FR2573206A1 - Appareillage pour l'equilibrage d'une roue demontee de vehicule automobile, utilisant des filtres asservis par un codeur angulaire - Google Patents

Abstract

SELON L'INVENTION, LES FILTRES 5, 6 UTILISES SONT DU TYPE DE CEUX DONT LA FREQUENCE DE FILTRAGE EST DETERMINEE PAR LA FREQUENCE D'UN SIGNAL PILOTE. CE SIGNAL PILOTE EST OBTENU PAR UN CODEUR ANGULAIRE 7 DE ROUE, CE QUI ASSERVIT LA FREQUENCE DE FILTRAGE A LA VITESSE INSTANTANEE DE ROTATION DE LA ROUE. APPLICATION DANS L'INDUSTRIE AUTOMOBILE.

Description

La présente invention a pour objet un appareillage pour l'équilibrage d'une roue démontée de véhicule automobile.

Un tel appareillage est destiné à déterminer l'importance et la position de masses à rapporter sur une roue pour l'équilibrer.

Selon une disposition connue, représentée sur la figure 1, la roue 16 démontée est fixée sur un arbre porté par deux paliers 26, 27 équipés de roulements 28, 29. Le tout repose sur un bâti 31. Un moteur 17 entraîne une courroie 30, laquelle permet de lancer la roue à équilibrer. Des capteurs de vibrations 1 et 2 sont placés au voisinage des paliers 26, 27. Un circuit électronique traite les signaux R et R' délivrés par les capteurs en tenant compte de divers paramètres propres à la roue à équilibrer : diametre D, largeur b, déport c, et en fonction du mode d'équilibrage choisi : statique, dynamique ou alliage. Ce circuit commande aussi un cycle automatique au cours duquel sont effectués la mise en marche du moteur 17, les mesures, les calculs, le freinage du moteur.

L'appareillage représenté comprend en outre un codeur angulaire 7, qui est sensible au mouvement de rotation de la roue 16 et qui délivre, à chaque tour de celleci, une impulsion qui est adressée au circuit électronique.

Cette impulsion sert à repérer la phase des signaux R et
R' émis par les capteurs 1, 2 et à déterminer la vitesse de la roue.

De tels codeurs sont généralement de nature optique mais peuvent être aussi magnétiques, etc...

Le panneau avant du circuit électronique peut se présenter comme sur la figure 2. Un clavier alphanumérique 14 permet d'entrer les paramètres D, b, c relatifs à la roue à équilibrer et de préciser le mode de traitement choisi : m pour statique, n pour dynamique et p pour alliage. Un double afficheur 18, 19 permet d'indiquer la valeur d'un balourd interne et celle d'un balourd externe à disposer respectivement sur les bord intérieur et extérieur de la jante de la roue. Un moyen permet d'indiquer la place de ces balourds. Sur la figure 2, ce moyen est constitué par quatre diodes électroluminescentes 20, 21, 22 et 23. Par exemple, si la diode 20 est allumée, cela signifie que l'opérateur doit tourner la roue dans le sens de la flèche 24 jusqu'à l'allumage de la diode 21.Si les deux diodes sont allumées, cela indique à l'opérateur que la roue-se trouve dans la bonne position pour que soit placée la masse d'équilibrage, en haut et à la verticale, sur le bord intérieur de la jante 25. De même pour les diodes 22 et 23 et la masse d'équilibrage à placer sur le bord extérieur de la jante.

Les circuits compris dans le bloc électroni- que comprennent généralement deux amplificateurs reliés respectivement aux deux capteurs, deux filtres reliés aux amplificateurs, un multiplexeur à deux entrées reliées aux deux filtres et à une sortie, un convertisseur analogique-numérique relié à la sortie du multiplexeur, et des moyens de traitement numérique reliés au convertisseur. Essentiellement, ces moyens comprennent une unité centrale. Cette unité met en mémoire les paramètres de la roue et la fonction choisie, elle commande la marche et l'arrêt du moteur 17; lors d'un cycle automatique, elle suit la vitesse de la roue en analysant le signal émis par le codeur angulaire 7. Lorsqu'un seuil de vitesse est atteint, elle commande l'échantillonnage des signaux
R et R' émis par les capteurs 1 et 2 à travers le convertisseur analogique numérique.Suivant le résultat, elle change le gain des amplificateurs pour avoir une meilleure précision de mesure.

