FR2680575A1 - Dispositif annexe permettant a un dispositif de mesure de couple des mesures en regime transitoire. - Google Patents
Dispositif annexe permettant a un dispositif de mesure de couple des mesures en regime transitoire. Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne les dispositifs de mesure de couple entre deux arbres tournants, lorsque l'endroit de la chaîne cinématique entre un moteur et une charge où l'on veut mesurer les couples en régime transitoire n'est pas l'endroit de l'emplacement du dispositif de mesure de couple. Il s'agit alors de prendre en compte l'inertie des masses rotatives de la chaîne cinématique situées entre l'endroit où l'on veut connaître les couples et l'endroit où est situé le dispositif de mesure. Le dispositif de mesure de couple est constitué d'un levier 3 articulé sur une platine 21 solidaire de l'arbre 20, le bras 31 de ce levier est lié au bras11 solidaire de l'arbre 10, le bras 34 du levier 3 est lié au volant d'inertie annexe 40, pouvant translater le long de l'arbre 10 et modifier alors la longueur du bras 34 soumise à flexion, donc la cinématique génératrice d'une force à partir du couple d'entrainement de ce volant. Le levier 3 communique les efforts à un capteur de force par l'intermédiaire du bras 32 solidaire du levier et lié au tirant 33traversant l'arbre creux 20 jusqu'à un capteur de force.
Description
La présente invention concerne les dispositifs de mesure de couple entre deux arbres tournants, couple consommé par une machine ou fourni par un moteur.
Les couples mesurés sont muitipliés par les régimes correspondants pour obtenir la puissance.
Plus particulièrement dans le domaine des bancs d'essai, il existe un certain nombre de procédés et dispositifs pour mesurer la puissance délivrée par un véhicule, le banc d'essai opposant lui même la charge résistant à la puissance à mesurer. Il y a trois types de charge possibles : le premier emmagasine l'énergie délivrée par le moteur à l'aide de volant(s) d'inertie ; le second dissipe l'énergie à l'aide d'un dispositif de freinage (à courants de Foucault par ex.) ; le troisième est un panachage des deux types de charge précédents, c'est à dire énergie cinétique plus travail dissipé.
Concernant le premier type de charge, le couple ne se mesure pas mais se calcule en multipliant l'accélération angulaire par le moment d'inertie des masses tournantes du banc. Parfois, on calcule les pertes dues aux frottements des paliers et hydrodynamiques en les laissant ralentir les masses tournantes du banc et du véhicule moteur débrayé, et en faisant la multiplication ci-dessus pour obtenir le couple dû aux pertes. L'addition des puissances calculées en phases accélération (å la roue) et décélération (pertes de transmission) donne la puissance moteur, après prise en compte du rendement de la transmission du véhicule.
Ce procédé présente plusieurs inconvénients
tA. Imprécision due en partie à l'absence de prise en compte de l'inertie des masses rotatives du véhicule réduisant l'accélération angulaire du banc par le couple absorbé dans leur propre accélération.
tA. Imprécision due en partie à l'absence de prise en compte de l'inertie des masses rotatives du véhicule réduisant l'accélération angulaire du banc par le couple absorbé dans leur propre accélération.
De plus, si le procédé prévoit la mesure des pertes décrite ci-dessus, l'énergie cinétique emmagasinée dans la rotation des masses d'inertie du véhicule s'ajoutera à l'énergie cinétique du banc, provoquant alors une moins grande décélération angulaire. Le chiffrage du couple dû aux pertes sera alors sous évalué.
Etant donnée l'addition faite de ces deux couples, en vue d'obtenir la puissance en sortie d'arbre moteur, la non prise en compte de l'inertie des masses rotatives du véhicule entache deux fois d'erreur le résultat final. Quant aux rendements de transmissions, leur prise en compte se fait par application du coefficient moyen correspondant.
2A. Caractèristiques figées de la charge : impossibilité de prélèvement de puissance destinée à des accessoires comme une turbine de refroidissement.
Un procédé tel que décrit ici est exact pour le chiffrage de la force d'accélération du véhicule effectivement disponible à la roue pour un rapport de transmission donné.
En ce qui concerne le deuxième type de charge, par freinage, la mesure du couple se fait après l'obtention d'un régime fixe, afin qu'une accélération angulaire des masses rotatives du banc n'affecte pas la fiabilité de la mesure.
Les inconvénients de ce procédé sont les suivants
1B. complexité liée à l'obtention de régimes fixes (plusieurs brevets
proposent des solutions par asservissement du frein)
2B. nombre des régimes fixes à marquer dans le cas où l'on souhaite
avoir une suite de résultats sous forme de courbes
3B. difficulté de procéder aux mesures des couples dûs aux pertes à
chacun des régimes où furent effectués les mesures de couple
moteur, d'où l'obtention aléatoire des résultats "en sortie de
vilebrequin" à partir des résultats mesurés "à la roue". En effet,
il faudrait, pour mesurer le couple dû aux pertes, équiper le banc
d'un moteur électrique suffisamment puissant pour entrainer
l'ensemble banc et transmission du véhicule aux régimes fixes
correspondants. Si les pertes par frottements dans les paliers
sont à peu près indépendantes du régime, il n'en est pas de
même pour les pertes dues aux frottements hydrodynamiques
(barbotage dans l'huile etc.).
