FR3078405A1 - Unite de mesure de couple de friction sous charge, et banc d’essais pour dispositif tournant equipe d’une telle unite de mesure - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un unité (12) de mesure de couple de friction sous charge d’un dispositif tournant (2) et comprenant un capteur de couple (41). L’unité de mesure (12) comprend un arbre (20) destiné à être couplé au dispositif tournant (2), un carter (33) tubulaire dans lequel l’arbre (20) vient s’étendre, un plateau de mesure (39) couplé à l’arbre (20) par l’intermédiaire d’un joint de Oldham (40) de manière à ce que l’arbre (20) transmette seulement un couple audit plateau de mesure (39), ledit plateau de mesure (39) coopérant également avec le capteur de couple (41), et une butée (42) interposé entre l’arbre (20) et le plateau de mesure (39). Figure 5
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine des unités de mesure de couple de friction sous charge. L'invention concerne également le domaine des bancs d'essais, et plus particulièrement les bancs d'essais destinés à la mesure de couple de friction d'un dispositif tournant, notamment 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 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.
Le couple de friction d'une butée de suspension testée dans un tel banc d'essais est fortement influencé par les charges auxquelles la butée de suspension est soumise. De plus, cette problématique se pose non seulement pour la caractérisation du couple de friction sous charge d'une butée de suspension, mais également pour la caractérisation de tout dispositif tournant ayant des conditions applicatives sous charge. Il est donc désirable de pourvoir un banc d'essais d'une unité de mesure de couple de friction sous charge qui assure une mesure fiable et répétable.
Résumé de l'invention
La présente invention vise à prévoir une unité de mesure de couple de friction sous charge d'un dispositif tournant, par exemple 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 une unité de mesure de couple de friction sous charge pour un dispositif tournant et comprenant un capteur de couple.
Selon l'invention, l'unité de mesure comprend un arbre dont une première extrémité est destinée à être couplée au dispositif tournant. L'unité de mesure comprend un carter tubulaire avec un alésage central, et fixé sur une face d'un plateau, ledit arbre traversant le plateau et venant s'étendre dans l'alésage du carter. L'unité de mesure comprend un plateau de mesure arrangé dans le carter, ledit plateau de mesure ayant une première face couplée à une seconde extrémité de l'arbre par l'intermédiaire d'un joint de Oldham de manière à ce que l'arbre transmette seulement un couple audit plateau de mesure, lesdits plateaux de mesure et arbre ayant des formes correspondantes au joint de Oldham, et ledit plateau de mesure ayant une seconde face coopérant avec le capteur de couple. Une butée est interposé entre la seconde extrémité de l'arbre et la première surface du plateau de mesure, ladite butée comprenant une première bague solidaire de la première surface du plateau de mesure, une seconde bague solidaire de la seconde extrémité de l'arbre, au moins une rangée d'éléments roulants interposés entre les bagues, la rangée d'éléments roulants entourant radialement le joint de Oldham.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non obligatoires de l'invention, prises isolément ou en combinaison :
- Au moins un roulement est interposé entre l'alésage du carter et l'arbre afin de supporter ledit arbre en mouvement de rotation.
- La seconde face du plateau de mesure comprend une portion en saillie couplée avec le capteur de couple.
- Le carter comprend une extrémité libre située à l'opposé de l'arbre, et fermée par un couvercle.
- Le capteur de couple est également pourvu d'un moyen de mesure de charge.
- L'unité de mesure comprend un moyen de couplage temporaire entre le couvercle et le carter, le couvercle venant en contact avec le capteur de couple.
- Le moyen de couplage temporaire comprend au moins une vis s'étendant dans des trous correspondants du couvercle et du carter.
- L'unité de mesure comprend un moyen de couplage temporaire entre le plateau de mesure et le carter, le plateau de mesure étant alors fixé au carter.
- Le plateau de mesure comprend au moins une portion en projection radiale apte à coopérer avec le moyen de couplage temporaire et le carter.
- Le carter comprend au moins une fenêtre dans laquelle est logée la au moins une portion en projection radiale du plateau de mesure.
- Le moyen de couplage temporaire comprend au moins une vis s'étendant dans des trous correspondants du plateau de mesure et du carter.
La présente invention concerne également un banc d'essais pour la mesure du couple de friction d'un dispositif tournant, comprenant un premier plateau fixe, un second plateau mobile en translation pouvant se rapprocher ou s'écarter dudit premier plateau de manière à pouvoir appliquer une charge axiale au dispositif tournant, une chambre de test définie entre lesdits plateaux, un moyen d'entraînement solidaire du premier plateau, une unité de mesure solidaire du second plateau et conforme à l'un quelconque des modes précédents de réalisation de l'invention, un premier support couplé en rotation avec le moyen d'entraînement et un second support couplé avec l'unité de mesure, le premier support étant destiné à être solidaire d'un premier élément mobile en rotation d'un dispositif tournant arrangé dans la chambre de test, le second support étant destiné à être solidaire d'un second élément dudit dispositif tournant.
