FR2997742A3 - Moteur thermique de vehicule automobile pour demarrages frequents - Google Patents

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Abstract

L'invention propose un moteur thermique de véhicule automobile, comportant au moins un vilebrequin dont au moins un tourillon est monté à rotation dans un palier du carter, chaque tourillon présentant un état de surface comportant des pics et des vallées de hauteurs respectives déterminées, caractérisé en ce que l'état de surface du tourillon comporte des pics (16) de hauteurs réduites et des vallées (18) de hauteurs élevées pour favoriser l'accumulation d'huile dans les vallées en vue de permettre des démarrages et arrêts fréquents du moteur associé en limitant l'usure des tourillons de vilebrequin et palier de carter associé.

Description

"Moteur thermique de véhicule automobile pour démarrages fréquents" L'invention concerne un moteur thermique de véhicule automobile.
L'invention concerne un moteur thermique de véhicule automobile, comportant au moins un vilebrequin dont au moins un tourillon est monté à rotation dans un palier du carter, chaque tourillon présentant un état de surface comportant des pics et des vallées de hauteurs respectives déterminées.
Les récents développements en termes de véhicules dits "propres", c'est-à-dire aptes à fonctionner avec des émissions réduites, conduisent les constructeurs à proposer des véhicules dont le moteur est appelé à fonctionner de manière intermittente. C'est le cas en particulier pour les véhicules dits "hybrides" pour lesquels le moteur est apte à être démarré sélectivement pour recharger des batteries du véhicule, ou pour les véhicules équipés de la technologie "stop and go" pour lesquels le moteur est susceptible d'être systématiquement arrêté à l'arrêt du véhicule, pour réduire la consommation de carburant.
Quel que soit le type de véhicule considéré, un moteur fonctionnant selon ce principe est soumis à des contraintes plus élevées qu'un moteur fonctionnant de manière continue. En particulier, on a constaté que le film d'huile présent sur les paliers des manetons de vilebrequin de tels moteurs était particulièrement réduit à l'arrêt et ne devenait important qu'au bout d'un laps de temps déterminé de fonctionnement du moteur. Ainsi, les arrêts et redémarrages successifs d'un tel moteur tendent à provoquer une insuffisance de lubrification des paliers des manetons de vilebrequin dudit moteur, et peuvent ainsi endommager les paliers. L'invention remédie à cet inconvénient en proposant un moteur du type décrit précédemment comportant des tourillons aptes à capter/retenir une quantité accrue d'huile de lubrification.
Dans ce but, l'invention propose un moteur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'état de surface du tourillon comporte des pics de hauteurs réduites et des vallées de hauteurs élevées pour favoriser l'accumulation d'huile dans les vallées en vue de permettre des démarrages et arrêts fréquents du moteur associé en limitant l'usure des tourillons de vilebrequin et palier de carter associé. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'invention propose aussi un procédé de fabrication d'un vilebrequin de moteur qui comporte au moins une étape de mise en oeuvre d'un procédé de rodage dit "plateau" du tourillon au cours duquel au moins une pierre de rodage attaque chaque tourillon mû en rotation, selon un mouvement combiné de translation et d'expansion vers l'axe dudit tourillon, ledit procédé permettant l'obtention d'une surface comportant des plateaux régulièrement espacés de stries profondes, - l'invention propose encore un procédé de fabrication d'un vilebrequin de moteur qui comporte au moins une étape de mise en oeuvre d'un procédé de texturation laser au cours duquel un faisceau laser est déplacé le long du tourillon mû en rotation pour obtenir une surface comportant des stries hélicoïdales profondes aptes à retenir d'huile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la 25 compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - les figures lA à 1C sont des diagrammes illustrant l'évolution de l'état de surface d'un tourillon en fonction de la valeur du coefficient de dissymétrie de la surface ; 30 - la figure 2 est un schéma illustrant un premier procédé de fabrication d'un tourillon selon l'invention.
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. L'état de surface d'un tourillon de vilebrequin est choisi pour limiter les frottements entre le palier dans lequel le vilebrequin est monté à rotation, et le tourillon du vilebrequin. Cet état de surface est caractérisé par des valeurs caractéristiques de du profil de la surface. Pour mémoire, la norme ISO 135656-1 définit les modalités d'analyse de la rugosité d'une surface. Cette norme étant connue de l'état de la technique, elle ne sera pas rappelée en détails dans la suite de la présente description. Cette norme définit notamment des valeurs caractéristiques du profil de la surface telles que la valeur Rk, ou valeur du profil écrêté de la surface, Rpk, valeur représentative de la taille des pics de la surface, et Rvk valeur représentative de la taille des vallées de la surface. Les procédés d'amélioration de l'état de la surface connus de l'état de la technique tels que le toilage permettent de limiter l'usure du palier et du tourillon associé seulement dans le cadre d'un fonctionnement établi au cours duquel un film d'huile est établi entre le tourillon et le palier. En effet, un tel procédé permet d'obtenir un paramètre Rpk de valeur faible mais également un paramètre Rvk de valeur faible.
