FR2975182A1 - Method for characterizing coating properties of axle of engine piston of vehicle, involves rotating piston axle previously introduced into small end of connecting rod and measuring resistive torque exerted on axle by torque meter - Google Patents

Method for characterizing coating properties of axle of engine piston of vehicle, involves rotating piston axle previously introduced into small end of connecting rod and measuring resistive torque exerted on axle by torque meter Download PDF

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Abstract

The method involves rotating an axle (16) of a piston previously introduced into a small end (10) of a connecting rod by a motor (38), where the small end is outside the motor. Resistive torque exerted on the axle is measured by a torque meter placed in a line of a shaft of the motor, where the motor is connected to a shaft. Wear is listed by measuring wear grooves on the axle and/or by estimating used volume of the axle. Load is applied on a location of the small end by a cylinder (22), where the small end is subjected to maximal stress exerted by an engine of a vehicle during operation. An independent claim is also included for a test bench for characterizing tribological properties of an axle of a piston for an engine of a vehicle.

Description

PROCEDE ET BANC D'ESSAI DE CARACTERISATION DES PROPRIETES TRIBOLOGIQUES D'UN AXE DE PISTON POUR MOTEUR DE VEHICULE [0001 L'invention se rapporte à un procédé et à des bancs d'essai de caractérisation des propriétés tribologiques d'un axe de piston pour moteur de véhicule. [0002] Dans le fonctionnement d'un moteur de véhicule, plusieurs éléments jouent un rôle important. L'axe de piston est un exemple d'un tel élément. En effet, l'axe de piston est un élément qui participe à la transformation du mouvement linéaire du piston dans le cylindre en mouvement rotatif du vilebrequin. L'axe est usuellement en acier traité avec un état de surface tribofini, le piston étant très souvent en aluminium. [0003] C'est sur l'axe que vient se positionner le pied 10 de bielle par l'intermédiaire de la bague 12 de bielle ainsi que l'illustrent les deux schémas des figures 1 et 2. La figure 1 est le schéma d'une bielle 14 avec une bague 12 alors que la figure 2 représente un pied 10 de bielle et la bague 12 équipée d'un axe 16. Dans le but de réduire les pertes mécaniques par frottement, la bague 12 de bielle est usuellement à base de bronze. Le choix d'un tel matériau conduit à un coefficient de frottement relativement faible entre l'axe 16 et le pied 10 de bielle. [0004] Cependant, la volonté de réduire l'encombrement dans l'espace sous capot du véhicule, et notamment l'encombrement lié au bloc moteur implique que les conditions de fonctionnement des organes mécaniques sont de plus en plus sévères. Il en résulte que les frottements et l'usure des pièces en mouvement relatif telles que les axes 16 de piston sont accrus. [0005] Pour lutter contre de tels phénomènes de frottements et d'usure, il a été choisi d'appliquer des revêtements à bas coefficient de friction sur les axes 16 de piston. De plus, une amélioration de l'état de surface de ces revêtements, par exemple à l'aide d'une texturation adaptée, permet d'envisager la suppression de la bague 12 en bronze. [0006] De ce fait, il est souhaitable de caractériser les propriétés tribologiques des pièces de révolution comme les axes 16 de piston, et notamment du ou des revêtements d'un tel axe 16. La tribologie est la science qui étudie les phénomènes susceptibles de se produire entre deux systèmes matériels en contact, immobiles ou animés de mouvements relatifs. La tribologie recouvre, entre autres, les domaines du frottement, de l'usure et de la lubrification. [0007] Deux approches sont connues pour évaluer les performances tribologiques des axes 16 de piston et les revêtements qui y sont déposés. [0008] La première méthode est une méthode d'évaluation approximative très souvent utilisée par les fabricants d'axes ou les spécialistes en revêtement. Dans cette méthode, une éprouvette est fabriquée avec un matériau ayant les caractéristiques identiques à celle de l'axe 16. La nature du matériau, le traitement thermique appliqué, la rugosité et l'état de surface sont des exemples de caractéristiques. L'éprouvette est souvent plane, ce qui lui confère la forme de plaque. Un tel exemple de réalisation est illustré par la figure 3 qui montre un schéma de montage de l'éprouvette 18, celle-ci ayant la forme d'une plaque. Le revêtement à tester est directement appliqué sur l'éprouvette 18 plane. [0009] Un morceau d'échantillon représentatif de la pièce antagoniste à l'éprouvette 18 munie du revêtement est utilisé et mis en frottement sur la plaque. The invention relates to a method and test benches for characterizing the tribological properties of a piston pin for the purpose of determining the properties of a piston pin for a motor vehicle. vehicle engine. In the operation of a vehicle engine, several elements play an important role. The piston pin is an example of such an element. Indeed, the piston pin is an element that participates in the transformation of the linear movement of the piston in the cylinder in rotary motion of the crankshaft. The axis is