The Drink Team … et saucisson

L'association de plusieurs passionnés permet de surmonter les difficultés inhérentes à la restauration de voitures anciennes

 

Courroie Sedis de 504 à injection: la controverse (complété le 10 Septembre 2016)

Un collègue de notre club de voitures anciennes, possesseur d’un superbe coupé 504 Peugeot à moteur 2L, m’a récemment contacté pour tenter de résoudre un problème qui semblait le préoccuper grandement. La courroie qui entraine la pompe à injection de son moteur s’était détruite après de longues années de bons et loyaux services. Pour le rassurer, j’ai essayé de lui expliquer que contrairement à une courroie de distribution, la rupture d’une courroie entrainant une pompe à injection ne peut pas provoquer de dégâts moteur et se traduit par une simple panne facile à réparer. Tu changes la courroie lui dis-je et te voila reparti pour au moins 10 ans!  Mais bien sur, il savait déjà tout ça et il m’apprend que malheureusement cette pièce d’usure n’est plus disponible depuis fort longtemps et que la re-fabrication de cette courroie Sédis entreprise par l’Aventure Peugeot dans une contrée lointaine était très chère (plus de 200 euros) et de mauvaise réputation quant à sa fiabilité. Alors quoi faire? C’était son dilemme. Comme pour mon vieux moteur américain, quand les pièces d’origine deviennent introuvables, si l’on veut qu’il puisse continuer à tourner, il faut lui trouver des solutions de remplacement et qui si possible soient équivalentes ou supérieures au concept initial. Ce défit me paraissait techniquement intéressant à relevé. L’idée première qui avait été de trouver une nouvelle courroie crantée avec une denture aux normes actuelles et pouvant travailler à 100°C dans les vapeurs d’huile a été vite oubliée: aucune longueur commerciale ne s’adaptait à la cote d’entraxe des nouveaux pignons et ce, quel que soit le nombre de dents de ceux-ci (compris entre 15 et 21). La place disponible dans le carter de distribution assez restreinte ne permettait pas d’ajouter un tendeur, il fallait s’orienter vers une autre solution. La seconde voie d’investigation fut la bonne: nous allions remplacer la courroie d’origine par une simple chaine. à l’instar de certaines pompes à huile qui chez quelques motoristes (BMW, Peugeot …) sont entrainées de cette façon. Restait à définir le pas de la chaine et la taille des pignons pour tomber sur une longueur compatible avec notre entraxe et bien sur éviter un brin mou trop flottant. Le couple résistant et la vitesse linéaire de la chaine étaient largement en dessous des caractéristiques des standards courants et n’étaient pas des données dimensionnantes dans notre sélection; c’était un souci en moins.. Finalement, après avoir calculé plusieurs combinaisons  possibles, il fallait aller à l’atelier pour vérifier si la pratique rejoignait la théorie. Pour pouvoir réaliser un prototype, notre ami nous avait confié un vieux moteur de 504 TI dont il n’espérait plus rien; il était grippé, la pompe d’injection était morte mais toujours en place. Après avoir soigneusement mesuré la cote d’entraxe entre l’AàC et la pompe, pour déterminer aussi précisément que possible le pas et le nombre de maillons de notre nouvelle chaine, mon premier travail a été d’adapter un pignon de 18 dents sur la poulie en bout de l’arbre de la pompe à injection. Toujours à propos de la longueur de la chaine, il faut s’arranger pour que le nombre de maillons soit un chiffre pair, ça évite de mettre une double attache rapide avec un maillon asymétrique.

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Dans l’exemple de cette mini chaine, l’attache rapide traditionnelle fait le quatrième maillon (nombre pair) en se raccordant sur deux maillons femelles. Si l’on veut un cinquième maillon (nombre impair)  il faut alors interposer un maillon asymétrique (mâle d’un coté et femelle de l’autre appelé aussi maillon coudé) et ce n’est pas très élégant car la tension engendre des déformations.

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Pour me simplifier la vie et éviter d’usiner un cône avec une rainure de clavette, j’ai directement adapté pour notre premier montage prototype  un pignon de 18 dents sur la poulie crantée d’origine. Malheureusement, cette modification est irréversible et la poulie ainsi transformée ne pourra plus servir dans sa fonction initiale. Toutefois, après avoir constaté que ce montage était satisfaisant, un nouveau pignon définitif a ensuite été taillé dans la masse comme indiqué un peu plus bas pour ne pas compromettre un retour à la courroie d’origine.

