WO2016198788A1 - Dispositif d'alimentation en lubrifiant d'un arbre a cames - Google Patents

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WO2016198788A1
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camshaft
oil
scoop
engine assembly
lubricating fluid
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Frédéric JUSTET
Jean-François Moulin
Guy Eberhardt
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M9/00—Lubrication means having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M7/00
    • F01M9/06—Dip or splash lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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    • F01M9/10—Lubrication of valve gear or auxiliaries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M9/12—Non-pressurised lubrication, or non-closed-circuit lubrication, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/06—Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
    • F01M2001/064—Camshaft with passageways

Definitions

  • the present invention relates to an engine assembly for a motor vehicle, comprising a camshaft and a lubricant fluid supply device.
  • a camshaft is a mechanical part used for the synchronized control of the valves.
  • camshaft It is installed on the camshaft as many cams as valves to control, and the camshaft is rotated by a drive chain so that the cams actuate alternately the opening and closing of the valves.
  • the camshaft is rotatably mounted in bearings of the engine cylinder head.
  • bearings can be, for example, bearings with ball bearings, needle bearings, hydrostatic bearings, or bearings bearing bearings.
  • a motor assembly for a motor vehicle comprising a camshaft and a device for supplying lubricating fluid, for example oil, said camshaft having on the one hand a flow path of the lubricating fluid, and on the other hand a lubricant fluid inlet supplied by said supply device and at least one radial outlet opening for expelling said lubricating fluid outside said camshaft so as to be able to lubricate said camshaft.
  • Said lubricant fluid inlet is formed axially in one end of said camshaft.
  • the motor assembly may comprise a drive chain capable of driving the rotating cam shaft, said drive chain being adapted to transport the lubricating fluid from a reservoir of lubricating fluid to the lubricant fluid supply device.
  • the drive chain can be used to transport the lubricating fluid, for example the lubricant fluid accumulated in a reservoir in the lower engine, and to raise it up-engine, in which are mounted the cylinder head and the camshaft.
  • the lubricating fluid for example the lubricant fluid accumulated in a reservoir in the lower engine
  • raise it up-engine in which are mounted the cylinder head and the camshaft.
  • the feed device may comprise a scoop having an opening for collecting said lubricating fluid transported by the drive chain and a bottom to which said lubricating fluid flows by gravity, said scoop further comprising a flow orifice in the vicinity of said bottom, and the supply device comprising a nozzle connecting the discharge orifice of the bailer to said inlet of lubricating fluid of the camshaft.
  • the lubricating fluid can be collected by a bailer, upstream of the camshaft, when the camshaft is mounted in the engine.
  • the oil flows naturally by gravity and can thus be guided, passively, to the flow path of the camshaft.
  • the diameter of the nozzle section may advantageously make it possible to control the flow of oil entering the flow path of the camshaft.
  • the nozzle may have an internal diameter of flow greater than 5 mm.
  • the nozzle may be secured to the camshaft.
  • the nozzle may be attached to the scoop.
  • the motor assembly may comprise a distribution casing, said drive chain being adapted to project, when it is driven in motion, the lubricating fluid against an inner wall of said distribution casing, said bailer being arranged so that said lubricating fluid projected against said inner wall can flow towards the bottom.
  • the drive chain by projecting the oil against the wall of the timing case, by centrifugation of the oil accumulated between the links of the chain, makes it easy to supply oil to the scoop, which can thus guide the oil to the lubricant fluid inlet of the camshaft.
  • the scoop may be fixed to the distribution casing in a sealed manner along a border in contact with an element of the wall of the timing case.
  • the camshaft may be rotatably mounted in at least one bearing, said at least one radial opening being operated in the vicinity of said bearing or a cam of the camshaft.
  • said at least one radial opening may be formed in the camshaft so as to open into said bearing.
  • the flow path extends axially so as to be able to distribute the oil to a plurality of radial openings, in particular so that all the bearings and / or all the cams are lubricated by the oil. flowing in the flow path.
  • the motor assembly may further comprise a screw for fixing the camshaft to a wall of the motor assembly, said camshaft fixing screw being hollow and presenting a threaded rod inserted into said end of the camshaft, said fluid supply means being shaped to supply the lubricant fluid inlet through said hollow fixing screw.
  • the lubricating fluid may comprise oil.
  • the lubricating fluid may consist of oil.
  • the lubricating fluid may also be of any other type known to those skilled in the art, for example any oil-based lubricant.
  • said at least one radial opening may have a diameter of between 2 mm and 4 mm.
  • the lubrication is relatively effective for the cams and / or the bearings, while allowing a good flow of the lubricating fluid in the flow path.
  • the radial openings are dimensioned so as to allow the oil to flow to the openings farthest from the inlet, avoiding that the oil escapes largely through one or a few openings near the entrance.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a motor assembly as described above.
  • FIG. 1 is a sectional view of an engine assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is another sectional view of an engine assembly according to the embodiment of Figure 1;
  • FIG. 3 is a sectional view of a camshaft according to the embodiment of Figure 1;
  • FIG. 4 is a sectional view of a camshaft mounted in bearings according to the embodiment of Figure 1.
