FR2868163A1 - Connecting rod assembly testing stand for hydrodynamic bearing of internal combustion engine, has system driving in rotation crankshaft of connecting rod assembly, and loading system acting on connecting rod of assembly - Google Patents
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Abstract
Description
Banc d'essai de paliers hydrodynamiques.Hydrodynamic bearing test bench.
L'invention concerne un banc d'essai de paliers hydrodynamiques. The invention relates to a test stand of hydrodynamic bearings.
Un moteur à combustion interne comporte de nombreux paliers hydrodynamiques, par exemple pour le montage en rotation du vilebrequin sur un bloc moteur, de la bielle sur le maneton ou du piston sur la bielle. Ce type de palier est caractérisé par la présence, lors du fonctionnement, d'un film de lubrifiant interposé entre un tourillon et un logement, généralement équipé d'un coussinet. On trouve également des paliers de ce type dans d'autres mécanismes. An internal combustion engine comprises numerous hydrodynamic bearings, for example for the rotational mounting of the crankshaft on an engine block, the connecting rod on the crank pin or the piston on the connecting rod. This type of bearing is characterized by the presence, during operation, of a lubricant film interposed between a pin and a housing, generally equipped with a bearing. There are also bearings of this type in other mechanisms.
Pour évaluer la résistance des éléments d'un palier, il est possible d'effectuer le montage de l'organe à tester dans un moteur, et de faire fonctionner le moteur sur un banc d'essai. Cependant, même si ce type d'essais représente les conditions réelles d'utilisation des organes, il est assez coûteux à mettre en oeuvre, en particulier par les opérations de montage nécessaires. Par ailleurs, de nombreuses pièces du moteur sont susceptibles de défaillir, ce qui perturberait l'essai en cours. De plus, il n'est pas toujours aisé de contrôler toutes les conditions de fonctionnement. To evaluate the resistance of the elements of a bearing, it is possible to mount the test member in a motor, and operate the engine on a test bench. However, even if this type of test represents the actual conditions of use of the organs, it is quite expensive to implement, in particular by the necessary assembly operations. In addition, many parts of the engine are likely to fail, which would disrupt the current test. In addition, it is not always easy to control all operating conditions.
On connaît un banc d'essai dans lequel un palier est reconstitué avec un tourillon, un coussinet et un logement. Selon le montage, le tourillon ou le logement est entraîné en rotation. Un vérin hydraulique permet de soumettre le palier à une charge pendant la rotation. La charge peut être cyclique afin de mieux simuler les conditions réelles auxquelles le palier est destiné à être soumis. A test bench is known in which a bearing is reconstituted with a journal, a bearing and a housing. Depending on the mounting, the pin or housing is rotated. A hydraulic cylinder makes it possible to subject the bearing to a load during rotation. The load can be cyclic to better simulate the actual conditions to which the bearing is intended to be subjected.
Cependant, ce type de montage ne permet pas de simuler tout type de chargement, et donc ne reproduit pas suffisamment fidèlement le fonctionnement réel des paliers. En particulier, dans le cas des paliers d'embiellage, les efforts apparaissent dans plusieurs directions. De plus, dans un montage réel, les pièces subissent de petites déformations qui influent sur le comportement des paliers et qui ne sont pas reproduites sur ce banc d'essais. However, this type of assembly does not simulate any type of loading, and therefore does not reproduce sufficiently faithfully the actual operation of the bearings. In particular, in the case of the bearings of crankshaft, the efforts appear in several directions. Moreover, in a real assembly, the parts undergo small deformations which influence the behavior of the bearings and which are not reproduced on this test bench.
C'est donc un objectif de l'invention de proposer un banc d'essai de paliers d'un embiellage de moteur reproduisant des conditions de chargement proche des conditions réelles. It is therefore an object of the invention to provide a bearing test stand of a motor linkage reproducing loading conditions close to real conditions.
Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un banc d'essai d'un échantillon comportant au moins un palier, le banc comportant un système d'entraînement en rotation d'un premier élément de l'échantillon, un système de chargement agissant sur un deuxième élément de l'échantillon. Selon l'invention, l'échantillon est un embiellage dont le premier élément est un vilebrequin, le deuxième élément est une bielle, le vilebrequin étant monté rotatif par au moins deux paliers sur une pièce de montage fixée sur le banc, un pied de la bielle étant monté rotatif sur un maneton du vilebrequin par l'intermédiaire d'un palier de maneton, une tête de bielle étant montée pivotante sur une chape du système de chargement. With this objective in view, the subject of the invention is a test bench of a sample comprising at least one bearing, the bench comprising a system for driving in rotation a first element of the sample, a system for loading acting on a second element of the sample. According to the invention, the sample is a linkage of which the first element is a crankshaft, the second element is a connecting rod, the crankshaft being rotatably mounted by at least two bearings on a mounting part fixed on the bench, a foot of the connecting rod being rotatably mounted on a crankpin of the crankshaft via a crankpin bearing, a crankshaft being pivotally mounted on a yoke of the loading system.
