FR3078403A1 - Banc d’essais pour dispositif tournant, en particulier pour butee de suspension - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un banc d'essais (1) pour la mesure du couple de friction de démarrage d'un dispositif tournant (2), comprenant une chambre de test (9), un moyen d'entraînement (10, 10-1 ; 100-1), une unité de mesure (12) pourvue d'un capteur de mesure de couple de friction, un premier support (11) couplé en rotation avec le moyen d'entraînement (10, 10-1 ; 100-1) et destiné à être solidaire d'un premier élément (15) mobile en rotation d'un dispositif tournant (2) arrangée dans la chambre de test (9), et un second support (13) couplé avec l'unité de mesure (12) et destiné à être solidaire d'un second élément (16) dudit dispositif tournant (2). Le moyen d'entraînement (10, 10-1 ; 100-1) comprend un moteur (27, 270) mettant en rotation un plateau tournant (28 ; 280-1) autour d'un axe, un moyen d'actionnement mécanique (30 ; 280-2, 330) couplé en rotation avec le premier support (11), et un élément de couplage élastiquement déformable (32 ; 320) couplé avec le plateau tournant (28 ; 280-1) et avec le moyen d'actionnement mécanique.
Description
Banc d'essais pour dispositif tournant, en particulier pour butée de suspension
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine des bancs d'essais pour dispositif tournant, et plus particulièrement les bancs d'essais destinés à la mesure de couple de friction de démarrage d'un dispositif de butée de suspension pour véhicule automobile.
Etat de la technique antérieur
De manière cennue, un système de suspensien autemebile cemprend une jambe de ferce suppertant un essieu et une reue de véhicule. Une butée de suspensien est dispesée dans la partie supérieure de la jambe de ferce, opposée à la roue et au sol, entre un ressort de suspension et un organe supérieur solidaire de la caisse du véhicule. Le ressort est disposé autour d'une tige de piston amortisseur, dont l'extrémité peut être solidarisée à la caisse du véhicule.
La butée de suspension comprend un roulement, une coupelle inférieure, une coupelle supérieure, et au moins un joint d'étanchéité disposé entre les coupelles. Les différents éléments constitutifs de la butée de suspension peuvent être formés en matière plastique, les coupelles pouvant être renforcées par des insert rigides, notamment en métal, afin d'augmenter leur résistance mécanique. La coupelle supérieure est interposée entre une bague supérieure du roulement et l'organe supérieur, tandis que la coupelle inférieure est interposée entre une bague inférieure du roulement et le ressort de suspension. Ainsi, la buté de suspension est adaptée pour transmettre des efforts axiaux entre le ressort de suspension et la caisse du véhicule, tout en autorisant un mouvement angulaire relatif entre les bagues du roulement.
L'axe central de la butée de suspension et l'axe central de la jambe de force avec ressort peuvent être inclinés l'un par rapport à l'autre, l'inclinaison relative des axes pouvant être comprise en 5° et 10°. La butée de suspension est ainsi soumise à des efforts radiaux résultants.
Outre les performances en tenue mécanique et en étanchéité, un paramètre clé de la qualité de la butée de suspension est son couple de friction sous charge. Il est fondamental de connaître cette caractéristique mécanique de la butée de suspension car il va en découler par la suite la performance en suspension du véhicule automobile sur lequel la butée sera installée, ainsi que son confort de conduite. Des bancs d'essais dédiés pour la mesure de couple de friction sous charge des butées de suspension ont été développés afin d'en optimiser la structure, les matériaux et les designs. Ces bancs d'essais doivent proposer des conditions de tests se rapprochant des conditions d'application.
De manière connue, un banc d'essais pour la mesure du couple de friction sous charge d'une butée de suspension comprend un manchon tubulaire pourvu d'un alésage cylindrique dans lequel sont montées deux butées de suspension en tête-bêche, chacune des butées étant montée à une des extrémités axiales de l'alésage. Chacune des coupelles fixes des butées est bloquée dans l'alésage. Les coupelles mobiles en rotation des butées sont associées en rotation par un arbre, ledit arbre exerçant une charge sur les butées. L'alésage s'étend autour d'un axe central incliné par rapport à l'horizontal selon un angle caractéristique de l'inclinaison relative entre chacune des butées et l'arbre simulant une jambe de force. Un mouvement oscillant en rotation autour de l'axe central est appliqué à l'arbre par un moyen d'entraînement équipé d'un moteur, ledit mouvement étant transmis aux deux butées de suspension testées.
Un tel banc d'essais permet ainsi de tester des butées de suspension dans des conditions de mouvement oscillant, d'inclinaison, de charge axiale et de charge radiale (résultant de l'inclinaison définie et de la charge axiale appliquée) proches des conditions applicatives. Le banc d'essai est également pourvu d'au moins un capteur de couple de friction pour déterminer le couple de friction résultant de l'oscillation des deux butées de suspension. Les deux butées associées pour la mesure de couple de friction peuvent être identiques, ou bien différentes avec une butée en test et l'autre butée étant de caractéristiques connues.
La mesure du couple de friction de démarrage d'une butée de suspension testée dans un tel banc d'essais est dépendante du moyen d'entraînement, et en particulier du moteur utilisé. L'augmentation du couple de démarrage exercé par un moteur d'un moyen d'entraînement n'est pas contrôlée de manière satisfaisante, et donc la mesure du couple de friction de démarrage de la butée de suspension n'est pas fiable ni répétable.
