FR2864236A1 - Crankshaft bearing`s traction force resistance testing device, has traction units to simulate radial forces imposed to bearing, and plate to vary angle between normal to side of cylinder housing and direction of forces - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE TEST D'UN PALIER DE VILEBREQUINDEVICE FOR TESTING A CRANKSHAFT BEARING
La présente invention concerne un dispositif de test de résistance aux efforts de traction d'un palier de vilebrequin de moteur à combustion de véhicules automobiles. The present invention relates to a device for testing the tensile strength of a crankshaft bearing of a motor vehicle combustion engine.
Il est connu de tester les paliers de vilebrequin lors d'essais de moteurs à combustion interne sur des bancs de test. Ces essais permettent notamment de tester la tenue aux efforts de traction des paliers du vilebrequin. Cependant ces essais sont chers car il faut utiliser un moteur complet, et longs car la fréquence des sollicitations des paliers de vilebrequin est limitée au régime du moteur. De plus, ce type d'essai ne permet pas de réaliser des analyses statistiques, car d'une part le nombre d'échantillons reste limité, et car d'autre part les sollicitations exercées sur le palier sont difficiles à contrôler. Les analyses statistiques peuvent permettre de déterminer par exemple une durée de vie du palier en fonction des contraintes qui lui sont appliquées. It is known to test the crankshaft bearings during internal combustion engine tests on test benches. These tests make it possible in particular to test the resistance to the traction forces of the bearings of the crankshaft. However, these tests are expensive because it is necessary to use a complete engine, and long because the frequency of the crankshaft bearing stresses is limited to the engine speed. In addition, this type of test does not allow for statistical analysis, because on the one hand the number of samples is limited, and on the other hand the stresses exerted on the bearing are difficult to control. The statistical analyzes can make it possible to determine for example a duration of the bearing according to the constraints which are applied to it.
L'invention vise à pallier les inconvénients de l'état 25 de la technique. The invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art.
Dans ce but, elle fournit un dispositif de test de résistance aux efforts de traction d'un palier de vilebrequin constitué d'un chapeau de palier fixé sur un carter cylindres de moteur à combustion interne, le dispositif comportant des moyens de traction d'un tourillon logé dans le palier à la place du vilebrequin qui simulent les efforts radiaux imposés au palier par le vilebrequin lors du fonctionnement du moteur. For this purpose, it provides a device for testing the tensile forces of a crankshaft bearing consisting of a bearing cap fixed on a cylinder block of an internal combustion engine, the device comprising traction means of a trunnion housed in the bearing instead of the crankshaft which simulate the radial forces imposed on the bearing by the crankshaft during operation of the engine.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le dispositif peut comporter des moyens pour faire varier un angle a entre la normale à la face du carter 2864236 2 cylindres recevant les chapeaux de paliers et la direction des efforts de traction. According to other features of the invention: the device may comprise means for varying an angle between the normal to the face of the casing and receiving the bearing caps and the direction of the traction forces.
- l'angle a peut varier de 0 à 30 de part et d'autre de la normale à la face du carter cylindres recevant les 5 chapeaux de paliers, et de préférence de 0 à 10 . the angle α may vary from 0 to 30 on either side of the normal to the face of the cylinder block receiving the bearing caps, and preferably from 0 to 10.
- les moyens pour faire varier l'angle a peuvent être constitués de plaques support comportant des faces non coplanaires. the means for varying the angle a may consist of support plates comprising non-coplanar faces.
- les moyens pour faire varier l'angle a peuvent 10 comporter une plaque support inclinable. the means for varying the angle a may comprise a tilting support plate.
- la plaque support peut être fixée d'une part sur le banc de test, et d'autre part sur face du carter cylindres recevant la culasse. - The support plate can be fixed firstly on the test bench, and secondly on the cylinder head side receiving the cylinder head.
- le tourillon peut être monté dans une chape raccordée 15 à un système de traction. the journal can be mounted in a clevis connected to a traction system.
L'invention fournit également un tourillon appartenant au dispositif de test et présentant des caractéristiques des parties du vilebrequin se montant dans le palier. The invention also provides a journal belonging to the test device and having characteristics of crankshaft portions mounting in the bearing.
