FR3070724A1 - Moteur comportant un deflecteur pour bague d'etancheite pour un vilebrequin de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un moteur à combustion comprenant : - un vilebrequin (3) d'orientation axiale, - un palier (11) de guidage en rotation d'un tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin (3), - une bague (29) annulaire d'étanchéité qui coopère avec le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin (3), caractérisé en ce que le moteur comprend un déflecteur (41) de protection de la bague d'étanchéité (29) contre des pollutions externes.
Description
Moteur comportant un déflecteur pour bague d'étanchéité pour un vilebrequin de véhicule automobile
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne un moteur comportant un déflecteur pour bague d'étanchéité pour un vilebrequin de véhicule automobile.
ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION
Dans un véhicule automobile, le vilebrequin permet de transformer un mouvement linéaire rectiligne d'un piston en un mouvement de rotation continu et inversement. Cette transformation se fait par l'intermédiaire d'une bielle. Le vilebrequin est monté mobile en rotation autour d'un axe longitudinal et est logé dans une chambre de bielles. La chambre de bielle définit un volume interne qui doit être étanche à l'environnement extérieur. Ceci évite que de l'huile de lubrification des bielles et du vilebrequin ne s'échappe de la chambre de bielles, d'une part, et ceci évite que des substances corrosives ou abrasives n'entrent dans la chambre de bielles, d'autre part.
Il est connu d'utiliser un joint d'étanchéité placé autour de l'axe du vilebrequin pour assurer l'étanchéité de la chambre de bielle. Il peut s'agir, par exemple, d'une bague d'étanchéité à lèvre. Une telle bague permet d'assurer l'étanchéité de la chambre de bielle tout en permettant la rotation du vilebrequin. A cet effet, un bord libre de la lèvre de la bague d'étanchéité est en contact avec le vilebrequin contre lequel elle frotte. Pour éviter que le frottement de la lèvre avec le vilebrequin ne provoque l'apparition d'un couple résistant à la rotation du vilebrequin, la bague d'étanchéité est notamment de type à faible frottement. La consommation de carburant est alors réduite, limitant ainsi les émissions de CO2.
En revanche, la bague d'étanchéité est en contact avec l'environnement extérieur et confronté à la pollution extérieure, notamment des particules de pollution. On observe alors, au cours du temps, une usure et une détérioration prématurées de la bague en particulier au niveau de la lèvre. Ce qui entraîne une diminution de l'étanchéité et/ou une augmentation des frottements.
Une solution proposée est de fermer la bague avec un bouchon de feutre placé sur la face avant de la bague d'étanchéité, par exemple entre un volant moteur et la bague d'étanchéité. L'ajout d'un tel feutre nécessite cependant une modification de l'outillage pour assurer le centrage de celui-ci, mais aussi une mise au point du procédé lors du montage pour assurer la bonne position de la bague d'étanchéité par rapport au feutre. De plus, le feutre frotte sur le vilebrequin, ce qui ajoute un couple résistant de traînée contraire à l'effet recherché avec la bague d'étanchéité de type bas frottement.
Il existe donc un besoin d'une solution permettant de résoudre les inconvénients précédents, notamment une solution qui soit de conception simple et facile à mettre en œuvre et qui puisse au moins limiter les frottements et donc l'émission de CO2.
BREF RESUME DE L'INVENTION
L'invention propose à cet effet un moteur à combustion comprenant :
- un vilebrequin d'orientation axiale,
- un palier de guidage en rotation d'un tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin,
- une bague annulaire d'étanchéité qui coopère avec le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin.
