FR2809813A1

FR2809813A1 - Balancing shaft holding method and equipment for out of balance measurements, comprises V blocks and holding arms which secure the shaft with the center of gravity in a known position

Info

Publication number: FR2809813A1
Application number: FR0006984A
Authority: FR
Inventors: Jean Paul Assie
Original assignee: Renault Automation Comau SA
Current assignee: Renault Automation Comau SA
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-07
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: FR2809813B1

Abstract

The balancing shaft (100) is supported by V blocks (200) and held in place by holding arms (300,400) such that the assumed position of the center of gravity (G) is known with respect to a reference plane (P) which contains the center of rotation. Particular positions of the center of gravity such as within the reference plane or perpendicular to it facilitate out of balance phase and size calculations An Independent claim is made for equipment to hold the balancing shaft

Description

PROCÉDÉ DE TENUE DE PIÈCE NOTAMMENT D'UN ARBRE D'ÉQUILIBRAGE POUR EFFECTUER UNE MESURE DU BALOURD ET DISPOSITIF PERMETTANT DE LE METTRE EN OEUVRE DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de fabrication des arbres d'équilibrage et aux adaptations permettant le repérage et la définition de leur balourd dans les meilleures conditions. PART KEEPING METHOD IN PARTICULAR OF A BALANCE SHAFT TO PERFORM A MEASUREMENT OF THE UNBALANCE AND DEVICE FOR TO IMPLEMENT IT DOMAIN D The present invention relates to the field of manufacture of balancing shafts and adaptations allowing the identification and the definition of their unbalance under the best conditions. SUMMARY OF THE INVENTION

DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Les arbres d'équilibrage sont des arbres comportant des parties excentrées par rapport à leur de rotation de façon à ce que leur rotation à l'intérieur d'un moteur à combustion interne permette l'élimination phénomènes de vibrations harmoniques apparaissant à l'intérieur d'un moteur. Aussi, il est particulièrement important que le balourd d'un tel arbre soit connu, dé ' ' et situé précisément. DESCRIPTION OF THE PRIOR ART Balancing shafts are shafts having eccentric portions relative to their rotation so that their rotation inside an internal combustion engine allows the elimination of harmonic vibration phenomena. appearing inside an engine. Also, it is particularly important that the unbalance of such a tree is known, de '' and located precisely.

Actuellement, pour définir le balourd d'un arbre d'équilibrage, ce dernier est entraîné en rotation suivant son axe de référence pour mesurer 1 effet de la force centrifuge et ainsi connaître l'amplitude du balourd et sa phase c'est-à-dire le positionnement centre de gravité de l'arbre d'équilibrage par rapport au centre de rotation. Cette opération nécessite la mise en oeuvre d'un poste de mesure de balourd ainsi que d'un montage assurant la tenue de la pièce lors de sa rotation. Currently, to define the unbalance of a balancer shaft, the latter is rotated along its reference axis to measure 1 effect of the centrifugal force and thus know the amplitude of the unbalance and its phase that is to say say the center of gravity positioning of the balancer shaft with respect to the center of rotation. This operation requires the implementation of an unbalance measuring station and a mounting ensuring the holding of the part during its rotation.

I1 doit être bien compris que le domaine d'application de l'invention se distingue opérations d'équilibrage d'un vilebrequin qui peuvent également mettre en oeuvre de tels postes, en ce qu'il met en oeuvre des pièces -les arbres d'équilibrage- sont déjà usinées et dont le balourd doit être au moins parfaitement situé sinon déterminé, mais qui ne doivent pas être équilibrées. La précision requise pour tel domaine d'application est donc bien plus importante que dans le domaine de l'équilibrage des vilebrequins. Comme connue dans l'art antérieur, cette tenue de la pièce est réalisée par un serrage concentrique sur des parties de la pièce considérée comme zones de référence. Cependant, un tel principe engendre des défauts de répétabilité difficilement décelables mais qui sont trop importants pour l'application concernée, à savoir la réalisation d'une pièce dont la rotation doit permettre l'élimination des vibrations harmoniques d'un moteur. It should be understood that the field of application of the invention is distinguished balancing operations of a crankshaft which can also implement such positions, in that it implements parts -the shafts of balancing- are already machined and whose imbalance must be at least perfectly located if not determined, but which must not be balanced. The precision required for such a field of application is therefore much greater than in the field of balancing crankshafts. As known in the prior art, this holding of the part is achieved by concentric clamping on parts of the part considered as reference areas. However, such a principle generates repeatability defects that are difficult to detect but are too important for the application in question, namely the production of a part whose rotation must allow the elimination of harmonic vibrations of an engine.

