Brevet FR2861462A1 — publié le 20050429

L'invention concerne les dispositifs d'équilibrage de moteurs à combustion interne, notamment pour véhicule. De tels dispositifs d'équilibrage également appelés cassettes d'arbre d'équilibrage sont par exemple décrits dans les documents EP-0 260 174 et FR-2 152 604. Un tel dispositif a pour fonction de compenser les déséquilibres entraînés par l'action des cylindres sur le vilebrequin du moteur. Il est généralement fabriqué indépendamment du moteur à combustion interne. Il est assemblé en tant qu'une unité autonome puis rapporté sur le moteur à l'intérieur du carter. Il peut toutefois arriver que le dispositif d'équilibrage présente certains défauts. Ceux-ci sont par exemple: - un défaut de rondeur de l'une des pièces tournantes; - un jeu inadapté sur le flanc d'une denture; - un problème de perpendicularité d'un des pignons; - un défaut d'angle d'hélice de pignons; - un profil de denture non conforme; - des surfaces de dents présentant des saletés; - des surfaces de dents présentant des traces de choc; = des défauts de calage dans les pièces du dispositif - un jeu axial des arbres incorrect; et - un état de surface non approprié. Un but de l'invention est par conséquent de faire en sorte que les dispositifs d'équilibrage destinés à être implantés dans les moteurs comprennent le moins de défauts possible. A cet effet, on prévoit selon l'invention une installation pour tester le fonctionnement d'un dispositif d'équilibrage de moteur à combustion interne, comprenant des moyens pour mesurer au moins un paramètre de mouvement d'au moins une pièce tournante du dispositif entraînée en rotation via un engrenage du'dispositif. Ainsi, la mesure permet après analyse de filtrer les problèmes d'usinage, de lavage et d'assemblage du dispositif avant son incorporation dans le carter cylindre du moteur à combustion interne. L'invention permet d'améliorer la conformité géométrique du dispositif. L'installation selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - le paramètre est une position angulaire de la pièce; - elle comprend des moyens pour mettre la pièce en rotation; - les moyens de mise en rotation sont aptes à faire tourner la pièce dans deux sens opposés; - la pièce tournante étant une première pièce, l'installation comprend des moyens pour compter des tours de rotation d'une deuxième pièce tournante; - les moyens de comptage comprennent un lecteur à rayon laser; - le dispositif comporte au moins deux pièces non coaxiales, l'installation comprenant des moyens pour mesurer des paramètres de mouvement de chaque pièce ou d'au moins deux des pièces; - les moyens de mesure comprennent au moins un codeur incrémentai; - les moyens de mesure comprennent un amplificateur pour le codeur ou l'un au moins des codeurs; - elle comprend des moyens pour comparer le paramètre mesuré avec une valeur théorique prédéterminée; - elle comprend des moyens de traitement du paramètre mesuré ; et - le moteur est un moteur de véhicule. On prévoit également selon l'invention un procédé pour tester le fonctionnement d'un dispositif d'équilibrage de moteur à combustion interne, dans lequel on mesure un paramètre de mouvement d'une pièce tournante du dispositif entraînée en rotation via un engrenage du dispositif. Avantageusement, on mesure les positions lorsque la pièce est entraînée en rotation dans un premier sens puis dans un deuxième sens opposé au premier sens. De préférence, on mesure les positions directement sur un arbre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation selon un mode préféré de réalisation de l'invention; - les figures 2 et 3 sont deux vues montrant l'engrènement de deux roues dentées du dispositif d'équilibrage à tester; - la figure 4 est une courbe illustrant l'évolution de la position angulaire d'une pièce tournante à mesure qu'elle est entraînée en rotation, la position angulaire étant ramenée à un déplacement linéaire; - la figure 5 est une courbe analogue indiquant qu'une partie de la courbe de la figure 4 se trouve grossie; - la figure 6 est une vue à plus grande échelle de la figure 4 conformément à la figure 5 montrant d'une part la courbe des positions angulaires mesurées, et la courbe des positions angulaires théoriques; et - les figures 7 et 8 sont deux courbes analogues à la figure 6 résultant de relevés expérimentaux. Nous allons tout d'abord décrire en référence à la figure 1 le dispositif d'équilibrage de moteur à combustion interne pour véhicule destiné à être testé au moyen de l'installation selon l'invention. Le