Le moteur comprend un déflecteur de protection de la bague d'étanchéité contre des pollutions externes.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être mis en œuvre ensemble ou séparément :
- le déflecteur est un disque annulaire
- une portion annulaire intérieure du disque annulaire est fixée sur le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin,
- un pourtour radial du déflecteur est libre de tout contact avec la bague d'étanchéité,
- le déflecteur est en métal
- le déflecteur est en tôle emboutie,
- le moteur à combustion comprend un volant moteur,
- la portion annulaire intérieure est agencée entre le volant moteur et le vilebrequin,
- le déflecteur est serré axialement entre le volant moteur et le vilebrequin,
- une portion annulaire du déflecteur interposée axialement entre le vilebrequin et le volant moteur est une rondelle diamantée.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe transversale qui représente un tronçon d'extrémité d'un vilebrequin équipé d'une bague d'étanchéité et d'un déflecteur selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe transversale du déflecteur de la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue en perspective qui représente l'extrémité avant d'un vilebrequin montrant le déflecteur de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en coupe en perspective de la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.
Dans la suite de la description, on se réfère à un axe longitudinal X, qui est l'axe de rotation du vilebrequin. On définit une extrémité avant AV du vilebrequin correspondant à l'extrémité longitudinale du vilebrequin portant un volant moteur et une extrémité arrière AR opposée à l'extrémité avant. Les termes «interne» et «externe» sont utilisés par rapport à la chambre de bielles, « interne » désignant un élément situé dans le volume de la chambre de bielle et « externe » désignant un élément situé en dehors du volume de la chambre de bielles. Les termes « intérieur » et « extérieur » sont utilisés par rapport à l'axe longitudinal du vilebrequin selon la proximité avec l'axe, « intérieur » désignant un éléments dirigé radialement vers l'axe longitudinal et « extérieur » désignant un élément dirigé radialement vers l'extérieur de la chambre de bielle.
Un moteur à combustion comprend un carter-cylindre 1 présentant une chambre de bielles dans lequel est logé un vilebrequin 3. Le carter-cylindre 1 est disposé au-dessus d'un carter d'huile 5. Un joint 7 d'étanchéité est prévu entre le carter d'huile 5 et le cartercylindre 1 pour assurer l'étanchéité de cette jonction.
Le vilebrequin 3 est un dispositif mécanique de type bielle-manivelle assurant la transformation de l'énergie de combustion du carburant en énergie mécanique. En particulier, il permet de transformer un mouvement rectiligne alternatif d'un piston 9, visible notamment à la figure 5, en un mouvement de rotation. Le vilebrequin 3 est monté à rotation autour de son axe longitudinal X. La rotation du vilebrequin 3, notamment d'un tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3, est guidée par l'intermédiaire d'un palier 11 de guidage. Il s'agit ici d'un tronçon d'extrémité avant du vilebrequin 3.
Le vilebrequin 3 entraîne tous les éléments du moteur ayant besoin d'un mouvement rotatif tels que la transmission primaire, l'alternateur ou les contre-arbres d'équilibrage.
Comme cela est représenté à la figure 5, le vilebrequin 3 est composé de tourillons 13 alignées formant l'axe central guidés en rotation par les paliers 15. Entre les tourillons 13 se trouvent des manetons 17 excentrés sur lesquels sont montées les bielles 19 reliées aux pistons 9.
Comme expliqué précédemment, le vilebrequin 3 comporte une première extrémité et une seconde extrémité. La première extrémité correspond à l'extrémité avant AV du vilebrequin 3. Cette extrémité est externe à la chambre de bielles. Elle transmet le couple moteur aux roues du véhicule et elle porte un volant moteur 21 lié à un embrayage.
La seconde extrémité (non visible) correspond à l'extrémité arrière AR. Elle est configurée pour être liée à une roue dentée de commande de distribution et des poulies pour l'entraînement par courroie d'organes auxiliaires tels qu'une pompe à eau, un générateur électrique ou un ventilateur.
Le volant moteur 21 est un disque d'inertie permettant de faire le lien entre le moteur et l'embrayage. Il comprend un pourtour denté 23 de manière à engrener un démarreur entraînant le moteur au démarrage. Le volant moteur 21 comprend ici des perçages 25 permettant de le fixer au vilebrequin 3, notamment par l'intermédiaire de vis 27 de fixation. Les vis de fixation traversent ainsi les perçages 25 du volant moteur 21 pour venir se loger dans l'extrémité avant AV du vilebrequin 3, notamment dans le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3.
