FR3137420A1 - Hydraulic machine comprising a cam and pistons - Google Patents

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Mounir CHBIKI
Vincent Langlois
Philippe TELEGA
Nicolas GRAUX
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Poclain Hydraulics Industrie
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Abstract

La machine hydraulique (1) comprend : - une came (14) présentant une face externe cylindrique (30) et un axe principal (X-X), et - au moins une jauge (40) rigidement fixée à la face et agencée pour détecter une sollicitation de la face et/ou une variation d’une forme de la face. Figure de l’abrégé : Fig. 3The hydraulic machine (1) comprises: - a cam (14) having a cylindrical external face (30) and a main axis (X-X), and - at least one gauge (40) rigidly fixed to the face and arranged to detect a load of the face and/or a variation of a shape of the face. Abstract Figure: Fig. 3

Description

Machine hydraulique comprenant une came et des pistonsHydraulic machine comprising a cam and pistons DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF INVENTION

L'invention concerne les machines hydrauliques.The invention relates to hydraulic machines.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

On connait du document CN203822539 une machine hydraulique équipée d’une came, de pistons et d’un capteur de mesure d’un couple s’exerçant sur la came.We know from document CN203822539 a hydraulic machine equipped with a cam, pistons and a sensor for measuring a torque exerted on the cam.

Un but de l’invention est d’améliorer le pilotage des machines hydrauliques.One aim of the invention is to improve the control of hydraulic machines.

On prévoit selon l’invention une machine hydraulique comprenant :According to the invention, a hydraulic machine is provided comprising:

- une came présentant une face externe cylindrique et un axe principal, et- a cam having a cylindrical external face and a main axis, and

- au moins une jauge rigidement fixée à la face et agencée pour détecter une sollicitation de la face et/ou une variation d’une forme de la face.- at least one gauge rigidly fixed to the face and arranged to detect a stress on the face and/or a variation in a shape of the face.

Ainsi, la détection de la sollicitation ou de la variation de forme a lieu directement au niveau de la face externe de la came, donc au plus près de la came elle-même et en temps réel. Cette détection se fait donc avec une bonne fiabilité. On s’affranchit ainsi des pertes de charge et des frottements. Elle permet d’améliorer le pilotage de la machine en disposant d’informations particulièrement précises sur son fonctionnement et son état. L’invention permet d’accéder à des informations dont certaines étaient jusque-là difficiles à obtenir avec précision. Selon les modes de réalisation, la détection permet en effet d’obtenir sa vitesse de rotation, son sens de rotation, le couple généré et son rendement. De plus, la détection sur la face externe de la came a donc lieu en dehors de la cage de Faraday que constituent certaines machines hydrauliques. Cela autorise une transmission sans fil hors de la machine des informations de détection.Thus, the detection of the stress or the shape variation takes place directly at the external face of the cam, therefore as close as possible to the cam itself and in real time. This detection is therefore carried out with good reliability. This eliminates load losses and friction. It makes it possible to improve the control of the machine by having particularly precise information on its operation and its condition. The invention provides access to information, some of which was previously difficult to obtain with precision. Depending on the embodiments, detection makes it possible to obtain its speed of rotation, its direction of rotation, the torque generated and its efficiency. In addition, detection on the external face of the cam therefore takes place outside the Faraday cage that certain hydraulic machines constitute. This allows wireless transmission outside the machine of detection information.

La machine pourra présenter en outre au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes :The machine may also have at least one of the following characteristics:

- la jauge ou au moins l’une des jauges est agencée pour détecter une sollicitation radiale et/ou une variation d’une dimension circonférentielle de la face ;- the gauge or at least one of the gauges is arranged to detect a radial stress and/or a variation in a circumferential dimension of the face;

- la jauge ou au moins l’une des jauges est agencée pour détecter une sollicitation axiale et/ou une variation d’une dimension axiale de la face ;- the gauge or at least one of the gauges is arranged to detect an axial stress and/or a variation in an axial dimension of the face;

- la jauge ou au moins l’une des jauges comprend un capteur piézoélectrique ;- the gauge or at least one of the gauges includes a piezoelectric sensor;

- la jauge ou au moins l’une des jauges est une jauge résistive ;- the gauge or at least one of the gauges is a resistive gauge;

- la jauge ou au moins l’une des jauges est une jauge multiaxiale ; et- the gauge or at least one of the gauges is a multiaxial gauge; And

- la machine comprend au moins deux jauges s’étendant dans un même plan perpendiculaire à l’axe.- the machine includes at least two gauges extending in the same plane perpendicular to the axis.

Les mot « jauges de contrainte » et « jauge d’extensométrie » sont considérés ici comme synonymes. On accède à la contrainte si on a étalonné la jauge d’extensométrie. Par exemple, si on connait l’allongement le matériau, on connait la contrainte. Ensuite, en sous-catégorie, « jauge résistive » et « jauge piézo-électrique », sont deux moyens de faire la mesure d’extensométrie.The words “strain gauges” and “strain gauge” are considered synonymous here. The stress can be accessed if the extensometry gauge has been calibrated. For example, if we know the elongation of the material, we know the stress. Then, in a subcategory, “resistive gauge” and “piezoelectric gauge”, are two means of measuring extensometry.

On peut prévoir que, la came présentant des lobes, la jauge ou au moins l’une des jauges s’étend en position angulaire médiane d’un secteur angulaire formé par un des lobes.It can be expected that, the cam having lobes, the gauge or at least one of the gauges extends in the median angular position of an angular sector formed by one of the lobes.

On peut prévoir que, la machine comprenant un carter et des organes de fixation de la came au carter, la jauge ou au moins l’une des jauges s’étend en position angulaire médiane d’un secteur angulaire formé par deux organes de fixation se faisant suite autour de l’axe.It can be envisaged that, the machine comprising a casing and members for fixing the cam to the casing, the gauge or at least one of the gauges extends in the median angular position of an angular sector formed by two fixing members. continuing around the axis.

Ainsi, dans ce cas, on place les jauges dans les parties les plus flexibles de la machine définies en fonction des organes de fixation. Ce mode de réalisation est adapté notamment lorsque les organes de fixation sont uniformément répartis autour de l’axe.So, in this case, the gauges are placed in the most flexible parts of the machine defined according to the fixing devices. This embodiment is particularly suitable when the fixing members are uniformly distributed around the axis.

On peut prévoir que la came présente au moins une facette entamant la face cylindrique, la jauge ou au moins l’une des jauges s’étendant au droit de la facette.It can be expected that the cam has at least one facet cutting into the cylindrical face, the gauge or at least one of the gauges extending to the right of the facet.

Ainsi, Pour une meilleure réponse de la jauge, ces facettes forment des amincissements (par ex des plats) extérieurs dans la came pour l’amincir, porter les jauges et augmenter leur sensibilité. On obtient alors une meilleure réponse grâce à une plus grande amplitude.Thus, for a better response of the gauge, these facets form external thinnings (e.g. flats) in the cam to thin it, support the gauges and increase their sensitivity. We then obtain a better response thanks to a greater amplitude.

On peut prévoir que, la machine comprenant des pistons et des logements de piston, la came présente des points de commutation agencés de sorte qu’une commutation fluidique d’un des logements a lieu lors d’un passage du piston de ce logement au droit de ce point, la jauge ou au moins l’une des jauges s’étendant au droit d’un des points de commutation.It can be envisaged that, the machine comprising pistons and piston housings, the cam has switching points arranged so that a fluidic switching of one of the housings takes place when the piston passes from this housing to the right from this point, the gauge or at least one of the gauges extending to the right of one of the switching points.

Ainsi, cette situation de la jauge permet une meilleure détection. En effet, le point de commutation est associé à une plus forte sollicitation et notamment souvent à une impulsion comme on le verra plus loin. Par ailleurs, il existe des machines dans lesquelles la position du point de commutation ne correspond pas à la partie la plus mince de la came ou encore au milieu du lobe. Il s’agit de situations d’alimentations décalées. Par exemple, il s’agit de décalages aléatoires à l’intérieur du plat de came pour réduire le bruit harmonique. Ce mode de réalisation convient bien pour une telle situation.Thus, this situation of the gauge allows better detection. Indeed, the switching point is associated with greater stress and in particular often with an impulse as we will see later. Furthermore, there are machines in which the position of the switching point does not correspond to the thinnest part of the cam or even to the middle of the lobe. These are staggered power supply situations. For example, these are random offsets within the cam dish to reduce harmonic noise. This embodiment is well suited for such a situation.