L'invention fournit également un procédé de test de résistance aux efforts de traction d'un palier de vilebrequin, les efforts radiaux imposés au palier étant exercés par un tourillon fixe monté à la place du vilebrequin dans le palier. The invention also provides a method of testing the tensile forces of a crankshaft bearing, the radial forces imposed on the bearing being exerted by a fixed pin mounted in place of the crankshaft in the bearing.
On peut fixer le tourillon sur une chape qui se 25 raccorde à un système de traction. The trunnion can be attached to a clevis which connects to a traction system.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 est une vue de face du dispositif de test des paliers de vilebrequin. The present invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description of an embodiment taken by way of example and in no way limiting, and illustrated by the appended drawings in which: FIG. 1 is a front view of the crankshaft bearing test device.
- La figure 2 est une vue de côté du dispositif de test des paliers de vilebrequin. - Figure 2 is a side view of the test device of the crankshaft bearings.
En référence à la figure 1, le palier est constitué d'un carter cylindres 4 de moteur à combustion interne 2864236 3 définissant un évidement demicirculaire, d'un chapeau de palier 5 qui définit un évidement demicirculaire de même forme que celui du carter cylindres 4. L'évidement demi-circulaire du chapeau de palier 5 se fixe sur le carter cylindres 4 en face de son évidement demi-circulaire par l'intermédiaire de vis 6. With reference to FIG. 1, the bearing consists of a crankcase 4 of an internal combustion engine 2864236 3 defining a semicircular recess, of a bearing cap 5 which defines a semicircular recess of the same shape as that of the crankcase 4 The semicircular recess of the bearing cap 5 is fixed on the cylinder block 4 opposite its semicircular recess via screws 6.
Pour appliquer des efforts de traction sur le palier, l'invention comporte un tourillon 8. Ce tourillon 8 se loge dans le palier à la place du vilebrequin. Il s'agit d'un axe qui présente des caractéristiques des parties du vilebrequin, comme par exemple des caractéristiques dimensionnelles et mécaniques. Pour représenter les conditions réelles, on utilise des demi coussinets 7 placés entre le tourillon 8 et d'une part l'évidement demi- circulaire du chapeau de palier 5 et d'autre part l'évidement circulaire du carter cylindres 4. To apply traction forces on the bearing, the invention comprises a pin 8. This pin 8 is housed in the bearing instead of the crankshaft. This is an axis that has characteristics of crankshaft parts, such as dimensional and mechanical characteristics. To represent the actual conditions, half-bushings 7 placed between the trunnion 8 and the half-circular recess of the bearing cap 5 and the circular recess of the crankcase 4 are used.
Le tourillon 8 est une pièce de liaison entre le palier et une chape 9 qui d'une part est solidaire du tourillon 8 et qui d'autre part se raccorde à un système de traction non représenté. La chape 9 comporte une première partie inférieure en forme de U inversé, dont les deux flancs sont percés pour recevoir le tourillon 8. La chape 9 comporte également une deuxième partie en forme de plat disposée sur la base du U inversé et percée pour recevoir un axe de fixation au système de traction. Le perçage du plat est perpendiculaire aux perçages coaxiaux des flancs du u. The pin 8 is a connecting piece between the bearing and a yoke 9 which on the one hand is integral with the pin 8 and which on the other hand is connected to a not shown traction system. The yoke 9 has a first U-shaped inverted lower part, the two sides of which are pierced to receive the pin 8. The yoke 9 also comprises a second flat-shaped portion disposed on the base of the inverted U and pierced to receive a axis of attachment to the traction system. The drilling of the plate is perpendicular to the coaxial holes of the flanks of the u.
Le tourillon 8 a une longueur qui lui permet de dépasser des flancs du U de la chape 9. The trunnion 8 has a length which allows it to go beyond the flanks of the U of the yoke 9.