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Pour pouvoir reprendre la poulie d’origine au tour, il faut commencer par usiner un mandrin dont l’extrémité conique (copié sur l’arbre de la pompe Kugelfischer) permettra d’y fixer la poulie pour obtenir un usinage parfaitement concentrique.

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La reprise au tour de la poulie se limite à un petit épaulement de 5,3 mm de large pour recevoir le pignon et d’un dégagement pour le passage du flanc des maillons. Après un premier montage à blanc, il nous faudra reprendre légèrement la profondeur de l’épaulement pour avoir nos deux pignons parfaitement alignés

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Il faut ensuite faire des trous dans le pignon pour pouvoir le fixer sur le moyeu de la poulie. Les deux trous M8 destinés à recevoir les vis permettant son extraction ne peuvent pas servir car leur entraxe est trop grand. J’ai donc pris le gabarit de la poulie de l’arbre à cames pour localiser les nouveaux trous. La position angulaire des trois trous doit être telle qu’elle permette le calage convenable de la clavette en fonction du pas de la chaine. Les vis à tête fraisée évite un conflit possible avec le couvercle du carter de distribution.

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Plus tard, j’ai du repercer deux trous dans le nouveau pignon correspondant aux anciens taraudages M8 pour pouvoir faciliter l’extraction de l’ensemble.

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La solution la plus élégante consiste à remplacer la poulie crantée d’origine par un nouveau pignon avec un alésage conique. Ici, après usinage,  je contrôle la bonne porté de la conicité en utilisant de la gouache et en pressant l’arbre à cames dans le pignon. Quand la couche de peinture est fine et bien répartie, c’est que la conicité femelle de l’alésage correspond bien à celle de l’arbre.

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L’usinage du cône sur le pignon définitif est terminé. Reste à percer et à tarauder deux trous M8 pour faciliter l’extraction du pignon car une fois en place avec la chaine, les crochets d’un arrache moyeux ne peuvent plus passer. Pour éviter l’usinage d’une rainure de clavetage, j’ai utilisé un autre moyen moins contraignant à réaliser pour indexer le pignon sur l’arbre.    

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La clavette a été remplacée par une vis sans tête M6 dont l’extrémité a été tournée à 2,98 mm pour former un téton qui s’ajuste exactement dans la rainure de l’arbre de la pompe. Le pignon a ensuite été percé et taraudé au droit de cette rainure pour recevoir la vis à téton qui garantira une position fixe du pignon sur l’arbre. Le serrage sur la porté conique interdira tout risque de cisaillement.

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Avant d’engager le pignon sur l’arbre, il faut s’assurer que le téton déborde légèrement à l’intérieur de l’alésage conique.  Il suffit ensuite de pousser le pignon en le tournant pour engager le téton dans la rainure de clavetage. Après avoir serré l’écrou M10 qui bloque le pignon sur la porté conique, on peut bloquer la vis téton pour que sa tête porte dans le fond de la rainure.     

Le pignon en bout d’arbre à cames est plus simple dans sa conception et a pu être usiné de toute pièce pour remplacer celui d’origine.

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Voici notre nouveau pignon qui sera installé en bout d’arbre à cames

La première difficulté a été d’aligner parfaitement les deux pignons. Le montage sur un cône ne donne jamais une position latérale rigoureuse et oblige a avoir un peu de marge de chaque coté. La poulie d’origine coté AàC fait 12 mm de large tandis que celle coté pompe fait 15 mm. Il m’a fallu intercaler la joue interne (qui ne sert pourtant maintenant plus à rien) coté pignon d’arbre à cames et rogner un petit millimètre sur la face du pignon de la pompe à injection pour parfaire l’alignement.

