Brevet FR2756895A1 — publié le 19980612

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT D'UN VOLANT D'INERTIE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention a pour objet un dispositif pour régler la position angulaire d'un organe accouplé en rotation à l'extrémité d'un arbre. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de positionnement permettant le calage angulaire précis d'un volant d'inertie à l'extrémité d'un vilebrequin de moteur à combustion interne à pistons. Les moteurs à combustion interne à pistons comportent classiquement un bloc moteur présentant une pluralité d'alésages cylindriques à l'intérieur desquels sont logés des pistons. Ces pistons sont reliés au moyen de bielles à un vilebrequin monté tourillonnant dans des paliers agencés à l'extrémité inférieure du bloc moteur. Les bielles assurent la transformation du mouvement rectiligne alternatif des pistons en un mouvement circulaire; continu du vilebrequin. Un volant d'inertie fixé à une extrémité du vilebrequin contribue à emmagasiner l'énergie fournie lors des temps moteur et assure le mouvement pendant les temps résistants. L'alimentation en carburant de tels moteurs est opérée aujourd'hui par des électro-injecteurs débouchant dans le circuit d'admission d'air ou directement dans les chambres de combustion. L'instant d'ouverture et la durée d'ouverture de ces injecteurs sont pilotés par un système électronique de commande. La commande des injecteurs de carburant par le système électronique, est basée sur la connaissance précise du déroulement du cycle moteur dans les différents cylindres du moteur. Le déroulement du cycle caractéristique de la position des pistons, est généralement déduit de celle du vilebrequin. Pour ce faire, comme cela est divulgué dans la demande de brevet français FR-A-2.441.829, le système électronique de commande est connecté à des moyens de repérage de la position angulaire du vilebrequin fournissant la vitesse ou régime de rotation du vilebrequin ainsi que la course des différents pistons et notamment leur passage au Point Mort Haut. Ces moyens de repérage se composent d'un capteur de position monté fixe sur le bloc moteur et d'une cible solidaire du vilebrequin défilant devant le capteur. La cible est classiquement réalisée sous la forme d'une couronne dentée intégrée au volant d'inertie fixé à une extrémité du vilebrequin. Cette couronne possède donc à sa périphérie une denture uniformément répartie avec au moins une singularité telle qu'une dent longue permettant de repérer le passage au Point Mort Haut pour un cylindre donné de référence. L'opération de montage du volant d'inertie est effectuée en usine, sur la ligne de positionnement du moteur, après avoir préalablement immobilisé le vilebrequin dans une position angulaire où le piston du cylindre de référence est au Point Mort Haut. Le volant est alors immobilisé, au moyen de vis réparties sur un diamètre, de façon à ce que la dent manquante occupe une position prédéterminée par rapport au capteur, le calage angulaire précis du volant par rapport au vilebrequin est généralement obtenu au moyen d'une goupille ou clavette coopérant avec deux logements correspondants du volant et du vilebrequin. Une grande précision dans le positionnement angulaire du volant d'inertie est en effet indispensable pour produire une commande précise de l'ouverture des injecteurs, seule façon d'obtenir la qualité des combustions souhaitée et de limiter la formation des substances polluantes. Le système électronique de commande doit donc connaître avec exactitude le déroulement du cycle moteur dans les différents cylindres du moteur et notamment l'instant de passage au Point Mort Haut (ou Bas) du ou des cylindrès de référence servant au phasage du signal d'ouverture des injecteurs. Or, la précision du signal émis par le capteur de position angulaire lors du passage de la dent manquante, servant à identifier le passage au Point Mort Haut du cylindre de référence, est directement liée à la qualité du calage angulaire de la cible et donc du volant par rapport au vilebrequin. Le calage angulaire du volant d'inertie sur le vilebrequin réalisé classiquement en utilisant une goupille, présente l'inconvénient de compliquer sensiblement les opérations de fabrication et de montage de ces organes. La présente invention vise donc à supprimer ou à simplifier de telles opérations en proposant un dispositif de positionnement du volant d'inertie sur le vilebrequin permettant un calage angulaire extrêmement précis et ce, sans goupille ; un tel dispositif de positionnement étant tout à la fois simple et peu coûteux à réaliser. Le dispositif de positionnement selon l'invention d'un volant d'inertie accouplé en rotation à un vilebrequin de moteur à combustion interne, comporte une pluralité de vis de fixation coopérant avec des trous de passage adaptés traversant le volant d'inertie et des trous taraudés correspondants