On peut prévoir que la jauge ou au moins l’une des jauges s’étend au droit d’une zone de la came présentant une flexibilité maximale par référence à l’ensemble des zones de la came.It can be provided that the gauge or at least one of the gauges extends to the right of a zone of the cam presenting maximum flexibility with reference to all the zones of the cam.

Ce mode de réalisation convient notamment pour les cames qui ne sont pas boulonnées.This embodiment is particularly suitable for cams which are not bolted.

On peut prévoir que la machine comprend des pistons et qu’au moins quatre jauges sont disposées en succession circonférentielle suivant une file unique dans un secteur angulaire égal à l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons consécutifs en direction circonférentielle.It can be expected that the machine comprises pistons and that at least four gauges are arranged in circumferential succession following a single file in an angular sector equal to the angle formed by the angular sector formed by two consecutive pistons in the circumferential direction.

Un tel agencement sert à mesurer la vitesse et la position de manière beaucoup plus fine que par les simples jauges isolées. Il permet d’obtenir une mesure continue ou quasi-continue et de suivre en permanence le passage des pistons. En effet, la chainette ainsi formée s’étend dans un secteur angulaire égal à l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons consécutifs. Elle est donc sollicitée à tout moment lors de la rotation. Plus le pas de succession des jauges dans la chainette est fin, plus l’indication de la position du moteur est précise.Such an arrangement serves to measure speed and position in a much finer manner than with simple isolated gauges. It makes it possible to obtain a continuous or quasi-continuous measurement and to permanently monitor the passage of the pistons. In fact, the chain thus formed extends in an angular sector equal to the angle formed by the angular sector formed by two consecutive pistons. It is therefore called upon at all times during rotation. The finer the succession of the gauges in the chain, the more precise the indication of the engine position.

On prévoit également selon l’invention un engin comprenant au moins une machine selon l’invention.According to the invention, a machine is also provided comprising at least one machine according to the invention.

On prévoit aussi selon l’invention un procédé dans lequel on détecte une sollicitation d’une face externe cylindrique d’une came d’une machine hydraulique et/ou une variation d’une forme de la face, la détection ayant lieu directement sur la face.According to the invention, a method is also provided in which a stress on a cylindrical external face of a cam of a hydraulic machine and/or a variation in a shape of the face is detected, the detection taking place directly on the face.

Le procédé selon l’invention pourra présenter en outre au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes :The method according to the invention may also have at least one of the following characteristics:

- on détecte une sollicitation suivant une direction circonférentielle de la face et/ou une variation d’une dimension circonférentielle de la face, on détermine si la sollicitation ou la déformation correspond à un passage d’au moins un piston, et si la sollicitation ou la déformation correspond au passage du piston, on détermine au moins une valeur parmi les suivantes :- we detect a stress along a circumferential direction of the face and/or a variation of a circumferential dimension of the face, we determine if the stress or the deformation corresponds to a passage of at least one piston, and if the stress or the deformation corresponds to the passage of the piston, we determine at least one value among the following:

- une vitesse de rotation de la machine,- a rotation speed of the machine,

- un sens de rotation de la machine,- a direction of rotation of the machine,

- un couple généré par la machine, et- a torque generated by the machine, and

- un rendement de la machine ;- machine performance;

- on détermine une orientation d’un pic associé à la sollicitation ou la déformation et on en déduit un sens de rotation de la machine ;- we determine an orientation of a peak associated with the stress or deformation and we deduce a direction of rotation of the machine;

- on détecte successivement dans une même zone prédéterminée de la came au moins deux sollicitations ou deux déformations et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations une vitesse de rotation de la machine ;- at least two stresses or two deformations are successively detected in the same predetermined zone of the cam and a rotation speed of the machine is determined by means of the two stresses or the two deformations;

- on détecte au moins deux sollicitations ou deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives de la came et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations un sens de rotation de la machine ;- at least two stresses or two deformations are detected in two respective predetermined zones of the cam and a direction of rotation of the machine is determined by means of the two stresses or the two deformations;

. on mesure au moins une amplitude de la sollicitation ou de la variation et on détermine au moyen de l’amplitude une intensité d’un couple généré par la machine ;. at least one amplitude of the stress or variation is measured and, by means of the amplitude, an intensity of a torque generated by the machine is determined;

. on mesure au moins une amplitude de la sollicitation ou de la variation et on détermine au moyen de l’amplitude et d’une pression hydraulique en entrée de la machine un rendement la machine ;. at least one amplitude of the stress or variation is measured and an output of the machine is determined by means of the amplitude and a hydraulic pressure at the input of the machine;

. on mesure des amplitudes apparaissant simultanément sur deux jauges et on effectue une somme des amplitudes ;. amplitudes appearing simultaneously on two gauges are measured and the amplitudes are summed;

- on mesure des amplitudes d’au moins deux sollicitations ou deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives de la came et on détermine au moyen des amplitudes au moins une intensité d’un effort exercé sur la machine depuis l’extérieur de la machine ;- we measure the amplitudes of at least two stresses or two deformations in two respective predetermined zones of the cam and we determine by means of the amplitudes at least one intensity of a force exerted on the machine from outside the machine;

- on détecte une sollicitation axiale et/ou une variation d’une dimension axiale de la face ; et- an axial stress and/or a variation of an axial dimension of the face is detected; And

. la machine est à l’arrêt lors de l’étape de détection.. the machine is stopped during the detection step.

DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES

Nous allons maintenant présenter des modes de réalisation de l'invention et des variantes à titre d'exemples non-limitatifs à l'appui des dessins sur lesquels :We will now present embodiments of the invention and variants by way of non-limiting examples in support of the drawings in which:

- la est une vue éclatée en coupe longitudinale d’une machine hydraulique selon un mode de réalisation de l’invention ;- there is an exploded view in longitudinal section of a hydraulic machine according to one embodiment of the invention;

- les figures 2 et 3 sont des vues en coupe axiale de la machine de la au niveau du bloc-cylindres suivant le plan II-II de la ;- Figures 2 and 3 are views in axial section of the machine of the at the level of the cylinder block following plane II-II of the ;

- les figures 4 et 5 sont des vues en perspective et en élévation de la came avec les galets de la machine de la ;- Figures 4 and 5 are perspective and elevation views of the cam with the rollers of the machine of the ;

- les figures 6 et 7 présentent deux exemples des jauges équipant la machine de la ;- Figures 6 and 7 show two examples of the gauges fitted to the machine with the ;

- les figures 8 à 13 et 15 sont des diagrammes illustrant la détection par les jauges de la machine de la ;- Figures 8 to 13 and 15 are diagrams illustrating the detection by the machine gauges of the ;

- les figures 14 et 16 sont des vues en coupe longitudinale de la même machine illustrant la mise en œuvre du procédé de l’invention, respectivement lors d’une calibration et lors d’une utilisation ; et- Figures 14 and 16 are longitudinal sectional views of the same machine illustrating the implementation of the method of the invention, respectively during calibration and during use; And

- les figures 17 à 19 sont des vues d’une came d’une machine selon un autre mode de réalisation de l’invention.- Figures 17 to 19 are views of a cam of a machine according to another embodiment of the invention.