L'extrémité avant AV du vilebrequin 3 sort de la chambre de bielles par l'intermédiaire d'un orifice 28 du carter-cylindre 1. Pour assurer l'étanchéité de la chambre de bielles, une bague d'étanchéité 29 est placée au niveau de la première extrémité du vilebrequin 3 pour fermer l'orifice 28 de passage du vilebrequin 3. La bague d'étanchéité 29 coopère notamment avec le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3. La bague d'étanchéité 29 est logée dans l'orifice 28 de passage. Elle est portée de manière fixe par le carter-cylindre 1. Le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3 est inséré dans la bague d'étanchéité 29 de manière que cette dernière soit intercalée radialement entre le vilebrequin 3 et le carter-cylindre 1. La bague d'étanchéité 29 est, ici, une bague d'étanchéité 29 à lèvres à faible frottement.
Une bague d'étanchéité 29 à lèvres à faible frottement est conçue pour assurer l'étanchéité autour d'une pièce mobile en rotation, ici le vilebrequin 3, et d'une pièce fixe, ici le carter-cylindre 1, entre un volume interne, ici la chambre de bielles, et un volume externe dans lesquels les pressions sont généralement différentes. Les lèvres de la bague d'étanchéité sont par exemple recouvertes en PTFE (Polytétrafluoroéthylène).
La bague d'étanchéité 29 comprend un corps principal 31, ainsi qu'une lèvre interne 33 et une lèvre externe 35 reliées chacune au corps principal.
Le corps principal 31 comprend une jupe cylindrique d'étanchéité 37 longitudinale s'étendant le long de la face cylindrique intérieure de l'orifice 28 de passage du cartercylindre 1. La jupe cylindrique d'étanchéité 37 assure l'étanchéité de la chambre de bielles entre la bague d'étanchéité 29 et le carter-cylindre 1.
Le corps principal comprend aussi un flasque de liaison 39 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la jupe cylindrique d'étanchéité 37 vers le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3. Le flasque de liaison 39 permet de relier la jupe cylindrique d'étanchéité 37 à des lèvres interne 33 et externe 35 annulaires.
La lèvre interne 33 est suffisamment longue pour être courbée axialement vers la chambre de bielles. Ainsi, un bord intérieur de la lèvre interne 33 est sensiblement parallèle au tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3 et s'étend de manière à ce que la majeure partie du pourtour intérieur de la lèvre interne 33 soit en contact avec le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3. La lèvre interne 33 assure l'étanchéité de la chambre de bielles au niveau du tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3, notamment lorsque la pression interne est supérieure à la pression externe. Ainsi, la pression écrase le pourtour intérieur de la lèvre interne 33 contre le vilebrequin 3 pour garantir une bonne étanchéité. Cette lèvre interne 33 permet plus particulièrement d'empêcher l'huile de lubrification de sortir de la chambre de bielles.
La lèvre externe 35 est agencée en avant de la lèvre interne 33. Elle s'étend radialement depuis le corps principal 31 vers le vilebrequin 3 de manière à ce que son bord d'extrémité libre soit en contact avec le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3. La lèvre externe 35 assure l'étanchéité de la chambre de bielles au niveau du tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3, notamment lorsque la pression externe est supérieure à la pression interne. La lèvre externe 35 a plus particulièrement pour fonction d'empêcher des substances polluantes d'entrer dans la chambre de bielles.
La bague d'étanchéité 29 est conçue dans un matériau assurant l'étanchéité de la chambre de bielle. Il peut s'agir d'un élastomère, tel que du caoutchouc. Le corps principal 31 et les lèvres interne 33 et externe 35 peuvent être conçus dans un même matériau ou dans des matériaux différents.
La bague d'étanchéité 29 est ici protégée par un déflecteur 41 de protection de la bague d'étanchéité 29 contre des pollutions externes.