usually treated steel with a surface tribofini surface, the piston being very often aluminum. It is on the axis that is positioned the foot 10 of the rod via the ring 12 connecting rod as illustrated in the two diagrams of Figures 1 and 2. Figure 1 is the diagram of a connecting rod 14 with a ring 12 whereas FIG. 2 shows a connecting rod 10 and the ring 12 equipped with an axis 16. In order to reduce the mechanical losses by friction, the ring 12 of the connecting rod is usually based on of bronze. The choice of such a material leads to a relatively low coefficient of friction between the axis 16 and the foot 10 of the connecting rod. However, the desire to reduce the size in the space under the hood of the vehicle, including the size associated with the engine block implies that the operating conditions of the mechanical members are increasingly severe. As a result, the friction and wear of the relatively moving parts such as the piston pins 16 are increased. To combat such phenomena of friction and wear, it has been chosen to apply coatings with a low coefficient of friction on the pins 16 of the piston. In addition, an improvement in the surface condition of these coatings, for example by means of a suitable texturing, makes it possible to envisage the removal of the bronze ring 12. Therefore, it is desirable to characterize the tribological properties of the parts of revolution such as piston pins 16, and in particular the coating or coatings of such an axis 16. Tribology is the science that studies the phenomena likely to occur between two material systems in contact, motionless or animated relative movements. Tribology covers, among others, the areas of friction, wear and lubrication. [0007] Two approaches are known to evaluate the tribological performance of the piston pins 16 and the coatings deposited therein. The first method is an approximate evaluation method very often used by the manufacturers of axes or coating specialists. In this method, a specimen is made of a material having the same characteristics as the axis 16. The nature of the material, the heat treatment applied, the roughness and the surface condition are examples of characteristics. The specimen is often flat, which gives it the shape of plate. Such an embodiment is illustrated in FIG. 3, which shows an assembly diagram of the specimen 18, the latter having the shape of a plate. The coating to be tested is directly applied to the flat specimen 18. A sample piece representative of the counterpart to the test piece 18 provided with the coating is used and rubbed on the plate.

Dans le cas de l'axe 16 du piston, il s'agit de la bague 12 du pied 10 de bielle qui est en bronze. L'échantillon 20 est représenté sur la figure 4. [0010] L'essai est réalisé sur un moyen d'essai de laboratoire équipé de capteurs qui permettent de mesurer le coefficient de frottement et l'usure des pièces. Il en est ainsi déduit si le revêtement est adapté ou non selon le coefficient de frottement et l'usure des pièces mesurées. [0011] Cependant, une telle méthode est très peu représentative des conditions de fonctionnement des axes 16 de piston, et plus généralement des pièces de révolution dans un véhicule. Les sollicitations appliquées sont, en effet, différentes de celles observées sur véhicule. En outre, la méthode est erronée et peut conduire soit au rejet de revêtements ayant en principe d'excellentes propriétés, soit à la sélection de revêtements qui seront jugés de mauvaise qualité lors des essais de pré-validation ou validation effectués ultérieurement, par exemple chez le constructeur automobile. [0012] Selon une deuxième méthode, l'évaluation des propriétés tribologiques de l'axe 16 de piston est mise en oeuvre sur un banc organe de type banc moteur. Dans cette méthode, l'axe 16 dont le matériau et le revêtement sont à tester sont placés directement sur un banc organe de type banc moteur. Sont réalisés alors soit des essais de frottement (courte durée), soit des essais d'endurance (longue durée). Les essais de frottement qu'ils soient réalisés avec moteur allumée ou non permettent de mesurer le coefficient de frottement. Les essais d'endurance sont généralement effectués avec le moteur allumé afin de mesurer le frottement et d'observer l'usure. [0013] Cette deuxième méthode d'évaluation est plus sûre que la première méthode. Cependant, cette méthode est coûteuse, longue à mettre en oeuvre et implique une planification préalable. En outre, le moyen d'essai est plutôt accessible chez le constructeur automobile, et pas chez les fabricants d'axes ou les spécialistes en revêtements. Or, le développement chez les fabricants d'axes ou les spécialistes en revêtements implique d'obtenir une qualification des propriétés tribologiques de l'organe, ce qui requiert d'effectuer des premiers essais de contrôle simples et représentatifs des conditions de fonctionnement sur véhicule de l'organe. De ce fait, il est difficile lors du développement de cibler les bonnes solutions à proposer pour les essais pré-validation ou de validation de l'organe. [0014] Il est également connu des documents EP-B-1 703 268 et DE-B-10 2009 010 976 des bancs de test d'usure pour bielle. [0015] Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de caractériser les