  • a motor assembly 1 for a motor vehicle not shown, here an assembly of an internal combustion engine for a motor vehicle, comprises a camshaft 2 and a lubricant supply device 3, here a feed device 3 in oil.
  • the camshaft 2 is mounted in the cylinder head of the engine, and a plurality of cams, not shown, are mounted on the camshaft 2, so as to be actuated under the effect of the rotation of the shaft. cams 2 around its axis of rotation. The cams are adapted to alternately open and close the valves of the internal combustion engine.
  • the camshaft 2 is further secured to the cylinder head by a fixing screw 40, here a hollow fixing screw 40.
  • This fixing screw 40 has a threaded rod 41, in the form of a hollow cylinder, whose outer wall is threaded.
  • the threaded rod 41 is inserted into an end 9 of the camshaft 2.
  • the fixing screw 40 further comprises a hollow head 42 resting against a wall of the cylinder head.
  • the recess of the fixing screw 40 is made parallel to the axis of the threaded rod 41, right through the screw 40 in the direction of the threaded rod 41.
  • the fixing screw 40 is hollowed right through, so that a fluid entering the opening of the head 42 can flow into the screw 40 and exit at a free end of the threaded rod 41 .
  • the camshaft 2 is rotatably mounted in bearings 10 installed in the cylinder head of the engine.
  • the bearings 10 guide the rotation of the camshaft 2 about its axis of rotation, and reduce the friction associated with this rotation.
  • the camshaft 2 is mounted in a plurality of bearings 10, for example distributed substantially uniformly over the entire length of the camshaft 2.
  • the cams and the bearings 10 are lubricated by a lubricating fluid, in this case oil.
  • a lubricating fluid in this case oil.
  • the cams and the bearings 10 form compartments obstructing the passage of the oil in the axial direction of the camshaft 2, between the yoke and the outside of the camshaft 2.
  • the camshaft 2 comprises a flow path 5, to allow the flow of oil inside the camshaft 2, and a plurality of radial openings 7, distributed in the length of the camshaft 2, the camshaft 2, allowing the oil to be expelled outside the camshaft 2.
  • the flow path 5 is here an opening made in the length of the camshaft 2, substantially parallel to the axis of rotation of the rod shaft 2. In particular, the flow path 5 is centered on the axis of rotation of the camshaft 2.
  • the flow path 5 defines a substantially cylindrical opening within the camshaft 2.
  • the flow path 5 defines a radius internal to the camshaft 2.
  • the flow path 5 extends from one end 9 of the camshaft 2, over a portion of the length of the camshaft 2.
  • the flow path 5 extends in the camshaft 2 so as to route the oil in the vicinity of all the bearings 10 and / or all the cams cooperating with the camshaft 2.
  • the flow path 5 opens only at one end 9 of the camshaft 2.
  • the camshaft 2 is opening at the end 9 in which is screwed the hollow fixing screw 40 .
  • the flow path 5 is opening axially at the end 9.
  • the camshaft 2 has radial openings 7 opening radially between the flow path 5 and the outside of the camshaft 2.
  • the radial openings 7 have a diameter of between 2 mm and
  • the camshaft 2 comprises radial openings 7 in diametrically opposed pairs. Indeed, these radial openings 7 are obtained by making a through hole through, in a radial direction, the camshaft 2.
  • the radial openings 7 thus allowing the oil flowing in the flow path 5 to escape from the camshaft.
  • the outside of the camshaft 2 can be lubricated.
  • the radial openings 7 are formed near the bearings 10 or cams, so as to allow the oil to lubricate them.
  • the flow path and the radial openings 7 thus make it possible to diffuse the oil towards all the cams and / or the bearings 10 in the vicinity of which radial openings 7 are formed. In this way, the lubrication of the camshaft 2 is improved.
  • the bearings 10 may, for example, be framed between two cams.
  • the camshaft 2 may comprise, in its axial direction, an alternation of bearings 15 and cams.
  • the bearings 10 are bearings 10 with ball bearings 12.
  • the bearings 10 comprise a circular ring 11 in which is inserted the camshaft 2.
  • a plurality of balls 12 are disposed in the circular ring 11, between an inner wall of the circular ring 11 and an outer wall of the camshaft 2, so that they reduce the friction produced by the rotation of the cam.
  • the bearings 10 thus guide the rotation of the camshaft 2 in the cylinder head while limiting the friction produced by this rotation.
  • the bearings 10 may according to an alternative not shown, be needle bearings.
  • the balls 12 are replaced by needles extending in a direction parallel to the axis of rotation of the camshaft 2.
  • the needle bearings have the advantage of occupying a relatively small radial thickness, but require circular rings 11 having an axial length substantially greater than a ball bearing.
  • the bearings 10 may also, according to another alternative not shown, be bearings with bearings, it is then generally rings-shaped bearings, for example copper alloy, or polymer material, lubricated and optionally fried to improve their lubrication.
  • the flow path 5 of the camshaft 2 is fed with oil by a feed device 3 comprising a scoop 20.
  • the scoop 20 has an opening 21 for collecting the oil and a bottom 22 in which the oil accumulates.
