Jeu de coussinets de palier et de bielle Perkins : adaptez les tourillons à la cote

Dans une réparation courante avec réalésage en surcote d’un moteur à cylindres usinés directement dans le bloc, l’alésage du cylindre est agrandi et un piston de diamètre correspondant est installé. La réparation du vilebrequin fonctionne dans le sens inverse : un tourillon endommagé est rectifié à un diamètre inférieur, puis un coussinet Undersize ayant un diamètre intérieur assemblé proportionnellement plus petit est utilisé afin de rétablir le jeu d’huile spécifié.

Par exemple, un coussinet Undersize de 0,25 mm correspond normalement à un tourillon de vilebrequin dont le diamètre est inférieur de 0,25 mm à celui du tourillon standard. Cela ne signifie pas que chaque demi-coussinet est individuellement plus épais de 0,25 mm.

Les demi-coussinets supérieur et inférieur forment ensemble l’alésage du coussinet une fois assemblés. Lorsque la cote Undersize augmente, l’épaisseur de paroi du coussinet augmente généralement afin que l’alésage assemblé corresponde au tourillon rectifié. La relation exacte doit néanmoins être confirmée à partir de la référence officielle, du diamètre mesuré du tourillon et des données de service du moteur, plutôt que calculée à partir d’une règle empirique simplifiée.

Les coussinets moteur dépendent d’un film d’huile, pas d’un serrage « suffisamment fort »

En fonctionnement normal, un tourillon de vilebrequin en rotation ne doit pas rester en contact direct permanent avec la surface du coussinet.

La rotation du tourillon entraîne l’huile de lubrification dans le faible jeu existant entre le tourillon et le coussinet, créant un film d’huile porteur qui sépare les deux surfaces métalliques. La dimension du coussinet, celle du tourillon, l’alimentation en huile et la géométrie d’assemblage doivent fonctionner ensemble pour établir et maintenir ce film. Si l’une de ces conditions est incorrecte et que le film d’huile s’effondre, un contact métal contre métal et des dommages aux coussinets peuvent en résulter.

Ce principe conduit à une règle d’achat importante :

Le choix d’un coussinet ne peut pas se résumer à installer un coussinet plus épais dès que le jeu paraît trop important.

Si le tourillon est ovalisé, conique ou endommagé, ou si le logement de palier principal ou l’alésage de tête de bielle est déformé, un coussinet plus épais ne rétablira pas la géométrie requise. L’épaisseur du coussinet peut compenser une modification approuvée du diamètre du tourillon ; elle ne peut pas corriger un tourillon ou un logement déformé.

La véritable question est de savoir si, après l’assemblage final, le vilebrequin, le logement de palier et les demi-coussinets sélectionnés produiront le jeu d’huile et les conditions de lubrification spécifiés pour le moteur — et non simplement si le vilebrequin semble tourner avec davantage de résistance à la main.

Le jeu d’huile doit être vérifié à l’état assemblé

Une fois les demi-coussinets correctement installés et le chapeau de palier serré selon la procédure spécifiée, il est possible de mesurer le diamètre intérieur du coussinet assemblé. En soustrayant le diamètre mesuré du tourillon de vilebrequin de ce diamètre intérieur assemblé, on obtient le jeu d’huile réel :

Diamètre intérieur du coussinet assemblé − diamètre mesuré du tourillon = jeu d’huile

Une jauge plastique peut également être utilisée lorsque la procédure de service applicable l’autorise. Le vilebrequin ne doit pas être tourné pendant cette mesure, et le résultat doit être comparé à la plage admissible indiquée dans les informations de service du moteur concerné.

Le serrage par écrasement du coussinet constitue une condition d’assemblage distincte.

La longueur d’arc à l’état libre et le dépassement au niveau du plan de joint des demi-coussinets sont conçus de manière à ce que le serrage du chapeau de palier crée un contact ferme entre le dos du coussinet et le logement. Cet ajustement par écrasement contribue à empêcher le déplacement du coussinet et favorise le transfert thermique vers le logement.