propriétés tribologiques d'un axe de piston qui soit précis et simple à mettre en oeuvre. [0016] Pour cela, l'invention propose un procédé de caractérisation des propriétés tribologiques d'un axe 16 de piston pour moteur de véhicule, notamment du 30 revêtement d'un tel axe 16. Le procédé comprend une étape de mise en rotation de l'axe 16 de piston préalablement introduit dans un pied 10 de bielle au moyen d'un premier moteur, le pied 10 de bielle étant à l'extérieur du premier moteur. Le procédé comporte également une étape de mesure du couple résistant s'exerçant sur l'axe 16. [0017] Selon les modes de réalisation, le procédé peut comprendre en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier moteur est relié à un arbre, la mesure du couple étant mise en oeuvre grâce à un couplemètre disposé dans la ligne de l'arbre du premier moteur, - le procédé comporte en outre une étape de cotation de l'usure par mesure des sillons d'usure sur l'axe et/ou par estimation du volume usé de l'axe, - le procédé comporte en outre une étape d'application d'une charge sur le pied de bielle, de préférence à l'endroit du pied de bielle destiné à subir une contrainte maximale exercée par le moteur de véhicule en fonctionnement, - la charge est appliquée au moyen d'un vérin, de préférence avec interposition d'un bâti d'application de charge entre la tige du vérin et le pied de bielle, - la charge est appliquée de manière répétée, de préférence cyclique, l'application répétée étant préférentiellement obtenue par un deuxième moteur synchronisé avec la rotation de l'axe du piston et relié à un excentrique relié à un bâti d'application de charge pour produire des allégements de charge, - le procédé comporte une étape de cotation de la surface du revêtement obtenue par microscopie optique, - le procédé comprend, préalablement à l'étape de mise en rotation, une étape de prélèvement du pied de bielle sur une bielle. [0018] L'invention concerne également un banc d'essai de caractérisation des propriétés tribologiques d'un axe de piston pour moteur de véhicule. Le banc d'essai comporte un premier moteur et une enceinte étanche pouvant contenir un lubrifiant et un axe de piston dans un pied de bielle de manière que le premier moteur puisse mettre en rotation l'axe de piston placé dans l'enceinte. Le banc d'essai comprend aussi un moyen de mesure du couple résistant s'exerçant sur l'axe. [0019] Selon un mode de réalisation, le banc d'essai peut comporter en outre un vérin adapté à appliquer une charge sur le pied de bielle lorsque l'axe de piston et le pied de bielle sont placés dans l'enceinte, la charge pouvant de préférence être appliquée de manière répétée, et préférentiellement cyclique. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - figure 1, un schéma d'une bielle avec une bague ; - figure 2, un schéma d'un pied de bielle et d'une bague équipée d'un axe ; ^ figure 3 et 4, deux schémas du montage d'évaluation approximative ; - figure 5, un schéma d'un exemple de banc d'essai permettant de mettre en oeuvre le procédé ; - figure 6, une schématisation de deux étapes du procédé de caractérisation ; - figure 7, une vue schématique d'un exemple d'enceinte. [0021] Il est proposé un procédé de caractérisation des propriétés tribologiques d'un axe 16 de piston pour moteur de véhicule. Parmi les propriétés tribologiques à caractériser, les propriétés du revêtement d'un tel axe 16 peuvent notamment être étudiées. [0022] Le procédé comprend une étape de mise en rotation de l'axe 16 de piston préalablement introduit dans un pied 10 de bielle au moyen d'un premier moteur. La vitesse de rotation de l'axe 16 de piston est alors de préférence la vitesse de rotation moyenne observée sur moteur, lorsque l'axe 16 est en position usuelle de fonctionnement. [0023] Le pied 10 de bielle est à l'extérieur du premier moteur. On entend par l'expression « extérieur au moteur » le fait que le pied 10 de bielle effectue ses mouvements hors du moteur. En ce sens, un tel procédé ne s'effectue pas sur un banc de test moteur classique puisque dans ce cas, le pied 10 de bielle est dans le moteur. [0024] Le procédé comporte en outre une mesure du couple résistant s'exerçant sur l'axe 16. Par exemple, le premier moteur est relié à un arbre, la mesure du couple étant mise en oeuvre grâce à un couplemètre disposé dans la ligne de l'arbre du premier moteur. [0025] Le procédé permet ainsi d'évaluer les performances tribologiques des revêtements d'axe 16 de piston directement sur pièces réelles, à savoir le pied 10 de bielle avec sa bague 12 en bronze ou non. De plus, l'axe 16 de piston peut être testé avec sa géométrie telle qu'elle sera appliquée sur véhicule. [0026] Un tel procédé présente l'avantage d'être rapide et simple à mettre en oeuvre. Ainsi, cette méthode est accessible aussi bien pour les fabricants d'axes de pistons et les spécialistes en revêtements que dans les unités de production des constructeurs automobile pour le contrôle de fiabilité des pièces proposées par les fournisseurs. [0027] En outre, les résultats obtenus sont bien représentatifs car les conditions de test du procédé sont proches des conditions réelles subies par la pièce. De ce fait, la bonne représentativité de la méthode permet de réaliser une meilleure