  • the scoop 20 is mounted in the engine assembly 1 so that the oil flows by gravity between the opening 21 and the bottom 22. In other words, when the scoop 20 is mounted in the motor vehicle, the opening 21 is disposed upstream of the bottom 22 relative to the vertical of the motor vehicle.
  • a discharge orifice 23 is formed near the bottom 22 of the scoop 20.
  • this flow orifice 23 may be made directly in the bottom of the scoop 20 so as to allow the evacuation of all the water. oil accumulated in the bottom 22.
  • the flow orifice 23 may be made on a wall of the scoop 20 close to the bottom 22, in particular at a distance sufficient to allow the evacuation of most of the water. accumulated oil in the bottom 22.
  • a nozzle 24 connects the flow orifice 23 to the oil inlet 6 of the camshaft 2.
  • the nozzle 24 is a pipe whose diameter defines the oil feed rate of the camshaft 2.
  • the nozzle 24 comprises a depressed downstream end integral in the oil inlet 6 of the camshaft and has an internal diameter of flow of the order of 6mm. In this way, the oil can flow from the scoop 20 into the flow path 5 of the camshaft.
  • the upstream end of the nozzle 24 may be secured to the scoop 20.
  • the downstream end then being fitted into the oil inlet 6 of the camshaft, said end downstream then being surrounded by at least one lip-shaped seal.
  • the nozzle 24 may have any shape adapted to connect the flow orifice 23 to the oil inlet 6. It may for example be of bent or straight form.
  • the nozzle 24 conveys the oil into the oil inlet 6 in an axial direction of the camshaft 2.
  • the oil conveyed axially in the camshaft 2 can propagate in the drive path. 5 flow without it being necessary to put the oil under pressure.
  • the rotation of the camshaft 2 aids the propagation of the oil in the flow path 5 and allows the oil to escape through the radial openings 7 so as to lubricate the bearings 10 and / or the cams.
  • the motor assembly also comprises a drive chain 30 which rotates the camshaft 2.
  • the drive chain 30 is protected on the one hand by a chain casing, not shown, and on the other hand by a distribution casing 31.
  • the drive chain 30 is driven by the crankshaft, not shown, in the lower engine, and rotates the camshaft 2.
  • This chain 30 is made of a link assembly.
  • the chain 30 stores oil in the lower engine, between its links.
  • the chain can pass through a reservoir of lubricating fluid, here an oil tank installed in the bottom of the lower engine.
  • the scoop is fixed against the distribution casing 31 surrounding the drive chain 30 to form a border in contact with the wall of said housing in a substantially sealed manner to optimally collect the oil projected.
  • the oil is carried by the chain 30 between the links.
  • the chain 30 projects oil accumulated between its links, by centrifugation, against an inner wall 32 of the distribution casing 31.
  • the inner wall 32 on which the oil is projected by the chain 30 may be, for example, a substantially vertical wall 32, when the motor assembly 1 is mounted in a motor vehicle, or a substantially oblique wall.
  • the inner wall 32 when the motor assembly 1 is mounted in a motor vehicle allows the oil projected to flow by gravity along the wall 32, or to drip from the wall 32.
  • the scoop 20 is arranged so that its opening 21 allows recovery of the oil projected against the inner wall 32 of the timing case 31.
  • the opening 21 of the bailer is contiguous to a wall 32 of the distribution casing 31, so that the oil flowing naturally by gravity along the wall 32, or still dripping from the wall 32 , under the effect of gravity, is directed towards the bottom of the scoop 20.
  • the lubricating oil can be raised from the lower motor to the upper motor by the drive chain 30, before being projected by the chain 30 against an inner wall 32 of the distribution casing 31.
  • the projected oil then flows into the scoop 20 and goes down to the bottom 22 of the scoop 20, from where it enters the nozzle 24 towards the inlet 6 of the flow path 5 of FIG. the camshaft 2, passing through the fixing screw 40 hollow.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

L'invention concerne un ensemble moteur pour véhicule automobile comprenant un arbre à cames et un dispositif d'alimentation (3) en fluide lubrifiant, ledit arbre à cames (2) présentant d'une part un chemin d'écoulement du fluide lubrifiant, et d'autre part une entrée (6) de fluide lubrifiant alimentée par ledit dispositif d'alimentation (3) et au moins une ouverture radiale (7) de sortie permettant l'expulsion dudit fluide lubrifiant à l'extérieur dudit arbre à cames (2) de manière à pouvoir lubrifier ledit arbre à cames (2), caractérisé en ce que ladite entrée (6) de fluide lubrifiant est ménagée axialement dans une extrémité (9) dudit arbre à cames (2).

Description

DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN LUBRIFIANT D'UN ARBRE A CAMES
La présente invention se rapporte à un ensemble moteur pour un véhicule automobile, comprenant un arbre à cames et un dispositif d'alimentation en fluide lubrifiant.
Dans le domaine des véhicules automobiles, un arbre à cames est une pièce mécanique utilisée pour la commande synchronisée des soupapes.