Ainsi, par exemple, un défaut de répétabilité de l'ordre de deux centièmes entraîne sur une pièce de deux kilogrammes, un défaut de balourd de quatre grammes par centimètre. Un tel défaut est beaucoup trop élevé en comparaison des critères de précision requis pour fabrication d'un arbre d'équilibrage. Thus, for example, a defect of repeatability of the order of two hundredths leads to a piece of two kilograms, an unbalance defect of four grams per centimeter. Such a defect is much too high in comparison with the precision criteria required to manufacture a balancer shaft.

Ces critères de précision ont été fixés pour répondre à deux besoins des constructeurs de moteurs. These precision criteria have been set to meet two needs of the engine manufacturers.

Un premier besoin réside dans la connaissance la plus précise possible de la phase c'est-à-dire positionnement du centre de gravité de l'arbre d'équilibrage par rapport au centre de rotation. repérage de cette position permet d'orienter angulairement l'arbre d'équilibrage dans le moteur de façon à ce que le balourd produit lors de sa rotation compense les vibrations générées dans le moteur notamment par le vilebrequin. Ce repérage angulaire est souvent mis en oeuvre par l'emmanchement d'une roue dentée sur une portée prévue à cet effet, sur l'arbre d'équilibrage. A first need lies in the most accurate knowledge of the phase that is to say positioning the center of gravity of the balancing shaft relative to the center of rotation. locating this position angularly directs the balancer shaft in the engine so that the unbalance produced during its rotation compensates for the vibrations generated in the engine including the crankshaft. This angular registration is often implemented by the fitting of a toothed wheel on a range provided for this purpose on the balancing shaft.

Un deuxième besoin réside dans la détermination la plus précise possible du balourd de l'arbre d'équilibrage pour effectuer une mise au poids ou une classification. DESCRIPTION DE L'INVENTION Pour résoudre le problème constitué par la difficulté de définition précise du balourd d'un arbre d'équilibrage, l'invention met en oeuvre un principe de tenue de la pièce lors de la mesure du balourd, particulièrement judicieux. A cet effet, le procédé de tenue d'une pièce à contre- poids à l'intérieur d'un montage de tenue de pièce à des fins de mesure du balourd de cette dernière, est remarquable en ce qu'il consiste à positionner ladite pièce sur au moins un sous-ensemble de positionnement permettant de situer un plan de référence dont est élément l'axe de la pièce et d'orienter ladite pièce de façon à ce que le centre de gravité supposé de cette dernière adopte une position connue par rapport audit plan. A second need lies in the most accurate determination of the unbalance of the balancer shaft for weighting or classification. DESCRIPTION OF THE INVENTION In order to solve the problem constituted by the difficulty of precisely defining the unbalance of a balancer shaft, the invention implements a principle of holding the workpiece during unbalance measurement, which is particularly judicious. For this purpose, the method of holding a counterweight part inside a part holding assembly for the purpose of measuring the unbalance of the latter, is remarkable in that it consists in positioning said piece on at least one positioning subassembly for locating a reference plane of which the axis of the part is element and for orienting said part so that the assumed center of gravity of said part adopts a known position by report to said plan.

Lorsque la pièce à contrepoids est constituée par un arbre d'équilibrage, la position supposée du centre de gravité peut être grossièrement déterminée dans le plan de symétrie de l'arbre d'équilibrage. En effet, 'arbre d'équilibrage présente des contrepoids positionnés selon une même orientation angulaire par rapport à l'axe de rotation de la pièce. En conséquence, le centre de gravité se trouvera dans le plan de symétrie de la pièce lequel est facilement repérable. When the counterbalance piece is a balancer shaft, the assumed center of gravity position can be roughly determined in the plane of symmetry of the balance shaft. Indeed, balancing shaft has counterweights positioned at the same angular orientation relative to the axis of rotation of the part. As a result, the center of gravity will be in the plane of symmetry of the part which is easily identifiable.