Le déflecteur 41 est un disque annulaire délimité intérieurement par un bord intérieur 43 et extérieurement par un bord extérieur 45 entre lesquels s'étend un plateau 47 radial intérieur et un plateau 49 radial extérieur. Les plateaux 47, 49 sont étagés axialement et ils sont reliés entre eux par une portée 51 axiale annulaire.
Le déflecteur 41 est fixé sur l'extrémité avant du vilebrequin 3 et s'étend axialement en avant de la bague d'étanchéité 29, c'est-à-dire du côté externe de la bague d'étanchéité 29 de manière à protéger la bague d'étanchéité 29 contre les pollutions projetées depuis l'extérieur.
Le déflecteur 41 est fixé sur l'extrémité avant du vilebrequin 3 de manière à ce qu'il soit libre de tout contact avec la bague d'étanchéité 29. Ainsi, le déflecteur 41 est monté solidaire en rotation avec le vilebrequin 3.
Le plateau 47 intérieur comprend entre autre une portion 52 annulaire intérieure qui permet la fixation du déflecteur 41 sur le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin 3. La portion 52 annulaire intérieure est intercalée entre le volant moteur 21 et le vilebrequin 3. Ainsi, sa surface externe est en contact avec le volant moteur 21 et sa surface interne est en contact avec l'extrémité avant du vilebrequin 3.
La portion 52 annulaire intérieure comprend des perçages 53 alignés avec les perçages 25 du volant moteur 21. Ces perçages 53 permettent la traversée des vis 27 de fixation du volant moteur 21 et la fixation du déflecteur 41 sur l'extrémité avant du vilebrequin 3. Les vis 27 de fixation permettent de serrer axialement le déflecteur 41 entre le volant moteur 21 et le vilebrequin 3. Le déflecteur 41 est ainsi entraîné en rotation par le vilebrequin 3.
La portion restante 55 du plateau 47 intérieur est en revanche libre de tout contact avec le volant moteur 21, ainsi qu'avec la bague d'étanchéité 29. En effet, le volant moteur 21 présente un renfoncement 57 sur sa surface interne de manière à ce qu'elle soit éloignée du déflecteur 41, permettant ainsi que la portion 55 de la surface externe du plateau 47 intérieur ne soit pas en contact avec le volant moteur 21.
Le plateau 49 extérieur présente une surface externe s'étendant le long du volant moteur 21. Du fait de la présence du renfoncement 57 sur la surface interne du volant moteur 21 et du fait de la présence de la portée 51 axiale annulaire entre le plateau 47 intérieur et le plateau 49 extérieur, la surface externe du plateau 49 extérieur est libre de tout contact avec le volant moteur 21. Au moins une portion extérieure du plateau 49 est agencée axialement en vis-à-vis et à proximité du carter-cylindre 1, notamment autour de l'orifice 28 de passage du vilebrequin 3. Ainsi, le déflecteur 41 recouvre la majeure partie de l'orifice 28 de passage du vilebrequin 3, seule un interstice axial étant réservé entre le pourtour de l'orifice 28 de passage et le déflecteur 41 pour permettre la rotation du déflecteur 41 sans contact avec le carter-cylindre 1.
Une première partie 59 de la surface interne du plateau 49 extérieur s'étend le long de la bague d'étanchéité 29. Une seconde partie de la surface interne du plateau 49 extérieur correspond à un pourtour 61 radial extérieur du déflecteur 41 et s'étend le long d'une partie du carter-cylindre 1, monté fixe dans le moteur.
La portée 51 axiale annulaire permet de déporter le plateau 49 extérieur en direction de la chambre de bielles de manière à ce que le déflecteur 41 soit au plus proche de la bague d'étanchéité 29 et du carter-cylindre 1 sans toutefois que sa surface interne soit en contact avec l'un ou l'autre.