Résumé de l'invention
La présente invention vise à prévoir un banc d'essais pour une mesure du couple de friction de démarrage d'un dispositif tournant, et plus particulièrement d'une butée de suspension, qui permet de reproduire les conditions d'application, qui soit adaptable pour tout type de dispositif tournant, et qui délivre des mesures fiables et répétables.
L'invention concerne un banc d'essais pour la mesure du couple de friction de démarrage d'un dispositif tournant, comprenant une chambre de test, un moyen d'entraînement, une unité de mesure pourvue d'un capteur de mesure de couple de friction, un premier support couplé en rotation avec le moyen d'entraînement et destiné à être solidaire d'un premier élément mobile en rotation d'un dispositif tournant arrangé dans la chambre de test, et un second support couplé avec l'unité de mesure et destiné à être solidaire d'un second élément dudit dispositif tournant.
Selon l'invention, le moyen d'entraînement comprend un moteur mettant en rotation un plateau tournant autour d'un axe, ledit plateau tournant étant couplé en rotation avec un arbre tournant sortant dudit moteur, et un moyen d'actionnement mécanique couplé en rotation avec le premier support. Le moyen d'entraînement comprend également un élément de couplage élastiquement déformable pourvu d'un corps élastiquement déformable entre une première portion couplée avec le plateau tournant, et une seconde portion couplée avec le moyen d'actionnement mécanique.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non obligatoires de l'invention, prises isolément ou en combinaison :
- Le moyen d'actionnement mécanique comprend une manivelle avec une première extrémité couplée en rotation avec le premier support.
- L'élément de couplage élastiquement déformable est un ressort allongé avec une portion centrale pourvue de spires de ressort, ladite portion centrale s'étendant entre la première extrémité couplée au plateau tournant et la seconde extrémité couplée à une extrémité libre de la manivelle.
- La première extrémité du ressort allongé a une forme de crochet arrangée autour d'un cylindre en saillie solidaire du plateau tournant.
- La seconde extrémité du ressort allongé a une forme de crochet arrangée autour d'un cylindre en saillie solidaire de la manivelle.
- Le moyen d'actionnement mécanique comprend également un plateau d'actionnement d'axe confondu avec l'axe du plateau tournant, les plateaux d'actionnement et tournant étant couplés en rotation par l'intermédiaire de l'élément de couplage élastiquement déformable.
- Le moyen d'actionnement mécanique comprend également une bielle avec un corps allongé s'étendant entre une première extrémité couplée en liaison pivot avec le plateau d'actionnement, et une seconde extrémité couplée en liaison pivot avec une extrémité libre de la manivelle.
- L'élément élastiquement déformable est un ressort de torsion comprenant une première extrémité solidaire du plateau tournant et une seconde extrémité solidaire du plateau d'actionnement.
- Le plateau tournant comprend une portion de guidage en saillie en direction du plateau d'actionnement, une partie du ressort de torsion étant arrangée autour de ladite portion.
- Le plateau d'actionnement comprend une portion de guidage en saillie en direction du plateau tournant, une partie du ressort de torsion étant arrangée autour de ladite portion.
- Les plateaux d'actionnement et tournant comprennent une ouverture traversante et une zone en creux associées de façon à ce qu'une goupille puisse s'y loger de manière à coupler solidairement en rotation lesdits plateaux.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif.
La description est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la Figure 1 est une vue de face d'un banc d'essais pour dispositif de butée de suspension conforme à l'invention ;
- la Figure 2 est une vue en perspective de côté du banc d'essai de la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue de détail d'un dispositif de butée de suspension dans le banc d'essais de la Figure 1 selon un coupe axiale ;
- la Figure 4 est une vue en perspective de détail d'un support pour le banc d'essais de la Figure 1 ;
- la Figure 5 est une vue de détail en perspective d'un moyen d'entraînement équipant le banc d'essais de la Figure 1 dans un premier mode de réalisation et dans une première configuration ;
- la Figure 6 est une vue de détail en perspective du moyen d'entraînement de la Figure 5 dans une seconde configuration ;
- la Figure 7 est une vue de détail en coupe d'un moyen d'entraînement équipant le banc d'essais de la Figure 1 dans un second monde de réalisation et dans une première configuration ; et
- la Figure 8 est une vue de détail en coupe du moyen d'entraînement de la Figure 7 dans une seconde configuration.
Description détaillée
Les Figures 1 et 2 illustrent un banc d'essais, référencé 1 dans son ensemble, pour la mesure du couple de friction d'un dispositif tournant 2, ici une butée de suspension. Pour des raisons de clarté de la description et des Figures, le banc d'essais 1 n'est pas illustré avec le châssis fixe qui le soutient et le solidarise au sol.
Le banc d'essais 1 comprend un premier plateau 3 inférieur. Ce premier plateau 3 s'étend selon un plan horizontal, est fixe et solidaire du châssis du banc d'essais 1.
Le banc d'essais 1 comprend un second plateau 4. Ce second plateau 4 s'étend selon un plan horizontal parallèlement au premier plateau 3, et est mobile en translation par rapport au premier plateau 3.
Le banc d'essais 1 comprend quatre guide tubulaires 5, solidaires du premier plateau 3 et d'un troisième plateau 7 supérieur également fixe et solidaire du châssis. Les guides tubulaires 5 s'étendent chacun entre le premier plateau 3 inférieur et le troisième plateau 7 supérieur fixes, selon un axe perpendiculaire aux plateaux 3, 4 et 7. Les guides tubulaires 5 traversent le second plateau mobile 4, et forment chacun un guide en translation dudit plateau 4.