Ainsi, il est possible de réaliser l'essai d'un embiellage dans des conditions de montage proches de la réalité du fonctionnement dans un moteur, sans avoir les risques ou inconvénients liés au fonctionnement directement dans un moteur. Thus, it is possible to perform the test of a crankshaft in mounting conditions close to the reality of operation in an engine, without having the risks or disadvantages of operating directly in an engine.
De préférence, le système de chargement comporte un dispositif élastique agissant sur la chape pour exercer une force de rappel élastique. Preferably, the loading system comprises an elastic device acting on the yoke to exert an elastic restoring force.
Le dispositif élastique est un moyen simple d'exercer un chargement sur l'embiellage. On constate que les conditions de charges en fonctionnement sur le banc d'essai sont suffisamment proches de celles rencontrées dans une situation réelle dues à la pression de combustion dans une chambre de combustion pour qu'elles soient représentatives. The elastic device is a simple way of exerting loading on the crankshaft. It is noted that the operating load conditions on the test bench are sufficiently close to those encountered in a real situation due to the combustion pressure in a combustion chamber to be representative.
Dans un premier mode de réalisation, la chape est montée coulissante selon un axe de coulissement, un ressort à lames s'étendant perpendiculairement à l'axe de coulissement pour exercer la force de rappel élastique sur la chape. La chape simule avantageusement le piston d'un moteur. In a first embodiment, the yoke is slidably mounted along a sliding axis, a leaf spring extending perpendicularly to the sliding axis for exerting the elastic restoring force on the yoke. The clevis advantageously simulates the piston of an engine.
De manière avantageuse, le ressort à lames comporte deux appuis dont l'écartement relatif est réglable. On ajuste ainsi facilement la raideur du ressort. Advantageously, the leaf spring comprises two supports whose relative spacing is adjustable. This makes it easy to adjust the stiffness of the spring.
Selon un perfectionnement, la position des appuis est en outre réglable selon l'axe de coulissement. On ajuste ainsi la plage d'efforts auxquels le coulisseau est soumis. According to an improvement, the position of the supports is further adjustable along the axis of sliding. This adjusts the range of forces to which the slider is subjected.
Dans un deuxième mode de réalisation, le dispositif élastique comporte un coulisseau monté en translation selon un axe de coulissement, et au moins un ressort de compression agissant sur le coulisseau et dont l'axe est parallèle à l'axe de coulissement. In a second embodiment, the elastic device comprises a slide mounted in translation along a sliding axis, and at least one compression spring acting on the slide and whose axis is parallel to the sliding axis.
De manière particulière, les ressorts sont amovibles pour pouvoir ajuster la force de rappel élastique en ajustant le nombre de ressorts. In particular, the springs are removable to adjust the elastic return force by adjusting the number of springs.
Dans un troisième mode de réalisation, le dispositif élastique comporte un bras dont une extrémité est montée pivotante, l'autre extrémité portant la chape. Avec une longueur de bras adaptée, on obtient quasiment une translation de la chape. In a third embodiment, the elastic device comprises an arm whose one end is pivotally mounted, the other end bearing the yoke. With a suitable arm length, almost a translation of the screed is obtained.
Dans cette configuration, le système de chargement comporte par exemple une barre de torsion agissant sur le bras. In this configuration, the loading system comprises for example a torsion bar acting on the arm.
De manière commune à tous les modes de réalisation, le vilebrequin est monté sur la pièce de montage par trois paliers consécutifs dont deux sont de part et d'autre du maneton. On reproduit ainsi de manière suffisamment réaliste les contraintes sur le vilebrequin. Avec seulement deux paliers, la déformation du vilebrequin nuit à la représentativité de l'essai, tandis qu'avec plus de paliers, les efforts d'entraînement seraient augmentés. In common with all the embodiments, the crankshaft is mounted on the mounting piece by three consecutive bearings, two of which are on either side of the crankpin. The constraints on the crankshaft are thus reproduced in a sufficiently realistic manner. With only two bearings, the deformation of the crankshaft hampers the representativeness of the test, while with more levels, training efforts would be increased.