Présentation de la machineMachine presentation

On a illustré aux figures 1 et 14 une machine hydraulique 1 formant un mode de réalisation de l’invention. Elle comprend un carter 2 en deux parties. Elle comprend aussi un arbre 4 en deux parties dont un axe longitudinal X-X forme un axe principal de la machine. La partie d’arbre de gauche sur la relie le bloc-cylindres 8 (voir plus bas) à une flasque de fixation d’un organe à entrainer, par exemple une roue 51 d’un véhicule ou d’une engin. La partie d’arbre de droite correspond à un frein et est optionnelle. Les deux parties d’arbres sont liées en rotation dans le bloc cylindre par des cannelures. La machine est globalement à symétrie de révolution autour de l’axe X-X. Des paliers 6 servent au support de l’arbre 4 pour le monter mobile à rotation dans le carter 2. Les paliers 6 sont par exemple au nombre de deux et comprennent des roulements. La machine comprend un bloc-cylindres 8 présentant des logements 10 radiaux à l’axe, le bloc-cylindres étant solidaire en rotation de l’arbre 4. Des pistons 12 sont reçus dans les logements respectifs 10 et montés mobile à coulissement radial à l’axe dans ces logements. Globalement, la machine hydraulique 1 peut être assemblée par tranches, de la gauche vers la droite, une tranche de palier, une tranche de moteur ou pompe, une tranche d’alimentation hydraulique incluant un distributeur, et une tranche de frein.Figures 1 and 14 illustrate a hydraulic machine 1 forming one embodiment of the invention. It includes a casing 2 in two parts. It also includes a shaft 4 in two parts, a longitudinal axis XX of which forms a main axis of the machine. The left shaft part on the connects the cylinder block 8 (see below) to a mounting flange of a member to be driven, for example a wheel 51 of a vehicle or machine. The right shaft part corresponds to a brake and is optional. The two shaft parts are linked in rotation in the cylinder block by splines. The machine is generally rotationally symmetrical around the XX axis. Bearings 6 serve to support the shaft 4 to mount it rotatably in the casing 2. The bearings 6 are for example two in number and include bearings. The machine comprises a cylinder block 8 having housings 10 radial to the axis, the cylinder block being integral in rotation with the shaft 4. Pistons 12 are received in the respective housings 10 and mounted movable to slide radially at the axis in these accommodations. Overall, the hydraulic machine 1 can be assembled in sections, from left to right, a bearing section, a motor or pump section, a hydraulic supply section including a distributor, and a brake section.

La machine comprend une came 4 également représentée aux figures 2 à 5. La came est rigidement fixée au carter 2 et présente une face interne 16 formant une piste de roulement pour des galets 18 reliés aux pistons respectifs 12. Les pistons sont en appui sur la came 14 par l’intermédiaire des galets. La piste 16 présente des lobes 20 dont l’alternance autour de l’axe, comme illustré à la , correspond à un mouvement de va-et-vient des pistons 12 lors de la rotation de l’arbre 4 par rapport au carter.The machine comprises a cam 4 also shown in Figures 2 to 5. The cam is rigidly fixed to the casing 2 and has an internal face 16 forming a rolling track for rollers 18 connected to the respective pistons 12. The pistons are supported on the cam 14 via the rollers. Track 16 has lobes 20 alternating around the axis, as illustrated in , corresponds to a back and forth movement of the pistons 12 during the rotation of the shaft 4 relative to the casing.

La machine comprend un distributeur 22. Comme illustré à la , le distributeur 22 est apte à mettre les logements 10 des pistons en communication avec un circuit de fluide à haute pression 24 et avec un circuit de fluide à basse pression 26. La machine comprend des disques 28 formant un frein de l’arbre par rapport au carter.The machine includes a distributor 22. As illustrated in , the distributor 22 is able to put the housings 10 of the pistons in communication with a high pressure fluid circuit 24 and with a low pressure fluid circuit 26. The machine comprises discs 28 forming a brake of the shaft relative to to the crankcase.

Comme illustré à la , la came 14 présente une face externe cylindrique 30 d’axe X-X. On mesure une épaisseur de la came suivant la direction radiale à l’axe entre les deux faces 16 et 30. Cette épaisseur est minimale au fond des lobes 20 et maximale entre ceux-ci, à savoir dans les zones 42 situées entre les lobes. Lors de la rotation de la machine, les pistons équipés de galets parcourent la came, et ont un parcours alternatif présentant des points morts bas et des points morts hauts. Les parties les plus fines de la came correspondent aux points morts hauts, et les parties les plus épaisses aux points morts bas. Aux endroits d’épaisseur maximale, la came présente des conduits 32 de réception d’organes de fixation tels que des vis 34. Ces conduits et ces organes sont parallèles à l’axe. La came 14 est prise en sandwich entre les deux parties du carter suivant la direction axiale. Chaque organe de fixation 34 traverse la came et les deux parties du carter dans le présent exemple.As illustrated in , the cam 14 has a cylindrical external face 30 of axis XX. A thickness of the cam is measured in the direction radial to the axis between the two faces 16 and 30. This thickness is minimum at the bottom of the lobes 20 and maximum between them, namely in the zones 42 located between the lobes. When the machine rotates, the pistons equipped with rollers travel along the cam, and have an alternating path with bottom dead centers and top dead centers. The thinnest parts of the cam correspond to the top dead centers, and the thickest parts to the bottom dead centers. At places of maximum thickness, the cam has conduits 32 for receiving fixing members such as screws 34. These conduits and these members are parallel to the axis. Cam 14 is sandwiched between the two parts of the casing in the axial direction. Each fixing member 34 passes through the cam and the two parts of the casing in the present example.

Selon la commande qui lui est appliquée, la machine peut fonctionner en moteur pour produire un couple sous l’effet de la pression hydraulique ou en pompe pour fournir une pression hydraulique sous l’effet d’un couple, et ce dans l’un au l’autre des deux sens de rotation possibles.Depending on the command applied to it, the machine can operate as a motor to produce a torque under the effect of hydraulic pressure or as a pump to provide hydraulic pressure under the effect of a torque, and this in one or more the other of the two possible directions of rotation.

En référence à la , en supposant par exemple que la machine fonctionne en moteur, certains pistons 12a sont en communication avec le circuit à haute pression 24, d’autres 12b sont en communication avec le circuit à basse pression 26, les autres 12c se trouvent en situation intermédiaire, à savoir sur le point de changer de circuit, soit parce qu’ils se trouvent au fond d’un lobe 20, soit parce qu’ils se trouvent exactement à mi-chemin entre deux lobes 20, dans une zone 42. A chaque point mort haut ou point mort bas se produit une commutation entre l’un et l’autre des deux circuits d’alimentation. A cet instant, l’orifice d’alimentation du piston dans le bloc cylindre quitte un orifice d’alimentation haute pression ou basse pression du distributeur hydraulique, pour rejoindre un orifice d’alimentation de l’autre circuit d’alimentation, respectivement basse pression ou haute pression. La figure montre les orifices 36 des conduits du distributeur reliés aux logements 10 des pistons pour les mettre en communication avec les circuits basse et haute pression.In reference to the , assuming for example that the machine operates as a motor, certain pistons 12a are in communication with the high pressure circuit 24, others 12b are in communication with the low pressure circuit 26, the other 12c are in an intermediate situation, namely on the point of changing circuits, either because they are at the bottom of a lobe 20, or because they are exactly halfway between two lobes 20, in a zone 42. At each point top dead center or bottom dead center occurs a switching between one and the other of the two power circuits. At this moment, the supply port of the piston in the cylinder block leaves a high pressure or low pressure supply port of the hydraulic distributor, to join a supply port of the other supply circuit, respectively low pressure or high pressure. The figure shows the orifices 36 of the distributor conduits connected to the housings 10 of the pistons to put them in communication with the low and high pressure circuits.

Dans le présent exemple, la machine 1 comprend huit pistons 12 et la came 14 présente six lobes 20, ces nombres n’étant pas limitatifs. Sur un tour, un piston présentera 12 commutations.In the present example, the machine 1 comprises eight pistons 12 and the cam 14 has six lobes 20, these numbers being not limiting. Over one revolution, a piston will present 12 switchings.

On trouvera une description plus détaillée de ces éléments de la machine dans la demande FR-2 796 886.A more detailed description of these elements of the machine will be found in application FR-2 796 886.

Les jaugesGauges

Comme illustré à la , la machine comprend en outre des jauges 40 rigidement et directement fixées à la face externe 30 de la came et agencées pour détecter une sollicitation de la face et/ou une variation de sa forme.As illustrated in , the machine further comprises gauges 40 rigidly and directly fixed to the external face 30 of the cam and arranged to detect a stress on the face and/or a variation in its shape.

Chaque jauge 40 est par exemple une jauge de contrainte agencée pour détecter une sollicitation radiale à l’axe. Il s’agit par exemple d’une jauge piézoélectrique. Mais on pourrait en variante utiliser une jauge d’extensométrie agencée pour détecter une variation d’une dimension circonférentielle de la face, telle qu’une jauge résistive. On peut utiliser en variante des jauges multiaxiales, telles que des rosettes.Each gauge 40 is for example a strain gauge arranged to detect a radial stress on the axis. This is, for example, a piezoelectric gauge. But we could alternatively use an extensometry gauge arranged to detect a variation in a circumferential dimension of the face, such as a resistive gauge. Alternatively, multiaxial gauges, such as rosettes, can be used.