A partir des mesures de R et de R', l'unité centrale calcule les balourds suivant des formules connues.

Par exemple, pour un équilibrage dynamique, les formules utilisées sont les suivantes

avec w : vitesse angulaire de rotation de la roue 16
a : distance entre les paliers 26 et 27
b : largeur de la jante 25
c : distance entre le palier 26 et le bord intérieur de la jante 25

: forces de contre-réaction sur les paliers 26 et 27
me et mi : balourds externe et interne

: forces centrifuges engendrées par les balourds externe et interne.

A la fin du calcul, l'unité centrale commande le freinage du moteur et commande l'inscription, sur les afficheurs 18 et 19, des valeurs des masses a adopter. Elle suit en même tempos la position du codeur 7, pour indiquer la position des balourds par l'intermédiaire des diodes 20 a 23.

Le rôle des filtres disposés après les amplificateurs est d'éliminer le bruit provenant des roulements 28 et 29, du moteur 17, du système d'entrainement 30, du bruit propre des capteurs 1 et 2, des résonances du bâti 31 etc,..

Dans l'art antérieur connu, ces filtres sont des filtres analogiques. Il en résulte un inconvénient qui est le suivant.

Un filtre analogique présente une atténuation et un déphasage qui varient avec la fréquence du signal qui lui est appliqué. Son utilisation pour le filtrage des signaux provenant des capteurs d'une équilibreuse de roue démontée présente l'inconvénient de nécessiter une vitesse parfaitement stabilisée et toujours identique. Or, ce n'est pas le cas si le lancement s'effectue manuellement (équilibreuse sans moteur), ni si le moteur est désaccouplé de l'arbre durant les mesures (pour éviter les bruits du moteur), ni si les inerties de roues sont différentes avec un moteur asynchrome car le glissement sera plus ou moins important, ni si la limitation du temps de cycle ne permet pas, avec un certain type de roue, d'atteindre une vitesse stabilisée, etc...Ce type de filtre nécessite par ailleurs un réglage potentiometrique pour ajuster sa fréquence de coupure (afin de corriger les erreurs dûes aux tolérances des composants).

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.

A cette fin, l'invention préconise l'utilisation de filtres particuliers, qui sont des filtres qui effectuent un filtrage à une fréquence particulière qui est déterminée par un signal pilote qui leur est appliqué.

Selon l'invention, ce signal pilote est délivré par le codeur.

Les filtres se trouvent ainsi asservis à la vitesse de rotation de la roue. Comme celle-ciest une vitesse instantanée, toute mesure est possible, y compris en phase d'accélération ou de décélération.

De préférence, les filtres utilisés sont des filtres a commutation de capacités ; mais tout filtre ajustable en fréquence par un signal électrique (fréquence, tension ou courant) est susceptible de convenir.

plusieurs types de codeurs peuvent être utilisés soit qu'ils délivrent directement l'information de vitesse de rotation soit qu'ils donnent la position de la roue ce qui suppose ensuite une dérivation pour obtenir la vitesse.

De toute façon, les caractéristiques de l'invention apparaîtrons mieux après la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description-se réfère a des dessins annexés, sur lequels
- la figure 1, déjà décrite, représente une installation d'équilibrage selon l'art antérieur,
- la figure 2, également décrite, représente le panneau avant d'un bloc de mesure selon l'art antérieur,
- la figure 3 est un schéma synoptique d'un circuit de mesure conforme à l'invention,
- la figure 4 montre les signaux émis par le codeur angulaire.

Le circuit électronique représenté sur la figure 3 comprend deux amplificateurs 3 et 4 reliés respectivement aux deux capteurs 1 et 2, deux filtres 5 et 6 à commutation de capacités reliés respectivement aux amplificateurs, un multiplexeur 8 à deux entrées reliées aux deux filtres et à une sortie, un convertisseur analogique-numérique 9 relié a la sortie du multiplexeur, des moyens de traitement numérique reliés au convertisseur et comprenant une unité centrale de traitement 12, un afficheur 13, un clavier 14, un organe de commande 15 du moteur. Deux circuits interface sont prévus, l'un, 10, assurant la liaison entre l'unité centrale 12 et les amplificateurs 3 et 4 pour la commande du gain, l'autre, 11, qui assure la liaison entre le codeur angulaire 7 et l'unité centrale.