De manière avantageuse, la tête de bielle est reliée à la chape par l'intermédiaire d'un palier de piston à tester. On est donc en mesure d'évaluer également avec le banc d'essai les performances du palier de piston. Advantageously, the connecting rod head is connected to the yoke by means of a piston bearing to be tested. It is therefore also possible to evaluate the performance of the piston bearing with the test bench.
Le banc d'essai peut également comporter deux arbres d'équilibrages montés rotatifs parallèlement au vilebrequin, des moyens de synchronisation permettant d'entraîner l'un des arbres d'équilibrage à la même vitesse de rotation et dans le même sens que le vilebrequin, et l'autre arbre d'équilibrage à la même vitesse de rotation que le vilebrequin et dans le sens opposé. The test bench may also comprise two balancing shafts rotatably mounted parallel to the crankshaft, synchronization means for driving one of the balancing shafts at the same speed of rotation and in the same direction as the crankshaft, and the other balancer shaft at the same rotational speed as the crankshaft and in the opposite direction.
De manière particulière, la pièce de montage est amovible par rapport à un bâti du banc d'essai. In particular, the mounting piece is removable relative to a frame of the test bench.
On peut ainsi prévoir différentes pièces de montage pour le même banc, chaque pièce de montage étant adaptée à un type de vilebrequin. It is thus possible to provide different mounting parts for the same bench, each mounting piece being adapted to a type of crankshaft.
Selon un perfectionnement, la pièce de montage comporte un circuit de lubrification pour alimenter les paliers en lubrifiant. According to an improvement, the mounting part comprises a lubrication circuit for supplying the bearings with lubricant.
L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective de la partie supérieure d'un banc d'essais conforme à l'invention; la figure 2 est une vue de face de la partie inférieure du premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue en perspective de la partie inférieure d'un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une vue latérale d'un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue en perspective du banc de la figure 4. The invention will be better understood and other features and advantages will appear on reading the description which follows, the description referring to the appended drawings among which: - Figure 1 is a perspective view of the upper part of a test bench according to the invention; Figure 2 is a front view of the lower part of the first embodiment of the invention; Figure 3 is a perspective view of the lower part of a second embodiment of the invention; FIG. 4 is a side view of a third embodiment of the invention; FIG. 5 is a perspective view of the bench of FIG. 4.
La partie supérieure 1 d'un banc d'essais, montrée sur la figure 1, est commune à tous les modes de réalisation qui vont être décrits ci-après. The upper part 1 of a test bench, shown in FIG. 1, is common to all the embodiments which will be described below.
Le banc d'essais est destiné à tester un embiellage comportant un vilebrequin 2 et une bielle 3. Il comporte un bâti 10 sur lequel est rapportée une pièce de montage 11 dans laquelle le vilebrequin 2 est monté rotatif autour d'un axe de vilebrequin V. La pièce de montage 11 est par exemple fixée de manière rigide sur le bâti, par exemple par des vis. Le vilebrequin 2 comporte de manière classique cinq tourillons 20 coaxiaux entre lesquels sont disposés quatre manetons 21. Une bielle est montée de manière classique sur un premier maneton 21, un pied 30 de la bielle entourant le maneton 21. The test bench is intended to test a crankshaft comprising a crankshaft 2 and a rod 3. It comprises a frame 10 on which is attached a mounting piece 11 in which the crankshaft 2 is rotatably mounted about a crankshaft axis V The mounting piece 11 is for example fixed rigidly on the frame, for example by screws. The crankshaft 2 conventionally comprises five coaxial journals 20 between which are arranged four crank pins 21. A crank is mounted in a conventional manner on a first crank pin 21, a foot 30 of the rod surrounding the crank pin 21.
La pièce de montage 11 comporte trois cavités 110 séparées par quatre parois 111. Les cavités 110 sont prévues pour le passage de trois des quatre manetons 21, tandis que les parois 111 comportent des logements demi-cylindriques. Trois premières parois 111 reçoivent trois chapeaux de palier 112 pour former des paliers avec les chapeaux 112 et avec les tourillons 20. Les chapeaux de palier 112 peuvent être des pièces de série conçues pour être montées sur un moteur. La pièce de montage 11 comporte également un circuit de lubrification 114 pour alimenter les paliers en lubrifiant. The mounting piece 11 comprises three cavities 110 separated by four walls 111. The cavities 110 are provided for the passage of three of the four pins 21, while the walls 111 comprise half-cylindrical housings. Three first walls 111 receive three bearing caps 112 to form bearings with the caps 112 and with the journals 20. The bearing caps 112 may be standard parts designed to be mounted on a motor. The mounting piece 11 also comprises a lubrication circuit 114 for supplying the bearings with lubricant.
