupling, of the pulses generated by the

explosions de combustion. [0007] Ce but est atteint selon l'invention par l'utilisation d'une bielle articulée sur l'axe d'un piston et sur l'axe d'un maneton de vilebrequin, cette bielle comportant une chambre intérieure dans laquelle est disposée un noyau pouvant se déplacer relativement au corps de la bielle, ce noyau comportant un logement pour un des axes de liaison. La chambre intérieure est par ailleurs garnie de butées axiales qui limitent les mouvements du noyau selon l'axe du corps de la bielle et surtout sont susceptibles d'amortir au moins une partie de l'énergie dégagée par les impacts occasionnés par les explosions du moteur, tout en maintenant la fonction de transmission d'efforts de la bielle. [0008] Avec une telle bielle, l'attelage mobile peut ainsi participer à la maîtrise des vibrations du moteur, et donc à la réduction du claquement . [0009] L'invention s'applique tout particulièrement aux moteurs Diesel mais 15 peut être en fait appliqué à tout type de moteur équipé d'un attelage mobile comportant une bielle. [0010] D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent plus particulièrement de la description d'un mode de réalisation de l'invention faite ci-après en référence aux figures qui représentent : 20 • Figure 1 : un écorché montrant les principaux composants d'un équipage mobile associé à un moteur à combustion interne ; • Figure 2 : une vue en coupe d'une bielle selon le principe de l'invention. • Figure 3 : une vue en coupe d'une bielle selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 25 • Figure 4 : une vue en coupe d'une bielle selon un second mode de réalisation de l'invention ; • Figure 5 : une vue en coupe d'une bielle selon un troisième mode de réalisation de l'invention. [0011] Un équipage mobile conventionnel, tel qu'illustré figure 1, permet la transmission du mouvement rectiligne alternatif du piston à l'arbre moteur. Cet équipage est principalement constitué d'une bielle 1. Le pied de bielle 2 est articulé sur l'axe 3 d'un piston 4. Eventuellement, une bague de bielle 5 est interposée entre l'axe 3 et le pied de bielle 2. La partie centrale de la bielle, typiquement amincie par rapport au pied de bielle 2 et surtout à la tête de bielle 6, constitue le corps de bielle, essentiellement oblong et admettant un axe longitudinal de symétrie encore appelé axe de bielle. [0012] La tête de bielle 6 est articulée autour d'un maneton 7 du vilebrequin 8. Un coussinet de vilebrequin 9 est intercalé entre la tête de bielle 6 et le 10 maneton 7. [0013] Sur cette figure 1, on a également représenté pour mémoire quelques masses d'équilibrage 10. A l'extrémité de l'arbre 11 est disposé un volant moteur, sur cette figure simplement évoqué par la fixation 12. [0014] Revenant sur la bielle 1, il peut être noté que la tête est en fait 15 constituée de deux parties, dont une partie rapportée 13, dite chapeau de tête, fixée au reste de la bielle par des vis de tête. [0015] La bielle est donc bien articulée sur deux axes de liaison, en l'occurrence, l'axe du piston et l'axe du maneton. De façon générale, la bielle, ou plus exactement tout l'attelage mobile, est conçu comme un 20 ensemble rigide mécaniquement, ceci pour répondre à sa fonction première de transmission des efforts du piston à l'arbre moteur, et ceci tout au long du cycle de vie du moteur. Dans ces conditions, il est clair que cet ensemble va également transmettre toutes les vibrations jugées parasites comme celles générées par les explosions à chaque cycle de combustion. 25 [0016] Tel n'est plus le cas avec une bielle selon l'invention qui permet de dissiper les tout premiers transferts solidiens occasionnés par les chocs dus aux explosions qui déterminent l'impulsivité du bruit de claquement, tout en maintenant une rigidité suffisante pour assurer la fonction première de l'attelage mobile, à savoir la transmission au vilebrequin des efforts créés par 30 la combustion sur le piston. [0017] La figure 2 illustre de façon schématique le principe d'une bielle selon l'invention. Cette bielle est essentiellement constituée par un corps oblong admettant un axe de symétrie longitudinal 21. La tête de bielle 22 est pourvue d'un logement 23 pour l'axe d'un piston et est donc très semblable à la tête de bielle conventionnelle illustrée figure 1. [0018] Par contre, au niveau du pied de bielle, la bielle selon l'invention comporte une chambre intérieure 24. Cette chambre 24 est garnie d'une part par un noyau 25 ù muni d'un logement 26 pour une articulation sur un maneton, et d'autre part de butées 27 qui limitent les mouvements du noyau 25 dans le sens de l'axe longitudinal 21. Dans le mode de réalisation ici représenté, des moyens