dispositif ou cassette 2 comporte un carter 4 supportant trois arbres 6, 8 et 10 du dispositif. Les trois arbres ont leurs axes longitudinaux parallèles les uns aux autres et distincts. Les arbres 6 et 8 portent chacun deux contrepoids 12 en vue de compenser les défauts d'équilibrage du vilebrequin du moteur dans lequel sera disposé le dispositif d'équilibrage. Les arbres 6 et 8 portent chacun à une extrémité une roue dentée constituée par un pignon 14, 16. Les pignons 14 et 16 sont ici identiques et du type Z41 . Les deux pignons 14 et 16 engrènent directement l'un avec l'autre. L'arbre 8 porte en outre un pignon 18 de type Z49 coaxial par conséquent au pignon 16. L'arbre 10 porte une couronne 20 engrenant directement avec le pignon 18. On a illustré aux figures 2 et 3 respectivement l'engrènement de la couronne 20 avec le pignon 18 et l'engrènement du pignon 16 avec le pignon 14. Les roues 20 et 16 sont qualifiées de menantes tandis que les roues 18 et 14 sont qualifiées de menées par référence au fonctionnement normal du dispositif d'équilibrage une fois celui-ci reçu dans le carter du moteur, fonctionnement au cours duquel les arbres 6 et 8 sont mis en rotation à partir de la rotation de l'arbre 10. Nous allons maintenant décrire l'installation 30 servant à tester le fonctionnement du dispositif d'équilibrage. L'installation comprend un châssis mécanosoudé 32 portant un support assurant l'isostatisme de la cassette et supportant directement celle-ci sur le châssis. Le support donne au dispositif un appui plan et permet son indexage en position. Le carter 4 du dispositif est fixé au support au moyen de plusieurs brides 34. Chaque bride comporte notamment une vis. L'installation 30 comporte un moteur électrique 36 immobilisé rigidement par rapport au châssis 32. Il s'agit d'un moteur électrique standard du commerce, à courant continu, apte à fonctionner dans deux sens de rotation. Le moteur est accouplé au moyen d'une courroie 38 de transmission de puissance avec une roue 40 solidaire d'une extrémité libre de l'arbre 6. L'installation 30 comprend une tête de lecture laser 42 permettant de compter le nombre de tours de l'arbre primaire 8. A cette fin, un marquage approprié 44 est placé sur l'un des contrepoids 12 de l'arbre 8. Le passage de ce marquage en regard de la tête 42 est détecté par cette dernière. L'installation 30 comprend en l'espèce trois codeurs incrémentaux 44 associés respectivement aux arbres 6, 8 et 10. Chaque codeur est ici disposé pour repérer et mesurer la position angulaire de l'extrémité de l'arbre associé. A chaque codeur est associé en propre un amplificateur 46 permettant d'affiner la mesure du codeur. Chaque codeur est d'un type connu en soi. Il sera apte à convertir une mesure optique détectant la position angulaire de l'arbre en un signal électrique. L'installation comprend des moyens informatiques 48 connectés aux amplificateurs 46 de façon à recevoir les signaux transmis par chacun d'eux. Les moyens 48 sont aptes à traiter les signaux transmis et à comparer ces signaux avec des valeurs théoriques prédéterminées. Les moyens 48 seront des moyens informatiques connus en eux-mêmes et aptes par exemple à afficher les courbes précitées. Nous allons maintenant décrire un mode de mise en oeuvre du procédé pour tester le fonctionnement du dispositif 2 au moyen de l'installation 30. On commence par mettre en fonctionnement le moteur 36 dans un premier sens, ce qui met en rotation l'arbre 6 et par voie de conséquence, l'arbre 8 et l'arbre 10. La tête 42 est reliée aux moyens 48 pour servir de référence. En pratique, les mesures de déplacement des arbres et le relevé de leurs positions angulaires se fait à partir d'un instant de référence ou top départ. Ce top est donné par la tête 42 au bout d'un tour complet de l'arbre 8 correspondant à deux passages du marquage 44 devant la tête. Dès que ce top est donné, chaque codeur 44 relève à intervalles de temps réguliers et ce, un grand nombre de fois pour chaque tour d'arbre, la position angulaire de l'arbre associé au codeur. Cette position est convertie en un signal électrique, lequel est amplifié puis transmis aux moyens de traitement 48. Au bout d'un certain nombre de tours de chaque arbre, on inverse le sens de marche du moteur 36 qui tourne donc à partir de cet instant dans un deuxième sens opposé au premier sens de rotation. La figure 4 montre par conséquent l'allure de la courbe représentant l'évolution de la position angulaire de chaque arbre au cours du temps. L'axe des abscisses mesure le