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Outils de calage moteurs Renault K et F

icon 28/10/2023 - No comments

J'ai une voiture avec un moteur Renault K4M, et il faut des outils spécifiques pour changer la courroie de distribution.

Outils de calage pour Renault K4M

Calage arbres-à-cames MOT. 1496
L'outil de calage des arbres à cames est le même sur tous les moteurs F et K à 16 soupapes (K4J, K4M, F5R, F4P, F4R, F4RT), entre 1998 et 2020.

Méthode
Deux bouchons (1) sont cachés derrière un tuyau/résonateur d'air à démonter. Il faut les casser avec un tournevis plat pour les enlever, et les remplacer par des neufs au remontage.

Bouchons d'arbres 7700106271 et 7700274026

On tourne le moteur par la poulie de vilebrequin jusqu'à ce que les rainures en bout d'arbres soient horizontales et désaxées vers le bas.
Le moteur ne sera pas calé exactement si la courroie est usée et s'est légèrement détendue.

Alignement des arbres

Au remontage, avant de tendre la courroie et de serrer les poulies, on peut insérer partiellement l'outil et tourner légèrement les arbres pour que le calage soit exact, avant d'insérer l'outil à fond et de bloquer les deux arbres.

Outil MOT. 1496

Remarques
  • Cet outil n'est pas fait pour forcer (serrage des poulies sur les arbres ou desserrage de vis de vilebrequin), les arbres sont creux et fragiles
  • Ne pas faire levier entre les bouchons en bout d'arbre et la culasse, on risque de marquer la surface de joint de la culasse et le joint des bouchons ne survivra pas à un remontage.

Usinage
La pièce est usinée dans une plaque d'acier de 5mm. On peut aussi la fabriquer dans un profilé en L pour qu'elle soit plus rigide.
Mon premier dessin a une erreur et touche le boitier de thermostat. J'ai rajouté une encoche manuellement sur la pièce puis sur le second dessin.

Dessin outil MOT. 1496

Les deux trous proches de l'axe de symétrie de la pièce sont percés en 3.3mm puis taraudés en M4 pour fixer une équerre avec une pièce (MOT. 1750) qui tient l'outil sur la culasse. C'est facultatif, mais pratique pour être sûr que l'outil de calage ne bouge pas pendant la tension de la courroie.
Un seul trou aurait suffit, mais la symétrie rend l'utilisation de l'outil plus pratique.

Les deux trous proches des extrémités de la pièce sont percés en 4mm et servent à un éventuel renfort pour rigidifier la pièce. La plaque de 5mm d'acier a été suffisante dans mon cas.

Calage vilebrequin MOT. 1489
L'outil et la méthode de calage du vilebrequin sont les mêmes pour tous les moteurs Renault K (K7J 1.4L, K7M 1.6L, K4J 1.4L 16V, K4M 1.6L 16V, K9K 1.5L DCI), entre 1995 et 2020.

Dessin outil MOT. 1489

Méthode
On retire un bouchon à l'avant gauche du bloc-moteur, proche du capteur de pression d'huile (serré assez fort avec une vis Torx mâle).

Idéalement, on approche le moteur de sa position, on insère la pige et on tourne de quelques degrés jusqu'au blocage contre la pige.

Remarques
  • Le vilebrequin a des trous d'équilibrage proches du point de calage. On risque de se tromper et de décaler le vilebrequin.
  • Le méplat du vilebrequin côté distribution est dirigé vers le haut quand le moteur est au point de calage.
  • En cas de doute, on peut vérifier le calage du vilebrequin en insérant une tige dans le puit de bougie du cylindre 1 ou 4 pour vérifier qu'il soit bien au point-mort-haut.
  • La poulie de distribution n'est pas toujours clavetée sur les moteurs à essence. Attention à bien nettoyer et à bien serrer au remontage (la vis est à usage unique)
  • On ne peut pas utiliser la pige pour dévisser la poulie de vilebrequin, il faut un second outil ou une personne qui tient un tournevis dans les dents du volant-moteur. Certains engagent la 5ème vitesse et bloquent les freins pour dévisser la poulie de vilebrequin. C'est une idée discutable vu le couple transmis dans l'embrayage et les jeux de la transmission.