Ainsi, les vallées de la surface étant d'une profondeur limitée, les tourillons s'avèrent impropres à la rétention d'huile. Un tourillon présentant une telle surface doit nécessairement fonctionner avec un film d'huile important qui ne peut être obtenu que lors d'un fonctionnement continu, c'est-à-dire sans interruptions répétées de la rotation. L'objet de la présente invention est de proposer un tourillon dont l'état de surface du tourillon comporte des pics de hauteurs réduites et des vallées de hauteurs élevées pour favoriser l'accumulation d'huile dans les vallées en vue de permettre des démarrages et arrêts fréquents du moteur en limitant l'usure du tourillon de vilebrequin et celle du palier de carter associé.
Ainsi l'invention propose un tourillon dont le paramètre Rpk présente une valeur faible mais dont le paramètre Rvk présente une valeur élevée. Les grandeurs relatives respectives des paramètres Rvk et Rpk peuvent être caractérisées par la valeur d'un seul paramètre 10 associé "Rsk" ou coefficient de dissymétrie encore appelé "skewness". On a représenté sur les figures 1A à 1C différents profils se développant le long d'un axe des abscisses X et de hauteur "Z", où "Z" correspond à la hauteur de saillie du profil, c'est-à-dire 15 la distance entre l'axe des abscisses et le point le plus haut de la saillie du profil et où "Rk" correspond à la profondeur définie sur le profil dit "écrêté", c'est-à-dire ne comportant ni les pics saillants ni les vallées profondes, comme représenté en traits hachurés à la figure 1B. 20 L'abscisse selon l'axe X correspond à la position du capteur de mesure le long du parcours selon lequel est effectuée la mesure, lequel parcours peut être parallèle à la direction axiale, circonférentiel, ou quelconque. Dans cette configuration, pour chaque profil, le paramètre 25 "Rsk" est déterminé par la formule suivante : 1 1 Rsk = dx Rq- I 0 Un paramètre "Rsk" sensiblement nul correspond au profil 30 de la figure 1 B. Un paramètre "Rsk" positif correspond au profil de la figure 1C, et un paramètre "Rsk" positif correspond au profil de la figure 1A, qui comporte des pics de hauteurs réduites et des vallées de hauteurs élevées. Autrement formulé, l'invention propose un tourillon dont le paramètre "Rsk" est fortement négatif.
Un profil comportant des pics de hauteurs réduites permet d'éviter l'abrasion du palier correspondant et des vallées de hauteurs élevées permettent d'assurer la rétention de l'huile de lubrification. La figure 2 illustre un procédé de fabrication permettant de parvenir à ce résultat. Comme l'illustre la figure 2, selon un premier de procédé de rodage dit "plateau" du tourillon 10, une pierre de rodage 12 est sollicitée radialement contre le tourillon 10 qui est mû en rotation à une vitesse "n". La pierre de rodage est sollicitée par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique 14 soumis à une pression "P", selon un mouvement combiné de translation et d'expansion vers l'axe "A" dudit tourillon 10. Comme l'illustre la figure 1A, ce procédé permet l'obtention d'une surface comportant des plateaux 16 régulièrement espacés de stries 18 profondes.
Selon un second procédé (non représenté), on effectue à l'issue d'un procédé de rodage analogue à celui précédemment décrit, un procédé de texturation laser au cours duquel un faisceau laser, attaquant de préférence le tourillon radialement suivant une direction "R" est déplacé le long du tourillon suivant une direction "L" mû en rotation pour obtenir une surface comportant des stries hélicoïdales profondes aptes à retenir l'huile. Un procédé analogue est décrit dans le cadre du rodage d'un alésage par le document DE-U1-20.2005.011772. Le principe d'un tel procédé de rodage étant connu de l'état de la technique, il n'en sera pas fait davantage état dans la présente description. L'invention permet donc d'obtenir un tourillon 10 dont l'état de surface comporte des pics 16 de hauteurs réduites qui permettent d'éviter l'abrasion du palier correspondant et des vallées 18 de hauteurs élevées permettant d'assurer la rétention de l'huile de lubrification. Un vilebrequin comportant de tels tourillons 10 est particulièrement apte à équiper un moteur thermique destiné à être utilisé de manière intermittente. A titre de variante non représentée, on peut mettre en oeuvre un procédé de texturation laser tel que mentionné plus haut.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS1. Moteur thermique de véhicule automobile, comportant au moins un vilebrequin dont au moins un tourillon (10) est monté à rotation dans un palier du carter, chaque tourillon (10) présentant un état de surface comportant des pics et des vallées de hauteurs respectives déterminées, caractérisé en ce que l'état de surface du tourillon (10) comporte des pics (16) de hauteurs réduites et des vallées (18) de hauteurs élevées pour favoriser l'accumulation d'huile dans les vallées en vue de permettre des démarrages et arrêts fréquents du moteur associé en limitant l'usure des tourillons de vilebrequin et palier de carter associé.
  2. 2. Procédé de fabrication d'un vilebrequin de moteur de véhicule automobile comportant au moins un tourillon (10), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de mise en oeuvre d'un procédé de rodage dit "plateau" du tourillon au cours duquel au moins une pierre (12) de rodage attaque chaque tourillon (10) mû en rotation, selon un mouvement combiné de translation et d'expansion vers l'axe (A) dudit tourillon (10), ledit procédé permettant l'obtention d'une surface comportant des plateaux (16) régulièrement espacés de stries (18) profondes.
  3. 3. Procédé de fabrication d'un vilebrequin de moteur de véhicule automobile comportant au moins un tourillon (10), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de mise en oeuvre d'un procédé de texturation laser au cours duquel un faisceau laser est déplacé le long du tourillon (10) mû en rotation pour obtenir une surface comportant des stries hélicoïdales profondes aptes à retenir l'huile.
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