de guidage en translation du noyau sont prévus, constitués par des rainure creusées dans le corps de la bielle dans lesquelles viennent coulisser des éléments du noyau formant des coulisses 28. [0019] Sur les figures suivantes, des références identiques à celles de la figure 2 ont été utilisées pour les éléments non modifiés dont la description ne sera pas reprise par souci de clarté. [0020] La figure 3 illustre un autre moyen permettant d'assurer le guidage en translation, consistant à prévoir des goujons 29, solidaires du corps de la bielle et associés à des fûts 30 ménagés dans le noyau. L'amplitude maximale de déplacement du noyau dans la chambre intérieure de la bielle peut être réglée en jouant sur la longueur des fûts, les goujons arrivant en butée dans le fond des fûts lorsque le noyau a atteint son amplitude maximale de translation. Avantageusement, les extrémités des goujons pénétrant dans les fûts ont la forme d'un cône pointu, permettant ainsi de créer une raideur de mise en contact progressive lorsque le goujon vient en contact avec le fond du fût, contribuant ainsi à une fonction d'amortissement des chocs. [0021] L'environnement de la bielle doit bien sûr être pris en compte pour la réalisation des butées et du noyau. Tout d'abord, ces éléments doivent être à même de supporter les températures auxquelles les bielles sont soumises, ce qui suppose des matériaux capables de résister à une température de l'ordre de 150 C, ce qui en pratique exclut les matériaux de type élastomère sans pour autant exclure toutes les matières plastiques. Par ailleurs, il faut souligner que les contraintes subies par une bielle sont considérables, la pression dans les cylindres pouvant atteindre, par exemple, des valeurs de l'ordre de 180 bars. [0022] Un matériau comme l'aluminium peut convenir, notamment pour la réalisation du noyau. Pour la réalisation des butées, il est possible d'utiliser des matières plastiques dites rigides, ayant un module d'Young d'environ 10 GPa qui présentent avantageusement une limite élastique plus élevée que l'aluminium. Il est encore possible, selon un autre mode de réalisation de l'invention, de réaliser des butées en composites à base d'aluminium ou en tresses métalliques. [0023] Les butées peuvent encore être constituées par un assemblage de ressorts, de rondelles de Belleville, de cales hydroélastiques selon le principe de celles utilisées par exemple pour la suspension d'un moteur à une caisse de véhicule automobile. [0024] Dans un mode de réalisation illustré figure 4, les butées sont constituées par une série d'ailettes s'enfourchant les unes dans les autres, les unes 31 associées au noyau et les autres 32 au corps de la bielle, comme pour un assemblage à enture. Les faces des ailettes sont liées entre elles par un matériau de type colle 33 qui va se cisailler lorsque le noyau bouge en translation par rapport au corps de bielle, permettant ainsi l'amortissement du choc et des vibrations dues aux explosions du moteur. La colle est par exemple constituée par un matériau à comportement élastique, ou de préférence viscoélastique, comme un élastomère, un polymère ou un polyamide, dont les propriétés seront adaptées à la température moteur. [0025] Ce mode de réalisation permet également d'introduire une raideur globale forte entre le noyau et le corps de bielle lorsque le cadre mobile est en fin de course et que les couches viscoélastiques ont un cisaillement maximum. En effet, lorsque ce cas se produit, les extrémités des ailettes associées au noyau entrent en contact le corps de bielle (et réciproquement, les ailettes du corps de bielle viennent en butée sur le noyau) et c'est donc la rigidité des ailettes qui caractérise la raideur globale de la bielle. Pour rendre cette raideur plus progressive en fonction de la position en butée du noyau les ailettes peuvent avoir des longueurs légèrement différentes ce qui permet un meilleur amortissement des chocs. [0026] Un autre mode de réalisation est illustré figure 5, dans lequel les butées sont essentiellement constituées par des amortisseurs à friction. [0027] Dans ce cas, les butées sont essentiellement constituées par des plaques 34, solidaires du noyau et se déplaçant à l'intérieur de la chambre 35, pour venir en butée sur des éléments tampon 36. La chambre est par ailleurs remplie d'un fluide visqueux qui circule autour de la plaque 33 et au travers de perçages 36. Les éléments tampons 36 permettent de maintenir une raideur importante mais progressive entre le noyau et le corps de la bielle, raideur nécessaire à la transmission de l'effort du piston. [0028] Le fluide visqueux utilisé est par exemple de l'huile ou tout autre fluide visqueux compatible avec cet environnement. Il