L'afficheur 13 et le clavier 14 peuvent être du type de ceux qui ont été décrits à propos de la figure 2. Comme réprésenté en outre sur la figure 4, le codeur 7 émet dans la variante illustrée, trois types de signaux un premier signal noté Wtop 0" formé d'une impulsion par tour de roue, un deuxième signal A formé de n impulsions par tour de roue et un troisième signal B, analogue au signal
A mais déphasé de 90". Tous ces signaux sont appliqués au circuit interface 11 et permettent de déterminer la vitesse et le sens de rotation de la roue. Par ailleurs, t selon une disposition essentielle de l'invention, le signal de la voie A est en outre appliqué aux filtres 5 et 6 pour fixer la fréquence de filtrage de ceux-ci.

Une variante consiste à créer le top O par comptage du signal de la voie A.

Les filtres 5 et 6 à commutation de capacités sont des circuits intégrés monolithiques que l'on trouve dans le commerce. Ils possèdent des résistances pour ajuster leur gain et leur sélectivité. Une entrée du circuit est destinée a recevoir la fréquence pilote délivrée par la voie A du codeur. La fréquence centrale du filtrage f0 est telle que : fO = fin, n étant un nombre entier dépendant du filtre à capacités commutées (n peut être égal à 1 ou a quelques unités). La sélectivité (c'est-a-dire le rapport de la bande passante à la fréquence centrale) qui peut être obtenue est excellente (0,1 par exemple) avec un filtre-du type
BUTTERWORTH fonctionnant au quatrième ordre.

Le codeur angulaire 7, qui permet d'obtenir les signaux de la figure 4 peut être d'un type quelconque optique, magnétique ou autre. Un codeur optique possible pour obtenir les trois voies comprend trois émetteurs (une diode électroluminescente) fonctionnant dans le proche infrarouge par exemple et trois récepteurs (phototransistor par exemple) disposés en regard des émetteurs. Entre ces deux moyens, un disque est monté solidaire de l'arbre tournant. Ce disque comprend un nombre de secteurs transparents qui correspond å n. A chaque tour de roue, n impulsions lumineuses atteignent un des phototransistors, qui émet alors n impulsions électriques. L'autre phototransistor est décalé d'un quart de secteur.

Dans une autre variante de l'appareil, on utilise un circuit électronique pour engendrer une tension ou un courant porportionnel a la fréquence du signal de la voie A. On utilise alors des filtres qui effectuent un filtrage a une fréquence particulière qui est déterminez par une tension ou un courant pilote qui leur est appliqué.

Dans une autre variante, on utilise un codeur fournissant soit directement l'information de vitesse sous forme d'un courant ou d'une tension, soit une information de position de la roue. Mais le codeur doit alors être associé a un dérivateur électronique pour obtenir la tension ou le courant proportionnel à la vitesse.

L'appareil de l'invention, en calant la fréquence de filtrage sur la vitesse instantanée de la roue, rend l'équilibrage possible en toute circonstance.

Dans ce qui précède, le moyen pour indiquer à l'opérateur le résultat du traitement est supposé être un afficheur numérique. Il va de soi que ce n'est qu'un exemple non limitatif et qu'on peut utiliser d'autres moyens, comme par exemple un synthétiseur de parole.

Dans certains cas, on peut prévoir à la fois un moyen d'affichage et un synthétiseur de parole.

Les avantages d'un synthétiseur de parole sont les suivants
Lors de la recherche de la position du balourd, aussi bien extérieur qu'intérieur, l'opérateur, avec la seule aide du synthétiseur de parole, peut trouver l'empla- cement de la masse à mettre et sa valeur. Pour cela il tourne la roue jusqu'à entendre le signal "exter", indiquant qu'il va s 1agir du balourd extérieur, et il stabilise la roue sur cette position de façon à entendre la valeur du balourd. Il agrafe la masse sur le bord extérieur. S'il s'écarte de la position, un "bip" sonore le préviendra. La même procédure est employée pour le balourd intérieur. L'opérateur peut ainsi agrafer la masse sans avoir a regarder en même temps les indicateurs.Il peut donc se placer au mieux par rapport à la roue et pas forcément face à l'afficheur numérique. Il ne pourra pas se tromper si la roue vient à tourner durant le temps de l'agrafage, car le bip lui signalera l'erreur.