1B. complexité liée à l'obtention de régimes fixes (plusieurs brevets
proposent des solutions par asservissement du frein)
2B. nombre des régimes fixes à marquer dans le cas où l'on souhaite
avoir une suite de résultats sous forme de courbes
3B. difficulté de procéder aux mesures des couples dûs aux pertes à
chacun des régimes où furent effectués les mesures de couple
moteur, d'où l'obtention aléatoire des résultats "en sortie de
vilebrequin" à partir des résultats mesurés "à la roue". En effet,
il faudrait, pour mesurer le couple dû aux pertes, équiper le banc
d'un moteur électrique suffisamment puissant pour entrainer
l'ensemble banc et transmission du véhicule aux régimes fixes
correspondants. Si les pertes par frottements dans les paliers
sont à peu près indépendantes du régime, il n'en est pas de
même pour les pertes dues aux frottements hydrodynamiques
(barbotage dans l'huile etc.).
Enfin, le troisième type de charge regroupe le volant d'inertie et le frein.
Un brevet concernant un banc d'essai, déposé sous le numéro 71.11394, peut être résumé ainsi : le frein est asservi pour donner aux masses rotatives du banc une accélération constante connue, évitant ainsi sa mesure. Connaissant le moment d'inertie et l'accélération angulaire, on connait le couple absorbé par l'accélération des masses rotatives du banc. Par ailleurs, le couple dissipé par le frein dynamomètrique, dont le stator est monté rotatif, est mesuré. Une addition du couple connu (accélération) et du couple mesuré (frein) donne le couple à la roue.
Le frein permet aussi d'obtenir une accélération nulle ou négative.
Un des avantages mentionnés réside dans la non nécéssité d'obtention de régime fixe, bien qu'utilisant un frein à courants de Foucault. Ce procédé remédie aux inconvénients 1B, 2B et 3B, mais présente les suivans
1C. non prise en compte du moment d'inertie équivalent des masses
rotatives du véhicule
2C. complexité (asservissement)
3C. caractèristiques figées de la charge : impossibilité de prélèvement
de puissance pour des accessoires.
1C. non prise en compte du moment d'inertie équivalent des masses
rotatives du véhicule
2C. complexité (asservissement)
3C. caractèristiques figées de la charge : impossibilité de prélèvement
de puissance pour des accessoires.
Quant au domaine général des dispositifs de mesure de couple entre arbres tournantes, des brevets concernent des dispositifs mesurant le couple à un point précis, le but n'étant pas de chiffrer la puissance d'un moteur ou d'une machine, mais de mesurer le couple en un endroit donné.
Les problèmes apparaissent si l'on souhaite mesurer le couple en un endroit précis mais inaccessible de la chaîne cinématique entre un moteur et une machine, le dispositif de mesure étant alors placé ailleurs dans cette chaîne.
On appellera "masses rotatives intermédiaires" les masses rotatives de la chaîne cinématique placées entre l'endroit où l'on veut connaitre les couples et celui où l'on peut faire des mesures.
Les mêmes sources d'erreurs que celles mentionnées à propos des bancs d'essai pour véhicules apparaitront, soit la non prise en compte
1D. de l'inertie des masses rotatives intermédiaires
2D. des pertes par frottements de ces mêmes masses.
1D. de l'inertie des masses rotatives intermédiaires
2D. des pertes par frottements de ces mêmes masses.
Cet aperçu des différents problèmes posés par les procédés et dispositifs existants pour les bancs d'essai de véhicule et pour l'industrie permet de constater
- que les inconvénients lA, 1C et 1D seraient supprimés si l'on prenait en
compte le couple dû à l'accélération des masses rotatives intermédiaires
- que les inconvénient 2A et 3C disparaitraient si l'on faisait la mesure du
couple entre arbres tournants plutôt que d'en faire le calcul à partir de
l'accélération angulaire et du moment d'inertie du banc
- que les inconvénients 1B, 2B, 3B et 2D seraient résolus si l'on pouvait
effectuer les mesures en régime transitoire, procédé permettant de
lancer l'ensemble pour le iaisser être freiné par les pertes à mesurer. A
noter, en ce qui concerne l'inconvénient 2D, la nécéssité de désaccoupler
la machine entrainée à l'endroit où l'on veut connaitre les couples, afin
d'isoler les masses rotatives intermédiaires pour la mesure de leurs
pertes par frottements.
- que les inconvénients lA, 1C et 1D seraient supprimés si l'on prenait en
compte le couple dû à l'accélération des masses rotatives intermédiaires
- que les inconvénient 2A et 3C disparaitraient si l'on faisait la mesure du
couple entre arbres tournants plutôt que d'en faire le calcul à partir de
l'accélération angulaire et du moment d'inertie du banc
- que les inconvénients 1B, 2B, 3B et 2D seraient résolus si l'on pouvait
effectuer les mesures en régime transitoire, procédé permettant de
lancer l'ensemble pour le iaisser être freiné par les pertes à mesurer. A
noter, en ce qui concerne l'inconvénient 2D, la nécéssité de désaccoupler
la machine entrainée à l'endroit où l'on veut connaitre les couples, afin
d'isoler les masses rotatives intermédiaires pour la mesure de leurs
pertes par frottements.
