Brevet FR2460424A1 — publié le 19810123

L'inventicn concerne un ensemble de boite à came avec volants tournant en sens opposé. Elle est conçue spéciale- ment pour "'utilisation avec des machines à essayer les pom- pes d'injection de carburant léger, de manière à faciliter l'essai de pompes d'injection à un seul corps de grandes di- mensions, c'est-à-dire celles qu'on utilise habituellement sur les gros moteurs Diesel de marine dans lesquels est pré- vue, pour chaque cylindre du moteur, une pompe respective à un seul corps débitant plus de cinq mille millimètres cube de carburant par course, à une pression de l'ordre de mille bar. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cet usage et peut aussi s'appliquer à des équipements autres que ces ma- chines d'essai. - Jusqu'ici, les essais des pompes d'injection à un seul corps de grandes dimensions s'effectuent sur des machi- nes d'essai de grandes dimensions, massives et coûteuses, cowportant un YGlant lourd et un banc de montage lourd. A ti- tre d'exemple et pour mettre en lumière le progrès apporté par l'invention, une machine d'essai typique du genre utilisé antérieurement est représentée en vue latérale par la Fig. 1 des dessins annexés. La pompe 1 à ess;ayer sur la machine com- porte une aspiration de carburant 2 et un refoulement de car- - burant 3. Elle est boulonnée ou bloquée sur une boîte à came 4 faisant partie de la machine et comportant un arbre à came la sur lequel une came (non représentée) est montée ou formée de manière à actionner la pompe. La partie de l'arbre à came qui dépasse de la boîte a came porte un volant lourd 5 ayant un diamètre de un mètre cinquante par- exemple. Le volant doit être massif pour assurer que la vitesse de rotation de l'ar- bre 4a ne varie pas de plus de un pour cent. Le moment d'iner- tie nécessaire "I" du volant est donné par l'équation I ________ 480 Q/n2 dans laquelle I est exprimé en Kg.m, Q est le débit de la pompe en mm3/course et n la vitesse de rotation en tours/mn. Au délà du volant 5, l'arbre 4a est relié à un groupe de transmission à vitesse variable 6 muni d'une commande de vitesse 7 montée extérieurement. Un moteur électrique 8 ou autre organe moteur entraîne le groupe de transmission à vi- tesse variable par l'intermédiaire d'un arbre 8a. Le moteur 8, le groupe 6 et la boite à came 4 sont tous trois fixés par des boulons 9a sur un banc de montage lourd 9, lui-même ancré par d'autres boulons 9b à une fondation en béton. Un instru- ment de mesure 10 est monté sur des pieds 10a fixés au groupe de trar. smission à vitesse variable 6 de manière à mesurer le liquide d'étalonnage débité par le refoulement 3 de la pompe 1. La machine comporte aussi un injecteur 100- et un réservoir (non représenté) destiné au liquide d'étalonnage et un cir- cuit hydraulique servant à amener ce liquide à la pompe d'in- jection à une pression et à une température prédéterminées. La machine d'essai décrite ci-dessus sert à essayer la pompe 1 avant son installation sur un moteur ou après l'avoir retirée d'un moteur pour la révision ou la réparation. Du li- quide d'étalonnage amené à la pompe par l'aspiration 2 est débité par le refoulement 3 de la pompe sous l'effet de la rotation de l'arbre à came 4a de sorte que le volume total de liquide, en une course d'injection, est déplacé par la pom- pe pendant une rotation d'environ.100 de l'arbre à came. Cela signifie que la totalité de l'énergie nécessaire par chaque amenée de liquide doit être engendrée par le banc d'essai en un temps très court, au cours de chaque tour. Si-le volant 5 très grand, est monté près de la came elle- même de manière à éviter une torsion dans la transmission, c'est pour assurer que la vitesse moyenne de l'arbre à came 4a ne subisse pas de fluctuation pendant la transmission de cette impulsion d'énergie. En même temps, la boite à came 4 doit être montée fermement sur le benc très lourd 9 de façon que la réaction de couple provenant du volant 5 ne déplace pas angulairement la boite à came pendant l'amenée de liquide. C'est pour ces raisons que les machines d'essai de cette nature sont encom- brantes et coûteuses et le but de l'invention est donc de four- nir un équipement présentant des qualités comparables ou meil- leures mais dans lequel on n'ait pas besoin d'un volant lourd ni d'un banc de montage lourd. Dans ce but, l'invention a pour objet une boite à came fixée à un carter et munie d'un arbre à came qui pénètre dans le carter et porte une roue dentée conique engrenant avec !eux pignons coniques coaxiaux opposés et espacés, portés par des arbres respectifs dont chacun porte un volant relativement petit. On voit que puisque les deux volants tournent en sens opposé, les réactions de couple engendrées par chacun de ces volants lorsque du liquide est