Il ne confondra pas les deux masses qu'il a préparées pour l'équilibrage interne et externe, car la valeur de la masse lui est rappelée pour chacun des bords. La facilité d'utilisation est donc accrue et les erreurs d'utilisation diminuées par le fait également que le mode d'équilibrage est rappelle lors de la sélection du mode d'équilibrage et au début de la marche du cycle automatique "statique", "dynamique", "alliage".

Un message signalé par un voyant peut échapper a l'oeil alors qu'un message sonore peut plus difficilement échapper à l'oreille.

Par ailleurs, le synthétiseur peut annoncer "erreur dès qu'un organe est en mauvais fonctionnement.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1") --Appareil pour l'équilibrage d'une roue démontée (16) de véhicule automobile, permettant de déterminer l'importance et la position de masses a rapporter sur cette roue pour l'équilibrer, cette roue étant montée sur un arbre porté par deux paliers (26, 27) équipés de roulements (28, 29), cet appareillage comportant un dispositif (17-30) pour le lancement de la roue a équilibrer, des capteurs (1, 2) de vibrations placés au voisinage des paliers (26, 27) et un circuit électronique de mesure comprenant deux amplificateurs (3, 4) reliés respectivement aux deux capteurs (1, 2), deux filtres (5, 6) reliés respectivement aux amplificateurs, un multiplexeur (8) a deux entrées re iiées aux deux filtres et a une sortie, un convertisseur analogique-numérique (9) relié à la sortie du multiplexeur, des moyens de traitement numérique reliés au convertisseur et comprenant notamment une unité centrale de traitement (12) un clavier (14) pour entrer des parametres relatifs a la roue a équilibrer (16), un moyen pour indiquer â.l'opérateur la valeur d'un balourd interne et celle d'un balourd externe à disposer sur la roue et la place de ces balourds, cet appareillage comprenant en outre un codeur angulaire (7) sensible au mouvement de rotation de la roue (16) et délivrant un signal fonction de la vitesse de la roue, cet appareillage étant caractérisé par le fait que les filtres (5,
1. 6) sont du type de ceux qui effectuent un filtrage à une fréquence particulière déterminée par un signal pilote qui leur est appliqué et par le fait que le signal délivré par le codeur angulaire constitue le signal pilote des deux filtres (5, 6) et leur est appliqué, les filtres (5, 6) étant ainsi asservis a la fréquence de rotation de la roue.

   2") - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les filtres (5, 6) sont des filtres a commutation de capacités.

   3 ) - Appareillage selon llune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le codeur angulaire (7) sensible au mouvement de rotation de la roue (16) délivre a chaque tour de celle-ci une impulsion (O) adressée aux moyens de traitement numérique a travers un circuit interface (11), cette impulsion servant à repérer la phase des signaux (R, R') émis par les capteurs (1, 2) et a déterminer la vitesse de la roue, et par le fait que le codeur angulaire (7) délivre en outre un second signal (A) constitué par n impulsions pour chaque tour de roue, ce second signal constituant le signal pilote des deux filtres (5, 6) et étant appliqué à ceux-ci, les filtres (5, 6) étant ainsi asservis a la fréquence de rotation de la roue, ce second signal (A) étant par ailleurs appliqué au circuit interface (11).

   4 ) - Appareillage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le codeur (7) délivre un troi sième signal (B), analogue au second (A) mais déphasé de 90 , ce troisième signal étant appliqué au circuit interface (11) et permettant de déterminer le sens de rotation de la roue.

   5 ) - Appareillage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'impulsion O est obtenue par comptage des impulsions du second signal (A).

   6 ) - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le codeur angulaire (7) sensible au mouvement de rotation de la roue fournit une information de position de la roue qui est adressée au circuit interface (11) et comprend un dérivateur électronique qui fournit le signal d'information de vitesse de la roue, signal qui est appliqué aux filtres.
2. 70) - Appareillage selon la revendication i, caractérisé par le fait que le moyen pour indiquer a l'opéra- teur la valeur et la place des balourds est constitué par un double afficheur (13, 18, 19) qui indique la valeur du balourd interne et la valeur du balours externe, et par un moyen (20-24) pour indiquer la place de ces balours.
3. 80) - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen pour indiquer à l'opera- teur la valeur et la place des balourds est un synthétiseur de parole.
4. 90) - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen pour indiquer à l'opérateur la valeur et la place des balourds est constitué à la fois par un moyen d'affichage et par un synthétiseur de parole.