Un jeu d’huile correct ne prouve pas automatiquement que l’écrasement du coussinet est correct. De même, un écrasement correct ne remplace pas la mesure du jeu d’huile. Il s’agit de deux conditions distinctes qui ne doivent pas être considérées comme des contrôles interchangeables.

La décision d’achat ne peut donc pas être basée uniquement sur le modèle de vilebrequin. Les diamètres réels des tourillons, l’état des logements et la spécification de coussinets requise doivent être évalués ensemble.

Standard et Undersize décrivent la relation dimensionnelle actuelle

Un coussinet Standard est destiné à un tourillon de vilebrequin qui reste au diamètre standard spécifié, avec la configuration de logement standard correspondante.

Un coussinet Undersize est destiné à un tourillon de vilebrequin ayant été rectifié à un diamètre approuvé inférieur à la valeur standard.

Ces termes décrivent la relation dimensionnelle actuelle. Ils ne constituent pas des descriptions fiables de l’historique de réparation.

Même lorsqu’aucun historique de réparation n’est disponible, la cote requise doit être déterminée à partir des mesures actuelles plutôt que de supposer que le vilebrequin n’a jamais été usiné.

Une erreur courante consiste à considérer la référence du vilebrequin et son état actuel comme une seule et même information. Deux vilebrequins portant la même référence d’origine peuvent nécessiter des cotes de coussinets différentes si l’un reste en cote standard tandis que l’autre a été rectifié à 0,25 mm Undersize.

Les tourillons principaux et les manetons de bielle peuvent également avoir des historiques de réparation différents. Un vilebrequin peut avoir des tourillons principaux en cote standard et des manetons de bielle à 0,25 mm Undersize. Dans ce cas, les jeux de coussinets principaux et de bielle doivent être commandés dans des cotes différentes et apparaître séparément sur le devis.

Les coussinets pour tourillons Undersize ne doivent pas non plus être confondus avec des coussinets ayant un diamètre extérieur surdimensionné destinés à une réparation approuvée du logement. La réduction du diamètre du tourillon et l’augmentation du diamètre extérieur du coussinet répondent à deux problèmes dimensionnels différents et doivent être identifiées séparément.

L’état du tourillon détermine bien plus que la cote du coussinet

L’inspection d’un tourillon doit aller au-delà d’une seule mesure de diamètre.

Les contrôles importants peuvent inclure :

• le diamètre du tourillon ;
• la circularité ;
• la conicité ;
• l’état de surface ;
• les rayures ou piqûres ;
• les décolorations dues à la chaleur ;
• l’état des trous d’huile ;
• le rayon de raccordement ;
• l’alignement et le faux-rond du vilebrequin lorsque cela est requis.

L’usure d’un tourillon n’est pas toujours uniforme. Un tourillon peut devenir ovale ou conique ; une mesure effectuée dans une seule direction ou à un seul endroit peut donc manquer une erreur dimensionnelle importante.

L’état de surface est également important. Un tourillon peut rester proche de son diamètre nominal tout en présentant des rayures, des piqûres ou des dommages thermiques qui le rendent impropre à recevoir un coussinet neuf.

Le rayon de raccordement entre le tourillon et le bras de vilebrequin exige également une attention particulière lors de la rectification. Un rayon incorrect ou une mauvaise transition de rectification peut créer une concentration de contraintes et affecter la résistance à la fatigue du vilebrequin. Un coussinet ne peut pas compenser ce défaut d’usinage.

Si le vilebrequin a déjà atteint la cote Undersize maximale approuvée et que les tourillons ne sont plus réparables, la décision suivante peut consister à déterminer si le vilebrequin peut subir une autre réparation approuvée ou doit être remplacé. Cette décision relève de l’inspection et de l’usinage du vilebrequin, et non du seul choix du coussinet.