Le banc d'essais 1 comprend également un mécanisme de transmission de mouvement 6, ici de type connu à vis 8, qui assure la mise en mouvement de translation du second plateau 4. Le mécanisme de transmission 6 est avantageusement fixé sur le troisième plateau 7. Le second plateau 4 est mobile en translation entre le premier plateau 3 et le troisième plateau 7.
Le banc d'essais 1 comprend une chambre de test 9 définie entre le premier plateau 3 fixe et le second plateau 4 mobile en translation. La butée de suspension 2 destinée à être testée dans le banc d'essais 1 est logée dans ladite chambre de test 9.
Le second plateau 4 est mobile en translation afin d'exercer une charge axiale sur la butée de suspension 2 testée dans le banc d'essais 1, comme cela sera expliqué plus en détails par la suite. Le second plateau 4 reste fixe durant les tests, et n'est mis en translation que lors des phases de configuration et réglage des conditions des tests.
De manière avantageuse, les premier et second plateau 3, 4 comprennent chacun une épaisseur de matériau isolant thermiquement 3-1, 41 respectivement, sur leurs faces intérieures dans la chambre de test 9.
Selon une variante non illustrée, le banc d'essais 1 comprend un châssis de support avec des parois latérales couvertes également d'une épaisseur de matériau isolant thermiquement sur leurs faces intérieures dans la chambre de test 9. La chambre de test 9 est ainsi isolée thermiquement. De manière avantageuse, le banc d'essais peut également comprendre un moyen de régulation de température (non illustré) à l'intérieur de la chambre de test 9 de manière à réguler la température des tests afin de reproduire les conditions d'application. Il est également possible de prévoir un moyen de contrôle de l'hygrométrie dans la chambre de test 9.
Le banc d'essais 1 comprend un moyen d'entraînement 10 solidaire du premier plateau 3 inférieur fixe, et un premier support 11 inférieur couplé en rotation avec le moyen d'entraînement 10. Le banc d'essais 1 comprend également une unité de mesure 12 solidaire du second plateau 4 supérieur mobile en translation, et un second support 13 supérieur couplé avec l'unité de mesure 12. La butée de suspension 2 destinée à être testée dans le banc d'essais 1 est couplée au premier support 10 d'une part, et au second support 13 d'autre part.
La Figure 3 illustre la butée de suspension 2 montée dans la chambre de test du banc d'essais 1. La butée de suspension 2 ici présentée dans ce mode de réalisation est du type MacPherson (« MacPherson Suspension Bearing Unit » ou « MSBU » en Anglais).
La butée de suspension 2 comprend un unique roulement 14 à contact oblique, une coupelle inférieure 15 mobile en rotation, et une coupelle supérieure 16. La butée de suspension 2 et ses éléments constitutifs présentent globalement une forme de révolution, autour d'un axe central X2. Les coupelles 15 et 16 délimitent entre elles un logement interne dans lequel est logé le roulement 14. La butée de suspension 2 peut avantageusement comprendre des moyens d'étanchéité extérieur et/ou intérieur afin d'assurer l'étanchéité du roulement contre la pollution extérieure.
Dans le présent mode de réalisation, le roulement 14 comprend une bague intérieure, une bague extérieure, ainsi qu'une rangée d'éléments roulants, ici des billes, à contact oblique disposés entre les bagues (non référencés). Le roulement 14 est de préférence à contact oblique afin de limiter les efforts et frottements internes à la butée de suspension 2 en service.
La coupelle inférieure 15 est mobile en rotation autour de l'axe X2 et par rapport à la coupelle supérieure 16. La coupelle inférieure 15 est annulaire, et comprend une portion tubulaire centrale et une portion radiale s'étendant depuis la portion tubulaire vers l'extérieur. La coupelle inférieure 15 forme un support inférieur pour le roulement d'un premier côté axial supérieur, et forme un support apte à coopérer avec un ressort de jambe de force d'un véhicule d'un second côté axial inférieur.
Dans le mode de réalisation présenté, le premier support 11 du banc d'essais 1 comprend une tige support 17 qui s'étend selon un axe X17 incliné selon un angle A17 par rapport à l'axe X2 de la butée de suspension 2. La tige support 17 comprend une première extrémité 17-1 inférieure couplée au moyen d'entraînement 10, dont la description va suivre, et une seconde extrémité 17-2 supérieure pourvue d'un premier moyen d'adaptation 18 en concordance de forme avec la surface inférieure de la coupelle inférieure 15. Le premier moyen d'adaptation 18 de la tige support 17 permet de restituer les caractéristiques structurelles et mécaniques d'un ressort de jambe de force d'un véhicule automobile. Le premier moyen d'adaptation 18 est solidaire de la tige support 17 par l'intermédiaire d'au moins une vis de fixation 19. Le premier moyen d'adaptation 18 peut ainsi être facilement monté ou démonté de la tige support 17, notamment en cas de remplacement pour un premier moyen d'adaptation d'une autre forme adaptée pour une autre butée de suspension testée.
De manière alternative, la tige support peut être remplacée par une jambe de force pourvue à sa seconde extrémité d'un ressort destiné à venir en appui contre une surface d'appui de la première coupelle de la butée de suspension.