pratiqués dans un plateau s'étendant à l'extrémité du vilebrequin. Selon l'invention, le dispositif de positionnement est caractérisé en ce que l'une des vis sert de butée pour opérer le réglage de la position angulaire du volant d'inertie par rapport au vilebrequin. Suivant une autre caractéristique du dispositif de positionnement objet de l'invention, le trou de passage de la vis servant de butée, présente un diamètre sensiblement inférieur aux autres trous de passage de façon que le jeu radial entre la vis et ce trou soit sensiblement inférieur aux jeux des autres vis dans leurs trous de passage. Suivant une autre caractéristique du dispositif de positionnement objet de l'invention, la vis servant de butée présente une tête destinée à venir serrer le volant contre le plateau du vilebrequin et une tige dont l'extrémité opposée à la tête est filetée tandis que la partie sous la tête, destinée à venir se loger dans le trou de passage et à servir de surface de butée, est parfaitement cylindrique. Suivant une autre caractéristique du dispositif de positionnement objet de l'invention, le trou de passage de la vis servant de butée et la partie sous la tête de ladite vis sont réalisés avec une précision inférieure à 0,01 mm. Suivant une autre caractéristique du dispositif de positionnement objet de l'invention, la vis servant de butée est identique aux autres vis fixation. Suivant une autre caractéristique du dispositif de positionnement objet de l'invention, l'ensemble des trous de passage ménagés à travers le volant d'inertie sont irrégulièrement répartis sensiblement sur un même diamètre. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un vilebrequin muni d'un volant d'inertie utilisant le dispositif de positionnement selon la présente invention la figure 2 est une vue de face du volant d'inertie représenté à la figure 1 La figure 3 est une vue de détail d'une vis de fixation représentée sur les figures 1 et 2. Conformément aux figures, seules les parties constitutives nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentées. De plus, pour simplifier la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. En se reportant à la figure 1, on a représenté un vilebrequin référencé 1 d'un moteur à combustion interne du type multicylindre à piston. Ce vilebrequin 1 est dans l'exemple illustré, adapté pour équiper un moteur à quatre cylindres en ligne utilisant un système d'injection électronique multipoint. L'extrémité du vilebrequin 1, destinée à être raccordée à la transmission non figurée d'un véhicule, se termine par un plateau 2 venant de fonderie avec le vilebrequin 1 et s'étendant perpendiculairement à l'axe de ce dernier. Ce plateau 2 sert au centrage et à l'accouplement en rotation d'un volant d'inertie 3. Le plateau 2 présente plusieurs taraudages 4 (sept dans l'exemple illustré) usinés parallèlement à l'axe du vilebrequin et irrégulièrement repartis sur un même diamètre, les entraxes de trous évoluent le long du diamètre. L'emploi des taraudages 4 d'entraxes différents permet d'opérer simplement le détrompage du volant 3 lors de son montage sur le vilebrequin 1. Ces trous taraudés 4 qui servent à l'assemblage du volant 3 sur le plateau 2 par des vis de fixation 9, sont agencés autour d'un épaulement annulaire 5 en saillie axiale qui est destiné à venir s'emboîter dans un alésage 6 correspondant du volant d'inertie 3 pour opérer le centrage de ce dernier. Le volant d'inertie 3 présente classiquement une première couronne dentée 7 destinée à engrener avec le pignon non figuré du démarreur ainsi qu'une seconde couronne dentée 8, qui dans l'exemple illustré est montée frettée à la périphérie du volant 3. La seconde couronne 8 est plus particulièrement destinée à servir de cible pour un capteur de position angulaire non figuré, monté fixe sur le bâti du moteur. Cette seconde couronne 8 coopère, lorsqu'elle est rapportée sur le volant 3, avec un dispositif de détrompage non figuré, tel qu'un pion de centrage, qui assure le positionnement précis de sa ou ses dents longues sur le volant 3. Le volant d'inertie 3 présente par ailleurs, des trous de passage cylindriques 10 pour les vis de fixation 9, ces trous de passage sont usinés axialement autour de l'alésage central 6 de façon à pouvoir être positionné en correspondance avec les taraudages 4. La fixation du volant d'inertie 3 sur le vilebrequin 1, est donc opérée au moyen de vis 9 identiques traversant les trous de passage 10 du volant 3 et venant se serrer dans les taraudages 4 du plateau 2. En se reportant plus particulièrement à la figure 3, on voit que chaque vis est du type comportant une tête 90 par exemple hexagonale destinée à venir bloquer le volant contre le plateau du vilebrequin, la tête 90 se prolongeant par une tige cylindrique 91 filetée. Le filetage peut être réalisé sur toute la longueur de la tige 91 y compris dans la partie 93 sous la tête qui est destinée à venir se loger