Usinage
La pièce est assez simple et se trouve dans le commerce, et on peut l'usiner facilement ou la fabriquer à partir d'une tige filetée et d'écrous/contre-écrous.
La longueur entre l'extrémité de la tige et la bague de serrage sert au calage, elle doit mesurer 69.50±0.50mm.
Outil MOT. 1489

Bloque-Poulies MOT. 1490
L'outil pour bloquer les poulies est spécifique aux moteurs K4J et K4M mais doit s'adapter pour d'autres moteurs avec des modifications.
Outil MOT. 1490

Méthode
On peut s'en passer en forçant sur la courroie neuve ou sur les arbres, mais ce n'est pas recommandé.

Si les poulies n'ont pas été alignées correctement au montage précédent, on peut commencer à les débloquer individuellement en forçant sur l'ancienne courroie encore tendue.

Ensuite, au remontage, on nettoie les surfaces de contacts entre les arbres et les poulies, on monte les poulies appoximativement, la courroie, on monte l'outil de blocage pour tendre la courroie et serrer les poulies.

Usinage
L'outil a été découpé au laser dans une plaque d'acier de 5mm.
Outil MOT. 1490
J'avais ajouté un second point pour bloquer la poulie de l'arbre d'échappement, c'est une erreur, la partie colorée en rouge est a supprimer.

Dessin outil MOT. 1490

La découpe en arc de cercle autour de la poulie de l'arbre d'admission est nécessaire pour les moteurs K4M avec poulie VVT (versions >115ch). Il faut vérifier que le jeu de l'outil est suffisant pour le passage de la poulie VVT et agrandir la découpe de droite au besoin.

Les 3 perçages ont un diamètre de 6.5mm et sont taraudés en M8 pour insérer les vis qui entrent dans les trous des poulies.
On peut souder des tuyaux ou placer des cales autour des deux perçages de 16mm (29mm en haut, 9mm en bas) pour que l'outil soit coplanaire avec les poulies.

Clé spécifique MOT. 1368
Il n'y a pas assez de place pour serrer le galet de courroie (2) avec une clé à douilles.
Outil MOT. 1368

On peut se passer de l'outil de Renault en utilisant une clé plate ou à pipe de 8mm et une douille Torx 50 7/16". On peut mettre du papier pour compenser l'écart entre 7/16" et 8mm.
Remplacement de l'outil MOT.1368

Références de pièces
  • Outil de calage vilebrequin : MOT. 1489
  • Outil de calage d'arbres : MOT. 1496
  • Outil de blocage de poulies : MOT. 1490
  • Clé spécifique : MOT. 1368
  • Outil de blocage de volant-moteur
  • Bouchon de pige vilebrequin : 77 03 075 340
  • Bouchons de calage arbres à cames : 77 00 106 271 et 77 00 274 026
  • Vis de poulie de vilebrequin : 82 00 557 644

Références

Note: DXF files and PDF files (drawn to scale) are available upon request.

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Clé dynamométrique (2)

icon 15/01/2020 - No comments

J'ai déjà une clé dynamométrique dont j'arrivais aux limites de son utilisation.
  • Gamme d'utilisation de 28Nm à 210Nm
  • Bras de 400mm
  • Carré d'entraînement de 1/2"
C'est très bien pour des pièces de voiture accessibles (roues, freins, suspension), mais le couple de serrage minimum est beaucoup trop élevé pour les pièces de vélo délicates en aluminium, et la clé est trop encombrante pour certaines pièces inaccessibles dans une baie moteur de voiture.

Astuce
J'ai acheté une balance pèse-bagages, testé son étalonnage avec des bouteilles d'eau entre 1kg et 22.5kg. Je n'ai pas pu tester précisément au dela, mais le capteur fonctionne bien jusqu'à 50kg comme spécifié.
Je dispose de clés à douille et plates adaptées aux pièces que je dois visser. Comme il faut un levier et une force pour avoir un couple, il n'y a besoin de rien de plus.