La coupelle supérieure 16 est annulaire autour de l'axe X2, et forme un support supérieur pour le roulement 14. La coupelle supérieure 16 est généralement fixe dans un dispositif de suspension d'un véhicule automobile, ladite coupelle supérieure 16 étant solidaire du châssis du véhicule. La butée de suspension 2 est montée dans le banc d'essais 1 de manière à ce que la coupelle supérieure 16 ne soit pas fixe, et puisse transmettre un couple de friction induit par le mouvement rotatif oscillant de la coupelle inférieure 15.
Dans le mode de réalisation présenté, le second support 13 du banc d'essais 1 comprend un arbre 20 pourvu d'une première extrémité 20-1 inférieure couplée à la coupelle supérieure 16 de la butée de suspension 2, et d'une second extrémité (non illustrée) supérieure couplée à l'unité de mesure 12, et en particulier au capteur de couple (non illustré) intégré à l'unité de mesure 12. Le second support 13 comprend également un second élément d'adaptation 21 solidaire avec la coupelle supérieure 16, ledit second élément d'adaptation 21 étant couplé à la première extrémité 20-1 de l'arbre 20 par l'intermédiaire d'une liaison pivot 22. Ainsi le couplage entre l'arbre 20 et la butée de suspension 2 est adaptable à tout type de butée testée et d'inclinaison de la tige support 17.
De manière avantageuse, le second élément d'adaptation 21 peut comprendre une portion inférieure 21-1 solidaire de la coupelle supérieure 16, et une portion supérieure 21-2 couplée à la première extrémité 20-1 de l'arbre 20 par l'intermédiaire de la liaison pivot 22, les deux portions 21-1 et 21-2 étaient solidaires l'une de l'autre par une vis de fixation 21-3. La portion inférieure 21-1 du second moyen d'adaptation 21 peut ainsi être facilement montée ou démontée de la portion supérieure 21-2, et donc de l'arbre 20, notamment en cas de remplacement pour un second moyen d'adaptation d'une autre forme adaptée pour une autre butée de suspension testée.
De manière alternative, la butée de suspension peut être d'une autre conception structurelle, le banc d'essais 1 conforme à l'invention étant adapté pour recevoir et tester tout type de butée de suspension. En effet, il suffit de pourvoir la seconde extrémité 17-2 de la tige support 17 d'un premier élément d'adaptation avec une coupelle inférieure et/ou la première extrémité 20-1 de l'arbre 20 d'un second élément d'adaptation avec une coupelle supérieure qui soient aptes à être couplés avec ces éléments de la butée de suspension à tester.
Le premier support 11 comprend la tige support 17 ayant une première extrémité 17-1 couplée au moyen d'entraînement 10, comme illustré en Figure
4.
Le premier support 10 comprend un guide 23 avec lequel la première extrémité 17-1 de la tige support 17 est couplée par l'intermédiaire d'un élément de couplage 24 à liaison pivot 25. Le guide 23 comprend deux rails transversaux 23-1 et 23-2, l'élément de couplage 24 comprenant des portions en saillie apte à coopérer avec lesdits rails 23-1, 23-2. Une fois l'élément de couplage 24 positionné sur les rails 23-1, 23-2 du guide 23, l'élément de couplage 24 est fixé en cette position désirée par des moyens de fixation (non illustrés), par exemple des vis, des moyens de serrage ou tout autre moyen de fixation temporaire. La tige 17 est ainsi couplée au guide 23 de telle sorte qu'un angle d'inclinaison de la tige 17 peut être défini par rapport à la butée de suspension 2 d'une part, et le guide 17 d'autre part.
Le premier support 11 comprend également un plateau support 26 couplé en rotation avec le moyen d'entraînement 10. Le guide 23 est solidaire en mouvement avec plateau support 26 par tout moyen approprié, par exemple des vis de fixation. La tige 17 est ainsi couplée au moyen d'entraînement 10 par l'intermédiaire de l'élément de couplage 24 monté sur le guide 23 qui permettent d'assurer une mise en inclinaison de ladite tige 17, et du plateau support 26.
L'ensemble du premier support 11 est monté sur le plateau inférieur 3 fixe du banc d'essais. Le plateau support 26 est entraîné par le moyen d'entraînement 10 par l'intermédiaire d'un arbre (non illustré) traversant une ouverture pourvue audit plateau 3.
Les Figure 5 et 6 illustrent le moyen d'entraînement 10 selon un premier mode de réalisation. La Figure 5 illustre le moyen d'entraînement 10 selon une première configuration de montage et sera référencé 10-1 pour la suite de la description, et la Figure 6 illustre le moyen d'entraînement 10 selon une seconde configuration de montage et sera référencé 10-2.
Selon un premier mode de réalisation du moyen d'entraînement 10-1 dans une première configuration de montage, le moyen d'entraînement 10-1 comprend un moteur 27 mettant en rotation un plateau d'entraînement 28 autour d'un axe de rotation X28. Le plateau d'entraînement 28 est pourvu en bordure de la périphérie de sa face supérieure d'un cylindre 29 s'étendant parallèlement à l'axe de rotation dudit plateau d'entraînement 28.
Le moyen d'entraînement 10-1 comprend également une manivelle 30 dont une première extrémité 30-1 est couplée en rotation avec le plateau support 26, en particulier par l'intermédiaire d'un arbre (non illustré) traversant le premier plateau 3 fixe. La manivelle 30 comprend une seconde extrémité 30-2 pourvue d'un cylindre 31 s'étendant parallèlement à l'axe de rotation du plateau d'entraînement 28.