peut être souligné que la taille et le nombre des perçages 36 permettent d'optimiser la capacité d'amortissement visqueux des butées, de même que la viscosité du fluide. [0029] Dans toute la description faite ci-dessus, le noyau est disposé autour du logement prévu pour le maneton. Pour autant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et il est aussi possible d'avoir les moyens amortisseurs selon l'invention disposés autour du logement prévu pour l'axe d'un piston. Enfin, il est aussi possible de disposer ces moyens en tête et en pied de bielle, même si à l'évidence, la réalisation est alors plus complexe.25  combustion explosions. This object is achieved according to the invention by the use of a rod articulated on the axis of a piston and the axis of a crankpin, this connecting rod having an inner chamber in which is disposed a core that can move relative to the body of the connecting rod, the core having a housing for one of the connecting axes. The inner chamber is also provided with axial stops which limit the movements of the core along the axis of the body of the connecting rod and above all are capable of damping at least a portion of the energy released by the impacts caused by the engine explosions. , while maintaining the transmission function of the connecting rod. With such a rod, the movable hitch can participate in controlling the vibration of the engine, and thus the reduction of slamming. The invention is particularly applicable to diesel engines but can in fact be applied to any type of engine equipped with a movable coupling comprising a connecting rod. Other details and advantageous features of the invention emerge more particularly from the description of an embodiment of the invention given hereinafter with reference to the figures which represent: FIG. 1: a cutaway showing the main components of a mobile equipment associated with an internal combustion engine; • Figure 2: a sectional view of a connecting rod according to the principle of the invention. • Figure 3: a sectional view of a connecting rod according to a first embodiment of the invention; Figure 4 is a sectional view of a connecting rod according to a second embodiment of the invention; • Figure 5: a sectional view of a connecting rod according to a third embodiment of the invention. A conventional moving assembly, as illustrated in FIG. 1, allows the transmission of the reciprocating rectilinear motion of the piston to the motor shaft. This crew consists mainly of a connecting rod 1. The small end 2 is articulated on the axis 3 of a piston 4. Optionally, a connecting rod 5 is interposed between the axis 3 and the small end 2. The central portion of the connecting rod, typically thinned relative to the small end 2 and especially to the connecting rod head 6, is the connecting rod body, substantially oblong and admitting a longitudinal axis of symmetry also called connecting rod. The connecting rod head 6 is articulated around a crank pin 7 of the crankshaft 8. A crankshaft bearing 9 is interposed between the connecting rod head 6 and the crankpin 7. In this Figure 1, it is also possible to For the sake of remembering, a few balance weights 10. At the end of the shaft 11 is disposed a flywheel, in this figure simply evoked by the fastener 12. Returning to the connecting rod 1, it can be noted that the The head is in fact made up of two parts, including an attached portion 13, said head cap, attached to the rest of the connecting rod by head screws. The connecting rod is well articulated on two axes of connection, in this case, the axis of the piston and the axis of the crankpin. In general, the connecting rod, or more exactly all the movable coupling, is designed as a mechanically rigid assembly, this to meet its primary function of transmitting the forces of the piston to the motor shaft, and this throughout the engine life cycle. Under these conditions, it is clear that this set will also transmit all the vibrations considered as parasites like those generated by the explosions at each combustion cycle. This is no longer the case with a connecting rod according to the invention which makes it possible to dissipate the very first solid-state transfers caused by the shocks due to the explosions which determine the impulsiveness of the clacking sound, while maintaining a sufficient rigidity. to provide the primary function of the movable hitch, namely the transmission to the crankshaft of the forces created by the combustion on the piston. [0017] Figure 2 schematically illustrates the principle of a connecting rod according to the invention. This connecting rod is essentially constituted by an oblong body admitting a longitudinal axis of symmetry 21. The