FR2878591A1 - Crankshaft and accessory driving pulley assembling device for motor vehicle, has screw with head of appropriate form to maintain crankshaft, pulley and connecting units between them, and inserted in tapered hole of end of crankshaft - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif d'assemblage d'un vilebrequinThe present invention relates to a device for assembling a crankshaft
et d'une poulie de commande d'accessoires qu'il entraîne, permettant de supprimer les degrés de liberté relatifs en rotation et en translation de ces élérrients entre eux, afin d'améliorer and an accessories control pulley that it drives, to remove the relative degrees of freedom in rotation and translation of these elements between them, to improve
la tenue mécanique de l'ensemble sous les sollicitations des couples dynamiques d'un moteur en fonctionnement. Ce dispositif est, de préférence mais de manière non limitative, destiné à un véhicule automobile. the mechanical strength of the assembly under the stresses of the dynamic couples of a running engine. This device is preferably, but not limited to, a motor vehicle.
D'une manière classique, le vilebrequin d'un moteur entraîne en rotation, par l'intermédiaire d'au moins un élément de liaison approprié, une poulie entraînant à son tour un certain nombre d'accessoires: la qualité et la reproductibilité de cette transmission de mouvement passe donc nécessairement par la qualité et la reproductibilité de la liaison entre ledit vilebrequin, ledit au moins un élément de liaison, et ladite poulie. En cela, il sera particulièrement recherché de supprimer toute rotation et toute translation relatives de ces éléments les uns par rapport aux autres. In a conventional manner, the crankshaft of a motor drives in rotation, via at least one suitable connecting element, a pulley which in turn causes a certain number of accessories: the quality and the reproducibility of this transmission of movement necessarily passes through the quality and reproducibility of the connection between said crankshaft, said at least one connecting element, and said pulley. In this, it will be particularly sought to eliminate any rotation and relative translation of these elements relative to each other.
Plusieurs dispositifs d'assemblage d'un vilebrequin avec la poulie de commande d'accessoires qu'il entraîne sont connus dans l'état de la technique, qui permettent d'approcher cet objectif. Several devices for assembling a crankshaft with the accessory control pulley that it drives are known in the state of the art, which make it possible to approach this objective.
Dans le mode d'assemblage présenté par le document JP5026248, par exemple, deux méplats sont réalisés sensiblement symétriquement à l'extrémité du vilebrequin, ainsi qu'une rainure sensiblement périphérique. L'extrémité du vilebrequin est engagée dans un orifice lisse sensiblement central de la poulie, et deux plaques insérées respectivement de part et d'autre de ladite poulie permettent de réaliser l'assemblage. La première plaque, située du même côté de ladite poulie que ledit vilebrequin, comporte un orifice dont la forme est sensiblement complémentaire de celle de l'extrémité dudit vilebrequin comportant lesdits méplats. La deuxième plaque présente une échancrure sensiblement en forme de U destinée à coopérer avec ladite rainure réalisée en périphérie de ladite extrémité dudit vilebrequin. Une fois le montage réalisé, ladite extrémité dudit vilebrequin traverse ainsi, successivement, la première plaque, puis la poulie sensiblement en son centre, puis enfin la deuxième plaque, dont ladite échancrure sensiblement en forme de U vient s'engager dans ladite rainure périphérique réalisée à l'extrémité dudit vilebrequin. Deux rivets solidarisent ces différents éléments entre eux. Ainsi, ladite poulie est arrêtée en rotation par ladite première plaque, ladite deuxième plaque permettant de bloquer ladite poulie en translation sur ledit vilebrequin. Dans un tel mode d'assemblage, toutefois, la présence desdits rivets limite fortement les possibilités de démontage de l'un des éléments, conduisant, d'une part, à compliquer les opérations de maintenance, et, d'autre part, au risque d'introduction de jeux non souhaités dans ledit assemblage en cas de démontages successifs. In the assembly mode presented by the document JP5026248, for example, two flats are made substantially symmetrically at the end of the crankshaft, and a substantially peripheral groove. The end of the crankshaft is engaged in a substantially central smooth orifice of the pulley, and two plates inserted respectively on either side of said pulley allow the assembly to be carried out. The first plate, located on the same side of said pulley as said crankshaft, has an orifice whose shape is substantially complementary to that of the end of said crankshaft having said flats. The second plate has a notch substantially U-shaped for cooperating with said groove formed at the periphery of said end of said crankshaft. Once the assembly is completed, said end of said crankshaft thus passes successively through the first plate, then the pulley substantially at its center, then finally the second plate, of which said substantially U-shaped notch engages in said peripheral groove made. at the end of said crankshaft. Two rivets solidarize these different elements between them. Thus, said pulley is stopped in rotation by said first plate, said second plate for locking said pulley in translation on said crankshaft. In such an assembly mode, however, the presence of said rivets greatly limits the possibilities of disassembling one of the elements, leading, on the one hand, to complicate the maintenance operations, and, on the other hand, to the risk introduction of undesired games in said assembly in case of successive disassembly.