Les demi-coussinets supérieur et inférieur peuvent avoir des fonctions différentes

Les deux demi-coussinets utilisés sur un même tourillon peuvent paraître très similaires, mais ils ne sont pas toujours interchangeables.

Sur certaines conceptions de paliers principaux, le demi-coussinet supérieur comporte un trou ou une rainure d’huile, tandis que le demi-coussinet inférieur offre une surface porteuse plus continue. Les inverser peut ne pas empêcher leur installation physique, mais peut modifier le circuit d’huile et réduire la surface porteuse effective.

L’inspection à la réception doit donc confirmer :

• quel demi-coussinet se monte dans le bloc ou le corps de bielle ;
• quel demi-coussinet se monte dans le chapeau de palier ;
• si le trou d’huile est aligné avec le passage d’alimentation ;
• si la rainure d’huile se trouve dans la bonne position ;
• si différentes positions de tourillons utilisent des demi-coussinets différents ;
• si les demi-coussinets comportent des repères de sens ou de position.

Un jeu de coussinets ne doit pas être accepté simplement parce qu’il contient deux demi-coussinets pour chaque tourillon.

Un ergot de positionnement n’est pas un verrou anti-rotation

Certains demi-coussinets comportent un ergot ou une languette de positionnement, tandis que d’autres utilisent une conception sans ergot.

L’ergot aide à positionner latéralement le demi-coussinet pendant l’assemblage. Il ne constitue pas l’élément principal empêchant le coussinet de tourner dans son logement.

Le maintien du coussinet dépend de la géométrie correcte du logement, de l’installation du chapeau, de la bonne spécification de coussinet et de l’ajustement par écrasement.

Deux demi-coussinets ne doivent donc pas être considérés comme interchangeables uniquement parce que leurs ergots apparaissent au même endroit. De même, le fait qu’un ergot entre dans son encoche ne prouve pas que l’installation du coussinet soit sûre.

Si un ancien coussinet s’est déplacé, a poli sa face arrière ou a endommagé la zone de l’ergot, l’inspection doit être étendue à :

• le logement de palier principal ou l’alésage de tête de bielle ;
• l’identification et l’orientation du chapeau ;
• la déformation du logement ;
• la dimension du coussinet et sa géométrie extérieure ;
• la propreté du dos du coussinet et du logement ;
• l’état des fixations et la procédure de serrage.

Le contrôle axial n’est pas toujours assuré par un jeu séparé de rondelles de butée

Le moteur doit contrôler à la fois le mouvement radial du vilebrequin et son mouvement axial.

Les moteurs Perkins peuvent utiliser différentes configurations de butée, notamment :

• des rondelles de butée séparées utilisées avec des demi-coussinets conventionnels ;
• des coussinets principaux à flasques intégrant des faces de butée ;
• des combinaisons de demi-coussinets et d’éléments de butée séparés ;
• un montage de palier de butée dédié sur une position précise de palier principal.

La fonction de butée est normalement concentrée sur une position de palier principal, mais sa localisation varie selon la conception du moteur.

Un acheteur ne doit pas supposer que chaque moteur Perkins nécessite un jeu de rondelles de butée à commander séparément.

Le devis doit confirmer :

• le type de configuration de butée ;
• la position du palier principal qui contrôle le déplacement axial ;
• si les composants de butée sont inclus dans le jeu de coussinets principaux ;
• si les pièces de butée ont un sens d’installation ;
• s’il existe une épaisseur de réparation approuvée pour les faces de butée ;
• comment le jeu axial du vilebrequin sera contrôlé après assemblage.

Le jeu axial du vilebrequin doit toujours être mesuré après installation et comparé à la spécification de service applicable.