sélection (opération parfois désignée sous le terme anglais de (< screening ») des matériaux, revêtements adaptés directement chez les fournisseurs ou dans les laboratoires d'expertise avant de les proposer pour des essais plus poussés. En effet, une fois les pièces à expertiser disponibles, l'essai peut être réalisé avec un coût moindre que les essais sur bancs moteur. Le temps de travail opérateur impliqué est relativement faible et une faible quantité de fluide de lubrification est requise. [0028] De plus, la sélection de meilleures surfaces peut permettre à terme d'envisager la suppression de la bague 12 en bronze, ce qui constitue un gain économique. Dans ce cas, une opération de texturation laser de la surface de l'axe 16 serait utilisée. Une telle opération n'engendre pas un coût de revient plus important puisqu'il est facilement intégrable au procédé de dépôts sous vide comme décrit plus haut. [0029] Le procédé proposé permet donc de caractériser les propriétés tribologiques d'un axe 16 de piston, le procédé étant précis et simple à mettre en oeuvre [0030] Le procédé peut comporter en outre une étape de cotation de l'usure par mesure des sillons d'usure sur l'axe 16 et/ou par estimation du volume usé de l'axe 16. Cela permet d'obtenir une ou plusieurs caractérisations supplémentaires des propriétés tribologiques de l'axe 16. [0031] Le procédé comporte en outre une étape de application d'une charge sur le pied 10 de bielle. Cela permet de mieux simuler les conditions de fonctionnement de l'axe 16. De ce fait, il est encore plus avantageux que la charge soit appliquée à l'endroit du pied 10 de bielle destiné à subir une contrainte maximale exercée par le moteur de véhicule en fonctionnement. [0032] La charge peut être appliquée au moyen d'un vérin 22 ainsi que schématiquement représenté sur la figure 5. La figure 5 est un schéma d'un exemple de banc d'essai permettant de mettre en oeuvre le procédé. Un vérin 22 qu'il soit pneumatique, hydraulique ou électrique permet en effet d'appliquer une charge comparable à celle exercée sur le pied 10 de bielle lors de la phase d'explosion du cycle moteur Selon l'exemple de la figure 5, la charge est appliquée avec l'interposition d'un bâti 24 d'application de charge entre la tige du vérin 22 et le pied 10 de bielle. [0033] II est plus favorable que la charge soit appliquée de manière répétée, et encore plus favorable que la charge soit appliquée de manière cyclique. Cela permet de simuler les phases d'explosion sur véhicule et les percussions qu'elles provoquent. [0034] A titre d'exemple, l'application répétée peut être obtenue par un deuxième moteur 26 synchronisé avec la rotation de l'axe 16 du piston et relié à un excentrique relié à un bâti 24 d'application de charge pour produire des allégements de charge. Un tel exemple est illustré par la figure 5. [0035] Les percussions provoquées par l'allègement de charge créé par le deuxième moteur 26 sont susceptibles de produire l'endommagement du revêtement d'axe 16 par fatigue de type contact. L'endommagement se repère par la présence d'écailles sur la surface de l'axe 16. Ces écailles sont qualifiées par microscopie optique avec une cotation de la surface moyenne écaillée. [0036] Le procédé peut, en outre, préalablement à l'étape de mise en rotation, comprendre une étape de prélèvement du pied 10 de bielle sur une bielle 14. La bielle 14 est choisie compatible avec l'axe 16 à tester. Cette étape suivie de l'étape d'introduction est schématiquement représentée par la figure 6. Le trait 30 correspond à l'endroit où la bielle 14 est découpée de façon à retirer uniquement le pied 10 de bielle. Un pied 10 de bielle et une bielle 14 privée de son pied 10 de bielle sont ainsi obtenus. Ensuite, ainsi que l'indique la flèche 32, l'axe 16 est introduit, glissé dans le pied 10 de bielle. [0037] Un tel procédé peut notamment être mis en oeuvre sur un banc 42 d'essai de caractérisation des propriétés tribologiques d'un axe 16 de piston pour moteur de véhicule. Selon l'exemple de la figure 5, le banc 42 d'essai comporte un premier moteur 38 et une enceinte 40 étanche pouvant contenir un lubrifiant et un axe 16 de piston dans un pied 10 de bielle de manière que le premier moteur 38 puisse mettre en rotation l'axe 16 de piston placé dans l'enceinte 40. Une vue schématique d'une telle enceinte 40 est notamment représentée à la figure 7. Selon l'exemple de la figure 7, l'enceinte 40 est équipée de deux orifices. Dans le premier orifice, l'axe 16 de piston est tenu et mis en rotation et dans le deuxième, un roulement est inséré pour faciliter la mise en rotation de l'axe 16. L'enceinte 40 est étanche et peut contenir de l'huile qui est renouvelée par un circuit fermé de lubrification. L'arrivée de l'huile est matérialisée par le numéro de référence 34 sur la figure 5. Un trou 36 d'évacuation est prévu sur l'enceinte 40 permettant d'assurer le niveau d'huile dans l'enceinte 40. Le banc 42 d'essai comporte en outre un moyen de mesure du couple résistant s'exerçant sur l'axe 16. Le banc 42 d'essai permet de tester les revêtements et texturation sur la liaison de pied 10 de bielle. Le système permet de tester des revêtements ou texturation sans faire un ou plusieurs essais sur banc moteur. Durant l'essai le couple