Cette position connue par rapport au plan de référence permet de diminuer les tolérances de positionnement du centre de gravité en diminuant l'écart possible entre la position réelle et celle mesurée et ramenée à un repère définissant par project@ ses coordonnées. This known position relative to the reference plane makes it possible to reduce the positioning tolerances of the center of gravity by reducing the possible difference between the actual position and the measured position and reduced to a reference defining by project @ its coordinates.

Ce procédé est particulièrement utile en ce ses variantes permettent de répondre aux besoins des fabricants d'arbres d'équilibrage. This method is particularly useful in that its variants make it possible to meet the needs of manufacturers of balancing shafts.

Ainsi, par exemple, lorsque le besoin nécessite de situer précisément la phase du balourd, une autre caractéristique particulièrement avantageuse du procédé de l'invention consiste à positionner ladite pièce dans le sous-ensemble de positionnement de façon à ce que son centre de gravité supposé se situe le plus près possible dudit plan de référence. La situation du centre de gravité au plus près du plan de référence permet de diminuer au maximum les écarts possibles entre la position réelle et celle mesurée et ramenée à un repère en définissant par projection, ses coordonnées car les angles de projection sont quasi inexistants. Thus, for example, when the need requires precisely locating the unbalance phase, another particularly advantageous feature of the method of the invention is to position said part in the positioning subassembly so that its assumed center of gravity is as close as possible to the reference plane. The situation of the center of gravity closest to the reference plane makes it possible to reduce as much as possible the possible differences between the actual position and the measured position and reduced to a reference point by defining by projection, its coordinates because the projection angles are almost non-existent.

De même, lorsque le besoin nécessite la mesure du balourd le plus exact possible de la pièce pour effectuer une mise au poids ou une classification, autre caractéristique particulièrement avantageuse du procédé de l'invention consiste à positionner ladite pièce façon à ce que son centre de gravité supposé se trouve dans un plan perpendiculaire audit plan de référence. Le fait de positionner le centre de gravité perpendiculairement au plan de référence assure une projection directe du vecteur défini par le balourd mesuré sans que la position du centre de gravité par rapport à l'axe de rotation de la pièce et, en conséquence, son défaut de positionnement n'entrent en compte dans le calcul du balourd. Similarly, when the need requires the measurement of the unbalance as accurate as possible of the part to carry out a weighting or classification, another particularly advantageous feature of the method of the invention is to position said piece so that its center of assumed gravity is in a plane perpendicular to said reference plane. Positioning the center of gravity perpendicular to the reference plane provides a direct projection of the vector defined by the unbalance measured without the position of the center of gravity with respect to the axis of rotation of the part and, consequently, its defect of positioning does not take into account in the calculation of unbalance.

L'invention a également pour objet le dispositif de tenue de pièce à contrepoids permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. The subject of the invention is also the device for holding a counterbalanced part enabling the method described above to be implemented.

Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractér'stiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de tenue de pièce de type arbre d'équilibrage conforme à l'invention. The basic concepts of the invention having been described above in their most elementary form, other details and characteristics will emerge more clearly on reading the description which follows and with reference to the appended drawings, giving As a nonlimiting example, several embodiments of a balancing shaft type holding device according to the invention.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure la est une vue schématique de coté d'un premier mode de réalisation du dispositif de tenue de pièce conforme à l'invention, La figure lb est une vue schématique de coté d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de tenue de pièce. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1a is a diagrammatic side view of a first embodiment of the part holding device according to the invention. FIG. 1b is a schematic side view of a second embodiment of the device. of room holding.

DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Le dispositif référencé D dans son ensemble, de tenue de pièce, illustré sur le dessin de la figure permet de mettre en oeuvre le procédé décrit plus haut. Ainsi le dispositif D, est constitué par au moins un mandrin de tenue d'un arbre d'équilibrage référencé 100 constituant la pièce à mesurer, ledit mandrin étant ixé sur l'extrémité d'une broche de mesure. Ledit mandrin comprend - au moins deux vés de positionnement (dont un seul 200 apparaît) centrés sur l'axe de la broche qui vont définir parfaitement un plan où passe l'axe de l'arbre d'équilibrage 100, - au moins un moyen de maintien en position l'arbre d'équilibrage dans lesdits vés. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The device referenced D as a whole, part holding, illustrated in the drawing of the figure allows to implement the method described above. Thus the device D is constituted by at least one holding mandrel of a balancing shaft referenced 100 constituting the part to be measured, said mandrel being fixed on the end of a measuring spindle. Said mandrel comprises - at least two positioning ves (of which only one appears 200) centered on the axis of the spindle which will perfectly define a plane where the axis of the balance shaft 100 passes, - at least one means maintaining in position the balance shaft in said vés.