Les marquages et traces d’usure des anciens coussinets fournissent des indices, pas des réponses définitives

Le dos d’un ancien demi-coussinet peut indiquer :

• la référence de la pièce ;
• le fabricant ;
• un marquage Standard ou Undersize ;
• un code de lot ou de production ;
• l’identification supérieur ou inférieur ;
• d’autres références de fabrication.

Ces marquages sont utiles parce qu’ils indiquent ce qui avait été installé lors de la réparation précédente.

Cependant, ils peuvent être usés, corrodés ou masqués par des dépôts. Les systèmes de couleurs et de codes varient également selon les fabricants.

Même lorsqu’un fabricant de coussinets utilise un code couleur pour identifier les cotes de réparation, ce système ne s’applique qu’à la marque et à la gamme concernées. Il ne doit pas être transposé aux pièces Perkins Genuine ou aux coussinets d’un autre fabricant sans documentation justificative.

Lorsque le marquage ne peut pas être identifié, l’approche la plus sûre consiste à mesurer le diamètre du tourillon de vilebrequin et, lorsque cela est approprié, à mesurer précisément l’épaisseur de paroi du coussinet.

Les traces d’usure doivent être interprétées avec la même prudence.

Les rayures, décolorations, pertes de couche de surface, dommages par fatigue ou polissages localisés peuvent aider à définir le périmètre d’inspection, mais ils n’identifient pas automatiquement la cause initiale de la défaillance.

Des dommages similaires aux coussinets peuvent être provoqués par :

• une alimentation en huile insuffisante ;
• des passages d’huile contaminés ;
• des surfaces de tourillon endommagées ;
• un jeu d’huile incorrect ;
• des logements de coussinets déformés ;
• une déformation de bielle ;
• une contamination lors de l’assemblage ;
• une surcharge ou une combustion anormale ;
• un matériau de coussinet ou une position de demi-coussinet incorrects.

Un ancien coussinet enregistre le résultat des conditions de charge et de lubrification. Il n’indique pas automatiquement quelle condition a défailli en premier.

Le coussinet, le vilebrequin, la géométrie du logement et le système de lubrification doivent être évalués ensemble.

Les devis masquent souvent des différences importantes de périmètre

Les devis de coussinets principaux et de coussinets de bielle diffèrent couramment de plusieurs manières.

Les composants de butée peuvent être inclus dans un jeu de coussinets principaux et être proposés séparément dans un autre. Les coussinets principaux et de bielle peuvent être regroupés alors qu’ils nécessitent des cotes Undersize différentes. Un devis peut couvrir tous les tourillons du moteur, tandis qu’un autre ne couvre qu’un seul tourillon ou une seule bielle.

Le devis doit identifier séparément, lorsque cela s’applique :

• Jeu de coussinets principaux — Standard ;
• Jeu de coussinets de bielle — 0,25 mm Undersize ;
• Rondelles de butée ou coussinets à butée intégrée — cote spécifiée ;
• le nombre de tourillons principaux couverts ;
• le nombre de manetons de bielle couverts ;
• si les demi-coussinets supérieur et inférieur sont inclus ;
• la disposition des trous et rainures d’huile ;
• la conception avec ergot de positionnement ou sans ergot ;
• la quantité pour un seul tourillon ou pour le moteur complet.

Une ligne indiquant uniquement :

Jeu de coussinets Perkins × 1

ne suffit pas à confirmer le type de coussinets, la cote de réparation, le contenu lié à la butée ou la quantité nécessaire pour le moteur.

Informations à fournir pour l’examen des coussinets

Les informations utiles comprennent :

• le modèle complet du moteur Perkins ;
• le numéro de série complet du moteur ;
• la Build List, lorsqu’elle est disponible ;
• la référence du vilebrequin ;
• les relevés disponibles de rectification du vilebrequin ;
• les cotes Undersize connues ;
• les diamètres mesurés des tourillons principaux ;
• les diamètres mesurés des manetons de bielle ;
• les résultats de circularité et de conicité des tourillons ;
• les dimensions mesurées du logement de palier principal ou de l’alésage de tête de bielle, lorsqu’elles sont disponibles ;
• des photographies des deux faces des anciens demi-coussinets ;
• tous les numéros de pièces et marquages de cote visibles ;
• les quantités nécessaires de coussinets principaux, de bielle et de composants de butée.