Il est installé sur l'arbre à cames autant de cames que de soupapes à commander, et l'arbre à cames est entraîné en rotation par une chaîne d'entraînement pour que les cames actionnent en alternance l'ouverture et la fermeture des soupapes.
L'arbre à cames est monté à rotation dans des paliers de la culasse du moteur. Ces paliers peuvent être, par exemple, des paliers à roulements à billes, à roulements à aiguilles, des paliers hydrostatiques, ou encore des paliers à coussinets.
Afin d'assurer une bonne rotation de l'arbre à cames dans les paliers, il est nécessaire de lubrifier ces paliers.
Il est connu dans l'art antérieur, d'installer une pompe à huile adaptée pour propulser de l'huile sous pression, à proximité d'un orifice radial pratiqué dans l'arbre à cames. L'huile pénètre alors, via l'orifice radial, dans un chemin d'écoulement d'huile et se propage sous pression à l'intérieur de l'arbre à cames. L'huile ressort ensuite, à travers d'autres ouvertures radiales, pratiquées le long de l'arbre à cames, en particulier à proximité des paliers et des cames, de manière à diffuser l'huile de lubrification le long de parois extérieures de l'arbre à cames.
Cependant, une telle solution impose l'utilisation d'une pompe à huile, qui consomme de l'énergie, est relativement chère à produire et nécessite un entretien régulier.
Aussi, il existe un besoin d'une solution pour lubrifier l'arbre à cames, peu coûteuse et relativement robuste. On propose un ensemble moteur pour véhicule automobile comprenant un arbre à cames et un dispositif d'alimentation en fluide lubrifiant, par exemple en huile, ledit arbre à cames présentant d'une part un chemin d'écoulement du fluide lubrifiant, et d'autre part une entrée de fluide lubrifiant alimentée par ledit dispositif d'alimentation et au moins une ouverture radiale de sortie permettant l'expulsion dudit fluide lubrifiant à l'extérieur dudit arbre à cames de manière à pouvoir lubrifier ledit arbre à cames.
Ladite entrée de fluide lubrifiant est ménagée axialement dans une extrémité dudit arbre à cames.
De cette manière il est possible d'alimenter en fluide lubrifiant le chemin d'écoulement de l'arbre à cames, sans qu'il ne soit nécessaire de mettre l'huile sous pression comme dans l'art antérieur.
En effet, un écoulement naturel de l'huile, par exemple par gravité, permet à l'huile de pénétrer axialement dans le chemin d'écoulement. Ainsi, on peut simplifier l'ensemble moteur, notamment en s'affranchissant d'une pompe pour faire pénétrer le fluide lubrifiant dans le chemin d'écoulement. Une telle solution permet d'obtenir un ensemble moteur plus robuste et moins coûteux à fabriquer et à entretenir.
Avantageusement et de manière non limitative, l'ensemble moteur peut comprendre une chaîne d'entraînement apte à entraîner l'arbre à cames en rotation, ladite chaîne d'entraînement étant adaptée pour transporter le fluide lubrifiant d'un réservoir de fluide lubrifiant vers le dispositif d'alimentation en fluide lubrifiant.
Ainsi, on peut utiliser la chaîne d'entraînement pour transporter le fluide lubrifiant, par exemple le fluide lubrifiant accumulée dans un réservoir dans le bas-moteur, et pour le remonter vers le haut-moteur, dans lequel sont montés la culasse et l'arbre à cames. Ainsi, on peut s'affranchir d'une pompe pour remonter de l'huile du bas-moteur vers le haut-moteur.
Avantageusement et de manière non limitative, le dispositif d'alimentation peut comprendre une écope comportant une ouverture pour collecter ledit fluide lubrifiant transporté par la chaîne d'entraînement et un fond vers lequel ledit fluide lubrifiant s'écoule par gravité, ladite écope comportant, en outre, un orifice d'écoulement pratiqué au voisinage dudit fond, et le dispositif d'alimentation comprenant un ajutage reliant l'orifice d'écoulement de l'écope à ladite entrée de fluide lubrifiant de l'arbre à cames.
De cette manière le fluide lubrifiant peut être collecté par une écope, en amont de l'arbre à cames, lorsque l'arbre à cames est monté dans le moteur. Ainsi, l'huile s'écoule naturellement par gravité et peut ainsi être guidée, de manière passive, vers le chemin d'écoulement de l'arbre à cames.
Le diamètre de la section de l'ajutage peut avantageusement permettre de contrôler le débit d'huile entrant dans le chemin d'écoulement de l'arbre à cames.
Avantageusement et de manière non limitative, l'ajutage peut comporter un diamètre intérieur d'écoulement supérieur à 5mm.
Avantageusement et de manière non limitative, l'ajutage peut être fixé solidaire à l'arbre à cames.
Selon une alternative, l'ajutage peut être fixé solidaire de l'écope.
Avantageusement et de manière non limitative, l'ensemble moteur peut comprendre un carter de distribution, ladite chaîne d'entraînement étant adaptée pour projeter, lorsqu'elle est entraînée en mouvement, le fluide lubrifiant contre une paroi intérieure dudit carter de distribution, ladite écope étant agencée de manière à ce que ledit fluide lubrifiant projeté contre ladite paroi intérieure puisse s'écouler vers le fond.