résistant est mesuré ainsi que le niveau d'usure à la fin de l'essai. [0038] Comme le montre la figure 7, une charge Q peut être appliquée sur la partie de la bielle où s'exerce la contrainte maximale lors de la phase d'explosion du cycle moteur. Le banc 42 d'essai peut ainsi comporter un vérin 22 adapté à appliquer une charge sur le pied 10 de bielle lorsque l'axe 16 de piston et le pied 10 de bielle sont placés dans l'enceinte 40, la charge pouvant de préférence être appliquée de manière répétée, et préférentiellement cyclique. [0039] Le banc 42 peut en particulier être un banc à palier comme c'est le cas sur la figure 5. In the case of the axis 16 of the piston, it is the ring 12 of the foot 10 connecting rod which is bronze. Sample 20 is shown in FIG. 4. [0010] The test is carried out on a laboratory test means equipped with sensors which make it possible to measure the coefficient of friction and the wear of the parts. It is thus deduced if the coating is adapted or not according to the coefficient of friction and the wear of the measured parts. However, such a method is very little representative of the operating conditions of the piston pins 16, and more generally parts of revolution in a vehicle. The solicitations applied are indeed different from those observed on the vehicle. In addition, the method is erroneous and can lead either to the rejection of coatings having, in principle, excellent properties, or to the selection of coatings which will be judged to be of poor quality during the pre-validation or validation tests carried out subsequently, for example at the car manufacturer. According to a second method, the evaluation of the tribological properties of the piston pin 16 is implemented on a bench engine type bench. In this method, the axis 16 of which the material and the coating are to be tested are placed directly on an engine bench-type bench. Are then carried out either friction tests (short duration) or endurance tests (long duration). Friction tests whether they are carried out with the engine on or not allow the coefficient of friction to be measured. Endurance tests are usually performed with the engine running to measure friction and observe wear. This second evaluation method is safer than the first method. However, this method is expensive, time-consuming and involves prior planning. In addition, the test medium is rather accessible at the car manufacturer, and not at the manufacturers of axes or the specialists in coatings. However, the development at the manufacturers of axes or the specialists in coatings implies to obtain a qualification of the tribological properties of the organ, which requires to carry out first simple and representative tests of the conditions of operation on vehicle of the organ. As a result, it is difficult during development to target the right solutions to propose for pre-validation or organ validation tests. It is also known documents EP-B-1,703,268 and DE-B-10 2009 010 976 wear test benches for connecting rod. There is therefore a need for a method for characterizing the tribological properties of a piston pin which is precise and simple to implement. For this, the invention proposes a method for characterizing the tribological properties of a piston pin 16 for a vehicle engine, in particular the coating of such an axis 16. The method comprises a step of rotating the the piston pin 16 previously introduced into a foot 10 of connecting rod by means of a first motor, the foot 10 of the connecting rod being outside the first motor. The method also comprises a step of measuring the resisting torque acting on the axis 16. According to the embodiments, the method may furthermore comprise one or more of the following characteristics: the first motor is connected to a shaft, the measurement of the torque being implemented by means of a torque meter arranged in the line of the shaft of the first motor, - the method further comprises a step of rating the wear by measuring the wear grooves on the axis and / or by estimating the used volume of the axis, - the method further comprises a step of applying a load on the small end, preferably at the place of the connecting rod foot to undergo stress maximum load exerted by the vehicle engine in operation, - the load is applied by means of a jack, preferably with the interposition of a load-application frame between the rod of the jack and the small end, - the load is repeatedly applied e, preferably cyclic, the repeated application being preferably obtained by a second motor synchronized with the rotation of the axis of the piston and connected to an eccentric connected to a load application frame to produce load relief, - the method comprises a step of dimensioning the surface of the coating obtained by optical microscopy, - the method comprises, prior to the rotating step, a step of sampling the small end on a connecting rod. The invention also relates to a test bench for characterizing the tribological properties of a piston pin for a vehicle engine. The test bench comprises a first motor and a sealed enclosure that can contain a lubricant and a piston pin in a small end so that the first motor can rotate the piston pin placed in the enclosure. The test bench also comprises a means for measuring the resisting torque acting on the axis. According to one embodiment, the test bench may further comprise a jack adapted to apply a load on the small end when the piston pin and the small end are placed in the enclosure, the load it can preferably be applied repeatedly, and preferably cyclically. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description of the embodiments of the invention, given by way of example only and with reference to the drawings which show: FIG. 1 , a diagram of a connecting rod with a ring; - Figure 2, a diagram of a small end and a ring equipped with an axis; Figure 3 and 4, two diagrams of the rough assessment scheme; FIG. 5, a diagram of an example of a test bench making it possible to implement the method; FIG. 6, a schematization of two stages of the characterization process; - Figure 7, a schematic view of an exemplary enclosure. There is provided a method for characterizing the tribological properties of a piston pin 16 for a vehicle engine. Among the tribological properties to be characterized, the properties of the coating of such an axis 16 can in particular be studied. The method comprises a step of rotating the piston pin 16 previously introduced into a foot 10 of a connecting rod by means of a first motor. The rotational speed of the piston pin 16 is then preferably the average rotational speed observed on the engine, when the axis 16 is in the usual operating position. The foot 10 of the rod is outside the first engine. The expression "outside the engine" means that the connecting rod foot 10 moves out of the engine. In this sense, such a method is not performed on a conventional engine test bench since in this case, the rod 10 is in the engine. The method further comprises a measurement of the resisting torque acting on the axis 16. For example, the first motor is connected to a shaft, the measurement of the torque being implemented by means of a torque meter arranged in the line of the shaft of the first motor. The method thus makes it possible to evaluate the tribological performance of the piston pin 16 coatings directly on real parts, namely the connecting rod foot 10 with its ring 12 in bronze or not. In addition, the piston pin 16 can be tested with its geometry as it will be applied to the vehicle. Such a method has the advantage of being fast and simple to implement. Thus, this method is accessible both for the manufacturers of piston pins and coating specialists and in the production units of automotive manufacturers for the reliability control of parts offered by suppliers. In addition, the results obtained are well representative because the test conditions of the process are close to the actual conditions experienced by the part. As a result, the good representativeness of the method allows for better selection (sometimes referred to as "screening") of materials, coatings adapted directly from suppliers or expert laboratories before proposing them. For further tests, once the parts to be surveyed are available, the test can be carried out at a lower cost than the tests on engine benches.The operator working time involved is relatively small and a small amount of fluid is required. In addition, the selection of better surfaces may allow in the long term to consider the removal of the ring 12 in bronze, which is an economic gain.In this case, a laser texturing operation of the surface This operation does not generate a higher cost because it can easily be incorporated into the deposition process. As described above, the proposed method therefore makes it possible to characterize the tribological properties of a piston pin 16, the method being precise and simple to implement. [0030] The method may further comprise a step of rating of the wear by measuring the wear grooves on the axis 16 and / or by estimating the used volume of the axis 16. This makes it possible to obtain one or more additional characterizations of the tribological properties of the axis 16. The method further comprises a step of applying a load on the foot 10 of the connecting rod. This makes it possible to better simulate the operating conditions of the axis 16. As a result, it is even more advantageous for the load to be applied at the point of the connecting rod foot 10 intended to undergo maximum stress exerted by the vehicle engine. Operating. The load can be applied by means of a jack 22 as schematically shown in Figure 5. Figure 5 is a diagram of an example of a test bench for carrying out the method. A jack 22 that is pneumatic, hydraulic or electric makes it possible to apply a load comparable to that exerted on the foot 10 of the connecting rod during the explosion phase of the engine cycle According to the example of FIG. load is applied with the interposition of a load application frame 24 between the rod of the cylinder 22 and the foot 10 of the rod. It is more favorable that the load is applied repeatedly, and even more favorable that the load is cyclically applied. This makes it possible to simulate the vehicle explosion phases and the percussions they cause. For example, the repeated application can be obtained by a second motor 26 synchronized with the rotation of the axis 16 of the piston and connected to an eccentric connected to a load