Le document US5720685 présente un mode d'assemblage dans lequel l'axe d'un moteur électrique et le moyeu de la poulie que ce moteur entraîne comportent, à leurs périphéries respectives, un certain nombre de rainures et de cannelures destinées à coopérer afin de supprimer tout degré relatif de liberté en rotation dudit axe par rapport à ladite poulie. US5720685 discloses a method of assembly in which the axis of an electric motor and the hub of the pulley that this motor drives comprise, at their respective peripheries, a number of grooves and grooves intended to cooperate in order to suppress any relative degree of freedom in rotation of said axis relative to said pulley.
La réalisation des cannelures et rainures peut toutefois s'avérer complexe et coûteuse pour des matériaux destinés à un environnement tel que celui du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel les contraintes mécaniques et thermiques, ainsi que les sollicitations dynamiques en cours de fonctionnement sont plus importantes que dans l'application évoquée par le document cité. The production of grooves and grooves can however prove to be complex and expensive for materials intended for an environment such as that of the internal combustion engine of a motor vehicle, in which the mechanical and thermal stresses, as well as the dynamic stresses in progress. of operation are more important than in the application mentioned by the cited document.
Une alternative est présentée par le document WO0047908, dans lequel le moyeu de la poulie ou de l'engrenage lié à un arbre de liaison ou vilebrequin est une pièce sensiblement cylindrique dont une extrémité est sensiblement obturée par une plaque dans laquelle une empreinte spécifique est réalisée afin de bloquer les translations éventuelles relatives des éléments les uns par rapport aux autres. Dans ce mode d'assemblage, la surface interne dudit moyeu de la poulie comporte en outre au moins une cannelure spécifique destinée à coopérer avec au moins une rainure complémentaire réalisée sur ledit arbre de liaison ou vilebrequin. An alternative is presented by the document WO0047908, in which the hub of the pulley or the gear connected to a connecting shaft or crankshaft is a substantially cylindrical part, one end of which is substantially closed by a plate in which a specific impression is made. in order to block the possible relative translations of the elements relative to each other. In this method of assembly, the inner surface of said hub of the pulley further comprises at least one specific groove intended to cooperate with at least one complementary groove formed on said connecting shaft or crankshaft.
Ledit moyeu de ladite poulie est, toutefois, ici, une pièce dont la réalisation mécanique est relativement complexe, notamment en fonction de la forme de l'empreinte spécifique réalisée dans ladite plaque placée à son extrémité (pouvant, par exemple, imposer une réalisation séparée de ladite plaque, puis une opération de soudure de celle-ci à l'extrémité dudit moyeu). Des jeux en translation peuvent, de plus, ici, apparaître entre les différents éléments. Dans ce type d'assemblage, en outre, le mode de réalisation de la poulie (soudure de plaques autour dudit moyeu, ou pressage dudit moyeu à l'intérieur du corps de ladite poulie) introduit une contrainte de fabrication supplémentaire. Said hub of said pulley is, however, here a part whose mechanical realization is relatively complex, in particular according to the shape of the specific imprint made in said plate placed at its end (which may, for example, require a separate embodiment of said plate, then a welding operation thereof at the end of said hub). Games in translation can, in addition, here, appear between the different elements. In this type of assembly, moreover, the embodiment of the pulley (welding of plates around said hub, or pressing of said hub within the body of said pulley) introduces an additional manufacturing constraint.