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Contrôle de l’alignement des pignons avec la règle d’un pied à coulisse.  Comme il est  difficile d’ajuster un emmanchement conique en profondeur, l’alignement est obtenu ici en calant le pignon en bout d’arbre à cames qui était un poil trop bas

Enfin, arrive le moment de vérité où l’on va pouvoir vérifier si le calcul du nombre de maillons est juste ou bien si la chaine va pendouiller lamentablement! Mais non, finalement la chaine est bien en place avec un flottement réduit au strict minimum tout en respectant le calage d’origine. Précisons à ce sujet que les picots sur le dos de la courroie Sédis sont certes utiles mais loin d’être indispensables et que l’on peut très bien s’en passer si l’on indexe correctement les positions respectives de l’arbre à cames et de la pompe. Ils ne servent qu’à confirmer - après installation – que les positions requises de l’AàC et de la pompe ont été respectées. La pose de la chaine est dans notre montage l’opération la plus délicate: le pignon de la pompe étant démonté, il faut glisser la chaine fermée par son attache rapide sur le pignon de l’AàC (après l’avoir calé selon les instructions du manuel d’atelier) puis placer le pignon de la pompe dans la chaine … en faisant plusieurs tentatives pour que la position de la rainure de clavetage soit correcte quand on le présente en face de l’arbre. En pratique, le décalage d’une dent du pignon représente 20° (soit 40° de vilebrequin). La phase d’ouverture de la soupape d’admission (celle qui conditionne l’arrivée de l’air de combustion) dure sur plus de 200°. L’injection se fait sur une durée qui va de 20° (faible charge) à 60° (pleine charge) pendant la phase d’ouverture de la soupape. On voit donc que la précision du calage de la pompe d’injection est beaucoup moins rigoureuse que celle d’un AàC ou d’un allumeur.

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La rainure de clavetage de l’arbre de pompe correspond à la fin du cycle d’injection du cylindre N°4 (la rotation de la came vue de ce coté est dans le sens horaire) 

Cycle d'injection KF5

Détail du cycle d’admission dont la durée totale  (en bleu) se fait sur un peu plus de 200°. La durée de l’injection qui détermine la quantité d’essence pulvérisée dépend de la charge. Le début est plus ou moins anticipé (selon la position du balancier de la Kugelfischer) dans la phase d’ouverture de la soupape  mais se termine toujours au moment ou la soupape est en position d’ouverture maxi.

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Cette photo nous montre les cames d’une pompe KF5 sévèrement endommagées à leurs sommets (le poussoir même si ici on ne le voit pas très bien est également ruiné). Cette pompe a probablement du tourner longtemps sans huile. L’usure de la rampe des cames a sérieusement retardé la fin de la durée de l’injection (certainement plus de 20° sur le vilebrequin en décalant d’autant le cycle), mais on en conclu que le moteur a malgré tout pu continuer à fonctionner. Compte tenu de l’usure très prononcée, il aura fallu quand même pas mal de temps avant que le conducteur ne perçoive un problème!

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Pour installer cette nouvelle chaine, il faut d’abord indexer correctement l’arbre à cames en le tournant de telle sorte que le doigt de l’allumeur pointe vers l’avant en direction du centre du pignon de l’AàC (position correspondante à l’ouverture maximale de la soupape d’admission du cylindre N°4) …  

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… et orienter la rainure de clavetage de l’arbre de la pompe à injection en position horizontale sur le coté droit quand on lui fait face (ce qui correspond à la fin d’injection du cylindre N°4). Un œil averti remarquera que sur notre moteur prototype, nous avons du démonter la chaine de distribution pour cause de pistons grippés (c’est l’hiver). Bien évidemment, pour pouvoir tourner librement l’AàC et le positionner à notre convenance, nous avons du démonter également  les tiges de culbuteurs.

Image de prévisualisation YouTube

Sur cette mini vidéo, on voit la nouvelle chaine en place et avec des pignons neufs, le flottement du brin mou est limité à + ou – 2 mm, ce qui correspond à une tension maximale acceptable (la mise en place du pignon en bout d’arbre de pompe se fait en forçant un peu). A terme cependant, avec l’usure des rouleaux et des dents, la flèche devrait prendre un peu plus d’ampleur (3 ou 4 mm?) Le temps nous dira s’il est judicieux de prévoir un tendeur de chaine ou du moins, un patin pour limiter son débattement. Compte tenu des efforts relativement faibles et de sa petite longueur, nous n’en avons pas jugé la nécessité d’en prévoir un à priori. A 12 euros la chaine, on n’allait pas non plus se compliquer la vie!

