Optimisation du coussinet de bielle : caractérisations, simulations et mise en forme

Crank bearing optimisation : characterisations, simulations and forming

• Auteur / Autrice : Philippe Saffré
• Direction : Joseph Pastor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Matériaux
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Chambéry

Résumé

Les coussinets de bielles sont présents dans tous les moteurs thermiques à combustion interne de véhicules automobiles. Outre la génération d'un couple sur le vilebrequin dû à l'effort qu'elle applique sur ce dernier, la bielle doit aussi garantir le bon fonctionnement de ses articulations avec le piston et avec le vilebrequin. Pour assurer cette dernière fonction, on utilise précisément des coussinets. Le type de coussinet ayant servi à cette étude possède un revêtement en alliage d'aluminium-étain plaqué sur un feuillard d'acier. Les principales questions que se pose l'industriel concernent les points suivants : - la connaissance des caractéristiques thermomécaniques du matériau antifriction du coussinet ; - la connaissance des facteurs influents lors de l'opération de mise en forme du coussinet ; - la validité des contrôle de mesure de longueur, en particulier l'importance de l'erreur induite par le frottement du coussinet dans son logement de contrôle. Ainsi dans une première partie et compte tenu de l'aspect multiphase du matériau, nous avons étudié les différentes techniques d'homogénéisation relatives à ce type de matériau. Pour répondre le plus fidèlement à la question posée, nous avons aussi développé un modèle à quatre phases. Ces modèles ont été validés par confrontation avec des essais sur différentes familles d'éprouvettes et sur toute une gamme de températures. Fort de cette connaissance des propriétés thermomécaniques, nous avons abordé, dans une seconde partie, l'étude du frottement du coussinet dans son logement et plus particulièrement l'effet de ce phénomène sur l'opération de contrôle de longueur développée du coussinet. Une corrélation calcul/mesure nous a permis d'identifier les valeurs des coefficients de friction à considérer. Connaissant les caractéristiques des matériaux et le coefficient de frottement coussinet/logement en acier, nous avons pu, dans une dernière partie, étudier la mise en forme du coussinet lui-même. Une simulation numérique des différentes étapes de la mise en forme a été réalisée à l'aide du logiciel SYSTUS. Un modèle simplifié de type RDM a été employé pour confirmer les ordres de grandeur obtenus par le code. In fine, la comparaison calcul expérience s'avère tout à fait satisfaisante pour chacun des contrôles expérimentaux que nous avons réalisés.