Paliers lisses MAHLE : robustes et durables

De nombreux motoristes renommés développent et testent leurs moteurs en collaboration avec MAHLE pour profiter de son expérience de plusieurs décennies dans le domaine des paliers lisses. On retrouve notamment ces paliers sur les arbres de culbuteur, les arbres à cames, les bielles, les vilebrequins et les arbres d’équilibrage des moteurs à combustion. MAHLE poursuit le développement permanent de matériaux et de technologies de fabrication et réalise des demi-coussinets et des flasques de butée d’un diamètre compris entre 27 à 140 mm, mais également des bagues de palier entre 6 et 105 mm. Évidemment de haute qualité, aussi pour le marché de l’après-vente.

Nos paliers lisses sont soumis à de fortes sollicitations

Les performances spécifiques des moteurs à combustion progressent à mesure de leur développement. Les pressions d’allumage des moteurs diesel dépassent entre-temps allègrement les 200 bars. Les injections directes diesel exercent sur les paliers des pressions superficielles pouvant atteindre 120 N/mm²2Les dimensions diminuent dans les mêmes proportions que celles des paliers. De plus, l’allongement des intervalles de vidange progresse parallèlement à l’évolution des moteurs. Cela représente une contrainte supplémentaire car les paliers doivent désormais aussi fixer de minuscules particules abrasives provenant de l’huile moteur. On se rend ainsi compte de la contrainte excessive qui pèse sur les matériaux utilisés jusqu’à présent. Les moteurs modernes requièrent des paliers dont les matériaux présentent une résistance à la fatigue nettement supérieure et des taux d’usure inférieure, surtout dans la plage de frottement mixte. Une bonne résistance à la corrosion doit également être garantie en cas de températures élevées.

Le matériau de base des paliers lisses

Matériaux : pour la sécurité des personnes, du moteur et de l’environnement – rien que le meilleur

Résistance, bonne assise et bonnes caractéristiques de fonctionnement – ce sont là des exigences contradictoires pour les matériaux. La solution : plusieurs couches selon le principe de division du travail.

Il existe d’une manière générale trois types de paliers : coussinets massifs en un seul métal, coussinets bi-matière et coussinets trimétalliques qui associent trois métaux comme leur nom l’indique. Les paliers constitués de plusieurs matières sont presque toujours composés d’un support en acier revêtu de différents métaux antifriction. Les matériaux des coussinets sont choisis de manière à ce que les propriétés positives des différents matériaux se complètent et fournissent la solution idéale pour chaque application. Le développement des matériaux joue donc un rôle clé. De même, la composition et l’épaisseur des couches métalliques déterminent toutes les caractéristiques du palier. Grâce à son expérience de longue date, MAHLE peut offrir de nombreux alliages de qualité (entre autres en aluminium et en bronze).


Coussinets massifs
Ils sont composés d’un métal antifriction obtenu à partir d’alliages spéciaux.


Coussinets bi-matière
Le support en acier est complété par une couche de liaison et une couche de métal antifriction – pour les moteurs soumis à des sollicitations faibles à moyennes.


Coussinets trimétalliques
Ils sont composés d’un support en acier, d’une couche de frottement, d’une couche isolante et d’une couche antifriction (sous forme de coussinets sputter avec revêtement spécial) et sont montés par exemple sur les moteurs suralimentés.


Le coussinet sputter pour une résistance extrême

Les coussinets sputter sont montés depuis quelques années sur les moteurs essence et diesel à haute performance. Qu’est-ce que le sputtering ?

Le sputtering (ou pulvérisation cathodique) consiste à placer les demi-coussinets composés du support en acier, de la couche de frottement et de la couche isolante, dans la machine à vaporisation sous vide. Sous l’effet de la vaporisation cathodique, le matériau de la couche antifriction vient s’appliquer sur le demi-coussinet. Ce procédé permet d’obtenir une couche antifriction extrêmement dure et résistante à l’usure sur le demi-coussinet.

1 Cathode
2 Amenée d’argon (gas plasmagène)
3 Flux d’ions
4 Flux de matière atomique (dispersion)
5 Plasma
6 Demi-coussinets
7 Pompe à vide
8 Alimentation courant

Un conteneur à vide contient une faible quantité de gaz inerte et trois éléments : une anode positivement chargée, une autre négativement chargée et une couche métallique munie d’une cathode – en vue de la vaporisation des coussinets trimétalliques. Une forte tension est introduite entre l’anode et la cathode. Les électrons sont arrachés de la cathode et accélérés jusqu’à l’anode, ionisant ainsi les atomes de gaz inerte. Désormais chargés positivement, ces atomes de gaz inerte volent vers la cathode où ils viennent frapper des atomes provenant de la couche métallique qui entoure la cathode. Des électrons secondaires sont alors libérés avant d’ioniser d’autres atomes de gaz inerte. Le résultat est un mélange d’électrons libres, d’ions positifs et de particules neutres de gaz inerte, ce que l’on appelle un plasma stationnaire. Les atomes neutres rejetés hors de la couche métallique cathodique se condensent pour former un revêtement métallique fin et extrêmement résistant sur la couche de frottement du palier. De par sa faible taille de grain, la couche ainsi obtenue présente une dureté exceptionnelle, une limite élastique élevée et d’excellentes caractéristiques d’usure.

L’extrême dureté du revêtement vaporisé empêche toute absorption d’impuretés provenant de l’huile moteur. Un demi-coussinet sputter est par conséquent toujours associé à un coussinet trimétallique plus tendre. Celui-ci intègre les impuretés dans sa couche de frottement galvanisée – ce qui la rend inoffensive pour le moteur. MAHLE inscrit au dos de la moitié de coussinet vaporisée le mot « SPUTTER », ce qui facilite son identification. Cette précaution permet un montage impeccable – le demi-coussinet sputter doit en effet être correctement monté pour garantir un fonctionnement fiable et la durée de vie du coussinet.

Coussinet sputter MAHLE avec marquage

Recherche et développement pour l’atelier : pour que vous puissiez vous utiliser des produits fiables, même à l’avenir

Développement innovant : revêtement polymère

Même si elles ne sont pas l’innovation la plus récente, les demi-coussinets et flasques de butée recouverts de polymère sont parfaitement à la pointe de la technologie. Ce revêtement les rend 15 fois plus résistants à l’usure. Le revêtement polymère profite surtout aux nouvelles mesures de réduction du CO2 comme l’hybridation, les systèmes stop & start ou encore la mise en veille ainsi que la suralimentation. Les polymères préviennent en effet l’usure interne importante des moteurs inhérente à ces mêmes technologies.

Le revêtement polymère contient des particules métalliques réparties de façon homogène et orientées dans le sens du roulement. MAHLE applique ce type de revêtement sur un substrat en aluminium, des alliages en bronze coulés ou frittés, ou encore sur des revêtements sputter en aluminium et zinc. On obtient ainsi des demi-coussinets et flasques de butée capables de fonctionner avec des pompes à huile plus petites et des huiles moteur à faible viscosité.

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Demi-coussinets revêtus de polymère