application frame 24 to produce load relief. Such an example is illustrated in FIG. 5. The percussions caused by the lightening of the load created by the second motor 26 are capable of producing the damage of the axis coating 16 by contact-type fatigue. The damage is marked by the presence of scales on the surface of the axis 16. These scales are qualified by optical microscopy with a quotation of the average surface flaking. The method may, in addition, prior to the rotating step, include a step of removing the foot 10 of a connecting rod on a rod 14. The rod 14 is selected compatible with the axis 16 to be tested. This step followed by the introduction step is schematically represented in FIG. 6. The line 30 corresponds to the place where the connecting rod 14 is cut so as to remove only the rod foot 10. A foot 10 of rod and a rod 14 deprived of its foot 10 of rod are thus obtained. Then, as indicated by the arrow 32, the axis 16 is introduced, slid into the foot 10 of the rod. Such a method can in particular be implemented on a test bench 42 for characterizing the tribological properties of a piston pin 16 for a vehicle engine. According to the example of FIG. 5, the test bench 42 comprises a first motor 38 and a sealed enclosure 40 that can contain a lubricant and a piston pin 16 in a foot 10 of a connecting rod so that the first motor 38 can in rotation the axis 16 of piston placed in the chamber 40. A schematic view of such a chamber 40 is shown in particular in Figure 7. According to the example of Figure 7, the chamber 40 is equipped with two orifices . In the first orifice, the piston pin 16 is held and rotated and in the second, a bearing is inserted to facilitate the rotation of the axis 16. The chamber 40 is sealed and can contain the oil that is renewed by a closed circuit of lubrication. The arrival of the oil is embodied by the reference numeral 34 in FIG. 5. An evacuation hole 36 is provided on the enclosure 40 making it possible to ensure the oil level in the enclosure 40. The bench 42 test comprises further means for measuring the resistant torque exerted on the axis 16. The test bench 42 is used to test the coatings and texturing on the connecting rod foot 10. The system makes it possible to test coatings or texturing without doing one or more tests on the engine test bench. During the test the load torque is measured as well as the level of wear at the end of the test. As shown in Figure 7, a load Q can be applied to the part of the rod where the maximum stress is exerted during the explosion phase of the engine cycle. The test bench 42 may thus comprise a jack 22 adapted to apply a load on the rod foot 10 when the piston pin 16 and the rod foot 10 are placed in the chamber 40, the load can preferably be applied repeatedly, and preferentially cyclic. The bench 42 may in particular be a bearing bench as is the case in FIG. 5.

Claims (4)

REVENDICATIONS1. Un procédé de caractérisation des propriétés tribologiques d'un axe (16) de piston pour moteur de véhicule, notamment du revêtement d'un tel axe (16) 5 caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de: - mise en rotation de l'axe (16) de piston préalablement introduit dans un pied (10) de bielle au moyen d'un premier moteur (38), le pied (10) de bielle étant à l'extérieur du premier moteur (38), - mesure du couple résistant s'exerçant sur l'axe (16). 10 REVENDICATIONS1. A method for characterizing the tribological properties of a vehicle engine piston pin (16), in particular the coating of such a pin (16), characterized in that the method comprises a step of: - rotating the pin (16); piston pin (16) previously introduced into a connecting rod foot (10) by means of a first motor (38), the connecting rod foot (10) being outside the first motor (38), - measuring the resisting torque acting on the axis (16). 10 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moteur (38) est relié à un arbre, la mesure du couple étant mise en oeuvre grâce à un couplemètre disposé dans la ligne de l'arbre du premier moteur (38). 2. The method according to claim 1, characterized in that the first motor (38) is connected to a shaft, the measurement of the torque being implemented by means of a torque meter disposed in the line of the shaft of the first motor (38). ). 3. Le procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le procédé comporte en outre une étape de cotation de l'usure par mesure des sillons 15 d'usure sur l'axe (16) et/ou par estimation du volume usé de l'axe (16). 3. The method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the method further comprises a step of rating the wear by measuring the wear grooves on the axis (16) and / or by estimation of the used volume of the axis (16). 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le procédé comporte en outre une étape de : - application d'une charge sur le pied (10) de bielle, de préférence à l'endroit du pied (10) de bielle destiné à subir une contrainte maximale exercée par le moteur 20 de véhicule en fonctionnement. 6. Le procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la charge est appliquée au moyen d'un vérin (22), de préférence avec interposition d'un bâti (24) d'application de charge entre la tige du vérin (22) et le pied (10) de bielle. 