De cette manière, la chaîne d'entraînement, en projetant l'huile contre la paroi du carter de distribution, par centrifugation de l'huile accumulée entre les maillons de la chaîne, permet de facilement alimenter en huile l'écope, qui peut ainsi guider l'huile vers l'entrée de fluide lubrifiant de l'arbre à cames.
Ceci permet d'obtenir un dispositif d'alimentation relativement simple et, en particulier, ne nécessitant pas de matériel supplémentaire au matériel habituel d'un moteur à combustion interne. Avantageusement et de manière non limitative, l'écope peut être fixée au carter de distribution de façon étanche selon une bordure en contact avec un élément de la paroi du carter de distribution.
Avantageusement et de manière non limitative, l'arbre à cames peut être monté à rotation dans au moins un palier, ladite au moins une ouverture radiale étant managée au voisinage dudit palier ou d'une came de l'arbre à cames.
Avantageusement et de manière non limitative, ladite au moins une ouverture radiale peut être ménagée dans l'arbre à cames de manière à déboucher dans ledit palier.
En particulier le chemin d'écoulement s'étend axialement de manière à pouvoir distribuer l'huile à une pluralité d'ouvertures radiales, notamment de manière à ce que tous les paliers et/ou toutes les cames soient lubrifiées par l'huile s'écoulant dans le chemin d'écoulement.
Ainsi, on peut lubrifier tous les paliers et/ou toutes les cames de l'arbre à cames, ce qui permet une meilleure rotation de l'arbre à cames.
Avantageusement et de manière non limitative, l'ensemble moteur peut comprendre, en outre, une vis de fixation de l'arbre à cames à une paroi de l'ensemble moteur, ladite vis de fixation de l'arbre à cames étant creuse et présentant une tige filetée insérée dans ladite extrémité de l'arbre à cames, ledit dispositif d'alimentation en fluide étant conformé pour alimenter l'entrée de fluide lubrifiant au travers de ladite vis de fixation creuse.
Avantageusement et de manière non limitative, le fluide lubrifiant peut comprendre de l'huile. En particulier, le fluide lubrifiant peut être constitué d'huile. Le fluide lubrifiant peut aussi être de toute autre type connu de l'homme du métier, par exemple tout lubrifiant à base d'huile.
Avantageusement et de manière non limitative, ladite au moins une ouverture radiale peut présenter un diamètre compris entre 2mm et 4mm. Ainsi, la lubrification est relativement efficace pour les cames et/ou les paliers, tout en permettant un bon écoulement du fluide lubrifiant dans le chemin d'écoulement. En particulier, les ouvertures radiales sont dimensionnés de manière à permettre à l'huile de s'écouler jusqu'aux ouvertures les plus éloignées de l'entrée, en évitant que l'huile ne s'échappe en grande partie à travers une ou quelques ouvertures proches de l'entrée.
L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un ensemble moteur tel que décrit précédemment.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe d'un ensemble moteur selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une autre vue en coupe d'un ensemble moteur selon le mode de réalisation de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe d'un arbre à cames selon le mode de réalisation de la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue en coupe d'un arbre à cames monté dans des paliers selon le mode de réalisation de la figure 1.
Les figures 1 à 4 se rapportant à un même mode de réalisation, elles seront commentées ensemble.
Un ensemble moteur 1 pour un véhicule automobile, non représenté, ici un ensemble d'un moteur à combustion interne pour un véhicule automobile, comprend un arbre à cames 2 et un dispositif d'alimentation 3 en fluide lubrifiant, ici un dispositif d'alimentation 3 en huile.
L'arbre à cames 2 est monté dans la culasse du moteur, et une pluralité de cames, non représentées, sont montées sur l'arbre à cames 2, de manière à être actionnées sous l'effet de la rotation de l'arbre à cames 2 autour de son axe de rotation. Les cames sont adaptées pour ouvrir et fermer en alternance les soupapes du moteur à combustion interne.
L'arbre à cames 2 est en outre solidarisé à la culasse par une vis de fixation 40, ici une vis de fixation creuse 40. Cette vis de fixation 40 présente une tige filetée 41 , en forme de cylindre creux, dont la paroi extérieure est filetée. La tige filetée 41 est insérée dans une extrémité 9 de l'arbre à came 2. La vis de fixation 40 comprend en outre une tête 42 creuse, en appui contre une paroi de la culasse.
L'évidement de la vis de fixation 40 est effectué parallèlement à l'axe de la tige filetée 41 , de part en part de la vis 40 dans la direction de la tige filetée 41.
Autrement dit, la vis de fixation 40 est creusée de part en part, de telle sorte qu'un fluide pénétrant dans l'ouverture de la tête 42 puisse s'écouler dans la vis 40 et sortir à une extrémité libre de la tige filetée 41.
L'arbre à cames 2 est monté à rotation dans des paliers 10 installés dans la culasse du moteur. Les paliers 10 permettent de guider la rotation de l'arbre à cames 2 autour de son axe de rotation, et réduisent les frottements liés à cette rotation. L'arbre à cames 2 est monté dans une pluralité de paliers 10, par exemple répartis de manière sensiblement régulière sur toute la longueur de l'arbre à cames 2.