temps et l'axe des ordonnées mesure la position angulaire en mètres. Le pallier au sommet de la courbe correspond à l'inversion du sens de rotation du moteur 36. Pour cette courbe également, la mesure angulaire a été ramenée à une mesure linéaire qui donne aux deux parties de la courbe une allure rectiligne. Toutefois, si l'échelle de la courbe est agrandie comme illustré aux figures 5 et 6, la courbe expérimentale relevée 50 a une allure différente de la courbe théorique 52. Cette dernière correspond à la rotation normale de chaque arbre avec une vitesse angulaire parfaitement constante. La courbe 50, au contraire, montre des creux et des bosses qui résultent de la nonconformité géométrique des différentes pièces du dispositif 2. On a ainsi illustré aux figures 7 et 8 l'écart expérimental entre la position angulaire relevée et la position angulaire théorique au cours du temps. La courbe de la figure 7 illustre un manque de matière sur certaines des dents de la roue menée correspondante. Ces dents sont celles qui engrenaient avec la roue menante et correspondent aux relevés figurant dans l'encadré indiqué sur la figure 7. La figure 8 montre dans l'encadré que certaines dents de la roue présentent des traces de choc qui ont provoqué un écart anormal entre la courbe expérimentale et la courbe théorique. A titre d'exemple, on pourra effectuer 5000 mesures pour un tour de chaque roue du dispositif 2. Comme on le voit, l'invention met en oeuvre une mesure de déplacement effectuée par les codeurs incrémentaux positionnés en bout des arbres portant les pignons et la couronne. Le changement de sens effectué en cours de test vise à solliciter et à tester les deux flancs de chaque denture de chaque roue. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. Ainsi, on pourrait alternativement obtenir une information d'énergie pour le mouvement de chacune des pièces du dispositif au moyen d'un accéléromètre. Par ailleurs, l'invention pourra servir à tester des dispositifs d'équilibrage constitués différemment du dispositif 2 qui a été décrit cidessus et comprenant notamment un nombre différent de roues dentées etlou d'arbres. 7 REVENDICATIONS 1. Installation (30) pour tester le fonctionnement d'un dispositif (2) d'équilibrage de moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (44) pour mesurer au moins un paramètre de mouvement d'au moins une pièce tournante (6, 8, 10) du dispositif entraînée en rotation via un engrenage du dispositif. 2. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce 10 que le paramètre est une position angulaire de la pièce. 3. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (36, 38) pour mettre la pièce en rotation. 4. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de mise en rotation sont aptes à faire tourner la pièce dans deux sens opposés. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, la pièce tournante étant une première pièce (6, 8, 10), l'installation comprend des moyens pour compter des tours de rotation d'une deuxième pièce tournante (12). 6. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de comptage comprennent un lecteur (42) à rayon laser. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif comporte au moins deux 30 pièces non coaxiales (6, 8, 10), l'installation comprenant des moyens pour mesurer des paramètres de mouvement de chaque pièce (6, 8, 10) ou d'au moins deux des pièces. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de mesure comprennent au moins un codeur incrémentai (44). 9. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de mesure comprennent un amplificateur (46) pour le codeur ou l'un au moins des codeurs. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (48) pour comparer le paramètre mesuré avec une valeur théorique prédéterminée. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (48) de traitement du paramètre mesuré. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moteur est un moteur de véhicule. 13. Procédé pour tester le fonctionnement d'un dispositif d'équilibrage (2) de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'on mesure un paramètre de mouvement d'une pièce tournante (6, 8, 10) du dispositif entraînée en rotation via un engrenage du dispositif. 14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on mesure le paramètre lorsque la pièce est entraînée en rotation dans un 30 premier sens puis dans un deuxième sens opposé au premier sens. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'on mesure le paramètre directement sur au moins un arbre (6, 8, 10).