La présente invention a pour objet un dispositif éliminant ces inconvénients.
Partant d'un dispositif de mesure de couple (DMC) entre deux arbres tournants, dispositif générant, à partir du couple à mesurer, une force indicatrice de sa valeur, le principe fondamental sur lequel est basée la présente invention consiste en l'adjonction d'un volant d'inertie annexe dont le couple d'entrainement, en cas d'accélération angulaire des deux arbres tournantes, génère une force dite "de correction", de signe et d'intensité tels que son addition algèbrique à la force indiquant le couple entre les arbres tournants corrige l'erreur venant de l'intégration ou de la non intègration, dans la force indiquant le couple entre les arbres tournants, du couple dû à l'accélération des masses rotatives intermédiaires.
La cinématique génératrice de la force venant du couple d'entrainement du volant annexe est modifiabie à l'arrêt ou en marche, afin d'adapter l'intensité de cette force de correction à la grandeur du moment d'inertie équivalent des masses rotatives intermédiaires.
Dans ce qui suit, on parlera de générations de force à partir de couple.
Les forces en question peuvent être absorbées dans les déformations élastiques de pièces prévues à cet effet, déformations, ou mouvements induits, pouvant être mesurés.
De façon préférentielle, la cinématique génératrice de la force à partir du couple entre les arbres tournants et la cinématique génératrice d'une force à partir du couple d'entrainement du volant annexe utilisent un levier unique composé de 3 bras, l'un solidaire d'un arbre tournant, le second du volant d'inertie annexe, le troisième du capteur de force, l'articulation du levier étant solidaire de l'autre arbre tournant. Ces deux cinématiques ont donc des pièces communes les reliant au capteur de force, et des pièces propres, comme les bras de levier, la longueur de celui entrainant le volant annexe étant réglable par déplacement axial de ce dernier.
Lors des mesures, si celles ci sont faites en régime accéléré ou décéléré, le dispositif de mesure du couple entre les arbres tournants génèrera la force correspondante à partir du couple à son endroit. Le volant annexe provoquera, selon les cas vus ci-dessous, l'addition ou la soustraction de la force de correction, ainsi générée, à la force initiale, le résultat étant mesuré
- s'il s'agit d'un moteur dont on veut connaitre les couples sur l'arbre de
sortie, les mesures se font en régime transitoire accéléré. Il y a addition
de ia force de correction, indiquant la grandeur du couple consommé par
l'accélération angulaire des masses rotatives intermédiaires, à la force
initiale indiquant la grandeur du couple mesuré à l'emplacement du DMC,
par exemple aux roues.
- s'il s'agit d'un moteur dont on veut connaitre les couples sur l'arbre de
sortie, les mesures se font en régime transitoire accéléré. Il y a addition
de ia force de correction, indiquant la grandeur du couple consommé par
l'accélération angulaire des masses rotatives intermédiaires, à la force
initiale indiquant la grandeur du couple mesuré à l'emplacement du DMC,
par exemple aux roues.
- s'il s'agit d'une machine dont on veut connaitre les couples d'entrainement
sur l'arbre d'entrée, les mesures peuvent se faire en régimes transitoires
accélérés ou/et décélérés (machines pulsatoires), ou en régime fixe
- régime accéléré : la force de correction est soustraite,
- régime décéiéré il y a addition des deux forces.
sur l'arbre d'entrée, les mesures peuvent se faire en régimes transitoires
accélérés ou/et décélérés (machines pulsatoires), ou en régime fixe
- régime accéléré : la force de correction est soustraite,
- régime décéiéré il y a addition des deux forces.
Lors de la description et de l'explication du principe, il apparaitra que la disposition des cinématiques permet un tel fonctionnement.
On voit que le dispositif objet de l'invention permet le chiffrage des couples en un point donné, d'une cinématique, différent de l'emplacement du dispositif. Les rendements de transmission des masses rotatives intermédiaires, connus, sont pris en compte par l' application d'un coefficient multiplicateur.
La fiabilité des mesures n'est pas affectée par une modification de la charge, qui peut être aussi bien un volant d'inertie, un frein, ou les deux, comme l'adjonction d'une turbine aéraulique de forte puissance à un volant d'inertie.
La fiabilité des mesures des couples consommés par une machine n'est pas affectée si cette dernière oppose des fluctuations de couple, ou des régimes successivement accélérés et décélérés. Une illustration en est la possibilité d'évaluer les compressions du moteur d'un véhicule placé sur un banc à rouleaux, contact coupé et en prise, entrainé par le banc (équipé d'un moteur électrique) à faible vitesse. Dans ce cas, le véhicule est assimilé à une machine entrainée, chaque compression étant une fluctuation de couple résistant mesurée, les 'fluctuations d'autres origines (distribution) devant être identifiées et tout phénomène de raisonnance étant bien sûr d'abord écarté.