La présente invention a pour but de proposer, pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, un mode d'assemblage d'un vilebrequin et d'une poulie de commande d'accessoires dans lequel les degrés de liberté relatifs des différents éléments les uns par rapport aux autres soient minimisés, aussi bien en rotation qu'en translation, offrant des possibilités de serrage contrôlé, et présentant un montage aisé et reproductible, même en cas de démontages répétés, tout en préservant un faible coût de réalisation. The purpose of the present invention is to propose, for the internal combustion engine of a motor vehicle, a method of assembling a crankshaft and an accessory control pulley in which the relative degrees of freedom of the various elements relative to each other are minimized, both in rotation and translation, offering controlled clamping possibilities, and having an easy and reproducible assembly, even in case of repeated disassembly, while preserving a low cost of production.
L'invention atteint son but grâce à un dispositif d'assemblage d'un vilebrequin et d'une poulie de commande d'accessoires, dans lequel l'extrémité dudit vilebrequin traverse un élément de liaison et le moyeu de ladite poulie, lesdits vilebrequin, élément de liaison, et moyeu présentant des formes appropriées pour supprimer les degrés relatifs de liberté en rotation respectivement desdits vilebrequin et élément de liaison, ainsi que poulie et élément de liaison, dans lequel ladite extrémité dudit vilebrequin comporte un alésage sensiblement coaxial, caractérisé en ce qu'un moyen de forme appropriée pour le maintien entre eux desdits vilebrequin, poulie, et élément de liaison, est inséré dans ledit alésage. The invention achieves its goal by means of a device for assembling a crankshaft and an accessory control pulley, in which the end of said crankshaft passes through a connecting element and the hub of said pulley, said crankshaft, connecting element, and hub having appropriate shapes to remove relative degrees of rotational freedom respectively of said crankshaft and connecting member, as well as pulley and connecting element, wherein said end of said crankshaft comprises a substantially coaxial bore, characterized in that that means of suitable shape for maintaining between them said crankshaft, pulley, and connecting element, is inserted into said bore.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit alésage est taraudé, et ledit moyen de forme appropriée pour le maintien est une vis dont le serrage met les différents éléments de l'assemblage en compression. In a preferred embodiment of the invention, said bore is threaded, and said shape-appropriate means for holding is a screw whose tightening puts the various elements of the assembly in compression.
Avantageusement, l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ledit élément de liaison a une forme générale sensiblement cylindrique, et comporte, sur une partie au moins de sa surface intérieure, une forme complémentaire de deux méplats sensiblement symétriques réalisés à la périphérie de ladite extrémité dudit vilebrequin; et ledit élément de liaison est réalisé par forgeage, ledit élément de liaison a une forme générale sensiblement cylindrique, et comporte, sur une partie au moins de sa périphérie extérieure, deux méplats sensiblement symétriques destinés à coopérer avec une forme complémentaire réalisée dans le moyeu de ladite poulie lors de l'opération de forgeage, les deux méplats aidant un opérateur lors de l'assemblage en orientant l'élément de liaison en fonction de l'orientation des méplats réalisés à la périphérie de l'extrémité du vilebrequin, - ladite extrémité dudit vilebrequin et lesdits méplats qu'elle comporte sont réalisés par fraisage. Advantageously, the invention may also have one or more of the following characteristics: said connecting element has a substantially cylindrical general shape, and comprises, on at least part of its inner surface, a complementary shape of two substantially symmetrical flats made at the periphery of said end of said crankshaft; and said connecting element is made by forging, said connecting element has a substantially cylindrical general shape, and comprises, on at least part of its outer periphery, two substantially symmetrical flats intended to cooperate with a complementary shape formed in the hub of said pulley during the forging operation, the two flats helping an operator during assembly by orienting the connecting element as a function of the orientation of the flats made at the periphery of the end of the crankshaft, - said end said crankshaft and said flats it comprises are made by milling.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée du dispositif d'assemblage selon l'invention et de ses des différents éléments, - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale de l'ensemble des éléments du dispositif d'assemblage selon l'invention, montés. Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the description which follows, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a schematic perspective exploded view of the assembly device according to the invention and its different elements, - Figure 2 is a schematic cross-sectional view of all the elements of the assembly device according to the invention, mounted.