dans un trou de passage 10 du volant d'inertie 3, ou bien encore se limiter à l'extrémité 92 opposée à la tête, la partie 93 sous la tête étant alors parfaitement lisse. La partie 93 sous la tête des vis 9 est de préférence usinée avec la meilleure précision possible, par exemple de façon que l'intervalle de tolérance sur le diamètre de la tige soit inférieur à 0,1 mm. Selon l'invention, le calage angulaire du volant d'inertie 3 sur le vilebrequin 1, est obtenu par la simple mise en butée du volant 3 contre l'une des vis 9. La partie sous la tête de cette vis référencée 9' définit donc une surface d'appui dont la position sert de repère de positionnement angulaire du volant d'inertie 3 par rapport au vilebrequin 1. Pour ce faire, l'un des trous de passage 10, le trou référencé 10' sur la figure 2, est usiné avec un diamètre nominal sensiblement inférieur à celui des autres trous de passages. Ainsi, pour une vis de diamètre 9 mm, le diamètre du trou 10' est de 9,3 mm tandis que les autres trous 10 ont un diamètre de 9,5 mm. Le trou 10' est de préférence usiné avec la meilleure précision possible, par exemple de façon que l'intervalle de tolérance sur le diamètre soit inférieur à 0,05 mm. La dimension du trou 10' est adapté de façon que le jeu radial entre la vis 9' venant se loger dans le trou 10' et ce dernier, soit très sensiblement inférieur aux jeux des autres vis 9 dans leurs trous respectifs 10. Aussi, lors de la simple mise en place des vis 9 dans les perçages 10 puis dans les taraudages corespondants 4, le volant d'inertie 3 ne peut plus pivoter par rapport au plateau 2, que du seul jeu existant entre le diamètre nominal de l'orifice 10' et celui de la vis 9' logée dans ce dernier. Par conséquent, la rotation du volant 3 par rapport au vilebrequin 1 conduit le volant 3 à venir en butée contre la vis 9'. Il suffit donc de ne serrer les vis 9 qu'après avoir fait pivoter le volant 3 dans le sens normal de rotation du vilebrequin 1, flèche S de la figure 2, par rapport au plateau 2 jusqu'à mettre le corps de la vis 9' en butée contre la paroi intérieure du trou de passage 10' pour obtenir un calage angulaire extrêmement précis. Cette précision résulte de la suppression totale des jeux entre le diamètre des vis 9 et des trou 10, puisque le volant est en butée. La précision est encore améliorée par la précision de l'usinage du trou 10' et de la partie sous tête des vis 9. L'utilisation d'une des vis de fixation du volant en tant que butée simplifie sensiblement les opérations de positionnement angulaire des volants par comparaison aux dispositifs utilisant une goupille. De plus, la précision obtenue est excellente puisque très inférieure au degré d'angle. Avec les valeurs numériques précitées, la précision dans le calage angulaire est ainsi passée de 1030' à 45'. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATION8 [1] Dispositif de positionnement d'un volant d'inertie (3) accouplé en rotation à un vilebrequin (1) de moteur à combustion interne, comportant une pluralité de vis de fixation (9) coopérant avec des trous de passage adaptés (10) traversant le volant d'inertie et des trous taraudés (4) correspondants pratiqués dans un plateau (2) s'étendant à l'extrémité du vilebrequin (1), caractérisé en ce que l'une (9') desdites vis sert de butée pour opérer le réglage de la position angulaire du volant d'inertie (3) par rapport au vilebrequin (1). [2] Dispositif de positionnement d'un volant d'inertie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou de passage (10') de ladite vis (9') servant de butée, présente un diamètre sensiblement inférieur aux autres trous de passage (10) de façon que le jeu radial entre ladite vis (9') et ledit trou (10') soit sensiblement inférieur aux jeux des autres vis (9) dans leurs trous de passage (10). [3) Dispositif de positionnement d'un volant d'inertie selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite vis (9') servant de butée présente une tête (90) destinée à venir serrer le volant contre le plateau du vilebrequin et une tige (91) dont l'extrémité (92) opposée à la tête est filetée tandis que la partie (93) sous la tête, destinée à venir se loger dans le trou de passage (10') et à servir de surface de butée, est parfaitement cylindrique. [4] Dispositif de positionnement d'un volant d'inertie selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit trou de passage (10') de ladite vis (9') servant de butée et la partie sous la tête (93) de ladite vis (9') sont réalisés avec une précision inférieure à 0,01 mm. [5] Dispositif de positionnement d'un volant d'inertie selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que ladite vis (9') servant de butée est identique aux autres vis fixation (9). [6] Dispositif de positionnement d'un volant d'inertie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits trous de passage (10,10') sont irrégulièrement répartis sur sensiblement un même diamètre.