7. Le procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la 25 charge est appliquée de manière répétée, de préférence cyclique, l'application répétée étant préférentiellement obtenue par un deuxième moteur (26) synchronisé avec la rotation de l'axe (16) du piston et relié à un excentrique relié à un bâti (24) d'application de charge pour produire des allégements de charge. 8. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le 30 procédé comprend en outre une étape de cotation de la surface du revêtement obtenue par microscopie optique.8. Le procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend, préalablement à l'étape de mise en rotation, une étape de : - prélèvement du pied (10) de bielle sur une bielle (14). 9. Un banc (42) d'essai de caractérisation des propriétés tribologiques d'un axe (16) de piston pour moteur de véhicule caractérisé en ce que le banc (42) comporte : - un premier moteur (38), - une enceinte (40) étanche pouvant contenir un lubrifiant et un axe (16) de piston dans un pied (10) de bielle de manière que le premier moteur (38) puisse mettre en rotation l'axe (16) de piston placé dans l'enceinte (40), - un moyen de mesure du couple résistant s'exerçant sur l'axe (16). 10. Le banc d'essai selon la revendication 9 caractérisé en ce que qu'il comporte en outre un vérin (22) adapté à appliquer une charge sur le pied (10) de bielle lorsque l'axe (16) de piston et le pied (10) de bielle sont placés dans l'enceinte (40), la charge pouvant de préférence être appliquée de manière répétée, et préférentiellement cyclique. 4. The method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the method further comprises a step of: - applying a load on the foot (10) of the rod, preferably at the foot (10) connecting rod intended to undergo maximum stress exerted by the motor vehicle 20 in operation. 6. The method according to claim 4, characterized in that the load is applied by means of a jack (22), preferably with the interposition of a load application frame (24) between the cylinder rod (22). ) and the foot (10) of connecting rod. 7. The method according to one of claims 4 or 5, characterized in that the filler is applied repeatedly, preferably cyclically, the repeated application being preferably obtained by a second motor (26) synchronized with the rotation of the axis (16) of the piston and connected to an eccentric connected to a load application frame (24) to produce load relief. 8. The method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the method further comprises a step of listing the surface of the coating obtained by optical microscopy. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises, prior to the step of rotating, a step of: - sampling the foot (10) of a connecting rod on a rod (14). 9. A test bench (42) for characterizing the tribological properties of a piston pin (16) for a vehicle engine, characterized in that the bench (42) comprises: a first motor (38); Seal (40) which can contain a lubricant and a piston pin (16) in a connecting rod foot (10) so that the first motor (38) can rotate the piston pin (16) placed in the housing (40), a means for measuring the resisting torque acting on the axis (16). 10. The test bench according to claim 9 characterized in that it further comprises a jack (22) adapted to apply a load on the foot (10) of the rod when the axis (16) of the piston and the foot (10) of rod are placed in the chamber (40), the load may preferably be applied repeatedly, and preferably cyclic.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2998670A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa Test bed for testing tribological properties of system formed by crank pin and half-bearings of mobile coupling of internal combustion engine of car, has arm applying repeated and cyclic stress on connecting rod head for simulating forces

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3200439A1 (en) * 1982-01-09 1983-07-21 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Testing machine
FR2868163A1 (en) * 2004-03-29 2005-09-30 Renault Sas 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
DE102007026351A1 (en) * 2007-06-06 2009-01-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Test bench, especially for piston connecting rod bearings, has a powered crankshaft for the piston in a cylinder with a gas zone

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3200439A1 (en) * 1982-01-09 1983-07-21 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Testing machine
FR2868163A1 (en) * 2004-03-29 2005-09-30 Renault Sas 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
DE102007026351A1 (en) * 2007-06-06 2009-01-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Test bench, especially for piston connecting rod bearings, has a powered crankshaft for the piston in a cylinder with a gas zone

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2998670A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa Test bed for testing tribological properties of system formed by crank pin and half-bearings of mobile coupling of internal combustion engine of car, has arm applying repeated and cyclic stress on connecting rod head for simulating forces

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