Le banc d'essais comporte également des moyens d'entraînement du vilebrequin 2 en rotation, non représentés, et connectés à une extrémité de ce dernier. The test bench also comprises means for driving the crankshaft 2 in rotation, not shown, and connected to one end of the latter.
Le bâti 10 comporte en outre deux arbres d'équilibrage 12 montés rotatifs selon des axes parallèles à l'axe de vilebrequin V. Ils sont entraînés de manière synchrone avec le vilebrequin, l'un des deux arbres d'équilibrage 12 tournant en sens inverse de celui du vilebrequin. Pour cela, le vilebrequin comporte par exemple une première poulie crantée 13 fixée sur une extrémité du vilebrequin. Les arbres d'équilibrage 12 comportent respectivement une deuxième 14 et une troisième poulie 15 crantée dans le même plan que la première poulie 13. Une poulie de renvoi 16 est montée librement rotative sur le bâti 10 au-delà de la troisième poulie crantée 15. Une courroie 17 crantée sur ses deux faces s'enroule partiellement autour de la poulie de renvoi 16, de la première 13 et de la deuxième poulie 14 par sa face interne, et autour de la troisième poulie 15 par sa face externe. Un galet tendeur 18 permet de mettre la courroie 17 en tension. The frame 10 further comprises two balancing shafts 12 rotatably mounted along axes parallel to the crankshaft axis V. They are driven synchronously with the crankshaft, one of the two balancing shafts 12 rotating in the opposite direction from that of the crankshaft. For this, the crankshaft comprises for example a first toothed pulley 13 fixed on one end of the crankshaft. The balancer shafts 12 respectively comprise a second 14 and a third pulley 15 toothed in the same plane as the first pulley 13. A return pulley 16 is freely rotatably mounted on the frame 10 beyond the third toothed pulley 15. A belt 17 notched on both sides winds partially around the pulley 16, the first 13 and the second pulley 14 by its inner face, and around the third pulley 15 by its outer face. A tensioning roller 18 makes it possible to put the belt 17 in tension.
Selon un premier mode de réalisation, montré sur la figure 2, le bâti 10 comporte en partie inférieure un système de chargement comprenant une chape 102 montée coulissante dans une rainure 103 s'étendant selon un axe de coulissement A, sensiblement vertical. Un tourillon de bielle 101 traverse la chape 102 et l'oeil d'une tête 31 de la bielle. Une traverse 106, liée au bâti, porte deux appuis 105 de manière symétrique par rapport à l'axe de coulissement A. Un ressort à lames 104 s'étend perpendiculairement à l'axe de coulissement A, en étant en contact avec les appuis 105 et portant la chape 102. According to a first embodiment, shown in Figure 2, the frame 10 comprises in the lower part a loading system comprising a yoke 102 slidably mounted in a groove 103 extending along a sliding axis A, substantially vertical. A crank pin 101 passes through the yoke 102 and the eye of a head 31 of the connecting rod. A crossbar 106, linked to the frame, carries two supports 105 symmetrically with respect to the sliding axis A. A leaf spring 104 extends perpendicular to the sliding axis A, being in contact with the supports 105 and wearing the clevis 102.
Les appuis 105 sont montés pour être réglables en distance par rapport à l'axe de coulissement A, selon les flèches F1 ou F2. Par ailleurs, la traverse 106 est réglable en hauteur selon la direction de l'axe de coulissement, en direction des flèches F3 ou F4. The supports 105 are mounted to be adjustable in distance relative to the sliding axis A, according to the arrows F1 or F2. Furthermore, the cross member 106 is adjustable in height in the direction of the sliding axis, in the direction of arrows F3 or F4.
Lorsque le vilebrequin est entraîné en rotation, la tête 31 de la bielle met en mouvement de translation alternatif la chape 102, ce qui fait fléchir le ressort à lames 104 jusque dans la position dessinée en traits tiretés. Ainsi, l'embiellage formé par le vilebrequin 2 et la bielle 3 est soumis à des efforts dans le sens de la flèche F3. When the crankshaft is rotated, the head 31 of the connecting rod moves reciprocating the yoke 102, which bends the leaf spring 104 into the position drawn in dashed lines. Thus, the linkage formed by the crankshaft 2 and the rod 3 is subjected to efforts in the direction of the arrow F3.