L'effort de traction appliqué sur le palier est un effort dont la direction suit la normale à la face du carter cylindres 4 recevant les chapeaux de paliers 5. Pour simuler les efforts de traction appliqués au palier dans les conditions réelles, il est nécessaire que l'on puisse régler l'inclinaison de la direction des efforts par rapport à la normale à la face du carter cylindres 4 recevant les chapeaux de paliers 5. On définit pour cela 2864236 4 l'angle a qui est l'angle entre la normale à la face du carter cylindres 4 recevant les chapeaux de paliers 5 et la direction de l'effort de traction qui est appliqué au palier. The traction force applied to the bearing is a force whose direction follows the normal to the face of the crankcase 4 receiving the bearing caps 5. To simulate the traction forces applied to the bearing under real conditions, it is necessary that it is possible to adjust the inclination of the direction of the forces relative to the normal to the face of the cylinder block 4 receiving the bearing caps 5. For this purpose, the angle α which is the angle between the normal at the face of the cylinder block 4 receiving the bearing caps 5 and the direction of the tensile force that is applied to the bearing.
L'angle a varie de 0 à 30 de part et d'autre de la normale à la face du carter cylindres 4 recevant les chapeaux de paliers 5, et de préférence de 0 à 10 . Cette plage d'angle est représentative des efforts de traction appliqués au palier, car elle simule l'angle des efforts qui sont appliqués par la bielle d'un piston sur le maneton d'un vilebrequin. Pour permettre à l'angle a de varier, le tourillon 8 qui est solidaire de la chape 9 peut tourner dans le palier par l'intermédiaire des demi coussinets 7. The angle α varies from 0 to 30 on either side of the normal to the face of the cylinder block 4 receiving the bearing caps 5, and preferably from 0 to 10. This angle range is representative of the traction forces applied to the bearing, because it simulates the angle of the forces that are applied by the connecting rod of a piston on the crankpin of a crankshaft. To allow the angle a to vary, the pin 8 which is integral with the yoke 9 can rotate in the bearing via the half bearings 7.
Pour fixer le carter cylindre 4 sur le banc de test 1, l'invention comporte une plaque support 2. La plaque support 2 se fixe d'une part sur le banc de test 1 par l'intermédiaire de brides de fixation 3, et d'autre part sur la face du carter cylindres 4 recevant la culasse, c'est-à-dire qu'elle se fixe sur le carter cylindres 4 à la place de la culasse. To fix the cylinder block 4 on the test bench 1, the invention comprises a support plate 2. The support plate 2 is fixed firstly on the test bench 1 by means of clamps 3, and on the other hand on the face of the cylinder block 4 receiving the cylinder head, that is to say, it is fixed on the cylinder block 4 in place of the cylinder head.
La plaque 2 est l'élément par lequel on fait varier l'angle a. Comme représenté sur la figure 1, la plaque support 2 comporte des faces de fixation non coplanaires, c'est-à-dire que la face supérieure définit un angle par rapport à la face inférieure. Par face supérieure, on entend la face qui se fixe sur la face du carter cylindres 4 recevant la culasse. Pour faire varier l'angle a, on utilise un jeu de plaques support 2 avec des faces de fixation qui présentent des angles d'inclinaison différents. Selon une variante de l'invention, on peut utiliser une seule plaque support 2 montée sur le banc de test de façon inclinable. Cette variante présente l'avantage de n'utiliser qu'une seule plaque support 2. The plate 2 is the element by which the angle a is varied. As shown in Figure 1, the support plate 2 has non-coplanar attachment faces, that is to say that the upper face defines an angle with respect to the lower face. By upper face is meant the face which is fixed on the face of the cylinder block 4 receiving the cylinder head. To vary the angle a, a set of support plates 2 is used with fixing faces which have different angles of inclination. According to a variant of the invention, it is possible to use a single support plate 2 mounted on the test bench in an inclinable manner. This variant has the advantage of using only one support plate 2.
En référence à la figure 1, dans le cas d'un test d'un palier comportant un carter cylindres 4 à cylindres en 2864236 5 lignes, l'angle a correspond à l'angle d'inclinaison des faces de fixations de la plaque support 2. Dans le cas d'un test d'un palier comportant un carter cylindres à cylindres en V non représenté, l'angle a ne correspond plus à l'angle d'inclinaison des faces de fixation de la plaque support 2. Il faut tenir compte de l'angle d'inclinaison du V des cylindres pour l'élaboration des plaques supports 2. With reference to FIG. 1, in the case of a test of a bearing comprising a crankcase 4 with cylinders in rows 2864236, the angle a corresponds to the angle of inclination of the fastening faces of the support plate. 2. In the case of a bearing test comprising a cylinder block V cylinders not shown, the angle a no longer corresponds to the angle of inclination of the attachment faces of the support plate 2. It is necessary to take into account the angle of inclination of the V of the rolls for the production of the support plates 2.