Le dispositif selon l'invention permet, ainsi que le montre la figure 1, de relier un vilebrequin 1 à une poulie de commande d'accessoires 2. Cet assemblage est réalisé au moyen d'un élément de liaison 3, de forme générale sensiblement cylindrique, dans lequel vient se loger l'extrémité 1' dudit vilebrequin 1, dans laquelle est réalisé un alésage sensiblement coaxial 5. Dans le dispositif d'assemblage selon l'invention, ledit alésage 5 est destiné à accueillir un moyen 6 approprié pour l'assemblage et le maintien entre eux desdits vilebrequin 1, poulie 2, et élément de liaison 3. The device according to the invention makes it possible, as shown in FIG. 1, to connect a crankshaft 1 to an accessory control pulley 2. This assembly is produced by means of a connecting element 3 of generally cylindrical general shape. , in which is housed the end 1 'of said crankshaft 1, in which is formed a substantially coaxial bore 5. In the assembly device according to the invention, said bore 5 is intended to accommodate a means 6 suitable for the assembling and maintaining between them said crankshaft 1, pulley 2, and connecting element 3.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, et ainsi que le présentent les figures 1 et 2, ledit alésage 5 est un trou taraudé, et ledit moyen 6 est une vis dont le serrage permet, grâce à une forme appropriée de la tête 6' de ladite vis 6, le maintien par compression desdits différents éléments du dispositif d'assemblage selon l'invention entre eux. II est à noter que tout autre type de moyen de forme appropriée pour le maintien peut toutefois être retenu sans qu'il nuise à l'invention. In a preferred embodiment of the invention, and as shown in FIGS. 1 and 2, said bore 5 is a tapped hole, and said means 6 is a screw whose tightening makes it possible, thanks to a suitable shape of the head 6 'of said screw 6, holding by compression of said various elements of the assembly device according to the invention between them. It should be noted that any other type of form means suitable for the maintenance can however be retained without damaging the invention.
Par ailleurs, lesdits vilebrequin 1, moyeu 4 de ladite poulie 2, et élément de liaison 3 ont des formes appropriées pour la suppression de toute possibilité de rotation relative de l'un desdits éléments de l'assemblage par rapport aux autres. Moreover, said crankshaft 1, hub 4 of said pulley 2, and connecting element 3 have appropriate shapes for the suppression of any possibility of relative rotation of one of said elements of the assembly relative to the others.
De manière connue, et ainsi que le montre la figure 1, deux méplats 7, sensiblement symétriques, sont réalisés de part et d'autre de ladite extrémité 1' dudit vilebrequin 1. Ces deux méplats 7 sont destinés à coopérer avec une forme complémentaire 8 conférée à une partie au moins de la surface intérieure dudit élément de liaison 3. Grâce au contact plan-plan ainsi réalisé et à un ajustage approprié des cotes respectives de ladite extrémité 1' dudit vilebrequin 1, desdits méplats 7, et de ladite forme appropriée 8 de ladite surface intérieure dudit élément de liaison 3, toute possibilité de rotation relative dudit vilebrequin 1 par rapport audit élément de liaison 3 est ainsi supprimée. In known manner, and as shown in Figure 1, two flats 7, substantially symmetrical, are formed on either side of said end 1 'of said crankshaft 1. These two flats 7 are intended to cooperate with a complementary shape 8 conferred on at least a part of the inner surface of said connecting element 3. Thanks to the plane-plane contact thus made and to a suitable adjustment of the respective dimensions of said end 1 'of said crankshaft 1, said flats 7, and of said appropriate shape 8 of said inner surface of said connecting member 3, any possibility of relative rotation of said crankshaft 1 relative to said connecting member 3 is thus suppressed.