Une réalisation possible de l'invention est exposée par les descriptions, dessins et schémas rapportés qui suivent
- la figure 1 représente une possibilité de réalisation du dispositif, alors
intercalé entre deux arbres co-axiaux et faisant office d'accouplement,
disposition surtout destinée aux bancs d'essai
- La figure 2 est le schéma de principe illustrant les explications du
fonctionnement du dispositif de la figure 1;
- la figure 3 est une coupe partielle de ia fig. 1;
- la figure 4 est la coupe d'un détail de la fig. 1;
La figure 1 représente le dispositif intercalé entre deux arbres, dont on ne voit que les extrèmités et les paliers correspondants
- l'arbre 10 est solidaire de l'ensemble 1, c'est à dire de la machine ou du moteur origines des couples à mesurer, plus les masses rotatives intermédiaires (définies plus haut) situées entre ces derniers et le DMC
- l'arbre 20 est solidaire de l'ensemble 2, constitué du moteur entrainant la machine à essayer ou des charges freinant le moteur à essayer
- le DMC, intercalé entre les arbres 10 et 20 coaxiaux, est l'ensemble 3.
- la figure 1 représente une possibilité de réalisation du dispositif, alors
intercalé entre deux arbres co-axiaux et faisant office d'accouplement,
disposition surtout destinée aux bancs d'essai
- La figure 2 est le schéma de principe illustrant les explications du
fonctionnement du dispositif de la figure 1;
- la figure 3 est une coupe partielle de ia fig. 1;
- la figure 4 est la coupe d'un détail de la fig. 1;
La figure 1 représente le dispositif intercalé entre deux arbres, dont on ne voit que les extrèmités et les paliers correspondants
- l'arbre 10 est solidaire de l'ensemble 1, c'est à dire de la machine ou du moteur origines des couples à mesurer, plus les masses rotatives intermédiaires (définies plus haut) situées entre ces derniers et le DMC
- l'arbre 20 est solidaire de l'ensemble 2, constitué du moteur entrainant la machine à essayer ou des charges freinant le moteur à essayer
- le DMC, intercalé entre les arbres 10 et 20 coaxiaux, est l'ensemble 3.
La première partie de la description de la figure 1 concerne la cinématique génératrice de la force indicatrice du couple d'entrainement entre les arbres 10 et 20, dispositif pouvant fonctionner de façon autonome, c'est à dire sans les composants propres au dispositif générateur de force à partir du couple d'entrainement du volant d'inertie 40. Une caractèristique préférentielle de l'invention veut en effet qu'une partie des composants de ces deux dispositifs leur soit commune.
La partie visible de i'arbre 10 tourne sur le palier 12, positionné et vissé sur le chassis 50. Perpendiculairement à son extrémité est fixé le bras 11, auquel l'effort d'entrainement entre les deux arbres 10 et 20 est transmis par liaison avec la lame 31 du levier 3. Cette liaison du bras 11 avec la lame 31 est donc distancée des axes de l'arbre 10 et de l'articulation du levier 3.
Les composants du levier 3 transmettant l'effort d'entrainement sont donc la lame 31 perpendiculaire au bras 11 et à l'axe d'articulation du levier 3, solidaire de ce dernier par la platine 312 support de masse d'équilibrage, les deux articulations 35 et l'articulation 36 liées à la platine 21, permettant les oscillations infimes du levier 3 par rapport à celle ci. L'axe fictif de ces articulations est perpendiculaire et distancé de l'arbre 20.
La platine 21 est solidaire de l'arbre creux 20, dont la partie visible tourne sur le palier 22, positionné et vissé sur le chassis 50.
Le bras 32, solidaire du levier 3, est lié au tirant 33, coaxial à l'arbre creux 20 qu'il traverse. Cette liaison est décrite avec la figure 3.
Les articulations 35 et 36 sont réalisées en tronçons de feuillard en acier à ressort, fixés au levier 3 par les platines 312 et 342 en ce qui concerne les deux articulations 35 et par le prolongement du bras 32 en ce qui concerne l'articulation 36. Ces tronçons de feuillard sont, d'autre part, fixés sur la platine 21. Ils sont placés et orientés de sorte à permettre les oscillations du levier 3 selon un axe fictif, et à n'être soumis qu'à des efforts -en statique- de traction ou compression, tenant compte en cela de la flexibilité de la traverse du levier 3 solidarisant les platines 312, 342 et le bras 32. Le détail de l'articulation 36 est visible figure 3.
Le bras tl et la lame 31 sont de sections rectangulaires minces, orientées de sorte à absorber de façon optimale, par élasticité, les défauts d'alignements entre les arbres 10 et 20, et les oscillations minimes du levier 3 en ce qui concerne le bras 11. Ces défauts sont aussi absorbés en partie par la liberté de rotation relative entre les arbres 10 et 20. A noter que ces déformations et rotation sont minimes, les défauts de positionnement entre les arbres 10 et 20 ne devant pas exceder quelques dixièmes de millimètre et de degrés.