Les jauges sont disposées dans un même plan P perpendiculaire à l’axe, dont la trace est visible sur la . Il y a dans le présent exemple autant de jauges 40 que de lobes 20. Les jauges s’étendent au droit des lobes respectifs. Ainsi, chaque jauge s’étend en position angulaire médiane d’un secteur angulaire formé par un des lobes. Cette position correspond à une partie mince de la came, et à la zone de commutation d’alimentation, au moment où un piston serait en position de point mort haut. Cette position peut être à plus ou moins 5° du point mort haut. Elles sont donc elles aussi régulièrement réparties autour de l’axe, en l’espèce avec un espacement de 60° entre deux jauges 40 consécutives.The gauges are arranged in the same plane P perpendicular to the axis, the trace of which is visible on the . In this example there are as many gauges 40 as lobes 20. The gauges extend to the right of the respective lobes. Thus, each gauge extends in the median angular position of an angular sector formed by one of the lobes. This position corresponds to a thin part of the cam, and to the power switching zone, at the moment when a piston would be in the top dead center position. This position can be plus or minus 5° from top dead center. They are therefore also regularly distributed around the axis, in this case with a spacing of 60° between two consecutive gauges 40.

Les organes de fixation 34 s’étendent dans les zones 42 situées entre les lobes 20 qui sont les zones les plus épaisses de la came 14. Ces zones sont sollicitées suivant la direction radiale par les pistons 12 lors de leur passage mais se déforment très peu sous l’effet de cette sollicitation de telle sorte que cette déformation est négligeable. En revanche, les zones correspondant aux lobes 20 sont les plus fines. Et elles ne comprennent pas d’organe de fixation. Elles sont sollicitées suivant la direction radiale par les pistons 12 lors de leur passage et se déforment de façon sensible sous l’effet de cette sollicitation. Cette déformation est proportionnelle à l’intensité de la sollicitation radiale. La déformation 44 de la face externe 30 de la came au passage de l’un des pistons a été illustrée de façon exagérée sur la .The fixing members 34 extend into the zones 42 located between the lobes 20 which are the thickest zones of the cam 14. These zones are stressed in the radial direction by the pistons 12 during their passage but deform very little under the effect of this stress so that this deformation is negligible. On the other hand, the zones corresponding to lobes 20 are the finest. And they do not include a fixing organ. They are stressed in the radial direction by the pistons 12 during their passage and are deformed significantly under the effect of this stress. This deformation is proportional to the intensity of the radial stress. The deformation 44 of the external face 30 of the cam as one of the pistons passes has been illustrated in an exaggerated manner on the .

Les jauges 40 peuvent être installées comme suit dans la machine.40 gauges can be installed in the machine as follows.

On a illustré à la deux jauges résistives 40 servant de jauge d’extensométrie situées sur la face 30 au droit d’un même lobe 20. Aux autres lobes sont associés des paires de jauges semblables. L’un des jauges 40 a sa direction longitudinale orientée suivant la direction circonférentielle de la face 30. L’autre jauge 40 a sa direction longitudinale orientée suivant la direction parallèle à l’axe. Chaque jauge est ici monodirectionnelle. La première mesure la déformation de la face externe 30 de la came suivant la direction circonférentielle. La deuxième mesure la déformation de la même face suivant la direction axiale.We illustrated at two resistive gauges 40 serving as an extensometry gauge located on the face 30 to the right of the same lobe 20. Pairs of similar gauges are associated with the other lobes. One of the gauges 40 has its longitudinal direction oriented along the circumferential direction of the face 30. The other gauge 40 has its longitudinal direction oriented along the direction parallel to the axis. Each gauge here is monodirectional. The first measures the deformation of the external face 30 of the cam in the circumferential direction. The second measures the deformation of the same face in the axial direction.

On a illustré à la en variante une jauge 40 de type rosette servant de jauge d’extensométrie et située sur la face 30 au droit d’un lobe 20. Aux autres lobes sont associées des jauges semblables. Il s’agit d’une jauge multidirectionnelle pouvant mesurer des déformations de la face 30 de la came à la fois suivant la direction circonférentielle et suivant la direction axiale.We illustrated at alternatively, a gauge 40 of the rosette type serving as an extensometry gauge and located on the face 30 to the right of a lobe 20. Similar gauges are associated with the other lobes. This is a multidirectional gauge capable of measuring deformations of the face 30 of the cam both in the circumferential direction and in the axial direction.

Les jauges de déformation ou d’extensométrie présentent une résistance électrique qui augmente avec la déformation qu’elles subissent.Strain or extensometry gauges have an electrical resistance which increases with the deformation they undergo.

En variante, les jauges 40 peuvent être des jauges de contraintes telles que des jauges piézoélectriques. Elles délivrent une tension représentant la contrainte qu’elles subissent. On peut aussi utiliser des jauges hybrides qui sont des deux types.Alternatively, the gauges 40 may be strain gauges such as piezoelectric gauges. They deliver a tension representing the constraint they undergo. We can also use hybrid gauges which are of both types.

On peut par exemple utiliser les jauges ou capteurs fournis par les sociétés HBK ou KYOWA.For example, we can use gauges or sensors supplied by the companies HBK or KYOWA.

Dans chaque cas, toutes les jauges sont connectées à un circuit électronique configuré pour la réception des signaux des jauges et l’exécution des calculs présentés plus bas. Ces agencements permettent chacun d’obtenir les mesures pour la mise en œuvre des différentes fonctions présentées dans ce mode de mise en œuvre du procédé.In each case, all gauges are connected to an electronic circuit configured to receive signals from the gauges and perform the calculations presented below. These arrangements each make it possible to obtain the measurements for the implementation of the different functions presented in this mode of implementation of the process.

Détection du passage d’un piston et détermination du sens de rotationDetection of the passage of a piston and determination of the direction of rotation

Grace aux jauges 40, dans le présent mode de mise en œuvre du procédé de l’invention, on détecte directement sur la face externe 30 une sollicitation de la face 30 suivant sa direction circonférentielle et/ou une variation de sa dimension circonférentielle. Pour cela, en l’espèce, on détermine si la sollicitation ou la déformation correspond à un passage d’au moins un piston 12, et le cas échéant, on détermine au moins une valeur parmi les suivantes :Thanks to the gauges 40, in the present mode of implementation of the method of the invention, a stress on the face 30 in its circumferential direction and/or a variation in its circumferential dimension is detected directly on the external face 30. To do this, in this case, we determine whether the stress or deformation corresponds to a passage of at least one piston 12, and if so, we determine at least one value among the following:

- une vitesse de rotation de la machine,- a rotation speed of the machine,

- un sens de rotation de la machine,- a direction of rotation of the machine,

- un couple généré par la machine, et- a torque generated by the machine, and

- un rendement de la machine.- machine performance.

Notamment, on détermine une orientation d’un pic de mesure par la jauge 40, associé à la sollicitation ou la déformation, et on en déduit le sens de rotation.In particular, we determine an orientation of a measurement peak by gauge 40, associated with the stress or deformation, and we deduce the direction of rotation.

De plus, on détecte successivement au moyen d’une même jauge 40 au moins deux sollicitations ou deux déformations et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations la vitesse de rotation.In addition, at least two stresses or two deformations are detected successively by means of the same gauge 40 and the rotation speed is determined by means of the two stresses or the two deformations.

En outre, on détecte au moins deux sollicitations ou deux déformations au moyen de deux jauges 40 et on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations le sens de rotation de la machine.In addition, at least two stresses or two deformations are detected by means of two gauges 40 and the direction of rotation of the machine is determined by means of the two stresses or the two deformations.

Ces détections et ces déterminations sont faites par des moyens de calcul automatisés recevant les signaux des jauges et les traitant en temps réel au moyen d’une programmation adaptée.These detections and determinations are made by automated calculation means receiving the signals from the gauges and processing them in real time using appropriate programming.