Complémentairement, dans le dispositif selon l'invention, deux méplats 9, sensiblement symétriques, sont également réalisés sur une partie au moins de la surface extérieure dudit élément de liaison 3: ces méplats 9 sont destinés à coopérer avec une forme complémentaire 10 réalisée dans le moyeu 4 de ladite poulie 2, et sont ainsi destinés à aider l'opérateur lors de l'assemblage et lui permettre d'orienter convenablement l'élément de liaison 3 sur la forme complémentaire du vilebrequin. Grâce au contact plan-plan ainsi réalisé et à un ajustage approprié des cotes respectives de ladite forme 10 réalisée dans ledit moyeu 4 de ladite poulie 2, de ladite surface intérieure de élément de liaison 3 par l'intermédiaire des méplats 7, toute possibilité de rotation relative de ladite poulie 2 par rapport audit élément de liaison 3 est ainsi supprimée. Complementarily, in the device according to the invention, two flats 9, substantially symmetrical, are also made on at least part of the outer surface of said connecting element 3: these flats 9 are intended to cooperate with a complementary shape 10 formed in the hub 4 of said pulley 2, and are thus intended to assist the operator during assembly and allow him to properly orient the connecting element 3 on the complementary shape of the crankshaft. Thanks to the plane-plane contact thus made and to a suitable adjustment of the respective dimensions of said shape 10 made in said hub 4 of said pulley 2, of said inner surface of the connecting element 3 via the flats 7, any possibility of relative rotation of said pulley 2 with respect to said connecting element 3 is thus suppressed.
L'assemblage ainsi réalisé permet donc, par l'intermédiaire dudit élément de liaison 3, de supprimer toute possibilité de rotation relative dudit vilebrequin 1 par rapport à ladite poulie 2. The assembly thus produced thus makes it possible, by means of said connecting element 3, to eliminate any possibility of relative rotation of said crankshaft 1 with respect to said pulley 2.
Pour permettre l'ajustement précis, précédemment évoqué, des cotes des différents éléments, les procédés de fabrication des différents éléments du dispositif d'assemblage selon l'invention doivent être adaptés. Ainsi, de manière préférée mais non limitative, ledit alésage taraudage 5 et l'extrémité 1' sont réalisés par tournage, et lesdits méplats 7 sont réalisés par fraisage. To allow the precise adjustment, previously mentioned, dimensions of the various elements, the manufacturing processes of the various elements of the assembly device according to the invention must be adapted. Thus, preferably but not limited to, said tapping bore 5 and the end 1 'are made by turning, and said flats 7 are made by milling.
De même, préférentiellement mais de manière non exclusive, ledit élément de liaison 3 est réalisé par forgeage, ce qui lui confère, en outre, une résistance satisfaisante au regard des contraintes que ledit moyen 6 apporte lors de sa mise en place et de son serrage. Likewise, preferably but not exclusively, said connecting element 3 is made by forging, which gives it, in addition, a satisfactory resistance with respect to the stresses that said means 6 brings during its installation and its tightening. .
Enfin, de manière avantageuse mais non limitative, ladite empreinte dudit moyeu 4 de la poulie 2 est réalisée par emboutissage. Finally, advantageously but not limitatively, said impression of said hub 4 of the pulley 2 is made by stamping.
La mise en oeuvre de l'ensemble de ces procédés permet ainsi d'atteindre les précisions souhaitées des cotes critiques pour le dispositif d'assemblage selon l'invention, tout en conservant des coûts de réalisation peu élevés. Le dispositif d'assemblage selon l'invention est, en outre, d'un montage simple et rapide. The implementation of all these methods thus makes it possible to achieve the desired accuracies of the critical dimensions for the assembly device according to the invention, while maintaining low realization costs. The assembly device according to the invention is, moreover, a simple and fast assembly.
Enfin, l'utilisation, dans le mode de réalisation préféré de l'invention présenté par les figures 1 et 2, d'une vis 6 pour le maintien des différents éléments de l'assemblage, permet, outre des démontages aisés, le contrôle de la force de serrage appliquée à l'ensemble du dispositif d'assemblage, ainsi que la suppression de tout risque de jeu en translation de l'un quelconque des éléments de l'assemblage par rapport à l'autre. Finally, the use, in the preferred embodiment of the invention presented in FIGS. 1 and 2, of a screw 6 for holding the various elements of the assembly, makes it possible, in addition to easy dismantling, to control the the clamping force applied to the assembly assembly as a whole, as well as the elimination of any risk of translational play of any one of the elements of the assembly relative to the other.
II est également à noter que, d'une manière avantageuse complémentaire, la forme intérieure dudit élément de liaison (3) peut être sensiblement conique, afin de compléter le blocage en translation et le serrage de ladite extrémité 1' dans ledit élément de liaison (3). It should also be noted that, in an advantageously complementary manner, the inner shape of said connecting element (3) can be substantially conical, in order to complete the locking in translation and the clamping of said end 1 'in said connecting element ( 3).
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