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 et équipé d'une unité de mesure 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 moyen d'entraînement pour le banc d'essais de la Figure 1 ;
- la Figure 5 est une vue de détail de l'unité de mesure du banc d'essais de la Figure 1 selon une coupe axiale I-I ;
- la Figure 6 est une vue de détail de l'unité de mesure de la Figure 5 selon une coupe axiale II-II dans une première configuration ; et
- la Figure 7 est une vue de détail de l'unité de mesure de la Figure 5 selon une coupe axiale II-II 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 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 20-2 supérieure couplée à l'unité de mesure 12 dont la description va suivre. 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.
Le moyen d'entraînement 10 est illustré en Figure 1, et comprend un moteur 27 mettant en rotation un plateau d'entraînement 28 autour d'un axe de rotation X28. Une bielle 29 est pourvue d'une première extrémité couplée en liaison pivot 30 avec ledit plateau d'entraînement 28, et d'une seconde extrémité couplée en liaison pivot 31 avec une première extrémité d'une manivelle 32. Ladite manivelle 32 a une seconde extrémité couplé en rotation avec le plateau support 26 du premier support 11 par l'intermédiaire d'un arbre (non illustré) traversant le plateau inférieur 3.
Dans le présent mode de réalisation de l'invention, le moyen d'entraînement 10 est de type connu bielle-manivelle et permet de transformer un mouvement rotatif en un mouvement oscillant autour d'un axe. La manivelle 32 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 permet de reproduire les mouvements endurés par la butée de suspension 2 testée dans les conditions d'applications.
A l'opposé du moyen d'entraînement 10 auquel est couplée la coupelle inférieure 15 de la butée de suspension 2, le banc d'essais 1 comprend une unité de mesure 12 couplée à la coupelle supérieure 16 de ladite butée 2.
Plus précisément, la coupelle supérieure 16 est couplée à l'unité de mesure 12 par l'intermédiaire du second support 13 incluant le second moyen d'adaptation 21 couplé à la première extrémité 20-1 de l'arbre 20. L'unité de mesure 12 est illustrée en Figures 5 et 6.
Conformément à l'invention, l'unité de mesure 12 comprend un carter 33 tubulaire avec un alésage central 33-1 s'étendant selon un axe central X33, et fixé sur une face extérieure du second plateau 4 mobile en translation. Le carter 33 comprend avantageusement un rebord radial 33-2, une pluralité de vis de fixation 34 traversant des ouvertures pratiquées à travers ledit rebord 33-2 pour venir se solidariser avec des ouvertures correspondantes pratiquées sur le second plateau 4.
Le second plateau 4 est également pourvu d'un alésage 4-2 traversé par l'arbre 20, ledit arbre 20 venant s'étendre dans l'alésage 33-1 du carter 33 selon un axe X20 confondu avec l'axe central X33. L'arbre 20 permet ainsi de coupler d'un côté la butée de suspension 2 dans la chambre de test 9 avec l'unité de mesure 12 montée du côté opposé au second plateau 4, en dehors de la chambre de test 9.
Deux roulements 35, 36 sont interposé entre l'alésage 33-1 du carter 33 et l'arbre 20 afin de supporter ledit arbre 20 en mouvement de rotation. Dans le présent mode de réalisation, les roulements 35, 36 comprennent chacun une bague intérieure montée serrée sur une surface cylindrique extérieure de l'arbre 30, une bague extérieure montée libre dans une surface cylindrique intérieure de l'alésage 33-1 du carter 33, et une rangée de billes arrangées entre lesdites bagues, les bagues intérieures pouvant avoir un mouvement en rotation relatif par rapport aux bagues extérieures fixes. L'arbre 20 comprend une surface extérieure 20-3 étagée, les surfaces cylindriques sur lesquelles sont montées les bagues intérieures des roulements 35, 36 étant formées à un plus petit diamètre qu'une partie médiane de l'arbre de surface extérieure de plus grand diamètre. L'arbre 20 à surface extérieure étagée 20-3 permet un montage facilité des roulements 35, 36. Des épaulements sont formés à la périphérie de l'arbre 20 afin d'assurer des maintiens axiaux des bagues intérieures des roulements 35, 36. Deux bagues de maintien 37, 38 sont montées solidairement sur l'arbre 20 afin de venir bloquer axialement les bagues intérieures des roulements 35, 36. Une bague de maintien 38 est notamment montée autour de la seconde extrémité 20-2 de l'arbre 20.