Déjà, le montage de ce simple kit de conversion provisoire permet de pouvoir se dépanner soi même et de rouler quelques milliers de km en attendant de trouver une courroie Sédis solide à un prix raisonnable sans se précipiter sur la première trouvée. Ce kit de conversion comprenant la chaine, l’attache rapide et les pignons nous revient à moins de 50 euros, mais nous en avons du en faire fabriquer une petite série de 10 pour réduire le prix de revient unitaire. Il nous en reste donc 9 de disponible. Il est arbitrairement baptisé provisoire car en absence de tests d’endurance, on ne peut pas garantir le comportement de la chaine (et des pignons) dans le temps sans l’assistance d’une lubrification forcée. Ceux qui ont fait de la moto ou du karting connaissent bien le problème des chaines mal  graissées. Pour allonger significativement la durée de vie de la chaine et des pignons qui dans le montage provisoire ne sont lubrifiés que par les vapeurs d’huile internes du moteur, nous avons prévu en option d’ajouter un système de graissage sous pression que nous avons baptisé « kit permanent » et qui devrait sensiblement améliorer la durée de vie.  C’est selon notre langage populaire, la fameuse goutte d’huile qui débloque les engrenages !

Sur ce moteur, il nous a été facile de trouver un piquage pour prélever de l’huile sous pression. Derrière le support du filtre à huile, il y a un banjo qui alimente la pompe Kugelfischer pour assurer le graissage de ses pistons. Il nous a suffit d’ajouter un second banjo en cascade derrière le premier avec une vis creuse plus longue pour pouvoir assurer l’alimentation en huile sous pression de notre nouvelle chaine.

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Aperçu du nouveau piquage d’huile sous pression qui va assurer le graissage de la chaine.

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Détail de la nouvelle vis qui prend les deux banjos en sandwich

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Notre petite durite d’huile additionnelle a été ici réalisée avec des banjos de récupération (j’ai coupé en deux l’alimentation en huile de la culasse du vieux moteur). Si l’on veut améliorer le look (et la fiabilité) il est facile de remplacer ce montage type « jardiland » par de la durite aviation utilisée en compétition sur les étriers de frein.

La chaine étant installée, il nous fallait maintenant s’occuper de son graissage si l’on souhaitait qu’elle bénéficie d’une bonne longévité. A l’image de ces hauts fonctionnaires « grassement » rémunérés, une chaine bien huilée n’est pas pressée de partir à la retraite et s’accroche avec conviction pour remplir sa fonction le plus longtemps possible! J’ajoute un petit lien pour étayer mes propos critiqués par un lecteur « coincé »en recommandant le livre d’Yvan Stefanovitch: Image de prévisualisation YouTube

Le croquis ci-dessous nous montre le principe de graissage retenu: une pissette d’huile fixée sur le couvercle du carter de distribution est installée à l’intérieur de la boucle de la chaine. La lubrification d’une chaine par l’intérieur est toujours préférable car l’huile centrifugée dans les virages constitués par les pignons, traverse alors complètement les maillons et il y en a pour tout le monde.

Gicleur d'huile

Détail de l’option gicleur d’huile en charge de lubrifier la chaine. La fixation est prise en sandwich sur le couvercle en tôle. L’étanchéité entre la contre plaque et le couvercle est faite par un joint silicone. Si des suintements d’huile éventuels apparaissent, on pourra toujours ajouter des joints toriques autour des passages de vis.

La réalisation de cet ensemble n’était pas une grande entreprise et après avoir scier, limer, percer et tarauder tôle et plaque de dural, voici en photos le résultat obtenu.

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Fabrication d’une plaque support (en premier plan) et d’un gicleur d’huile selon notre croquis.

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On peut ensuite contre-percer le couvercle en tôle du carter de distribution pour pouvoir y fixer notre gicleur d’huile. Le contre-perçage est encore la méthode la plus sure pour que les trous correspondent!

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Bien qu’ayant réduit au maximum la hauteur de la pissette d’huile, il m’a fallu couper environ  3 mm sur le haut de la nervure centrale interne au carter de distribution pour éviter un conflit.

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Le gicleur est installé sur le couvercle et on peut maintenant présenter « l’enfant à sa mère » comme dirait notre ami La Mite que je salue au passage. Bon, on a de la chance, tout se passe bien.

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Voila, ce que donnera extérieurement l’option  »kit permanent » une fois l’installation terminée.