On a illustré à la la déformée de la face 30 de la came due à la poussée d’un piston 12 sous la forme d’une cartographie en trois dimensions. Ce diagramme illustre :We illustrated at the deformation of the face 30 of the cam due to the thrust of a piston 12 in the form of a three-dimensional map. This diagram illustrates:

- en abscisse la position du galet 18 par rapport à la came 14 en degrés autour de l’axe X-X ;- on the abscissa the position of the roller 18 relative to the cam 14 in degrees around the axis XX;

- en ordonnée la position de la jauge 40 autour de l’axe, sachant que l’on fait varier fictivement cette position de 0 à 60° dans le secteur angulaire a de la , et- on the ordinate the position of the gauge 40 around the axis, knowing that this position is fictitiously varied from 0 to 60° in the angular sector a of the , And

- en niveaux de gris le ratio de variation de dimension circonférentielle vue par la jauge.- in gray levels the ratio of circumferential dimension variation seen by the gauge.

Il s’agit ici d’une simulation par éléments finis avec la came 14 sans carter 2 ni paliers 6. En partie gauche, il s’agit d’un premier sens de rotation et en partie droite de l’autre sens.This is a finite element simulation with cam 14 without casing 2 or bearings 6. In the left part, it is a first direction of rotation and in the right part the other direction.

Chaque diagramme se divise en quatre bandes verticales.Each diagram is divided into four vertical bands.

Dans les deux premières bandes situées entre 0 et 15°et entre 15 et 30°respectivement, le piston 12 est alimenté par le circuit haute pression. La première bande commence au point mort bas et à la commutation du circuit basse pression vers le circuit haute pression. La deuxième bande se termine au point mort haut et à la commutation du circuit haute pression vers le circuit basse pression.In the first two bands located between 0 and 15° and between 15 and 30° respectively, piston 12 is supplied by the high pressure circuit. The first band begins at bottom dead center and switching from the low pressure circuit to the high pressure circuit. The second band ends at top dead center and switching from the high pressure circuit to the low pressure circuit.

Dans les deux bandes suivantes situées entre 30 et 45° et entre 45 et 60°respectivement, le piston est alimenté par le circuit basse pression. La troisième bande commence au point mort haut et à la commutation du circuit haute pression vers le circuit basse pression. La quatrième bande se termine au point mort bas et à la commutation du circuit basse pression vers le circuit haute pression.In the following two bands located between 30 and 45° and between 45 and 60° respectively, the piston is supplied by the low pressure circuit. The third band begins at top dead center and switching from the high pressure circuit to the low pressure circuit. The fourth band ends at bottom dead center and switching from the low pressure circuit to the high pressure circuit.

La montre à gauche que la zone la plus déformée de la face externe 30 correspond au passage du galet au point mort haut (milieu du lobe) avec un léger décalage d’angle. A ce moment, on commute d’un orifice haute pression vers un orifice basse pression (autrement dit de l’admission, formant un temps moteur, vers l’échappement, formant un temps non moteur). On voit la déformée de la came devenir maximale, puis brusquement chuter au moment de la commutation en basse pression (à 30°).There shows on the left that the most deformed zone of the external face 30 corresponds to the passage of the roller at top dead center (middle of the lobe) with a slight angle offset. At this moment, we switch from a high pressure port to a low pressure port (in other words from the intake, forming an engine stroke, to the exhaust, forming a non-engine stroke). We see the deformation of the cam become maximum, then suddenly drop when switching to low pressure (at 30°).

Le diagramme de droite montre la même chose dans un sens de rotation inversé. Cette fois, lors de la commutation d’un orifice basse pression vers un orifice haute pression, la déformation devient brutalement maximale puis baisse progressivement.The diagram on the right shows the same thing in a reversed rotation direction. This time, when switching from a low pressure orifice to a high pressure orifice, the deformation suddenly becomes maximum and then gradually drops.

C’est lorsque la jauge se situe au droit du lobe, à 30° donc, que la détection par la jauge est la meilleure. La jauge 40 n’étant pas ponctuelle, elle a une certaine surface et peut donc observer ce phénomène dans les deux sens. Une jauge qui serait écartée de quelques degrés par rapport au point mort haut verrait mieux le phénomène dans un sens, mais moins dans l’autre. Pour un moteur ayant une géométrie du type du moteur MS05 de Poclain, on peut disposer le centre de la jauge dans un secteur angulaire situé entre +5° et -5° autour du centre du lobe, à savoir entre 25° et 35°. A cette gamme est associée une détection particulièrement bonne, comme le montre le diagramme de la .It is when the gauge is located to the right of the lobe, therefore at 30°, that detection by the gauge is best. The 40 gauge is not point-specific, it has a certain surface and can therefore observe this phenomenon in both directions. A gauge that is a few degrees away from top dead center would see the phenomenon better in one direction, but less in the other. For an engine with a geometry of the type of Poclain's MS05 engine, the center of the gauge can be placed in an angular sector located between +5° and -5° around the center of the lobe, namely between 25° and 35°. This range is associated with particularly good detection, as shown in the diagram of the .

On voit donc que la contrainte la plus élevée (équivalant à la déformée la plus importante), a lieu au milieu du lobe 20 au niveau du point mort haut c’est-à-dire la zone la plus mince.We therefore see that the highest stress (equivalent to the greatest deformation), takes place in the middle of lobe 20 at the level of the top dead center, that is to say the thinnest zone.

On a illustré sur le diagramme de la :We have illustrated in the diagram of the :

- en abscisse le déplacement angulaire d’un galet 18,- on the abscissa the angular displacement of a roller 18,

- en ordonnées à gauche le débit d’huile, en litres par minute, dans le logement du piston ; et- on the left ordinate the oil flow, in liters per minute, in the piston housing; And

- en ordonnées à droite la déformation de la jauge en µm/m.- on the right ordinate the deformation of the gauge in µm/m.

La partie gauche du diagramme est la zone à haute pression et la partie droite la zone à basse pression. Lorsque le débit est positif, à gauche, il s’agit d’un temps moteur pour le piston. Lorsqu’il est négatif, en partie droite, il s’agit d’un temps d’échappement. La commutation de la haute pression à la basse pression a lieu au milieu du lobe, à 30°. On est ici en présence d’une jauge d’extensométrie 40 formée par une jauge résistive. La jauge fournit sa déformation relative de type ΔL/L, mesurée donc en µm/m. La plus forte déformation de la jauge se situe juste avant le point à 30°. La déformation monte brutalement puis décroit de façon plus progressive. Le débit dans le trou d’alimentation d’un piston qui parcourrait le lobe est positif de 0 à 30°ce qui correspond à un temps moteur. Il croit puis décroit dans cet intervalle. Il est négatif dans l’intervalle situé entre 30 et 60°, dans lequel il décroit puis croit à nouveau, ce qui correspond à un temps d’échappement.The left part of the diagram is the high pressure zone and the right part the low pressure zone. When the flow is positive, on the left, this is an engine time for the piston. When it is negative, on the right side, it is an escape time. The switch from high pressure to low pressure takes place in the middle of the lobe, at 30°. Here we are in the presence of an extensometry gauge 40 formed by a resistive gauge. The gauge provides its relative deformation of type ΔL/L, therefore measured in µm/m. The strongest deformation of the gauge is located just before the 30° point. The deformation rises suddenly then decreases more gradually. The flow in the feed hole of a piston which travels the lobe is positive from 0 to 30° which corresponds to an engine time. It increases then decreases in this interval. It is negative in the interval between 30 and 60°, in which it decreases then increases again, which corresponds to an escape time.

Ce diagramme du débit d’huile sur le piston et de la pression sur un lobe montre la forme d’une mesure type. On observe un front montant 46 sur la mesure de déformée temporelle. Ce front indique qu’on a vu passer un piston dans un sens. Si on avait vu un front descendant, cela aurait indiqué une rotation dans le sens inverse.This diagram of oil flow on the piston and pressure on a lobe shows the shape of a typical measurement. A rising edge 46 is observed on the time warp measurement. This front indicates that we saw a piston passing in one direction. If we had seen a falling front, it would have indicated a rotation in the opposite direction.