Une protection optimale de la bague d'étanchéité 29 est ainsi assurée par le déflecteur 41. Le passage pour d'éventuelles pollutions externes telles que des particules de poussières, des fluides externes, est ainsi restreint et les projections de pollutions externes contre la bague d'étanchéité 29 sont limitées. La bague d'étanchéité 29 est protégée de la pollution externe évitant une usure prématurée de la bague d'étanchéité 29 et/ou un défaut d'étanchéité. En outre, les substances polluantes qui sont projetées sur le déflecteur 41 sont immédiatement expulsées par la force centrifuge créée par la rotation du déflecteur 41 entraîné par le vilebrequin.
Le déflecteur 41 est donc fixé au vilebrequin 3 et au volant moteur 21 seulement par la portion 52 annulaire intérieure. Il est ainsi entraîné en rotation sans qu'il y ait de frottement avec un élément du moteur, notamment avec la bague d'étanchéité 29 ou le carter-cylindre 1.
En effet, la seule partie du déflecteur 41 en contact avec un élément du moteur est la portion 521 annulaire intérieure du plateau 47 intérieur serrée axialement entre le volant moteur 21 et le vilebrequin 3. Le reste du déflecteur 41, c'est-à-dire la surface externe et la surface interne de la portion 55 restante du plateau 47 intérieur, ainsi que la surface externe et la surface interne du plateau 49 extérieur sont libres de tout contact avec un élément du moteur, en particulier libre de tout contact avec un élément mobile du moteur sans être entraîné en mouvement, notamment en rotation avec celui-ci. Les frottements entre le déflecteur 41 et un élément du moteur sont limités, aucun couple de traînée est ajouté. Ce qui va dans le sens de l'utilisation d'une bague d'étanchéité 29 bas frottement qui permet de limiter les frottements et réduire les émissions de CO2.
Le déflecteur 41 est par exemple conçu en métal. Il peut s'agir notamment d'une tôle emboutie. Sa confection est ainsi facile à réaliser et peu coûteuse.
Dans un mode de réalisation, non représenté, une portion annulaire du déflecteur 41 interposée axialement entre le vilebrequin 3 et le volant moteur 21 est une rondelle diamantée. Une rondelle diamantée est souvent utilisée pour la fixation du volant moteur 21 contre le vilebrequin 3. Dans ce mode de réalisation, le déflecteur 41, notamment une portion annulaire interne, peut aussi jouer le rôle de rondelle diamantée pour le maintien du volant moteur 21 en plus du rôle de protection de la bague d'étanchéité 29 contre les 5 pollutions externes. Le nombre de pièce est alors limité facilitant par conséquent le montage.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Moteur à combustion comprenant :- un vilebrequin (3) d'orientation axiale,- un palier (11) de guidage en rotation d'un tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin (3),- une bague (29) annulaire d'étanchéité qui coopère avec le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin (3), caractérisé en ce que le moteur comprend un déflecteur (41) de protection de la bague d'étanchéité (29) contre des pollutions externes.
- 2. Moteur à combustion selon la revendication précédente, dans lequel le déflecteur (41) est un disque annulaire dont une portion (52) annulaire intérieure est fixée sur le tronçon d'extrémité axiale du vilebrequin (3).
- 3. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un pourtour (61) radial du déflecteur (41) est libre de tout contact avec la bague d'étanchéité (29).
- 4. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le déflecteur (41) est en métal, notamment en tôle emboutie.
- 5. Moteur à combustion selon la revendication 2 ou la revendication 3 lorsqu'elle est rattachée à la revendication 2 ou encore la revendication 4 lorsqu'elle est rattachée à la revendication 2 et/ou 3, comprenant un volant moteur (21), et dans lequel la portion (52) annulaire intérieure est agencée entre le volant moteur (21) et le vilebrequin (3).
- 6. Moteur à combustion selon la revendication précédente, dans lequel le déflecteur (41) est serré axialement entre le volant moteur (21) et le vilebrequin (3).
- 7. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel une portion annulaire du déflecteur (41) interposée axialement entre le vilebrequin (3) et le volant moteur (21) est une rondelle diamantée.
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