Notre montage du prototype incluant l’option graissage terminé, avec une seringue j’ai mis un peu d’huile dans la durite (coté source) puis j’ai ensuite soufflé dans le tuyau (j’avais bien essuyé les bords avant) pour vérifier si l’huile tombait bien au bon endroit. Avec de l’huile froide c’est très dur de souffler mais elle tombe parfaitement au milieu de la chaine. Reste à savoir maintenant quand notre ami sera décidé à installer ce kit sur son bon moteur. Le temps exécrable que nous avons en ce moment et la distance qui nous sépare ne le motive pas trop pour faire de la mécanique. Attendons les beaux jours, nous sauront s’il est finalement satisfait de notre « solution alternative » de la courroie Sédis.

Un peu hors sujet mais certainement utile pour le possesseurs de 404 ou 504 Peugeot à injection, voici un lien qui décrit comment contrôler soi-même le tarage de ses injecteurs: http://nanard289.unblog.fr/presentation/preparation-dun-moteur-1800cc/le-banc-de-tests-du-1800-drink-team/comment-tester-le-tarage-des-injecteurs-mecaniques/

Plus de 15 mois se sont écoulés depuis que le montage de ce kit a été effectué sur le coupé 504 de notre ami et il a parcouru depuis un peu plus de 5000km. Aujourd’hui, le problème de la courroie Sedis qui immobilisait sa voiture est devenu une histoire ancienne dont on ne souvient plus! Je lui avais demandé de vérifier l’état de la chaine après 2000km pour avoir une idée de son usure dans le temps (c’est à dire de son allongement éventuel) mais il trouve compliqué de démonter la grosse poulie en bout du vilebrequin pour pouvoir sortir le petit carter en tôle qui abrite la distribution. La chaine dit-il est toujours aussi silencieuse et ne claque pas donc tout va bien! Après tout, si c’est bon  pour lui, c’est excellent pour moi.

Dans :
Par nanard289
Le 19 décembre, 2014
A 0:47
Commentaires : 7
 

7 Commentaires

  1.  
    denis
    denis écrit:

    bonjour Nanard
    je vous ai envoyé un mail sur votre messagerie perso.

  2.  
    Jean-Pierre
    Jean-Pierre écrit:

    Bonjour Nanard,
    Certes les réactions sur le forum étaient discutables, voire inappropriées, mais au moins ça aura eu le mérite de faire connaître l’astucieux travail que vous avez réalisé ainsi que l’admirable pédagogie que vous avez déployée pour le présenter au public ! En tant qu’ingénieur et bricoleur à mes heures, je suis impressionné…
    Bravo donc !
    Toutefois je ne suis pas sûr d’avoir bien compris comment vous faites pour aligner les pignons sur leur axe conique…
    Ayant une 504 au passé incertain, j’envisage de réviser un jour la pompe et d’en profiter pour (peut-être) franchir aussi le pas de la chaîne (si je peux me permettre ce mauvais jeu de mots…).
    S’il vous en reste en stock à quel prix souhaitez-vous vendre vos kits ? Est-ce qu’ils comprennent le système de graissage additionnel ? Est-ce qu’ils nécessitent un ajustement (usinage ou autre) pour s’adapter à chaque moteur ?
    Bien cordialement
    Jean-Pierre

  3.  
    denis
    denis écrit:

    merci de votre réponse Nanard.
    si vous voulez bien que nous nous contactions je souhaiterai franchir le pas moi aussi car le prix de cette courroie me donne des boutons. Les prix pratiqués sont exorbitants et la fiabilité nulle.
    comment faire?

    •  
      nanard289
      nanard289 écrit:

      Bonjour Denis
      Comment faire? Mais c’est justement la question que nous avait posé un membre de notre club après avoir fait le même constat que vous et il me semble que dans cette page, nous avons proposé une solution alternative. C’était d’ailleurs son titre original mais que j’ai rebaptisé depuis « la controverse » suite à l’accueil un tantinet méprisant d’un des membres du forum 504 Peugeot!

  4.  
    denis
    denis écrit:

    bonjour Nanard
    avez vous validé ce montage dans le temps? je trouve ce reportage très bien fait.
    il vous reste des pignons?
    cordialement

    •  
      nanard289
      nanard289 écrit:

      Bonjour Denis.
      Le coupé 504 Peugeot de notre ami a du faire environ 5000 km depuis la modification telle que décrite et apparemment il n’y a aucun soucis. Après 2000km, je lui avais demandé de démonter le carter pour vérifier l’état et la tension de la chaine mais je n’ai jamais eu de retour. Honnêtement d’ailleurs, on ne voit pas pourquoi il y en aurait! Sinon oui, il me reste quelques pignons.
      Cordialement
      Bernard

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