Le réglage de la distance entre les appuis 105 permet de modifier la raideur du ressort à lames 104. The adjustment of the distance between the supports 105 makes it possible to modify the stiffness of the leaf spring 104.
De même, le réglage de la position en hauteur de la traverse 106 permet de décaler la plage d'efforts opposés par le ressort à lames 104 à l'embiellage. Similarly, the adjustment of the height position of the cross member 106 makes it possible to shift the range of forces opposed by the leaf spring 104 to the linkage.
Dans un deuxième mode de réalisation, représenté sur la figure 3, le système de chargement comprend une chape 202 fixée sur coulisseau ayant la forme d'un plateau mobile 203 monté coulissant sur trois colonnes 204 de guidage selon l'axe de coulissement A. Trois bagues 211 épaulées fixées sur le plateau mobile 203 sont interposées entre le plateau mobile 203 et les colonnes 204. Les colonnes 204 sont fixées sur un plateau de support 205 monté coulissant également selon l'axe de coulissement A par rapport à un cylindre de guidage 207 du bâti 10. Des ressorts hélicoïdaux 208 sont montés soit autour des colonnes 204, soit entre des paires formées d'un guide inférieur 209 fixé sur le plateau de support et d'un guide supérieur 210 fixé sous le plateau mobile 203. La position du plateau de support 205 est réglable, par des moyens non représentés, dans la direction de l'axe de coulissement A, selon les flèches F5 ou F6 jusqu'à la position représentée en traits tiretés. In a second embodiment, shown in Figure 3, the loading system comprises a yoke 202 fixed on a slider in the form of a movable plate 203 slidably mounted on three guide columns 204 along the axis of sliding A. Three Bushings 211 stepped fixed on the movable plate 203 are interposed between the movable plate 203 and the columns 204. The columns 204 are fixed on a support plate 205 also slidably mounted along the axis of sliding A relative to a guide cylinder 207 of the frame 10. Coil springs 208 are mounted either around the columns 204 or between pairs formed of a lower guide 209 fixed to the support plate and an upper guide 210 fixed under the movable plate 203. The position of the support plate 205 is adjustable, by means not shown, in the direction of the sliding axis A, according to the arrows F5 or F6 to the position shown in phantom security interests.
Lorsque le vilebrequin 2 est entraîné en rotation, la tête 31 de la bielle met en mouvement de translation alternatif la chape 202, ce qui met en mouvement alternatif le plateau mobile 203 selon la direction de coulissement. Dans ce mouvement, les ressorts hélicoïdaux 208 sont comprimés. Ainsi, l'embiellage est soumis à des efforts dans le sens de la flèche F5. When the crankshaft 2 is rotated, the head 31 of the connecting rod moves reciprocating the yoke 202, which reciprocates the movable plate 203 in the direction of sliding. In this movement, the coil springs 208 are compressed. Thus, the linkage is subjected to efforts in the direction of arrow F5.
L'ajustement du nombre de ressorts hélicoïdaux 208 ainsi que de leurs caractéristiques permet de modifier la raideur de l'effort opposé à l'embiellage. De même, le réglage de la position en hauteur du plateau de support 205 permet de décaler la plage d'efforts opposés à l'embiellage. The adjustment of the number of coil springs 208 and their characteristics makes it possible to modify the stiffness of the force opposed to the crankshaft. Likewise, the adjustment of the height position of the support plate 205 makes it possible to shift the range of forces opposed to the linkage.
Les figures 4 et 5 montrent un troisième mode de réalisation dans lequel les moyens de chargement comporte un bras 301 articulé autour d'un axe de torsion T. Le bras comporte à une extrémité une chape 302 dans laquelle la tête de bielle est montée pivotante. Le bras 301 est fixé sur une barre de torsion 303 pour que le bras pivote autour de l'axe T en opposant une force élastique à un mouvement alternatif de la bielle dans le sens des flèches F7 ou F8. L'autre extrémité de la barre de torsion 303 est fixée dans le bâti 10. Figures 4 and 5 show a third embodiment in which the loading means comprises an arm 301 articulated about a torsion axis T. The arm comprises at one end a yoke 302 in which the connecting rod head is pivotally mounted. The arm 301 is fixed on a torsion bar 303 so that the arm pivots about the axis T by opposing an elastic force to a reciprocating movement of the rod in the direction of the arrows F7 or F8. The other end of the torsion bar 303 is fixed in the frame 10.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20161130 |