amené de la pompe d'injection sont transmises à l'ensemble de botte A came et de carter en des sens angulaires opposés de sorte qu'elles s'annulent. Il n'est donc pas nécessaire de monter l'ensemble de botte à came et de carter sur un banc lourd car il n'y a plus à ab- sorber aucune réaction de course relativement à l'espace. Bien entendu, il existe encore une réaction de couple à l'en- droit de la boite à came elle-même, mais à celle-ci s'oppose une réaction égale et de sens opposé provenant du carter et ainsi, elle est contenue dans une boucle fermée au sein de l'ensemble de botte à came et de carter. Un exemple d'ensemble de boîte à came selon l'invention est représenté par les Fig. 2 et 3 sur lesquelles: Fig. 2 est un plan de l'ensemble de botte à came et Fig. 3 est une vue latérale de l'ensemble de botte à came à plus petite échelle, relié à un banc d'essai. L'ensemble représenté par la Fig. 2 comprend une botte à came 4 comme celle de la Fig. 1. Toutefois, dans le cas présent, l'arbre à came 4a dépasse de la boite à came en pé- nétrant dans un carter 11, boulonné par des boulons lia à un côté de la boite à came. Le carter présente une sortie de pe- tite vitesse formée d'une couronne dentée (roue conique) 13 montée sur l'arbre 4a et deux entrées de grande vitesse for- mées par des pignons coniques coaxiaux opposés et espacés 14, tournant en sens opposé et portés par des arbres respectifs i4a qui portent chacun un volant relativement petit 12. Si l'on appelle r le rapport entre chacune des entrées et la sortie et si l'on veut maintenir une fluctuation de vi- tesse comparable à celle du volant de la Fig. 1, le moment d'inertie de chaque volant 12 sera I/r x 2. Si r = 4:1 par exemple, chaque volant 12 doit seulement avoir un moment d'inertie égal à 1/32 de celui du volant 5. Cela signifie que les deux volants 12 sont relativement légers. Par suite, l'en- semble de boite à came et de carter de la Fig. 2 peut se mon- ter sur une table légère mobile 15 munie de roues 16, d'un injecteur 100 et d'un instrument de mesure 10 comme le montre la Fig. 3. Autrement dit, le support de la boîte à came n'a plus besoin d'être un banc lourd comme sur la Fig. 1 puisque les réactions de couple des deux petits volants 12 sont éga- les et opposées et sont contenues dans l'ensemble de boite came et de carter. Un autre avantage de l'ensemble représenté par la Fig. 3 est que l'on peut utiliser un arbre de transmission télescopique 17 muni de deux joints universels (comme ceux qu'on utilise sur les véhicules routiers) pour entraîner 1' ensemble de boîte à came et de carter sous la dépendance d'un banc d'essai léger çlassique pour pompes d'injection, 18, contenant un organe moteur, une transmission à vitesse varia- ble et un système d'amenée de liquide qui comprend un tuyau d'amenée de liquide 19 conduisant à l'aspiration 2 de la pom- pe 1 à l'essai. Tout à fait indépendamment des avantages ci-dessus, la disposition représentée par la Fig. 3 permet une moindre déformation de la boîte à came 4 sous l'effet de l'énergie absorbée par le refoulement de fluide que dans le cas de la machine classique de la Fig. 1, parce qu'un banc de montage si lourd qu'il soit, doit réagir dans une certaine mesure à un couple appliqué soudainement, puisque son moment d'iner- tie ne peut pas être infini. Etant donné que la pompe 1 est conçue pour fonctionner relativement lentement, les volants 12 peuvent tourner à une vitesse beaucoup plus grande, selon le rapport d'engrenages choisi dans le carter. Le moment d'inertie du volant relati- vement à l'arbre à came 4a est donc multiplié par le carré du rapport et comme on l'a déjà indiqué, il est possible de réduire les moments d'inertie des petits volants 12 à 1/32 seulement du moment d'inertie du volant 5 de la Fig. 1. R E V E N D I C A r I O N S 1. Ensemble de boîte A came comportant un arbre à came destiné spécialement aux machines à essayer les pompes d'in- jection de carburant et caractérisé par le fait que l'arbre à came (Fa) possède une liaison d'entraînement (13,14) avec deux arbres coaxiaux (14a) tournant en sens opposé, qui por- tent des volants respectifs (12) de masse identique, tournant en sens opposé. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la liaison d'entraînement (13, 14) comprend une sortie de petite vitesse formée par une couronne dentée (13) et deux entrées de grande vitesse formées par des pignons coniques coaxiaux opposés et espacés (14) qui tournent en sens opposé et sont portés par les arbres tournant en sens opposé (i4a) 3. Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, ca- ractérisé par le fait que les arbres tournant en sens opposé (i4a) possèdent une liaison d'entraînement (17) avec une ma- chine (18) servant à essayer les pompes d'injection de car- burant.