Conformément à l'invention, le moyen d'entraînement 10-1 comprend un moyen de couplage élastiquement déformable s'étendant entre la manivelle 30 et le plateau d'entraînement 28.
Dans le mode de réalisation illustré, le moyen de couplage élastiquement déformable est un ressort allongé 32 comprend une portion centrale 32-1 pourvue de spires de ressort, ladite portion centrale 32-1 s'étendant entre une première extrémité 32-2 et une seconde extrémité 32-3. La première extrémité 32-2 a avantageusement une forme de crochet apte à entourer la surface extérieure du cylindre 29 pourvu au plateau d'entraînement 28. Du côté opposé du ressort, la seconde extrémité 32-3 a également avantageusement une forme de crochet apte à entourer la surface extérieure du cylindre 31 pourvu à la seconde extrémité 30-2 de la manivelle 30.
Grâce à l'invention, le moteur 27 surmonté du plateau d'entraînement 28 est couplé à la manivelle 30 par l'intermédiaire du ressort allongé 32 qui forme un élément de couplage élastiquement déformable. La manivelle 30 étant couplée en rotation à la coupelle inférieure 15 de la buté de suspension 2 arrangée dans la chambre de test 9 par l'intermédiaire du premier support 11, le moteur 27 surmonté du plateau d'entraînement 28 est ainsi couplé à ladite coupelle inférieure 15 par l'intermédiaire du ressort allongé 32.
Le premier mode de réalisation du moyen d'entraînement 10-1 dans une première configuration de montage permet de réaliser une mesure de couple de friction de démarrage de la butée de suspension 2 testée dans la chambre de mesure 9 du banc d'essais 1.
Lorsque le moteur 27 est mis en actionnement, il entraîne le plateau d'entraînement 28 dans un mouvement en rotation autour de l'axe X28. Le cylindre 29, et par conséquent la position de la première extrémité 32-2 du ressort allongé 32, est positionné sur le plateau d'entraînement 28 de telle sorte que le ressort allongé 32 est étiré par le début du mouvement rotatif du plateau d'entraînement 28. La première extrémité 32-2 du ressort allongé 32 suit le début de mouvement en rotation du plateau d'entraînement 28 par l'intermédiaire du cylindre 29, qui forme alors une sorte de liaison pivot. En réaction, la manivelle 30 est soumise à une tension exercée par le ressort allongé 32 par l'intermédiaire du cylindre 31.
Cependant, les forces de frictions internes au dispositif de butée 2 entre les deux coupelles inférieure 15 et supérieure 16 viennent en opposition à la tension subie par la manivelle 30, et la bloque donc. La portion centrale 32-1 à spires du ressort allongé 32 est alors étirée entre le plateau d'entraînement 28 et la manivelle 30.
Lorsque le mouvement en rotation du plateau d'entraînement 28 a induit un étirement suffisant au ressort allongé 32, la tension exercée par ledit ressort sur la manivelle 30 excède une valeur seuil et surpasse la friction de la butée de suspension 2 qui lui est opposée. La portion centrale 32-1 du ressort allongé 32 se comprime alors et entraîne dans son mouvement de retour la manivelle 30 par l'intermédiaire du cylindre 31, qui forme alors une liaison pivot. La manivelle 30 est tirée par le ressort allongé 32 selon la loi de Hooke prédéterminée dudit ressort. La charge exercée sur la manivelle est linéaire et est précisément contrôlée par l'intermédiaire du ressort 32.
La coupelle inférieure 15 de la butée de suspension 2 est mise en rotation par l'actionnement de la manivelle 30 par l'intermédiaire du premier support
11. Le couple de friction de démarrage entre la coupelle inférieure 15 ainsi actionnée et la coupelle supérieure 16 induit un micro-mouvement de rotation de ladite coupelle supérieure 16. Ce mouvement est transmis à l'arbre 20 et par suite au capteur de mesure de couple dans l'unité de mesure 12. La mesure temporelle de couple de friction relevée par le capteur de couple permet de déterminer précisément le couple de friction de démarrage de la butée de suspension 2.
Le test ainsi décrit comprend un seul cycle, et plus particulièrement sur un quart de tour.
Grâce à l'invention, le couple de démarrage du moteur 27, qui est ni contrôlable ni répétable, est filtré par l'intermédiaire du ressort allongé 32. Le seul effort mettant en mouvement la manivelle 30, et par conséquent la coupelle inférieure 15 de la butée de suspension, est absolument linéaire en fonction des caractéristiques structurelles du ressort 32 qui sont connues.
De plus, le test ainsi pratiqué permet d'obtenir une mesure de couple de démarrage répétable.
Le ressort allongé 32 est avantageusement couplé au plateau d'entraînement 28 et à la manivelle 30 par des extrémités 32-2, 32-3, en forme de crochet. Le ressort allongé 32 peut ainsi être facilement monté et démonté, par exemple pour être remplacé par un ressort allongé défini selon une autre loi de Hooke et servant pour tester une butée de suspension dans une autre condition d'application.
Par ailleurs, le fait que le ressort 32 puisse être facilement monté et démonté permet d'utiliser le même banc d'essais 1 pour réaliser une mesure de couple de démarrage dans une première configuration de montage d'un premier mode de réalisation du moyen d'entraînement 10-1 illustré en Figure 5, et pour réaliser une mesure de couple normale ou un test en endurance dans une seconde configuration de montage du premier mode de réalisation du moyen d'entraînement 10-2 illustré en Figure 6.