Lorsque les mesures sont incomplètes, un fournisseur peut fournir une référence budgétaire basée sur des coussinets Standard et la configuration d’origine du moteur. Cette référence ne doit pas être interprétée comme une confirmation que le vilebrequin actuel accepte encore des coussinets Standard.

ZEB Power peut utiliser l’identité du moteur, les marquages des anciens coussinets, les mesures des tourillons et le périmètre de réparation afin d’aider à comparer les cotes de coussinets principaux et de bielle, les configurations de butée, la position des demi-coussinets supérieur et inférieur, les quantités des kits et les devis concurrents.

La possibilité de rectifier à nouveau le vilebrequin, l’acceptabilité de l’état de surface des tourillons, la nécessité de réparer les logements et la conformité du jeu final assemblé à la spécification doivent être déterminées au cours de l’inspection, de l’usinage et de l’assemblage.

Fournissez la plaque signalétique du moteur Perkins et son numéro de série complet, la Build List, des photographies des anciens coussinets et les mesures disponibles des tourillons du vilebrequin. ZEB Power peut vous aider à transformer une demande générale de « Main and Conrod Bearing Kit » en un périmètre de coussinets clairement défini, pouvant être chiffré, comparé et vérifié à la réception.

Questions fréquemment posées

Quelle cote de coussinet utilise-t-on normalement après rectification d’un tourillon à 0,25 mm Undersize ?

Un coussinet 0,25 mm Undersize est normalement requis.

La valeur de 0,25 mm correspond à la cote de réparation du diamètre du tourillon ou du diamètre intérieur du coussinet assemblé par rapport à la cote standard. Elle ne signifie pas que chaque demi-coussinet individuel est plus épais de 0,25 mm.

Le diamètre mesuré du tourillon, la référence officielle et la spécification de réparation approuvée doivent toujours être confirmés avant la commande.

Une résistance normale lors de la rotation signifie-t-elle que le jeu d’huile est correct ?

Non.

La sensation lors de la rotation ne permet pas de déterminer précisément le jeu d’huile et ne prouve pas que l’écrasement du coussinet soit correct.

Le jeu d’huile doit être déterminé à partir du diamètre intérieur du coussinet assemblé et du diamètre mesuré du tourillon, ou vérifié à l’aide d’une jauge plastique lorsque la procédure de service l’autorise. L’écrasement du coussinet constitue une condition d’assemblage distincte.

Un marquage noir sur un ancien coussinet signifie-t-il qu’il s’agit d’un 0,25 mm Undersize ?

Pas nécessairement.

Les codes couleur sont propres aux fabricants et ne peuvent pas être appliqués entre différentes marques ou gammes de produits. Lorsque le marquage ne peut pas être identifié, il est plus fiable de mesurer le diamètre du tourillon ou l’épaisseur de paroi du coussinet.

Des demi-coussinets supérieur et inférieur d’apparence similaire peuvent-ils être installés indifféremment ?

Pas automatiquement.

Sur certaines conceptions, le demi-coussinet supérieur contient le trou ou la rainure d’huile, tandis que le demi-coussinet inférieur offre une surface porteuse plus continue. Les inverser peut modifier la lubrification et la surface porteuse, même si les pièces se montent physiquement.

Tous les moteurs Perkins nécessitent-ils un jeu séparé de rondelles de butée ?

Non.

La fonction de butée peut être assurée par des rondelles séparées, des coussinets principaux à flasques ou une autre configuration combinée. La configuration du moteur et la nomenclature détaillée du jeu de coussinets doivent être vérifiées avant de commander séparément un jeu de butée.