Le rapport selon lequel la cinématique génère la force indicatrice du couple d'entrainement entre les arbres 10 et 20 dépend des distances normales entre l'axe de i'arbre 10 et la jonction du bras Il avec la lame 31, entre cette jonction et ttaxe fictif d'articulation du levier 3, entre cet axe d'articulation et l'axe du tirant 33.
La deuxième partie de la description concerne la cinématique génératrice de la force "de correction" à partir du couple d'entrainement du volant d'inertie 40.
Le volant d'inertie annexe 40 est monté sur l'entretoise 41 par l'intermédiaire des roulements 43. Cette entretoise 41 peut translater sur l'axe 10, positionnée par le déplacement parallèle à l'arbre 10 de la fourchette 44 engagée dans la gorge 42 usinée dans l'entretoise 41, gorge 42 équipée de rondelles antifriction.
L'entretoise 41 n'a pas de rotation relative par rapport à l'axe 10.
La fourchette 44 translate le long de l'axe 51, solidaire du chassis 50, guidée par les paliers antifriction 45. Ses mouvements de translation sont commandés par le déplacement du bossage 46 lui étant solidaire. Ce bossage taraudé est déplacé par la rotation de la vis 52, dont l'extrémité tourne dans le chassis 50 sans translation possible. La rotation de la vis 52 est commandée à distance par une commande 53.
L'entrainement du volant 40 se fait par l'appui d'une des lames 46 -selon le signe de l'accélération angulaire- lui étant solidaires sur le bras 34. L'endroit des appuis des lames 46 est distancé de l'arbre 10 et de l'axe d'articulation du levier 3.
Ces lames sont détaillées figure 4.
Figure 4, les lames 46 sont vissées sur le volant 40 dont elles sont espacées par les entretoises 462. Chaque lame comporte une saillie 461 destinée à maintenir le bras 34 latéralement. Elles encadrent ce dernier avec un jeu permettant sa translation. A cet effet, le profil du bras 34 est constant sur la longueur de translation prévue. La surface de contact de chaque lame avec le bras est suffisante pour éviter l'usure et le matage, mais étroite pour assurer la précision de la mesure.
Figure 1, le levier 3 transmet l'effort d'entrainement entre l'arbre 20 et le volant 40 par l'intermédiaire de certains de ses composants que sont les articulations 35 et 36 le liant à la platine 21 comme vu précédemment, le bras 34 perpendiculaire à l'axe d'articulation du levier 3 et fixé au levier 3 par l'intermédiaire de la lame 341 le prolongeant et de la platine 342 support de masse d'équilibrage.
Les lames 46 sont réalisées en tronçons de feuillard en acier à ressort, la lame 341 et le bras 34 ont des sections rectangulaires minces, pièces orientées de sorte à absorber de façon optimale, par élasticité, les défauts d'alignements entre les arbres 10 et 20 et les oscillations minimes du levier 3. Ces défauts sont aussi dissipés en partie par la liberté de rotation relative entre le volant 40 et l'axe 20.
Le rapport selon lequel la cinématique génère la force "de correction" à partir du couple d'entrainement du volant 40 dépend des distances normales entre l'axe du volant 40 (confondu avec l'axe 10) et le centre d'appui de l'une des lames 46 sur le bras 34, entre ce centre d'appui et l'axe fictif d'articulation du levier 3 et entre cet axe d'articulation et l'axe du tirant 33.
La translation du volant 40 le long de l'arbre 10 provoque une variation de la distance entre le centre d'appui des lames 46 sur le bras 34 et l'axe fictif d'articulation du levier 3. Cette variation de distance modifie la cinématique, donc le rapport selon lequel cette dernière génère la force "de correction" à partir du couple d'entrainement du volant 40.
La troisième partie de la description concerne les composants joignant le levier 3 au capteur de force, non représenté. La figure 3 est une coupe partielle.
Figure 3, les lames faisant office d'articulations 36 et 37, en feuillard, sont fixées horizontalement aux extrèmités du bras 32, solidaire du levier 3. La lame 36 est fixée sur la platine 21, comme déjà vu.
Le bras 32 transmet les efforts venant du levier 3 au tirant 33, par l'intermédiaire de l'articulation 37 parallèle à l'axe d'articulation du levier 3 et fixée sur la pièce 332 solidaire du tirant 33 par l'intermédiaire du tirant plat 331 soudé sur le tirant 33 et vissé sur la pièce 332.
Les articulation 37 et plat 331 absorbent respectivement, par élasticité, les mouvements angulaires très faibles (env 0,15-) du levier 3 et l'éventuel défaut de coaxialité du tirant 33 par rapport à l'arbre 20. A noter que les déformations maximum prévues des pièces 37 et 331 communiqueraient au tirant 33 un moment de flexion dont l'intensité serait telle que la vitesse critique de ce dernier reste supérieure à sa vitesse de rotation.
Le tirant 33, en tube, est solidaire d'un capteur de force, par l'intermédiaire d'une butée à aiguilles double sens et d'un roulement centreur à aiguille, le capteur de force est relié au chassis 50 de manière souple angulairement, mais rigide axialement selon l'axe de l'arbre 20, afin de limiter les déplacements du tirant 33 à la seule course du capteur de force. Ce dernier, ainsi que la butée, ne présentent aucun intérêt particulier et ne sont donc pas représentés.