Une fois les crochets des extrémités 32-2, 32-3 du ressort allongé 32 retirés des cylindres 29, 31 du plateau d'entraînement 28 et de la manivelle 30, respectivement, le ressort 32 peut être remplacé par une bielle 33.
La bielle 33 est pourvue d'un corps allongé 33-1 s'étendant entre une première extrémité 33-2 couplée en liaison pivot autour du cylindre 29 avec le plateau d'entraînement 28, et une seconde extrémité 33-3 couplée en liaison pivot autour du cylindre 31 avec la seconde extrémité 30-2 de la manivelle 30.
Dans cette seconde configuration du premier mode de réalisation de l'invention, le moyen d'entraînement 10-2 est de type connu bielle-manivelle et permet de transformer un mouvement rotatif en un mouvement oscillant autour d'un axe. La manivelle 30 transmet ce mouvement oscillant au plateau support 26, et par liaisons successives au guide 23 avec l'élément de couplage 24, à la tige support 17 avec le premier moyen d'adaptation 18, et enfin à la coupelle inférieure 15 de la butée de suspension 2 testée dans le banc d'essais
1. Le banc d'essais 1 avec un tel moyen d'entraînement 10-2 permet de reproduire les mouvements endurés par la butée de suspension 2 testée dans les conditions d'applications. Le même banc d'essais 1 permet ainsi de réaliser des tests en mesure de couple de friction normal et des tests en endurance d'une butée de suspension 2.
Les Figures 7 et 8 illustrent le moyen d'entraînement 10 selon un second mode de réalisation. La Figure 7 illustre le moyen d'entraînement 10 selon une première configuration de montage et sera référencé 100-1 pour la suite de la description, et la Figure 8 illustre le moyen d'entraînement 10 selon une seconde configuration de montage et sera référencé 100-2.
Selon un premier mode de réalisation dans une première configuration de montage, le moyen d'entraînement 100-1 comprend un moteur 270 mettant en rotation un plateau d'entraînement, référencé 280 dans son ensemble, autour d'un axe de rotation X280 par l'intermédiaire d'un arbre tournant 340 sortant dudit moteur 270. Le plateau d'entraînement 280 est pourvu en bordure de la périphérie de sa face supérieure d'un cylindre 290 s'étendant parallèlement à l'axe de rotation dudit plateau d'entraînement 280. Le plateau d'entraînement 280 comprend un premier plateau inférieur 280-1, ou plateau tournant, couplé en rotation autour de l'axe X280 avec l'arbre tournant 340. Le plateau d'entraînement 280 comprend également un second plateau supérieur 280-2, ou plateau d'actionnement, d'axe confondu avec l'axe X280, et couplé en liaison pivot 290 avec une première extrémité 330-2 d'une bielle 330.
La bielle 330 est pourvue d'un corps allongé 330-1 s'étendant entre une première extrémité 330-2 couplée en liaison pivot autour du cylindre 290 avec le plateau d'entraînement 280, et une seconde extrémité (non illustrée) couplée en liaison pivot autour avec la seconde extrémité d'une manivelle 30 similaire à celle décrite précédemment, ladite manivelle 30 étant couplée en rotation avec la coupelle inférieure 15 d'une butée de suspension 2 par l'intermédiaire d'un premier support 11.
Conformément à l'invention, le moyen d'entraînement 100-1 comprend un moyen de couplage élastiquement déformable entre le plateau tournant et le plateau d'actionnement. Le moteur 270, l'arbre 340 et le plateau tournant 280-1 forment les éléments d'entraînement en rotation du moyen d'entraînement 100-1, tandis que le plateau d'actionnement 280-2, la bielle 330 et la manivelle 30 forment les moyens d'actionnement mécanique du moyen d'entraînement 100-1.
Dans le mode de réalisation illustré, le moyen de couplage élastiquement déformable est un ressort à torsion 320. Le ressort à torsion 320 est arrangé axialement entre la face supérieure du plateau tournant 280-1 et la face inférieure du plateau d'actionnement 280-2.
Le ressort à torsion 320 est pourvu d'un corps 320-1 à spires centré sur l'axe X280. Avantageusement, le plateau tournant 280-1 comprend une portion de guidage cylindrique 281-1 centrée sur l'axe X280 et en saillie axiale en direction du plateau d'actionnement 280-2, une partie du corps 320-1 du ressort à torsion 320 étant arrangé autour de ladite portion 281-1. De manière similaire, le plateau d'actionnement 280-2 comprend un portion de guidage cylindrique 281-2 centrée sur l'axe X280 et en saillie axiale en direction du plateau tournant 280-1, une partie du corps 320-1 du ressort à torsion 320 étant arrangé autour de ladite portion 281-2.
Le corps 320-1 de ressort en torsion 320 comprend une première extrémité libre 320-2 couplée en rotation avec le plateau tournant 280-1 par l'intermédiaire d'un moyen de blocage 282-1. Le corps 320-1 de ressort en torsion 320 comprend une seconde extrémité libre 320-3 couplée en rotation avec le plateau d'actionnement 280-2 par l'intermédiaire d'un moyen de blocage 282-2.
Grâce à l'invention, le moteur 27 surmonté du plateau tournant 280-1 est couplé au moyen d'actionnement mécanique par l'intermédiaire du ressort à torsion 320 qui forme un élément de couplage élastiquement déformable. La manivelle 30 étant couplée en rotation à la coupelle inférieure 15 de la buté de suspension 2 arrangée dans la chambre de test 9 par l'intermédiaire du premier support 11, le moteur 270 surmonté du plateau tournant 280-1 est ainsi couplé à ladite coupelle inférieure 15 par l'intermédiaire du ressort en torsion 320.