Avantageusement, la bague 37 est formée d'un matériau isolant thermiquement afin d'éviter un pont thermique entre la chambre de test 9 et l'unité de mesure 12 à travers l'arbre 20.
De manière alternative, les roulements peuvent être d'autres types, par exemples des paliers lisses ou des roulements avec d'autres types d'éléments roulants, tels des rouleaux cylindriques ou coniques. De manière alternative, le carter peut comprendre un seul roulement, ou bien plus de deux roulements pour soutenir l'arbre.
La tige support 17 étant inclinée par rapport à la coupelle inférieure 15 de la butée de suspension 2 d'une part, et le second plateau 4 mobile en translation appliquant une charge axiale sur la butée de suspension 2 d'autre part, des charges radiales sont induites dans la butée de suspension 2, et sur la coupelle supérieure 16 en particulier. Les charges radiales exercées par la coupelle supérieure 16 sur l'arbre 20 sont transmises au carter 33 fixé au second plateau 4 par l'intermédiaire des roulements 35, 36. Cet arrangement constitue un moyen de filtration des charges radiales afin qu'elles ne viennent pas influencer les mesures de couple de friction dans l'unité de mesure 12.
L'unité de mesure 12 comprend également un plateau de mesure 39 arrangé dans le carter 33.
Le plateau de mesure 39 a une face inférieure couplée à la seconde extrémité 20-2 de l'arbre 20 par l'intermédiaire d'un joint de Oldham 40 de manière à ce que l'arbre 20 transmette seulement un couple audit plateau de mesure 39. Les joints de Oldham sont bien connus de l'état de la technique, et lesdits plateaux de mesure 39 et arbre 20 ont des formes correspondantes au joint de Oldham 40. Plus précisément, la face inférieure du plateau de mesure 39 comprend une portion 39-1 en saillie s'étendant dans un premier plan axial, la seconde extrémité 20-2 de l'arbre 20 comprend une portion en saillie 20-4 s'étendant dans un second plan axial et perpendiculaire au premier plan axial, et le joint de Oldham 40 comprend sur sa face supérieure une rainure recevant la portion en saillie 39-1 du plateau de mesure 39, et sur sa face inférieure une rainure recevant le portion en saillie 20-4 de l'arbre 20. Le couple de friction transmis par la coupelle supérieure 16 de la butée de suspension 2 lorsque la coupelle inférieure 15 a un mouvement rotatif oscillant est transmis à l'arbre 20, puis au plateau de mesure 39 par l'intermédiaire du joint de Oldham 40.
Le plateau de mesure 39 a une face supérieure, opposée à la face inférieure couplée au joint de Oldham 40, qui coopère avec un capteur de couple 41. La face supérieure du plateau de mesure 39 comprend une portion en saillie 39-3 couplée avec le capteur de couple 41 par une pluralité de vis de fixation.
Une butée 42 à billes est axialement interposé entre le plateau de mesure 39 et l'arbre 20.
La butée 42 comprend une bague supérieure qui est solidaire de la face inférieure du plateau de mesure 39 par des vis de fixation. La butée 42 entoure radialement le joint de Oldham 40. La butée 42 comprend une bague inférieure qui est solidaire de la seconde extrémité 20-2 de l'arbre 20, et même plus précisément de la bague de maintien 38 montée à l'extrémité 20-2 de l'arbre 20. Une rangée d'éléments roulants, ici des billes, est axialement interposée entre les bagues supérieure et inférieure de manière à former une butée 42 dont les bagues sont en rotation dans des plans radiaux parallèles et autour de l'axe X33. La butée 42 permet de transmettre les charges axiales entre l'arbre 20 et le plateau de mesure 39.
La Figure 6 illustre une première configuration de montage et de fonctionnement du banc d'essais 1, et en particulier de l'unité de mesure 12.
Le carter 33 comprend une extrémité libre située à l'opposé de l'arbre 20, et fermée par un couvercle 43, le couvercle 43 venant en contact avec le capteur de couple 41 et le rebord supérieur du carter 33. Le carter 33 et le couvercle 43 sont solidaires l'un de l'autre par des vis de fixation 44 fixées dans des ouvertures pratiquées à travers le rebord supérieur du carter 33 et le couvercle 43.