Ledit moyen de maintien est avantageusement constitué par les éléments suivants . Said holding means is advantageously constituted by the following elements.

- quatre doigts de maintien (dont deux et 400 seulement apparaissent) de l'arbre d'équilibrage 100 à commande de déplacement quelconque, - une butée axiale non illustrée, - une butée radiale non illustrée. four holding fingers (of which only two and 400 appear) of the balancing shaft 100 with any displacement control, an axial abutment not shown, a radial abutment not shown.

Comme illustré, ledit arbre d'équilibrage 100 est orienté dans lesdits vés 200 avec ses contrepoids (dont un 110 apparaît) positionnés de façon à ce que 'axe ou le plan de symétrie supposé de l'arbre d'équilibrage 100 et l'axe ou le plan de symétrie du vé 200 se rejoignent assurant ainsi le positionnement du centre de gravité G supposé de l'arbre d'équilibrage 100 le plus prés possible d'un plan de référence P défini par les vés de positionnement 200 et par où passe l'axe dudit arbre d'équilibrage 100. As illustrated, said balance shaft 100 is oriented in said ves 200 with its counterweights (one of which appears 110) positioned so that the axis or the plane of symmetry assumed of the balance shaft 100 and the axis or the plane of symmetry of the vee 200 meet thus ensuring the positioning of the center of gravity G assumed of the balancing shaft 100 as close as possible to a reference plane P defined by the positioning ves 200 and where passes the axis of said balancer shaft 100.

Selon le mode de réalisation illustrée, le dispositif D est aménagé de façon à ce que le vé 200 assure au moyen de ses surfaces d'appui 210 et 220, le positionnement de l'axe géométrique de l'arbre d'équilibrage 100 dans le plan vertical de référence P défini par la bissectrice de l'angle ouvert formé par lesdites surfaces d'appui 210 et 220 du vé 200. Ainsi, dans ce mode de réalisation, le vé est disposé de façon à ce que l'arbre d'équilibrage puisse être porté par ce dernier. Aussi, en orientant le contrepoids 110 vers le bas c'est-à-dire de façon à ce que le plan de symétrie supposé de l'arbre 100 et le plan vertical référence P soient quasi superposés, le centre de gravité G se retrouve dans le plan de référence P répondant ainsi aux besoins des constructeurs automobiles. En effet, une pièce du type arbre d'équilibrage 100 comme illustré, le centre de gravité G se trouvera dans le plan de symétrie de la pièce. Le fait de ramener le centre de gravité G dans un plan connu P où se trouve également l'axe de la pièce 100 est, comme expliqué plus haut, particulièrement avantageux pour les fabricants d'arbres d'équilibrage. According to the illustrated embodiment, the device D is arranged so that the vee 200 ensures by means of its bearing surfaces 210 and 220, the positioning of the geometric axis of the balancer shaft 100 in the vertical plane of reference P defined by the bisector of the open angle formed by said bearing surfaces 210 and 220 of vee 200. Thus, in this embodiment, the vee is arranged so that the shaft of balancing can be carried by the latter. Also, by orienting the counterweight 110 downwards, that is to say so that the assumed plane of symmetry of the shaft 100 and the vertical plane reference P are almost superimposed, the center of gravity G is found in the reference plan P thus meeting the needs of car manufacturers. Indeed, a piece of the balancing shaft type 100 as shown, the center of gravity G will be in the plane of symmetry of the room. Returning the center of gravity G to a known plane P, which is also the axis of the workpiece 100, is, as explained above, particularly advantageous for manufacturers of balancing shafts.

Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif D de tenue de la pièce 100, l'arbre 100 est orienté dans lesdits vés 200 avec ses contrepoids 110 orientés de façon à ce que son axe ou son plan de symétrie supposé soit perpendiculaire à l'axe ou au plan de symétrie du vé 200 assurant ainsi positionnement du centre de gravité G supposé de la pièce 100 dans un plan perpendiculaire au plan de référence défini par les vés de positionnement 200 et par où passe l'axe de l'arbre 100. According to another particularly advantageous embodiment of the device D of the workpiece 100, the shaft 100 is oriented in said vés 200 with its counterweight 110 oriented so that its axis or its plane of symmetry assumed is perpendicular to the the axis or the plane of symmetry of the vee 200 thus ensuring positioning of the center of gravity G assumed of the piece 100 in a plane perpendicular to the reference plane defined by the positioning ves 200 and through which the axis of the shaft 100 passes .

Ainsi, lorsque le vé 200 définit au moyen de ses surfaces d'appui, un plan de référence P vertical, l' de symétrie ou le plan de symétrie où se trouve le centre de gravité G, est perpendiculaire audit plan P lorsque contrepoids 110 se trouvent sur le côté c'est-à-dire lorsque le plan de symétrie supposé de l'arbre 100 dans lequel se trouve théoriquement le centre de gravité trouve perpendiculairement audit plan P. Thus, when the vee 200 defines by means of its bearing surfaces, a vertical reference plane P, the symmetry plane or the plane of symmetry in which the center of gravity G is located, is perpendicular to said plane P when counterweight 110 is are located on the side that is to say when the assumed plane of symmetry of the shaft 100 in which is located theoretically the center of gravity is perpendicular to said plane P.

On comprend que le dispositif de tenue de pièce, vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci- dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans esprit les plus larges.It is understood that the piece holding device, has just been described above and shown, has been for the purpose of disclosure rather than limitation. Of course, various arrangements, modifications and improvements may be made to the example above, without departing from the scope of the invention taken in its aspects and in the broadest spirit.

Claims

CLAIMS

1. A method of holding a counterweight part (100) (110) inside a part holding assembly, for unbalance measurement by rotation of the latter CHARACTERIZED IN THAT it consists in positioning said part (100) on at least one positioning subassembly (200) for locating a reference plane (P) of which the axis of the workpiece (100) is element and for orienting said workpiece (100) so as to the assumed center of gravity (G) of the latter adopts a known position with respect to said plane (P).

2. holding method according to the claim, CHARACTERIZED IN THAT it consists in positioning said piece (100) in the positioning subassembly so that its assumed center of gravity (G) is as close as possible to said reference plane (P).

3. holding method according to the claim, CHARACTERIZED IN THAT it consists in positioning said piece (100) so that its assumed center of gravity (G) is in a plane perpendicular to said reference plane (P).

4. holding device (D) for implementing the method according to claims 1, 2 and 3, CHARACTERIZED BY THE FACT THAT it is constituted by at least one holding mandrel (100) fixed on the end a measuring spindle, said mandrel comprising - at least two positioning ves (200) centered on the axis of the spindle which will perfectly define a plane where the axis of the part (100) passes, - at least one means for holding the workpiece (100) in said vés (200). S. holding device (D) for implementing the method according to claim 4, CHARACTERIZED BY THE FACT that said holding means is constituted by the following elements. - Four retaining fingers (300 and 400) of the piece (100) with any displacement control, - an axial stop, - a radial abutment. 6. holding device (D) according to claim 4, CHARACTERIZED BY THE FACT THAT said piece (100 is oriented in said vés (200) with its counterweight (110) positioned so that the axis or plane of symmetry assumed of the piece (100) is confused with the axis or plane of symmetry vés (200) thus ensuring the positioning of the assumed center of gravity (G) the room as close as possible to a reference plane (P) defined by the positioning ves (200) and through which the axis of the workpiece (100) passes 7. The holding device (D) according to claim 4, CHARACTERIZED BY THE FACT THAT said workpiece (100 is positioned in said ves (200) with its counterweights (110) oriented so that the axis or the plane of symmetry assumed of the piece (100) is perpendicular to the axis or the plane of symmetry of the vés (200) thus ensuring the positioning the assumed center of gravity (G) of the workpiece (100) in a plane perpendicular to the reference plane (P) defined by the positioning ves (200) and through which the axis of the workpiece (100) passes.