connecting rod head 22 is provided with a housing 23 for the axis of a piston and is therefore very similar to the conventional rod head illustrated in FIG. However, at the small end of the connecting rod, the connecting rod according to the invention comprises an inner chamber 24. This chamber 24 is furnished on the one hand with a core 25 - provided with a housing 26 for a joint on a crankpin, and on the other hand abutments 27 which limit the movements of the core 25 in the direction of the longitudinal axis 21. In the embodiment shown here, translation guide means of the core are provided, consisting of grooves dug in the body of the rod in which are slid members of the core forming the wings 28. [0019] In the following figures, references identical to those of FIG. 2 have been used for the elements n modified whose description will not be repeated for the sake of clarity. Figure 3 illustrates another means for ensuring the guiding in translation, consisting of providing studs 29 integral with the body of the connecting rod and associated with drums 30 formed in the core. The maximum displacement amplitude of the core in the inner chamber of the connecting rod can be adjusted by adjusting the length of the drums, the studs coming into abutment in the bottom of the drums when the core has reached its maximum amplitude of translation. Advantageously, the ends of the studs penetrating into the barrels have the shape of a pointed cone, thus allowing a progressive contacting stiffness to be created when the bolt comes into contact with the bottom of the barrel, thus contributing to a damping function. shocks. The environment of the connecting rod must of course be taken into account for the realization of stops and the core. First, these elements must be able to withstand the temperatures at which the rods are subjected, which assumes materials capable of withstanding a temperature of the order of 150 C, which in practice excludes elastomeric type materials without excluding all plastics. Furthermore, it should be emphasized that the stresses on a connecting rod are considerable, the pressure in the rolls being able to reach, for example, values of the order of 180 bars. A material such as aluminum may be suitable, especially for the realization of the core. For the realization of stops, it is possible to use so-called rigid plastics having a Young's modulus of about 10 GPa which advantageously have a higher elastic limit than aluminum. It is still possible, according to another embodiment of the invention, to make abutments made of aluminum-based composites or metal braids. The stops may also be constituted by an assembly of springs, Belleville washers, hydroelastic wedges according to the principle of those used for example for the suspension of an engine to a motor vehicle body. In an embodiment illustrated in Figure 4, the stops are constituted by a series of fins engaging one into the other, one 31 associated with the core and the other 32 to the body of the rod, as for a splice assembly. The faces of the fins are bonded together by a glue-like material 33 which will shear when the core moves in translation relative to the connecting rod body, thus allowing the shock absorption and vibrations due to engine explosions. The adhesive is for example constituted by a material with elastic behavior, or preferably viscoelastic, such as an elastomer, a polymer or a polyamide, whose properties will be adapted to the engine temperature. This embodiment also allows to introduce a strong overall stiffness between the core and the connecting rod body when the moving frame is at the end of the race and the viscoelastic layers have a maximum shear. Indeed, when this case occurs, the ends of the fins associated with the core come into contact with the connecting rod body (and conversely, the fins of the connecting rod body abut on the core) and it is therefore the rigidity of the fins that characterizes the overall stiffness of the connecting rod. To make this stiffness more progressive depending on the position in abutment of the core fins may have slightly different lengths which allows better shock absorption. Another embodiment is illustrated in Figure 5, wherein the stops consist essentially of friction dampers. In this case, the stops consist essentially of plates 34, integral with the core and moving inside the chamber 35, to abut on buffer elements 36. The chamber is also filled with a viscous fluid which circulates around the plate 33 and through holes 36. The buffer elements 36 allow to maintain a significant but progressive stiffness between the core and the body of the connecting rod, stiffness necessary for the transmission of the piston force . The viscous fluid used is for example oil or other viscous fluid compatible with this environment. It can be emphasized that the size and the number of holes 36 make it possible to optimize the viscous damping capacity of the abutments, as well as the viscosity of the fluid. In all the description above, the core is disposed around the housing provided for the crankpin. However, the invention is not limited to this embodiment and it is also possible to have damping means according to the invention arranged around the housing provided for the axis of a piston. Finally, it is also possible to have these means in the lead and at the end of the rod, even if obviously, the realization is then more complex.