Ainsi, le second plateau 4 peut exercer une charge axiale sur la butée de suspension 2 par l'intermédiaire du couvercle 43 solidaire du carter 33. La charge axiale est transmise depuis le second plateau 4 successivement au carter 33, au couvercle 43, au capteur de couple 41, au plateau de mesure 39, à l'arbre 20 par l'intermédiaire de la butée 42 à billes, puis à la coupelle supérieure 16 de la butée de suspension 2 par l'intermédiaire du second support 13. Les roulements 35, 36 sont d'ailleurs montés libres dans le carter afin de ne pas interférer avec la charge axiale.
Par ailleurs, et contrairement à la seconde configuration de montage de l'unité de mesure 12 illustrée en Figure 7 et qui sera décrite par la suite, le plateau de mesure 39 et le carter 33 sont désolidarisés l'un de l'autre, des vis de fixation 42 ayant été enlevées. Le plateau de mesure 39 est donc libre de se déformer sous l'effet d'un couple de friction transmis par l'arbre 20 par l'intermédiaire du joint d'OIdham 40.
Ainsi le capteur de couple 41 est couplé à la butée de suspension 2. Le moyen d'entraînement 10 applique un mouvement oscillant en rotation à la coupelle inférieure 15 de la butée de suspension 2 par l'intermédiaire du premier support 11. Un couple de friction est généré entre la coupelle inférieure 15 et la coupelle supérieure 16. Ce couple de friction est transmis depuis la coupelle supérieure 16 au second support 13, et en particulier à l'arbre 20, puis au plateau de mesure 39 par l'intermédiaire du joint de Oldham. Le capteur de couple 41 mesure alors le couple de friction par l'intermédiaire du plateau de mesure 39.
De manière avantageuse, le capteur de couple 41 peut également être pourvu d'un moyen de mesure de charge.
La Figure 7 illustre une seconde configuration de montage et de fonctionnement du banc d'essais 1, et en particulier de l'unité de mesure 12.
Le plateau de mesure 39 comprend une portion 39-2 en projection radiale. Le carter 33 comprend une fenêtre 33-3 dans laquelle est logée la portion 39-2 en projection radiale du plateau de mesure 39. La portion 39-2 vient reposer axialement sur avec un rebord radial 33-4 du carter 33. Le carter 33 et le plateau de mesure 39 sont solidaires l'un de l'autre par une vis de fixation 45 fixée dans des ouvertures pratiquées à travers la portion 39-2 et le rebord 33-4.
De manière avantageuse, le plateau de mesure 39 peut comprendre une pluralité de portions en saillie 39-2, et le carter 33 peut comprendre autant de fenêtres 33-3 avec rebord radial 33-4 pour coopérer avec lesdites portions 39-
2.
Dans la première configuration de montage de l'unité de mesure 12 illustrée en Figure 6, le plateau de mesure 39 et le carter 33 sont désolidarisés l'un de l'autre.
Dans cette seconde configuration de montage de l'unité de mesure 12, le plateau de mesure 39 est fixé au carter 33, et donc au second plateau 4. 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. Le plateau de mesure 39 est donc bloqué en mouvement dans cette seconde configuration de montage. Le couple de friction transmis par l'arbre 20 au plateau de mesure 39 par l'intermédiaire du joint de Oldham 40 ne peut pas être transmis au capteur de couple 41.
Par ailleurs, et contrairement à la première configuration de montage de l'unité de mesure 12 illustrée en Figure 6, le couvercle 43 et le carter 33 sont désolidarisés l'un de l'autre, les vis de fixation 44 ayant été enlevées.
Le capteur de couple 41 n'est pas en charge avec le plateau de mesure 39, et n'est pas dans une configuration pour effectuer une mesure de couple de friction dudit plateau 39.
D'une part, le second plateau 4 peut exercer une charge axiale sur la butée de suspension 2 par l'intermédiaire du plateau de mesure 39 solidaire du carter 33. La charge axiale est transmise depuis le second plateau 4 successivement au carter 33, au plateau de mesure 39, à l'arbre 20 par l'intermédiaire de la butée 42 à billes, puis à la coupelle supérieure 16 de la butée de suspension 2 par l'intermédiaire du second support 13.
D'autre part, le capteur de couple 41 est découplé de la butée de suspension 2. Les capteurs de couple connus du marché ne sont pas adaptés pour fonctionner de manière continue sur de longues périodes de temps. Grâce à cette second configuration de montage, il est possible d'effectuer des tests d'endurance, et donc durant de longues périodes de temps, sur une butée de suspension 2 sans avoir à utiliser un autre banc d'essais ou à retirer l'unité de mesure 12. Le couplage / découplage de l'unité de mesure 12 est grandement simplifié par seulement le montage / démontage de vis de fixation 44, 45.