Dans la zone de commutation, on observe un pic parasite 41. En effet, le galet entre sur le plat de came, et la pression s’inverse. L’orifice d’alimentation du piston passe d’un orifice haute pression du distributeur à un orifice basse pression, avec un écart d’étanchéité sur 2°. Il se produit une décompression brutale ou une recompression sur les commutations. Ce pic parasite est variable suivant la pression de travail et la vitesse du moteur. On observe aussi un autre pic parasite 43 à 45° qui provient du même phénomène se produisant sur un autre piston sur un autre lobe.In the switching zone, we observe a parasitic peak 41. In fact, the roller enters the cam plate, and the pressure is reversed. The piston supply port changes from a high pressure distributor port to a low pressure port, with a 2° seal gap. A sudden decompression or recompression occurs on the switches. This parasitic peak varies depending on the working pressure and the speed of the engine. We also observe another parasitic peak 43 to 45° which comes from the same phenomenon occurring on another piston on another lobe.

L’écart d’étanchéité vient du fait qu’on prévoit un secteur angulaire, ici de 2°, séparant la position dans laquelle le logement du piston n'est plus en communication avec le circuit haute pression et celle dans laquelle il entre en communication avec le circuit basse pression. Ce secteur angulaire est plus grand que le secteur angulaire occupé par l’orifice du logement de piston, comme illustré à la . Il vise à éviter que les circuits basse et haute pression ne soient en communication directe via le logement de piston. Dans ce secteur angulaire, le piston est sur la zone appelée « plat de came », qui n’est plus sinusoïdale mais en arc de cercle centré sur l’axe afin d’immobiliser temporairement le piston. Les commutations se produisent dans les plats de came, et leur longueur correspond aux dimensions des orifices du logement de piston vis-à-vis de l’écartement entre deux orifices d’alimentation sur la face du distributeur, incluant un écart d’étanchéité.The sealing gap comes from the fact that an angular sector is provided, here of 2°, separating the position in which the piston housing is no longer in communication with the high pressure circuit and that in which it enters into communication with the low pressure circuit. This angular sector is larger than the angular sector occupied by the orifice of the piston housing, as illustrated in . It aims to prevent the low and high pressure circuits from being in direct communication via the piston housing. In this angular sector, the piston is on the zone called "cam plate", which is no longer sinusoidal but in an arc centered on the axis in order to temporarily immobilize the piston. The switches occur in the cam flats, and their length corresponds to the dimensions of the piston housing ports vis-à-vis the gap between two feed ports on the face of the distributor, including a seal gap.

On observe donc que la position angulaire préférée de la jauge se situe au droit de chaque lobe, correspond donc au milieu d’une commutation de point mort haut, c’est-à-dire sensiblement au milieu d’un plat de came de la partie la plus mince de la came. D’une manière générale, pour des machines hydrauliques de taille différente, en fonction de leur géométrie, on peut disposer le centre de la jauge dans un secteur angulaire correspondant au plat de came autour du centre du lobe. Si la jauge est située dans le plat de came, mais quelques degrés avant ou après le point de commutation, la jauge aura un sens de fonctionnement préférentiel vis-à-vis du sens de rotation de la machine. Si la jauge est située sensiblement dans le plat de came et centrée sur les points de commutation, la jauge sera indifférente au sens de rotation.We therefore observe that the preferred angular position of the gauge is located to the right of each lobe, therefore corresponds to the middle of a top dead center switching, that is to say substantially in the middle of a cam flat of the thinnest part of the cam. Generally speaking, for hydraulic machines of different sizes, depending on their geometry, the center of the gauge can be placed in an angular sector corresponding to the cam plate around the center of the lobe. If the gauge is located in the cam plate, but a few degrees before or after the switching point, the gauge will have a preferential operating direction to the direction of rotation of the machine. If the gauge is located substantially in the cam plate and centered over the switching points, the gauge will be indifferent to the direction of rotation.

On a illustré à la un diagramme analogue indiquant la position angulaire du piston 12 en abscisses et la mesure faite par la jauge 40 en ordonnées. Nous sommes à faible vitesse dans un sens de rotation puis dans le sens inverse pour la machine fonctionnant en mode moteur. (Le même diagramme permettrait aussi d’illustrer, pour un même sens de rotation, la machine fonctionnant d’abord en mode moteur, puis en mode pompe). On peut faire abstraction des pics parasites dans la figure. A gauche, on voit que se produit deux fois de suite le front montant, à droite deux fois de suite le front descendant. Chaque pic peut être détecté de manière électronique, ainsi que son orientation. Sur ce moteur, entre le passage de deux pistons en un même point, le bloc-cylindres, donc l’arbre du moteur, a tourné de 45°We illustrated at a similar diagram indicating the angular position of the piston 12 on the abscissa and the measurement made by gauge 40 on the ordinate. We are at low speed in one direction of rotation then in the opposite direction for the machine operating in motor mode. (The same diagram would also illustrate, for the same direction of rotation, the machine operating first in motor mode, then in pump mode). We can ignore the spurious peaks in the figure. On the left, we see that the rising front occurs twice in a row, on the right the falling front occurs twice in a row. Each peak can be detected electronically, along with its orientation. On this engine, between the passage of two pistons at the same point, the cylinder block, therefore the engine shaft, rotated by 45°

Un diagramme similaire est illustré à la avec un plus grand nombre de pics. Il s’agit d’une mesure sur un moteur qui tourne dans un sens pendant un certain temps, puis s’arrête et part dans l’autre sens.A similar diagram is shown in with a greater number of peaks. This is a measurement on a motor that runs in one direction for a period of time, then stops and goes in the other direction.

On a illustré à la une forme simplifiée du pic de base formant ces diagrammes dans un sens de rotation. Il s’agit d’un exemple de signal temporel type lorsqu’on passe de la haute pression à la basse pression. La haute pression est par exemple comprise entre 200 et 600 bars (un bar valant 105Pa), typiquement 400 bars, tandis que la basse pression est comprise entre 20 et 25 bars.We illustrated at a simplified form of the base peak forming these diagrams in one direction of rotation. This is an example of a typical time signal when going from high pressure to low pressure. High pressure is for example between 200 and 600 bars (one bar worth 10 5 Pa), typically 400 bars, while low pressure is between 20 and 25 bars.

Ainsi la détermination de l’orientation du pic associé à la sollicitation ou à la déformation au niveau d’une des jauges 40 permet de déterminer le sens de rotation de la machine. On peut aussi détecter au moins deux sollicitations ou deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives de la came et déterminer ainsi le sens de rotation de la machine. De plus, si on détecte successivement au niveau d’une même jauge au moins deux sollicitations ou deux déformations, la prise en compte de l’intervalle de temps entre les deux détections permet de déterminer la vitesse de rotation.Thus, determining the orientation of the peak associated with the stress or deformation at one of the gauges 40 makes it possible to determine the direction of rotation of the machine. It is also possible to detect at least two stresses or two deformations in two respective predetermined zones of the cam and thus determine the direction of rotation of the machine. Furthermore, if at least two stresses or two deformations are detected successively at the same gauge, taking into account the time interval between the two detections makes it possible to determine the rotation speed.

Prise en compte de la symétrieTaking symmetry into account

Dans le présent exemple, on peut tenir compte de la symétrie de la machine pour améliorer encore ces détections et ces calculs. En effet, dans cette machine, dans chaque paire de jauges 40 en vis-à-vis, les deux jauges sont sollicitées sensiblement de la même façon en même temps. On peut donc sommer les signaux de ces deux jauges. Ainsi, on mesure des amplitudes apparaissant simultanément sur deux jauges et on effectue une somme des amplitudes. Suivant la symétrie des machines et le nombre de lobes, on peut obtenir de multiples signaux concomitants.In this example, the symmetry of the machine can be taken into account to further improve these detections and these calculations. Indeed, in this machine, in each pair of gauges 40 facing each other, the two gauges are stressed in substantially the same way at the same time. We can therefore sum the signals from these two gauges. Thus, we measure amplitudes appearing simultaneously on two gauges and we perform a sum of the amplitudes. Depending on the symmetry of the machines and the number of lobes, multiple concomitant signals can be obtained.

Ainsi, sur le diagramme de la , on a représenté les signaux des jauges 40 de façon analogue aux précédents.Thus, on the diagram of the , the signals from the gauges 40 have been represented in a manner similar to the previous ones.