Afin d'améliorer leur fonctionnement, les cames et les paliers 10 sont lubrifiés par un fluide lubrifiant, ici de l'huile. Cependant, les cames et les paliers 10 forment des compartiments obstruant le passage de l'huile dans la direction axiale de l'arbre à cames 2, entre la culasse et l'extérieur de l'arbre à cames 2.
Aussi, l'arbre à cames 2 comprend un chemin d'écoulement 5, pour permettre l'écoulement d'huile à l'intérieur de l'arbre à cames 2, et une pluralité d'ouvertures radiales 7, réparties dans la longueur de l'arbre à cames 2, permettant l'expulsion de l'huile à l'extérieur de l'arbre à cames 2.
Autrement dit, pour permettre une bonne diffusion de l'huile de lubrification à l'extérieur de l'arbre à cames 2, notamment dans sa direction axiale, on achemine l'huile à l'intérieur de l'arbre à cames 2 et on la fait ressortir en différents endroits.
Le chemin d'écoulement 5 est ici une ouverture pratiquée dans la longueur de l'arbre à cames 2, de manière sensiblement parallèle à l'axe de rotation de l'arbre à cannes 2. En particulier, le chemin d'écoulement 5 est centré sur l'axe de rotation de l'arbre à cames 2.
Le chemin d'écoulement 5 définit une ouverture sensiblement cylindrique à l'intérieur de l'arbre à cames 2.
Autrement dit, le chemin d'écoulement 5 définit un rayon interne à l'arbre à cames 2.
Dans ce mode de réalisation, le chemin d'écoulement 5 s'étend depuis une extrémité 9 de l'arbre à cames 2, sur une partie de la longueur de l'arbre à cames 2. Par exemple, le chemin d'écoulement 5 s'étend dans l'arbre à cames 2 de manière à pouvoir acheminer l'huile au voisinage tous les paliers 10 et/ou de toutes les cames coopérant avec l'arbre à cames 2.
Cependant, le chemin d'écoulement 5 n'est débouchant qu'à une extrémité 9 de l'arbre à cames 2. Ici l'arbre à cames 2 est débouchant à l'extrémité 9 dans laquelle est vissée la vis de fixation 40 creuse.
Le chemin d'écoulement 5 est débouchant axialement à l'extrémité 9.
L'arbre à cames 2 présente des ouvertures radiales 7, débouchant radialement entre le chemin d'écoulement 5 et l'extérieur de l'arbre à cames 2.
Les ouvertures radiales 7 présentent un diamètre compris entre 2mm et
4mm.
En particulier, l'arbre à cames 2 comprend des ouvertures radiales 7 par paires diamétralement opposées. En effet, ces ouvertures radiales 7 sont obtenues par réalisation d'un perçage traversant de part en part, selon une direction radiale, l'arbre à cames 2.
Les ouvertures radiales 7 permettant ainsi à l'huile s'écoulant dans le chemin d'écoulement 5 de s'échapper de l'arbre à cames. Ainsi, on peut lubrifier l'extérieur de l'arbre à cames 2.
En particulier, il peut y avoir autant de paires d'ouvertures radiales 7 que de cames et/ou de paliers 10.
Les ouvertures radiales 7 sont ménagées au voisinage des paliers 10 ou des cames, de manière à permettre à l'huile de les lubrifier. Le chemin d'écoulement et les ouvertures radiales 7 permettent ainsi de diffuser l'huile vers toutes les cames et/ou les paliers 10 au voisinage desquels sont ménagés des ouvertures radiales 7. De cette manière, la lubrification de l'arbre à cames 2 est améliorée.
Les paliers 10 peuvent, par exemple, être encadrés entre deux cames. Autrement dit, l'arbre à cames 2 peut comprendre, selon sa direction axiale, une alternance de paliers 15 et de cames.
Ici, les paliers 10 sont des paliers 10 à roulements à billes 12. Les paliers 10 comprennent une bague circulaire 11 dans laquelle est inséré l'arbre à cames 2.
Une pluralité de billes 12 est disposée dans la bague circulaire 11 , entre une paroi interne de la bague circulaire 11 et une paroi externe de l'arbre à cames 2, de telle sorte qu'elles réduisent les frottements produits par la rotation de l'arbre à cames 2 dans la bague 11. Les paliers 10 permettent ainsi de guider la rotation de l'arbre à cames 2 dans la culasse tout en limitant les frottements produits par cette rotation.
Les paliers 10 peuvent selon une alternative non représentée, être des paliers à aiguilles. Dans cette alternative, les billes 12 sont remplacées par des aiguilles s'étendant dans une direction parallèle à l'axe de rotation de l'arbre à cames 2. Les paliers à aiguilles présentent l'avantage d'occuper une épaisseur radiale relativement faible, mais nécessitent des bagues circulaires 11 présentant une longueur axiale sensiblement plus importante qu'un roulement à billes.