On va devoir mesurer la longueur entre le pivot et le point où on applique la force, puis calculer la force à appliquer en fonction du couple donné :
diy torque wrench schematic
Il est important que la sangle soit perpendiculaire au levier, que la longueur utile du levier (bleu-clair sur le schéma) soit connue et ne change pas, et que la totalité de la force soit appliquée sur le pèse-bagages.

$$C = F \times L$$
$$F = \frac{C}{L}$$
$$F_{kg} = \frac{C}{L \times g}$$
Avec \(F_{kg}\) en kg-f, \(F\) en N, \(C\) en Nm, \(L\) en m et \(g\) = 9.81N/kg

Parfaitement fonctionnel là où la place est limitée:
diy torque wrench working

Dans ce cas, il s'agit d'un embout 5/16" pour lequel même un cliquet 1/4" et un adaptateur 5/16" ne passeraient pas.
Par chance, 5/16" donnent environ 7.9mm, ce qui fait que l'embout recouvert de scotch rentre sans jeu dans une clé à pipe de 8mm (elle-même enfoncée dans une clé plus grande pour avoir un plus grand levier).

Par exemple ici, on mesure une longueur entre le centre de l'embout et la sangle de la clé L = 225mm, et on doit appliquer un couple C = 50Nm. Ce qui donne : $$F_{kg} = \frac{50Nm}{0.225m \times 9.81N/kg}$$
$$F_{kg} = 22.65 kg \cdot f$$
On doit ainsi serrer jusqu'à ce que le pèse-bagage affiche 22.65kg.

Note: La sangle du pèse-bagage n'est pas placée correctement vu que la photo a été prise avec une seule main.

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Clé dynamo

icon 27/12/2017 - No comments

J'ai acheté une clé dynamométrique pour un prix beaucoup trop faible pour que ce soit de la bonne qualité...
Comme je n'en avais pas une confiance absolue, j'ai vérifié la calibration.

Outil
C'est une clé dynamométrique assez simple, avec un bras de 400mm de long, un carré 1/2" (12.7mm) avec un cliquet réversible (mais le ressort ne fonctionne que pour le serrage), et une vis de réglage au bout du bras (28~210Nm). Il y a un joint torique entre le manche et la tête et le bout du manche semble étanche à la poussière.
Absaar cheap torque wrench

À l'utilisation, le cliquet a un angle un peu grand, mais ce n'est pas plus mal pour quelque chose censé tenir 210Nm.
La boite permet de stocker le ressort détendu, en espérant que la clé puisse être durable.
La bague de compression et la vis de bloquage font cheap, le vernier est directement usiné/embouti dans le manche, plutôt qu'être séparé.
1/2
Vernier scale

La marque Absaar semble appartenir à "MSA International", un importateur de Chinoiseries Luxembourgeois, qui livre en Europe (le "Over 40 years of German engineering" peut être trompeur). Ce qui peut expliquer que j'ai vu exactement la même clé vendue sous des marques différente (pour 3 à 4 fois le prix) dans différents magasins de bricolage.

Protocole de mesure
La chose la plus accessible sur laquelle je peux forcer est un écrou de roue de voiture (120Nm maxi), et comme C=F × L, on devrait pouvoir mesurer avec une balance.
torque measuring setup
torque measuring setup

Pour les faibles couples, il est plus facile de manipuler la clé à la main, avec un levier de 400mm, et à partir de 84Nm, il était plus facile d'actionner le bout du levier (420mm) avec le pied.
Il est assez délicat de tenir sur la balance, puisqu'il faut que le poids soit bien réparti et que la force soit appliquée lentement sur le levier. Il faut lire la valeur au moment exact où la clé déclanche.

Pour un premier example, on veut déclancher la clé à 40Nm, on va régler le ressort sur la bonne valeur, puis on se place sur la balance et on commence a appliquer progressivement le couple jusqu'au déclanchement. Avec un levier de 400mm, on devrait avoir environ 10kg.

$$C = (M_v - M) \times g \times l$$
On lit M sur la balance, exactement au moment du déclanchement, et on a mesuré Mv à vide, avant la mesure.
$$C = (61.5 - 51.5)kg \times 9.81N/kg \times 0.4m$$
$$C = 39.24Nm$$

La position de la main sur le levier est précise à 10mm près (2.5%), le poids est mesuré à 0.5kg près (<2%). On peut estimer "à la louche" une erreur globale de l'ordre de 5%, et inférieure à 10%

Résultats de mesure
calibration checking

Les résultats me conviennent parfaitement pour serrer des écrous sans avoir peur de les voir se dévisser ni les tordre en serrant trop fort.

Références

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