Le banc d'essais 1 peut donc servir à la fois pour des mesures de couple de friction dans une première configuration de montage illustrée en Figure 6, et pour des essais en endurance dans une seconde configuration de montage illustrée en Figure 7, de tout type de butée de suspension dans les conditions d'applications de mouvement oscillant, d'inclinaisons, de charges axiales et radiales, voire de températures.
II peut être particulier avantageux de prévoir une série de tests incluant une première mesure de couple de friction 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 10 conforme à l'invention ayant deux 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 15 être implémenter dans tout moyen de mesure de couple de friction sous charge de tout dispositif tournant fonctionnant dans de telles conditions d'applications.
Claims (11)
- Revendications1. Unité (12) de mesure de couple de friction sous charge pour un dispositif tournant (2) et comprenant un capteur de couple (41), caractérisée en ce qu'elle comprend également :- un arbre (20) dont une première extrémité (20-1) est destinée à être couplée au dispositif tournant (2),- un carter (33) tubulaire avec un alésage (33-1) central, et fixé sur une face d'un plateau (4), ledit arbre (20) traversant le plateau (4) et venant s'étendre dans l'alésage (33-1) du carter (33),- un plateau de mesure (39) arrangé dans le carter (33), ledit plateau de mesure (39) ayant une première face couplée à une seconde extrémité (20-2) de l'arbre (20) par l'intermédiaire d'un joint de Oldham (40) de manière à ce que l'arbre (20) transmette seulement un couple audit plateau de mesure (39), lesdits plateaux de mesure (39) et arbre (20) ayant des formes correspondantes au joint de Oldham (40), et ledit plateau de mesure (39) ayant une seconde face coopérant avec le capteur de couple (41), et- une butée (42) interposée entre la seconde extrémité (20-2) de l'arbre (20) et la première surface du plateau de mesure (39), ladite butée (42) comprenant une première bague solidaire de la première surface du plateau de mesure (39), une seconde bague solidaire de la seconde extrémité (20-2) de l'arbre (20), au moins une rangée d'éléments roulants interposés entre les bagues, la rangée d'éléments roulants entourant radialement le joint de Oldham (40).
- 2. Unité de mesure selon la revendication 1, dans laquelle au moins un roulement (35, 36) est interposé entre l'alésage (33-1) du carter (33) et l'arbre (20) afin de supporter ledit arbre (20) en mouvement de rotation.
- 3. Unité de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le carter (33) comprend une extrémité libre située à l'opposé de l'arbre (20), et fermée par un couvercle (43).
- 4. Unité de mesure selon la revendication 3, dans laquelle l'unité de mesure (12) comprend un moyen de couplage temporaire (44) entre le couvercle (43) et le carter (33), le couvercle (33) venant en contact avec le capteur de couple (41).
- 5. Unité de mesure selon la revendication 4, dans laquelle le moyen de couplage temporaire comprend au moins une vis (44) s'étendant dans des trous correspondants du couvercle (43) et du carter (33).
- 6. Unité de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'unité de mesure (12) comprend un moyen de couplage temporaire (45) entre le plateau de mesure (39) et le carter (33), le plateau de mesure (39) étant alors fixé au carter (33).
- 7. Unité de mesure selon la revendication 6, dans laquelle le plateau de mesure (39) comprend au moins une portion (39-2) en projection radiale apte à coopérer avec le moyen de couplage temporaire (45) et le carter (33).
- 8. Unité de mesure selon la revendication 7, dans laquelle le carter (33) comprend au moins une fenêtre (33-3) dans laquelle est logée la au moins une portion (39-2) en projection radiale du plateau de mesure (39).
- 9. Unité de mesure selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans laquelle le moyen de couplage temporaire comprend au moins une vis (45) s'étendant dans des trous correspondants du plateau de mesure (39) et du carter (33).
- 10. Unité de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le capteur de couple (41) est également pourvu d'un moyen de mesure de charge.
- 11. Banc d'essais (1) pour la mesure du couple de friction d'un dispositif tournant (2), comprenant :- un premier plateau (3) fixe,- un second plateau (4) mobile en translation pouvant se rapprocher ou s'écarter dudit premier plateau (3) de manière à pouvoir appliquer une charge axiale au dispositif tournant (2),- une chambre de test (9) définie entre lesdits plateaux (3, 4),5 - un moyen d'entraînement (10) solidaire du premier plateau (3),- une unité de mesure (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, ladite unité de mesure (12) étant solidaire du second plateau (4),- un premier support (11) couplé en rotation avec le moyen d'entraînement (10), le premier support (11) étant destiné à être10 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), le second support (13) étant destiné à être solidaire d'un second élément (16) dudit dispositif tournant (2).
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