Si on numérote les six jauges de 1 à 6 autour de l’axe X-X, sur la première partie du diagramme, on a donc un signal représentant la somme des signaux des jauges 2 et 5, un signal de la somme des signaux des jauges 3 et 6 et un signal de la somme des jauges 1 et 4. On peut observer que ces signaux ne sont pas de même hauteur, les jauges n’ayant pas exactement la même calibration. De plus, les jauges ne sont pas posées exactement à la même position angulaire. Parfois, nous avons un décalage de 4° du PMH et parfois 2°.If we number the six gauges from 1 to 6 around the X-X axis, on the first part of the diagram, we therefore have a signal representing the sum of the signals from gauges 2 and 5, a signal of the sum of the signals from gauges 3 and 6 and a signal of the sum of gauges 1 and 4. It can be observed that these signals are not of the same height, the gauges not having exactly the same calibration. In addition, the gauges are not placed in exactly the same angular position. Sometimes we have a 4° offset from TDC and sometimes 2°.

L’autre partie du diagramme est analogue pour le sens inverse de rotation.The other part of the diagram is similar for the opposite direction of rotation.

Ces étapes peuvent être mises en œuvre avec un nombre différent de jauges dans le moteur, par exemple 8 ou 10 pour autant de lobes que de jauges, pourvu que certaines des jauges fournissent en même temps des signaux sensiblement identiques.These steps can be implemented with a different number of gauges in the engine, for example 8 or 10 for as many lobes as gauges, provided that some of the gauges provide substantially identical signals at the same time.

Les mêmes déterminations et les mêmes calculs peuvent être effectués au moyen des signaux ainsi sommés pour une plus grande précision.The same determinations and the same calculations can be carried out using the signals thus summed for greater precision.

Détermination du coupleTorque determination

Dans un autre aspect de ce mode de mise en œuvre du procédé de l’invention, on mesure avec les jauges 40 au moins une amplitude de la sollicitation ou de la déformation et on détermine au moyen de l’amplitude une intensité d’un couple généré par la machine.In another aspect of this mode of implementation of the method of the invention, at least one amplitude of the stress or deformation is measured with the gauges 40 and an intensity of a torque is determined by means of the amplitude. generated by the machine.

A cette fin, tout d’abord, on effectue un étalonnage du moteur en couple sur un banc de test au cours duquel on mesure les valeurs fournies par les jauges 40 correspondant aux couples mesurés par ailleurs. On établit ainsi une loi, par exemple linéaire, du couple en fonction du signal de déformation ou de sollicitation fourni par les jauges, ou encore une table de correspondance. Ensuite, sur la machine roulante, c’est-à-dire en utilisation, on recueille par les jauges 40 une valeur de sollicitation ou de déformation, on consulte la table, et on obtient le couple fourni par le moteur.To this end, first of all, a torque calibration of the motor is carried out on a test bench during which the values provided by the gauges 40 corresponding to the torques measured elsewhere are measured. We thus establish a law, for example linear, of the torque as a function of the deformation or stress signal provided by the gauges, or even a correspondence table. Then, on the rolling machine, that is to say in use, we collect a stress or deformation value using the gauges 40, we consult the table, and we obtain the torque supplied by the motor.

Ce mode de détermination fournit un couple estimé au plus près de la came. On s’affranchit ainsi des pertes de charge et des frottements. Ce procédé permet un contrôle de couple instantané sur la machine roulante, ce qui est plus précis qu’une mesure de pression et permet de s’affranchir des erreurs.This determination method provides an estimated torque as close as possible to the cam. This eliminates load losses and friction. This process allows instantaneous torque control on the rolling machine, which is more precise than pressure measurement and eliminates errors.

Si on est en présence d’un engin comprenant des roues 51 actionnées chacune par une machine selon l’invention, la mesure de couple permet de piloter la traction de la machine pour chaque roue, par exemple pour commander un mode d’antipatinage de l’engin. La mesure de couple par les jauges est aussi utile pour piloter un fonctionnement à très basse vitesse (oucreep driveen anglais).If we are in the presence of a machine comprising wheels 51 each actuated by a machine according to the invention, the torque measurement makes it possible to control the traction of the machine for each wheel, for example to control an anti-slip mode of the 'machine. Torque measurement by gauges is also useful for controlling operation at very low speed (or creep drive in English).

Détermination du rendement du moteurDetermination of motor efficiency

Dans un autre aspect de ce mode de mise en œuvre du procédé, on peut aussi obtenir une estimation du rendement de la machine. Pour cela, on mesure au moins une amplitude de la sollicitation ou de la déformation au moyen des jauges et on détermine au moyen de l’amplitude et d’une pression hydraulique en entrée de la machine un rendement la machine.In another aspect of this method of implementing the method, it is also possible to obtain an estimate of the efficiency of the machine. To do this, at least one amplitude of the stress or deformation is measured by means of the gauges and an efficiency of the machine is determined by means of the amplitude and a hydraulic pressure at the inlet of the machine.

Plus précisément, on peut procéder comme suit. On connait le couple théorique ou le couple à l’état neuf de la machine. Grace au procédé, on mesure ensuite en fonctionnement la poussée effective exercée par les pistons, ce qui nous affranchit des pertes du moteur (pertes par frottement et pertes hydrauliques). A partir de cette poussée effective et connaissant la pression hydraulique en entrée de la machine et la géométrie de la machine (notamment la pente des rampes de la came), on calcule alors le couple réel produit par le moteur, ce calcul étant effectué d’une façon connue par l’homme du métier.More precisely, we can proceed as follows. We know the theoretical torque or the torque when the machine is new. Thanks to the process, we then measure the effective thrust exerted by the pistons in operation, which frees us from engine losses (friction losses and hydraulic losses). From this effective thrust and knowing the hydraulic pressure at the inlet of the machine and the geometry of the machine (in particular the slope of the cam ramps), we then calculate the real torque produced by the engine, this calculation being carried out from a way known to those skilled in the art.

Ensuite, le rendement est calculé par la formule suivante :Then, the yield is calculated by the following formula:

Rendement = Couple réel (mesuré)/couple théoriqueEfficiency = Actual (measured) torque/theoretical torque

La mesure du rendement permet par exemple de connaitre l’état d’usure de la machine. Le rendement peut évoluer en fonction de la température du fluide ou des organes mécaniques. Grace à la connaissance du rendement, la conduite de la machine peut privilégier l’obtention du rendement optimal en temps réel. Ce rendement reflète le niveau de rodage de la machine qui est utile pour indiquer un niveau de puissance maximale utilisable sur la machine sans risque de l’endommager. Cette mesure peut permettre également de détecter une usure ou un dysfonctionnement de la machine.Measuring performance makes it possible, for example, to know the state of wear of the machine. The efficiency can change depending on the temperature of the fluid or the mechanical components. Thanks to knowledge of output, machine operation can prioritize obtaining optimal output in real time. This efficiency reflects the level of break-in of the machine which is useful to indicate a level of maximum power usable on the machine without risk of damaging it. This measurement can also help detect wear or a malfunction of the machine.

Mesure de la déformation globale de la came par plusieurs capteursMeasurement of the overall deformation of the cam by several sensors

On a illustré aux figures 14 et 16 la situation de la même machine 1 formant un moteur de roue d’un engin.We have illustrated in Figures 14 and 16 the situation of the same machine 1 forming a wheel motor of a machine.

Comme l’engin repose sur le sol par l’intermédiaire de ses roues 51, chaque moteur reçoit des efforts extérieurs qui s’appliquent sur sa structure et passent par la came 14, en passant d’une part par la roue 51 de l’engin, l’arbre 4 et les paliers 6 et d’autre part par le carter 2, la came 14 et le bâti 47 de l’engin. Il s’agit d’une part du poids de l’engin et d’autre part de la réaction du sol. Ces efforts externes sont axiaux et radiaux. Ils se traduisent globalement par des sollicitations de la came dans des directions différentes de celles des sollicitations des pistons, à savoir en compression ou en extension de la came, suivant la direction axiale du moteur notamment mais pas seulement. Les efforts axiaux exercés sur la machine hydraulique induisent des compressions ou des allongements de sa structure, en particulier des carters suivant l’axe X-X de la machine. Les efforts radiaux exercés sur la machine induisent des flexions de la structure de la machine, en particulier de ces carters.As the machine rests on the ground via its wheels 51, each motor receives external forces which apply to its structure and pass through the cam 14, passing on the one hand through the wheel 51 of the machine, the shaft 4 and the bearings 6 and on the other hand by the casing 2, the cam 14 and the frame 47 of the machine. This is on the one hand the weight of the machine and on the other hand the reaction of the ground. These external forces are axial and radial. They generally result in stresses on the cam in directions different from those of the piston stresses, namely in compression or extension of the cam, following the axial direction of the engine in particular but not only. The axial forces exerted on the hydraulic machine induce compressions or elongations of its structure, in particular of the casings along the X-X axis of the machine. The radial forces exerted on the machine induce bending of the structure of the machine, in particular of these casings.