Les paliers 10 peuvent aussi, selon un autre alternative non représentée, être des paliers à coussinets, il s'agit alors généralement de coussinets en forme de bagues, par exemple en alliage de cuivre, ou en matériau polymère, lubrifiés et éventuellement frités pour améliorer leur lubrification.
Le chemin d'écoulement 5 de l'arbre à cames 2 est alimenté en huile par un dispositif d'alimentation 3 comprenant un écope 20.
L'écope 20 présente une ouverture 21 pour collecter l'huile et un fond 22 dans lequel s'accumule l'huile. L'écope 20 est montée dans l'ensemble moteur 1 de manière à ce que l'huile s'écoule par gravité entre l'ouverture 21 et le fond 22. Autrement dit, lorsque l'écope 20 est montée dans le véhicule automobile, l'ouverture 21 est disposée en amont du fond 22 par rapport à la verticale du véhicule automobile.
Un orifice d'écoulement 23 est ménagé à proximité du fond 22 de l'écope 20. En particulier, cet orifice d'écoulement 23 peut être pratiqué directement dans le fond de l'écope 20 de manière à permettre l'évacuation de toute l'huile accumulée dans le fond 22. Selon une alternative, l'orifice d'écoulement 23 peut être pratiqué sur une paroi de l'écope 20 proche du fond 22, notamment à une distance suffisante pour permettre l'évacuation de la plupart de l'huile accumulée dans le fond 22.
Un ajutage 24 relie l'orifice d'écoulement 23 à l'entrée d'huile 6 de l'arbre à cames 2.
L'ajutage 24 est un tuyau dont le diamètre définit le débit d'alimentation en huile de l'arbre à cames 2. Autrement dit, l'huile ne s'écoulant que par gravité dans le fond de l'écope 20, sans être mise sous pression au préalable, seul le diamètre de l'ajutage 24 définit le débit d'huile maximal pouvant s'écouler entre l'écope 20 et l'arbre à cames 2. Selon le mode de réalisation préféré, l'ajutage 24 comporte une extrémité aval enfoncée solidaire dans l'entrée 6 d'huile de l'arbre à cames et il présente un diamètre intérieur d'écoulement de l'ordre de 6mm. De cette manière, l'huile peut s'écouler depuis l'écope 20 jusque dans le chemin d'écoulement 5 de l'abre à cames.
Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité amont de l'ajutage 24 peut être fixé solidaire à l'écope 20. L'extrémité aval étant alors emboîtée dans l'entrée d'huile 6 de l'arbre à cames, ladite extrémité aval étant alors entourée par au moins un joint d'étanchéité en forme de lèvres.
L'ajutage 24 peut présenter toute forme adaptée pour relier l'orifice d'écoulement 23 à l'entrée d'huile 6. Il peut par exemple être de forme coudée ou droite. L'ajutage 24 achemine l'huile dans l'entrée d'huile 6 dans une direction axiale de l'arbre à cames 2. Ainsi, l'huile acheminée axialement dans l'arbre à cames 2, peut se propager dans le chemin d'écoulement 5 sans qu'il ne soit nécessaire de mettre l'huile sous pression.
En outre, la rotation de l'arbre à cames 2 aide à la propagation de l'huile dans le chemin d'écoulement 5 et permet à l'huile de s'échapper par les ouvertures radiales 7 de manière à lubrifier les paliers 10 et/ou les cames.
L'ensemble moteur comprend aussi une chaîne d'entraînement 30 qui entraine en rotation l'arbre à cames 2.
La chaîne d'entraînement 30 est protégée d'une part par un carter de chaîne, non représenté, et d'autre part par un carter de distribution 31.
La chaîne d'entraînement 30 est entraînée par le vilebrequin, non représenté, dans le bas-moteur, et entraine en rotation l'arbre à cames 2.
Cette chaîne 30 est faite d'un assemblage de maillons. La chaîne 30 stocke de l'huile dans le bas-moteur, entre ses maillons. Par exemple, la chaîne peut traverser un réservoir de fluide lubrifiant, ici un réservoir d'huile installé dans le fond du bas-moteur.
De manière préférentielle, l'écope est fixée contre le carter de distribution 31 entourant la chaîne d'entraînement 30 pour former une bordure en contact avec la paroi dudit carter de façon sensiblement étanche afin de recueillir de façon optimale l'huile projetée.
L'huile est emportée par la chaîne 30 entre les maillons.
Dans le haut-moteur, la chaîne 30 projette l'huile accumulée entre ses maillons, par centrifugation, contre une paroi intérieure 32 du carter de distribution 31.
La paroi intérieure 32 sur laquelle est projetée l'huile par la chaîne 30 peut être, par exemple, une paroi 32 sensiblement verticale, lorsque l'ensemble moteur 1 est monté dans un véhicule automobile, ou une paroi sensiblement oblique. En particulier, la paroi intérieure 32, lorsque l'ensemble moteur 1 est monté dans un véhicule automobile permet à l'huile projetée de s'écouler par gravité le long de cette paroi 32, ou de goutter depuis cette paroi 32.
L'écope 20 est agencée de manière à ce que son ouverture 21 permette la récupération de l'huile projetée contre la paroi intérieure 32 du carter de distribution 31.