Ces trois parties de la description montrent que les articulations 35, 36, 37, le bras 32, les pièces 331 et 332, le tirant 33, la butée à aiguilles et le capteur de force sont des composants communs aux deux cinématiques génératrices de force à partir de couple. On obtient ainsi une addition algébrique mécanique des forces issues des couples d'entrainement entre les arbres 10 et 20 et du volant d'inertie annexe 40, dont le résultat est mesuré par le capteur de force. (A noter que le dispositif de mesure de couple entre les arbres 10 et 20 pourrait fonctionner sans le volant 40 et les composants étant propres à ce dernier.)
Le capteur de force donne donc les valeurs des forces de traction ou compression du tirant 33. Les sections de pièces tl, 31, 46, 34, 341, 341 > 35, 36 et 37 sont minces, pour les raisons évoquées lors de leurs descriptions respectives, mais également pour des raisons de précision quant au positionnement des lignes de forces.
Le capteur de force donne donc les valeurs des forces de traction ou compression du tirant 33. Les sections de pièces tl, 31, 46, 34, 341, 341 > 35, 36 et 37 sont minces, pour les raisons évoquées lors de leurs descriptions respectives, mais également pour des raisons de précision quant au positionnement des lignes de forces.
Cependant, la course du capteur et la déformation par élasticité des composants 33, 331 et du chassis 50, soumis aux efforts, provoquent des oscillations (env 0,15 ) au levier 3 et aux bras rapportés, mouvements engendrant sur les pièces 11, 31, 46, 34, 341, 35, 36 et 37 des flexions et/ou des torsions. Ces déformations absorbent une proportion des efforts transmis, proportionnelle à ceux c;, proportion ne parvenant donc pas au capteur- de force. Les informations transmises par ce dernier seront alors multipliées par un coefficient, afin de réintègrer cette proportion d'efforts ne lui ayant pas été transmise.
Quant aux déformations absorbant les défauts de positionnements entre les arbres 10 et 20, elles n'engendrent pas d'erreur, étant simultanément opposées au cours d'un tour.
La figure 2 illustre les explications suivantes sur le fonctionnement du dispositif décrit plus haut. Elle schématise un banc à rouleau. On y voit les pièces essentielles de la figure 1, plus l'ensemble 1 sous la forme du disque 1 solidaire de l'axe 10 et regroupant les masses rotatives du véhicule à essayer et le rouleau sur lequel appuient ses roues, et l'ensemble 2 sous la forme du disque 2 solidaire de l'axe 20 représentant la charge devant absorber la puissance à mesurer.
Ici, les masses rotatives intermédiaires, soit l'ensemble 1, seront les rouleaux du banc, les roues et la transmission du véhicule, ainsi que le vilebrequin accompagné de son volant, sachant que i'on veut connaitre la puissance en sortie de vilebrequin.
Les flèches indiquent respectivement le sens de rotation du banc et les moments positifs autour de l'axe des articulations 35 et 36. On fera référence à ces moments, appliqués sur le levier 3, sachant que celui ci transmet la force de réaction, correspondant au moment résultant, à la tige 33 reliée au capteur de force non représenté. On nomera "longueur utile" d'un bras la distance à utiliser dans le calcul du moment recherché.
Le véhicule transmet le couple moteur, provoquant une accélération positive du banc, par appui de ses roues sur les rouleaux. Pour I'explication, on fixera un régime X dans la plage des régimes couverte par l'accélération angulaire.
Au régime o, l'axe 10 entraîne l'axe 20 par l'intermédiaire des bras 11 et 31, communiquant un moment in positif au levier 3.
L'accélération angulaire positive entraine le volant 40 par le bras 34, induisant un moment i;; au levier 3, de même sens que le moment iX, soit positif.
Or, la longueur utile du bras 34, dont m; est fonction, se règle par la translation du volant 40 le long de l'axe 10 au moyen de la fourchette 44 (opération appelée "initialisation"). Cette longueur sera telle que
est le moment positif soumis au levier 3 qui résulterait de la mesure du couple délivré par le même véhicule, au même régime o, mais fixe (accélération cl)'=0).
est le moment positif soumis au levier 3 qui résulterait de la mesure du couple délivré par le même véhicule, au même régime o, mais fixe (accélération cl)'=0).
iC représente la réintégration du couple absorbé par l'accélération des masses rotatives intermédiaires définies plus haut, couple qui, par conséquent, n'est pas intègré dans X puisque "consommé" en amont.
En ce qui concerne la mesure des pertes dues à ia transmission, il suffit de les laisser ralentir le banc. Elles se comportent alors comme une machine dont on mesure les couples absorbés, le volant d'inertie compris dans l'ensemble 2 se comportant comme le moteur entrainant cette machine. Le véhicule doit être au point mort, les pertes dues aux frottements internes du moteur n'ayant pas à être mesurées. Le fonctionnement du DMC est le même que ci-dessus, seuls les sens des moments appliqués au levier 3 sont inversés.