Le premier mode de réalisation du moyen d'entraînement 100-1 dans une première configuration de montage permet de réaliser une mesure de couple de friction de démarrage de la butée de suspension 2 testée dans la chambre de mesure 9 du banc d'essais 1.
Lorsque le moteur 270 est mis en actionnement, il entraîne le plateau tournant 280-1 dans un mouvement en rotation autour de l'axe X280. La position de la première extrémité 320-2 du ressort à torsion 320 suit le début de mouvement en rotation du plateau tournant 280-1 par l'intermédiaire du moyen de blocage 282-1. En réaction, le plateau d'actionnement 280-1 est soumis à la torsion exercée par le ressort en torsion 320 par l'intermédiaire du moyen de blocage 282-2.
Cependant, les forces de frictions internes au dispositif de butée 2 entre les deux coupelles inférieure 15 et supérieure 16 viennent en opposition à la torsion subie par le plateau d'actionnement 280-2, par l'intermédiaire du premier support 11, de la manivelle 30, de la bielle 330, et bloque donc cette torsion. La portion centrale 320-1 à spires du ressort en torsion 320 est alors compressée entre le plateau tournant 280-1 et le plateau d'actionnement 280-
2.
Lorsque le mouvement en rotation du plateau tournant 280-1 a induit un déplacement suffisant de la première extrémité 320-2 du ressort 320, la torsion exercée par ledit ressort sur le plateau d'actionnement 280-2 excède une valeur seuil et surpasse la friction de la butée de suspension 2 qui lui est opposée. La portion centrale 320-1 du ressort 320 se décompresse alors et entraîne dans son mouvement le plateau d'actionnement 280-2 par l'intermédiaire du moyen de blocage 282-2. Le plateau d'actionnement 280-2 est poussé en rotation autour de l'axe X280 dans la même direction de rotation que le plateau tournant 280-1, mais par l'intermédiaire du ressort en torsion 320 et selon sa loi de Hooke prédéterminée. Le couple exercé sur le plateau d'actionnement 280-2, et par conséquent l'effort exercé sur la manivelle, est linéaire et est précisément contrôlée par l'intermédiaire du ressort 320.
La coupelle inférieure 15 de la butée de suspension 2 est mise en rotation par l'actionnement de la manivelle 30 par l'intermédiaire du premier support
11. Le couple de friction de démarrage entre la coupelle inférieure 15 ainsi actionnée et la coupelle supérieure 16 induit un micro-mouvement de rotation de ladite coupelle supérieure 16. Ce mouvement est transmis à l'arbre 20 et par suite au capteur de mesure de couple dans l'unité de mesure 12. La mesure temporelle de couple de friction relevée par le capteur de couple permet de déterminer précisément le couple de friction de démarrage de la butée de suspension 2.
Par ailleurs et de manière avantageuse, le plateau d'actionnement 280-2 peut être pourvu d'une ouverture traversante 283-2, et le plateau tournant 280-1 peut être pourvu d'une zone en creux 283-1. La zone en creux 283-1 peut être traversante ou borgne. L'ouverture 283-2 et le creux 283-1 sont en regard l'un de l'autre axialement lorsque les plateaux 280-1, 280-2 sont au repos.
Selon une seconde configuration du seconde mode de réalisation illustré en Figure 8, le moyen d'entraînement 100-2 est pourvu d'une goupille 360 logée dans l'ouverture 283-2 et la zone en creux 283-1.
Dans le mode de réalisation, la goupille 360 a la forme d'un cylindre, l'ouverture 283-2 et la zone en creux 283-1 étant de formes correspondantes pour recevoir ladite goupille 360.
La goupille 360 a un corps cylindrique s'étendant à travers l'ouverture 283-2, entre une première extrémité libre et en saillie par rapport au plateau d'actionnement 280-2, et une seconde extrémité logée dans la zone en creux 283-1 du plateau tournant 280-1. Les plateaux tournant 280-1 et d'actionnement 280-2 sont ainsi couplés en rotation par l'intermédiaire de la goupille 360. Le ressort en torsion 320, toujours monté entre les plateaux
280-1, 280-2 n'assure plus le couplage entre les deux. La transmission du couple de rotation entre les plateaux tournant 280-1 et d'actionnement 280-2 est directe et dans un même mouvement par l'intermédiaire de la goupille 360.
Dans cette seconde configuration du premier mode de réalisation de l'invention, le moyen d'entraînement 100-2 est ainsi de type connu biellemanivelle et permet de transformer un mouvement rotatif en un mouvement oscillant autour d'un axe. Le banc d'essais 1 avec un tel moyen d'entraînement 100-2 permet de reproduire les mouvements endurés par la butée de suspension 2 testée dans les conditions d'applications. Le même banc d'essais 1 permet ainsi de réaliser des tests en mesure de couple de friction normal et des tests en endurance d'une butée de suspension 2.
Le banc d'essais 1 peut donc servir à la fois pour des mesures de couple de friction de démarrage dans une première configuration de montage illustrée en Figure 5 selon le premier mode de réalisation ou en Figure 7 selon le second mode de réalisation, et pour des mesures de couple de friction en conditions d'applications avec mouvement oscillant rotatif dans une seconde configuration de montage illustrée en Figure 6 selon le premier mode de réalisation ou en Figure 8 selon le second mode de réalisation, pour tout type de butée de suspension dans les conditions d'applications de mouvement oscillant, d'inclinaisons, de charges axiales et radiales, voire de températures.
