Recherche Avancée

Thèse soutenue

Optimisation des contacts élastohydrodynamiques par la micro-texturation de surface : application aux systèmes de distribution automobile

FR
Auteur / Autrice : Louis Mourier
Direction : Denis Mazuyer
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Résumé

FR

Dans les moteurs à combustion interne utilisés en compétition automobile, l'extrême sévérité des sollicitations thermomécaniques subies par les composants porte la durée de vie de certains contacts à seulement quelques heures de fonctionnement. En particulier, le système de distribution est victime d'une usure très rapide localisée à l'interface came-linguet, malgré l' action protectrice combinée d'une huile moteur spécifique et d'un revêtement. Une nouvelle augmentation des performances passe alors par l'optimisation du comportement tribologique de ce contact, lubrifié partiellement en régime élastohydrodynarnique. Ce travail vise ainsi à améliorer notre compréhension des phénomènes de lubrification générés par la micro-texturation de surface, et particulièrement pour le cas des contacts non conformes sévèrement sollicités auxquels cette technologie n'a jamais été adaptée avec succès. A cet effet, un procédé novateur de micro-texturation ultra-fine par laser femtoseconde a été mis au point et optimisé. Il a permis d’étudier l'influence de micro-géométries aux profondeurs comprises entre 30 nm et 500 nm pour la première fois, par interférométrie optique ultra-rapide au moyen d'un tribomètre élastohydrodynamique spécialement adapté. L'analyse transitoire détaillée de leur passage dans le contact EHD modèle a démontré la possibilité de générer un renforcement important de l'efficacité protectrice du film lubrifiant. La proposition d'un mécanisme de lubrification a ainsi permis de relier les conditions d'apparition de cette augmentation de portance avec la viscosité locale atteinte par le volume de fluide traversant la microgéométrie. En parallèle, l'adaptation d'un code de calcul EHD transitoire a permis de modéliser précisément le phénomène physique, et de décorréler les influences des différents, dimensions caractéristiques de la micro-géométrie et des conditions de fonctionnement de l'interface sur l'apparition et la propagation du renforcement transitoire des épaisseurs de film lubrifiant. Au final, sous l'action de sollicitations tribologiques représentatives (systèmes de districution, engrenages, …) reproduites sur tribomètres industriels, une micro-texturation de surface optimisée apporte une augmentation de performances importante, en termes de réduction du frottement et de l'usure, de charge supportée, et de durabilité, qui ouvre ainsi la porte à de nombreuses perspectives d'applications industrielles.