L'initialisation du DMC mentionnée plus haut s'explique ainsi : la valeur du moment mt mentionnée doit dépendre du moment d'inertie des masses rotatives intermédiaires.
Ces masses comprennent deux parties additionnées
- La première est constituée des masses rotatives appartenant au
banc, situées entre le DMC et les roues du véhicule. Leur valeur
est connue et fixe
- la seconde est contituée des masses rotatives appartenant au
véhicule essayé ; elle est variable, selon le véhicule, et selon l'essai.
- La première est constituée des masses rotatives appartenant au
banc, situées entre le DMC et les roues du véhicule. Leur valeur
est connue et fixe
- la seconde est contituée des masses rotatives appartenant au
véhicule essayé ; elle est variable, selon le véhicule, et selon l'essai.
En effet, lors des mesures de couple moteur décrites plus haut, on
doit englober le vilebrequin et le volant, ce qui n'est pas le cas lors
des mesures de couple dû aux pertes de la transmission et du
roulage des pneus.
doit englober le vilebrequin et le volant, ce qui n'est pas le cas lors
des mesures de couple dû aux pertes de la transmission et du
roulage des pneus.
L'initialisation consiste à positionner le volant 40 le long de l'axe 1Q à l'endroit correct pour la valeur Jv correspondant au moment d'inertie courant des masses rotatives du véhicule. La "tare" constituée par le moment d'inertie des masses rotatives intermédiaires du banc est, quant à elle, systématiquement inclue.
Cette valeur Jv est l'équivalent du moment d'inertie des masses rotatives du véhicule ramené au niveau des rouleaux ; la somme des énergies cinétiques des masses rotatives du véhicule est égale à l'énergie cinétique de cette masse d'inertie fictive Jv.
La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit.
Par exemple, un dispositif équivalent à celui ci peut être situé entre deux arbres coaxiaux ayant des paliers communs, donc sans défaut d'alignement ; un même dispositif peut avoir une jonction avec le capteur de force par fourchette et non par tirant dans un arbre creux, il suffit de pivoter les articulations de 180 et de faire passer la platine 21 du même côté que les bras 31 et 34,
D'autres dispositifs de mesure de couple entre arbres tournants sont susceptibles d'utiliser le principe du volant annexe correcteur ici décrit. Les applications, outre celles concernant les bancs d'essai pour véhicules, peuvent intéresser l'industrie de façon généraie.
D'autres dispositifs de mesure de couple entre arbres tournants sont susceptibles d'utiliser le principe du volant annexe correcteur ici décrit. Les applications, outre celles concernant les bancs d'essai pour véhicules, peuvent intéresser l'industrie de façon généraie.
En effet, les possibilités de choix de type(s) de charge et d'intégration de l'inertie des masses rotatives intermédaires permettent d'envisager un dispositif de mesure de couple standard modulable, à deux arbres (entrée - sortie), auquel on pourrait, en cas de besoin, adapter une charge au choix, ou un simple volant d'inertie complémentaire à la machine à essayer, etc.
Claims (9)
1. Dispositif d'indication du couple en un endroit de la chaine cinématique reliant un moteur à une charge, caractèrisé en ce qu'il associe à un dispositif de mesure de couple (3) (31) (11) (32) reliant deux arbres tournants (10) et (20) de la chaine et dont la cinématique génère une force indicatrice du couple entre ces arbres (10) et (20), un volant (40) entrainé par l'un des arbres (20) par l'intermédiaire d'un dispositif (3) (34) (32) dont la cinématique génère, en cas d'accélération angulaire des arbres (10) (20) donc du volant (40), une force "de correction" d'intensité et de sens tels que la force résultat de son addition algèbrique à la force indicatrice du couple entre les arbres (10) et (2t)) indique le couple recherché en un autre endroit de la chaine cinématique entre le moteur et la charge ; addition algèbrique corrigeant donc l'erreur venant de l'intégration ou de la non intègration, selon le cas, du couple du à l'accélération angulaire des "masses rotatives intermédiaires" de la chaine cinématique situées entre le dispositif de mesure de couple (3) (31) (11) (32) et l'endroit où le couple est recherché, dans la force indicatrice du couple entre les arbres (10) (20).
2. Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé en ce que la cinématique générant la force "de correction" est modifiable, afin d'adapter l'intensité de la force "de correction" au moment d'inertie des "masses rotatives intermédiaires".
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractèrisé en ce que l'addition algèbrique de la force "de correction" à la force indicatrice du couple entre les arbres (10) et (20) est effectuée par la mise en commun de composants (32) (33) (35) (36) (37) et du dispositif de mesure (capteur de force), ce dernier mesurant ainsi le résultat de l'addition.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractèrisé en ce que la modification de la cinématique générant la force "de correction" se fait par la translation du volant (40), monté sur une entretoise (41), le long de l'axe (10) ; translation commandée par le déplacement parallèle à l'arbre (10) d'une fourchette (44) engagée dans la gorge (42) de l'entretoise (41).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractèrisé en ce que la génération de la force "de correction" est faite par la cinématique du dispositif composé comme suit
- des lames (46) solidaires du volant (40) et distancées de son axe, lames
(46) communiquant la force d'entrainement du volant (40) par appui sur
le bras (34);
- du bras 34 perpendiculaire à l'axe d'articulation du levier (3) et solidaire
de ce dernier par l'intemédiaire de la lame (341)
- du levier (3) articulé sur la platine (21) par les articulations (35) et (36),
I'axe d'articulation du levier (3) étant perpendiculaire et distancé de
l'arbre creux (20), la platine (21) étant solidaire de l'arbre (20), L'arbre
(20) étant coaxial à l'arbre (10) support du volant (40).