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Bielle pour attelage mobile d'un groupe motopropulseur, ladite bielle étant articulée entre un premier axe de liaison associé à un piston et un second axe de liaison associé à un maneton d'un vilebrequin, et comportant une chambre intérieure garnie de butées bordant les faces de la chambre perpendiculaires à l'axe longitudinal de la bielle, dans laquelle est disposé un noyau pourvu d'un logement pour un desdits axes de liaison, et susceptible d'un déplacement relatif par rapport au corps de la bielle.  1. Connecting rod for movable coupling of a powertrain, said rod being articulated between a first connecting pin associated with a piston and a second connecting pin associated with a crank pin, and having an inner chamber lined with abutments the faces of the chamber perpendicular to the longitudinal axis of the connecting rod, in which is disposed a core provided with a housing for one of said connecting pins, and capable of relative movement relative to the body of the connecting rod. 2. Bielle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le noyau est disposé au niveau de la tête de bielle, le logement étant pour l'articulation sur un maneton du vilebrequin.  2. Connecting rod according to claim 1, characterized in that the core is disposed at the connecting rod head, the housing being for the articulation on a crankpin crankshaft. 3. Bielle mobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que le noyau est disposé au niveau du pied de bielle, le logement étant pour l'articulation d'un axe de piston.  3. movable rod according to claim 1, characterized in that the core is disposed at the small end of the rod, the housing being for the articulation of a piston pin. 4. Bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par des moyens de guidage en translation du noyau.  4. Connecting rod according to any one of the preceding claims, characterized by guide means in translation of the core. 5. Bielle selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de guidage sont constitués par un système de rainures creusées dans le corps de la bielle.  5. Rod according to claim 4, characterized in that said guide means are constituted by a system of grooves dug in the body of the connecting rod. 6. Bielle selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de guidage sont constitués par des goujons.  6. Rod according to claim 4, characterized in that said guide means are constituted by studs. 7. Bielle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les butées sont constituées par des ressorts.  7. Rod according to one of the preceding claims, characterized in that the stops are constituted by springs. 8. Bielle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les butées sont constituées par amortisseurs à friction.  8. Rod according to one of the preceding claims, characterized in that the stops are constituted by friction dampers. 9. Bielle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les butées sont constituées par amortisseurs à amortissement fluide.  9. Rod according to one of the preceding claims, characterized in that the stops are constituted by damping shock absorbers fluid. 10. Bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les butées comportent par des cales hydroélastiques.  10. Rod according to any one of the preceding claims, characterized in that the abutments comprise by hydroelastic wedges. 11. Bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les butées comportent des moyens viscoélastiques.  11. Rod according to any one of the preceding claims, characterized in that the stops comprise viscoelastic means. 12. Attelage mobile d'un moteur à combustion d'un véhicule automobile comportant au moins une bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes.  12. Movable coupling of a combustion engine of a motor vehicle comprising at least one connecting rod according to any one of the preceding claims.
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