Pour réaliser un test de paliers, on commence par positionner le carter cylindres 4 avec la plaque support 2 sur le banc de test 1. To carry out a bearing test, it is first necessary to position the cylinder block 4 with the support plate 2 on the test bench 1.
Ensuite on prépare l'assemblage du palier en insérant le tourillon 8 dans la chape 9 en ayant pris soin de placer le chapeau de palier 5 muni de son demi coussinet 7. Then the assembly of the bearing is prepared by inserting the trunnion 8 into the yoke 9, taking care to place the bearing cap 5 provided with its half-pad 7.
Ensuite on place le tourillon 8 préalablement assemblé avec la chape 9 dans l'évidement demi-circulaire du carter cylindres 4 munie de son demi coussinet 7, et on vient fixer le chapeau 5 sur le carter cylindres 4. On utilise pour cela les vis de fixation 6. Lors du montage du tourillon 8 dans le palier, il est important de graisser la surface de contact des demi coussinets 7, car compte tenu de l'application des sollicitations sur le palier qui sont de l'ordre de 100 Hz, il y a un risque de grippage par échauffement, voire de casse du palier. Then the trunnion 8 previously assembled with the yoke 9 is placed in the semicircular recess of the cylinder block 4 provided with its half-bushing 7, and the cap 5 is fixed on the cylinder block 4. The screws fixing 6. When mounting the journal 8 in the bearing, it is important to grease the contact surface of the half-bearings 7, because taking into account the application of the stresses on the bearing which are of the order of 100 Hz, it there is a risk of seizure by heating or even breakage of the bearing.
Il est nécessaire de serrer les vis 6 avec une tension de serrage connu, et d'enregistrer cette valeur pour chaque palier testé. On peut utiliser par exemple un système fonctionnant par ultrasons pour connaître la tension réellement installée. It is necessary to tighten the screws 6 with a known tightening tension, and to record this value for each bearing tested. For example, an ultrasonic system can be used to know the actual installed voltage.
Il est aussi nécessaire d'enregistrer la valeur de 30 dépassement de chaque demi coussinet 7 pour chaque palier testé. It is also necessary to record the overshoot value of each half-pad 7 for each test bearing.
Ensuite, on paramètre le banc de test, en définissant les contraintes qui seront appliquées: - amplitude de l'effort de traction (effort dynamique) 35 - fréquence de l'effort de traction (de l'ordre de 100Hz) 2864236 6 Effort moyen de traction (effort statiquey On lance le banc de test jusqu'au nombre de cycles désirés ou jusqu'au déclenchement de l'une des alarmes du système de traction. Then, we set the test bench, defining the constraints that will be applied: - amplitude of the tensile force (dynamic force) 35 - frequency of the tensile force (of the order of 100 Hz) 2864236 6 Average effort traction (static force) The test bench is started up to the desired number of cycles or until one of the alarms of the traction system is triggered.
A la fin du test, on démonte l'assemblage du tourillon 8 dans le palier, et on recommence l'opération pour le palier suivant du carter cylindres 4. At the end of the test, it dismounts the assembly of the journal 8 in the bearing, and the operation is repeated for the next bearing of the cylinder block 4.
Un des avantages de la présente invention est que la mise en oeuvre des essais est plus rapide et moins compliquée que des essais sur un banc moteur réel. One of the advantages of the present invention is that the implementation of the tests is faster and less complicated than tests on a real engine bench.
Un autre avantage est que l'on a un contrôle total des sollicitations appliquées sur les paliers, car on peut agir sur la direction et l'intensité des sollicitations. Another advantage is that one has a total control of the stresses applied on the bearings, because one can act on the direction and the intensity of the sollicitations.
Un autre avantage est que l'on peut réaliser un traitement statistique des résultats d'essais pour obtenir une approche de fiabilité et pour déterminer par exemple une durée de vie d'un palier en fonction des sollicitations qui lui sont appliquées. Another advantage is that it is possible to perform a statistical treatment of the test results to obtain a reliability approach and to determine, for example, a lifetime of a bearing as a function of the stresses applied to it.
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