- du bras (32) solidaire du levier (3) et lié au tirant (33) par
l'intermédiaire de l'articulation (37) et du tirant (331), l'axe de
l'articulation (37) étant parallèle à l'axe d'articulation du levier (3)
- du tirant (33) traversant l'arbre creux (20), dont il est coaxiaux, et étant
lié, par une butée à aiguilles double sens, à un capteur de force solidaire
du chassis (50).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractèrisé en ce que la génération de la force indicatrice du couple entre les arbres (10) et (20) est faite par la cinématique du dispositif composé comme suit
- du bras (11) fixé perpendiculairement à l'arbre (10) et à ia lame (31), la
jonction entre le bras (11) et la lame (31) étant distancée des axes de
l'arbre (10) et de l'articulation du levier (3)
- de la lame (31) perpendiculaire à l'axe d'articulation du levier (3) et
solidaire de ce dernier;
- du levier (3) articulé sur la platine (21) par les articulations (35) et (36),
l'axe d'articulation du levier (3) étant perpendiculaire et distancé de
l'arbre (20), la platine (21) étant solidaire de l'arbre (20), l'arbre (20)
étant coaxial à l'arbre (10).
- du bras (32) solidaire du levier (3) et lié au tirant (33) par
l'intermédiaire de l'articulation (37) et du tirant (331), l'axe de
l'articulation (37) étant parallèle à l'axe d'articulation du levier (3)
- du tirant (33) traversant l'arbre creux (20), dont il est coaxial, et étant
lié, par une butée à aiguilles double sens, à un capteur de force solidaire
du chassis (50).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'information donnée par le capteur de force est multipliée par un coefficient tel que la proportion des efforts absorbés par des déformations élastiques des pièces (11), (31), (35), (36), (46), (34), (341), (37) et ne parvenant donc pas au capteur de force soit réintègrée au niveau de l'information finale ; déformations dues aux oscillations du levier (3) induites par la course du capteur de force et par les déformations par élasticité des pièces (33), (331), (50) soumises aux efforts.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractèrisé en ce que les articulations (35), (36), (37) et les lames (46) sont réalisées par des tronçons de feuillard en acier à ressort ; les lames (31) et (341), les bras (11) et (34) et le tirant (331) ont une section rectangulaire mince ; en ce que les sections des pièces (46), (31), (341), (11), (34), (331) sont orientées de sorte à absorber de façon optimale, par élasticité, les défauts d'alignement des arbres (10) et (20) et les oscillations du levier (3) induites par la course du capteur de force et par les déformations par élasticité des pièces (33), (331), (50), soumises aux efforts ; en ce que les tronçons de feuillard formant les articulations (35), (36), (37) sont placés et orientés de sorte à reproduire les axes fictifs de leurs articulations respectives.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, sauf la 7, caractèrisé en ce que les forces générées par les cinématiques des dispositifs de mesure du couple entre les arbres ('i0) et (20) et d'entrainement du volant (40)
peuvent être absorbées par des déformations élastiques dont les mouvements induits sont mesurés, un capteur de déplacement remplaçant dans ce cas le capteur de force.
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|---|---|---|---|
| FR9110589A FR2680575B1 (fr) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | Dispositif annexe permettant a un dispositif de mesure de couple des mesures en regime transitoire. |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9110589A FR2680575B1 (fr) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | Dispositif annexe permettant a un dispositif de mesure de couple des mesures en regime transitoire. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2680575A1 true FR2680575A1 (fr) | 1993-02-26 |
| FR2680575B1 FR2680575B1 (fr) | 1994-02-18 |
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ID=9416373
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| FR (1) | FR2680575B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0612991A1 (fr) * | 1993-02-25 | 1994-08-31 | Daniel Fuchs | Dispositif de mesure de couple entre un ensemble moteur et un ensemble charge |
| CN104048835A (zh) * | 2014-06-10 | 2014-09-17 | 东北大学 | 一种汽车制动模拟试验台 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE287686C (fr) * | ||||
| DE828012C (de) * | 1949-11-30 | 1952-01-14 | Walter Biber Dr Ing | Drehschwingungsmessgeraet |
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1991
- 1991-08-21 FR FR9110589A patent/FR2680575B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| EP0612991A1 (fr) * | 1993-02-25 | 1994-08-31 | Daniel Fuchs | Dispositif de mesure de couple entre un ensemble moteur et un ensemble charge |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2680575B1 (fr) | 1994-02-18 |
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