Il peut être particulier avantageux de prévoir une série de tests incluant une mesure initiale du couple de friction de démarrage de la butée de suspension 2, puis un test en endurance, et une mesure de couple de friction finale à l'issue du test d'endurance. Des mesures de couple de friction intermédiaires peuvent également être envisagées. Tout cela est rendu possible par le banc d'essais conforme à l'invention ayant une pluralité de configurations possibles, le passage d'une configuration à l'autre étant réalisable de manière simplifiée.
La présente invention d'une unité de mesure a été décrite dans un exemple non limitatif d'un banc d'essais pour dispositif de butée de suspension. Il est entendu qu'un unité de mesure conforme à l'invention peut être implémenter dans tout moyen de mesure de couple de friction de démarrage, sous charge ou non, de tout dispositif tournant fonctionnant dans de telles conditions d'applications.
Claims (10)
- Revendications1. Banc d'essais (1) pour la mesure du couple de friction de démarrage d'un dispositif tournant (2), comprenant :- une chambre de test (9),- un moyen d'entraînement (10, 10-1 ; 100-1),- une unité de mesure (12) pourvue d'un capteur de mesure de couple de friction,- un premier support (11) couplé en rotation avec le moyen d'entraînement (10, 10-1 ; 100-1) et destiné à être solidaire d'un premier élément (15) mobile en rotation d'un dispositif tournant (2) arrangé dans la chambre de test (9), et- un second support (13) couplé avec l'unité de mesure (12) et destiné à être solidaire d'un second élément (16) dudit dispositif tournant (2), caractérisé en ce que le moyen d'entraînement (10, 10-1 ; 100-1) comprend :- un moteur (27, 270) mettant en rotation un plateau tournant (28 ; 280-1) autour d'un axe, ledit plateau tournant (28 ; 280-1) étant couplé en rotation avec un arbre (340) tournant sortant dudit moteur (27 ; 270),- un moyen d'actionnement mécanique (30 ; 280-2, 330) couplé en rotation avec le premier support (11), et- un élément de couplage élastiquement déformable (32 ; 320) pourvu d'un corps élastiquement déformable (32-1 ; 320-1) entre une première portion (32-2 ; 320-2) couplée avec le plateau tournant (28 ; 280-1), et une seconde portion (32-3 ; 320-3) couplée avec le moyen d'actionnement mécanique.
- 2. Banc d'essais selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'actionnement mécanique comprend une manivelle (30) avec une première extrémité (30-1) couplée en rotation avec le premier support (11).
- 3. Banc d'essais selon la revendication 2, dans lequel l'élément de couplage élastiquement déformable est un ressort allongé (32) avec une portion centrale (32-1) pourvue de spires de ressort, ladite portion centrale (32-1) s'étendant entre une première extrémité (32-2) couplée au plateau tournant (28) et une seconde extrémité (32-3) couplée à une extrémité libre (30-2) de la manivelle (30).
- 4. Banc d'essais selon la revendication 3, dans lequel la première extrémité (32-2) du ressort allongé (32) a une forme de crochet arrangée autour d'un cylindre (29) en saillie solidaire du plateau tournant (28).
- 5. Banc d'essais selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la seconde extrémité (32-3) du ressort allongé (32) a une forme de crochet arrangée autour d'un cylindre (31) en saillie solidaire de la manivelle (30).
- 6. Banc d'essais selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le moyen d'actionnement mécanique comprend également un plateau d'actionnement (280-2) d'axe confondu avec l'axe (X280) du plateau tournant (280-1), les plateaux d'actionnement (280-2) et tournant (280-1) étant couplés en rotation par l'intermédiaire de l'élément de couplage élastiquement déformable (320).
- 7. Banc d'essais selon la revendication 6, dans lequel le moyen d'actionnement mécanique comprend également une bielle (330) avec un corps allongé (330-1) s'étendant entre une première extrémité (330-2) couplée en liaison pivot (290) avec le plateau d'actionnement (280-2), et une seconde extrémité couplée en liaison pivot avec une extrémité libre de la manivelle (30).
- 8. Banc d'essais selon la revendication 6 ou 7, dans lequel l'élément élastiquement déformable est un ressort de torsion (320) comprenant une première extrémité (320-2) solidaire du plateau tournant (280-1) et une seconde extrémité (320-3) solidaire du plateau d'actionnement (280-2).
- 9. Banc d'essais selon la revendication 8, dans lequel :- le plateau tournant (280-1) comprend une portion de guidage (281-1) en saillie en direction du plateau d'actionnement (280-2), une partie du ressort de torsion (320) étant arrangée autour de ladite portion (281-1), et- le plateau d'actionnement (280-2) comprend une portion de guidage (281-2) en saillie en direction du plateau tournant (280-1), une partie du ressort de torsion (320) étant arrangée autour de ladite portion (281-2).
- 10. Banc d'essai selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel les plateaux d'actionnement (280-2) et tournant (280-1) comprennent une ouverture traversante (283-2) et une zone en creux (283-1) associées de façon à ce qu'une goupille (360) puisse s'y loger de manière à coupler 10 solidairement en rotation lesdits plateaux (280, 280-1, 280-2).
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