Autrement dit, l'ouverture 21 de l'écope est accolée à une paroi 32 du carter de distribution 31 , de telle sorte que l'huile s'écoulant naturellement par gravité le long de cette paroi 32, ou encore gouttant depuis cette paroi 32, sous l'effet de la gravité, soit dirigée vers le fond de l'écope 20.
Ainsi, l'huile de lubrification peut être remontée du bas-moteur vers le haut-moteur par la chaîne d'entraînement 30, avant d'être projetée par la chaîne 30 contre une paroi intérieure 32 du carter de distribution 31.
L'huile projetée s'écoule alors dans l'écope 20 et descend jusqu'au fond 22 de l'écope 20, d'où elle pénètre dans l'ajutage 24 en direction de l'entrée 6 du chemin d'écoulement 5 de l'arbre à cames 2, en passant au travers de la vis de fixation 40 creuse.
L'écoulement de l'huile dans l'écope 20 et entre l'écope 20 et l'entrée 6 du chemin d'écoulement 5, par gravité, permet une propagation suffisante de l'huile le long du chemin d'écoulement 5, pour permettre à l'huile de ressortir, sous l'effet de la rotation de l'arbre à cames 2, par les ouvertures radiales 7 ménagées sur les parois de l'arbre à cames 2.
Ceci permet ainsi une lubrification efficace des cames et des paliers 10 de l'arbre à cames 2, au voisinage desquels sont ménagées les ouvertures radiales 7. Cette solution est robuste et peu coûteuse à mettre en œuvre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble moteur (1 ) pour véhicule automobile comprenant un arbre à cames (2) et un dispositif d'alimentation (3) en fluide lubrifiant,
ledit arbre à cames (2) présentant d'une part un chemin d'écoulement (5) du fluide lubrifiant, et d'autre part une entrée (6) de fluide lubrifiant alimentée par ledit dispositif d'alimentation (3) et au moins une ouverture radiale (7) de sortie permettant l'expulsion dudit fluide lubrifiant à l'extérieur dudit arbre à cames (2) de manière à pouvoir lubrifier ledit arbre à cames (2),
caractérisé en ce que ladite entrée (6) de fluide lubrifiant est ménagée axialement dans une extrémité (9) dudit arbre à cames (2).
2. Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une chaîne d'entraînement (30) apte à entraîner l'arbre à cames (2) en rotation, ladite chaîne d'entraînement (30) étant adaptée pour transporter le fluide lubrifiant d'un réservoir de fluide lubrifiant vers le dispositif d'alimentation (3) en fluide lubrifiant.
3. Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation (3) comprend une écope (20) comportant une ouverture (21 ) pour collecter ledit fluide lubrifiant transporté par la chaîne d'entraînement (30) et un fond (22) vers lequel ledit fluide lubrifiant s'écoule par gravité,
ladite écope (20) comportant, en outre, un orifice d'écoulement (23) pratiqué au voisinage dudit fond (22), et le dispositif d'alimentation (3) comprenant un ajutage (24) reliant l'orifice d'écoulement (23) de l'écope (20) à ladite entrée (6) de fluide lubrifiant de l'arbre à cames (2).
4. Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ajutage (24) comporte un diamètre intérieur d'écoulement supérieur à 5mm.
5. Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'ajutage (24) est fixé solidaire à l'arbre à cames (2).
6. Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'ajutage (24) est fixé solidaire de l'écope (20).
7. Ensemble moteur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un carter de distribution (31 ), ladite chaîne d'entraînement (30) étant adaptée pour projeter, lorsqu'elle est entraînée en mouvement, le fluide lubrifiant contre une paroi intérieure (32) dudit carter de distribution (31 ), ladite écope (20) étant agencée de manière à ce que ledit fluide lubrifiant projeté contre ladite paroi intérieure (32) puisse s'écouler vers le fond (22).
8. Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'écope (20) est fixée au carter de distribution (31 ) de façon étanche selon une bordure en contact avec un élément de la paroi du carter de distribution.
9. Ensemble moteur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'arbre à cames (2) est monté à rotation dans au moins un palier (10), ladite au moins une ouverture radiale (7) étant managée au voisinage dudit palier (10) ou d'une came de l'arbre à cames (2).
10. Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite au moins une ouverture radiale (7) est ménagée dans l'arbre à cames (2) de manière à déboucher dans ledit palier (10).
11. Ensemble moteur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une vis de fixation (40) de l'arbre à cames (2) à une paroi de l'ensemble moteur (1 ), ladite vis de fixation (40) de l'arbre à cames (2) étant creuse et présentant une tige filetée (41 ) insérée dans ladite extrémité (9) de l'arbre à cames (2), ledit dispositif d'alimentation (3) en fluide lubrifiant étant conformé pour alimenter l'entrée (6) de fluide lubrifiant au travers de ladite vis de fixation (40) creuse.
12. Ensemble moteur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que ladite au moins une ouverture radiale (7) présente un diamètre compris entre 2mm et 4mm.
13. Véhicule automobile comprenant un ensemble moteur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
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