Il est possible ici aussi d’utiliser les jauges 40 pour mesurer ces efforts, mais sur des axes différents des mesures de passage des pistons.It is also possible here to use gauges 40 to measure these forces, but on axes different from the piston passage measurements.

Pour cela, les jauges 40 sont agencées, comme illustré aux figures 6 et 7, pour détecter une sollicitation axiale ou une variation d’une dimension axiale de la face externe 30. En effet, contrairement au cas précédent dans lequel chaque jauge servant à voir le passage d’un galet est orientée suivant une direction circonférentielle de la came, cette fois, pour voir les efforts externes, les jauges sont orientées suivant une direction parallèle à l’axe.For this, the gauges 40 are arranged, as illustrated in Figures 6 and 7, to detect an axial stress or a variation of an axial dimension of the external face 30. Indeed, unlike the previous case in which each gauge serving to see the passage of a roller is oriented in a circumferential direction of the cam, this time, to see the external forces, the gauges are oriented in a direction parallel to the axis.

On peut aussi prévoir les deux orientations de jauges ou une jauge multidirectionnelle, par exemple une jauge rosette pour mesurer les déformées résultant des efforts externes en même temps que les déformées dues aux passages des galets de piston. Un filtrage électronique permet ensuite de séparer la mesure axiale et la mesure transversale des jauges. En effet, pour la détection des efforts nous avons besoin d’analyser la composante continue du signal contrairement à la vitesse où nous pouvons la déterminer à l’aide de la composante dynamique. Pour la détection des efforts, nous ne regardons pas la composante dynamique, nous filtrons donc le signal.It is also possible to provide the two gauge orientations or a multidirectional gauge, for example a rosette gauge to measure the deformations resulting from external forces at the same time as the deformations due to the passages of the piston rollers. Electronic filtering then makes it possible to separate the axial measurement and the transverse measurement of the gauges. Indeed, for the detection of forces we need to analyze the continuous component of the signal unlike the speed where we can determine it using the dynamic component. For force detection, we do not look at the dynamic component, we therefore filter the signal.

De plus, grâce à la présence de plusieurs jauges à différents endroits de la came, on mesure des amplitudes d’au moins deux sollicitations ou de deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives de la came et on détermine au moyen des amplitudes au moins une intensité d’un effort exercé sur la machine depuis l’extérieur de celle-ci. Il n’est pas nécessaire que les jauges se trouvent au droit des lobes. On peut prévoir que la machine est à l’arrêt lors de l’étape de détection.Furthermore, thanks to the presence of several gauges at different locations on the cam, the amplitudes of at least two stresses or two deformations are measured in two respective predetermined zones of the cam and at least one intensity is determined by means of the amplitudes. of a force exerted on the machine from outside it. It is not necessary for the gauges to be in line with the lobes. We can predict that the machine is stopped during the detection step.

En référence à la , pour la mesure des efforts externes, on effectue tout d’abord une calibration. Pour cela, on exerce des efforts calibrés radiaux Fr et axiaux Fa au moyen de deux vérins sur la machine placée sur un banc d’étalonnage. Ces efforts sont ramenés sur l’axe X-X via un organe de roulement 48 et un bras de levier 50. Ce montage permet d’appliquer sur la machine des efforts identiques à ceux générés lors de son utilisation. La machine peut être à l’arrêt ou en fonctionnement. On acquiert alors les signaux fournis par les jauges 40. Cela permet d’obtenir une loi ou une table de correspondance donnant les efforts en fonction des signaux des jauges.In reference to the , to measure external forces, we first carry out a calibration. To do this, calibrated radial forces Fr and axial forces Fa are exerted by means of two cylinders on the machine placed on a calibration bench. These forces are brought back onto the axis XX via a rolling member 48 and a lever arm 50. This assembly makes it possible to apply forces to the machine identical to those generated during its use. The machine can be stopped or running. We then acquire the signals provided by the gauges 40. This makes it possible to obtain a law or a correspondence table giving the forces as a function of the signals from the gauges.

Ensuite, lors de l’utilisation d’un moteur du même type monté sur un engin comme sur la , on obtient les mesures fournies en temps réel par les jauges, on consulte la loi ou la table et on en tire les efforts Fr et Fa reçus par le moteur. On peut ainsi déduire l’état de charge du moteur et historiser sa charge. Connaissant son endurance, on peut déterminer son vieillissement, c’est-à-dire son usure. On peut identifier les roues 51 qui sont plus ou moins chargées et gérer la motricité (notamment en mode d’antipatinage). On peut déterminer les charges vues par le moteur et estimer sa durée sa vie pour gérer sa maintenance.Then, when using a motor of the same type mounted on a machine as on the , we obtain the measurements provided in real time by the gauges, we consult the law or the table and we derive the forces Fr and Fa received by the engine. We can thus deduce the state of charge of the motor and record its load. Knowing its endurance, we can determine its aging, that is to say its wear. We can identify the wheels 51 which are more or less loaded and manage traction (in particular in anti-slip mode). We can determine the loads seen by the motor and estimate its lifespan to manage its maintenance.

Sur la , on a fait apparaitre le déportdde la roue 51 par rapport au flasque 53 portant la roue et le déportd’entre la roue et le palier 6 le plus proche sur l’arbre 4. Le montage de calibration de la correspond au déportd. Les forces externes s’exerçant sur la roue comprennent une poussée axiale Fa et une poussée radiale Fr. Elles induisent sur la carcasse de la machine hydraulique 1 un moment de flexion M dû au déport d’ et se calculant selon la formule :On the , we have shown the offset d of the wheel 51 relative to the flange 53 carrying the wheel and the offset d between the wheel and the closest bearing 6 on the shaft 4. The calibration assembly of the corresponds to the offset d . The external forces acting on the wheel include an axial thrust Fa and a radial thrust Fr. They induce on the carcass of the hydraulic machine 1 a bending moment M due to the offset d' and calculated according to the formula:

M = d’.FrM = d’.Fr

Le montage de calibration de la sert à reproduire les mêmes efforts sur la machine hydraulique. Cela explique la forme du levier qui réalise aussi le déport dû à l’extrémité de l’arbre et à la forme de jante de la machine. Le déport d’ entre le point d’application de l’effort radial et le point où un effort s’exerce sur la carcasse (le roulement de palier) induit un moment de flexion sur la carcasse de la machine, qui se traduit par des compressions et des extensions des jauges dans la direction axiale.The calibration assembly of the is used to reproduce the same forces on the hydraulic machine. This explains the shape of the lever which also produces the offset due to the end of the shaft and the shape of the rim of the machine. The offset between the point of application of the radial force and the point where a force is exerted on the carcass (the bearing bearing) induces a bending moment on the carcass of the machine, which results in compressions and extensions of the gauges in the axial direction.

La fiabilité de ce procédé est illustrée par les diagrammes de la . Sur chaque diagramme, le temps est indiqué en abscisses. Ils indiquent en ordonnées l’amplitude de l’effort axial Fa, de l’effort radial Fr et du couple. Sont représentés à chaque fois les grandeurs mesurées et estimées. On observe une étroite correspondance entre la valeur mesurée et la valeur estimée dans chaque cas. Le pourcentage d’erreur est indiqué sur l’axe des ordonnées à droite.The reliability of this process is illustrated by the diagrams of the . On each diagram, time is indicated on the abscissa. They indicate on the ordinate the amplitude of the axial force Fa, the radial force Fr and the torque. The measured and estimated quantities are represented each time. A close correspondence between the measured value and the estimated value is observed in each case. The percentage error is shown on the right y-axis.

Des pics sont visibles sur ces graphiques. Ils ne représentent pas le passage des pistons. Il faudrait zoomer beaucoup plus pour les voir. Ils montrent simplement la réaction du vérin radial lorsqu’on change l’effort axial.Peaks are visible on these graphs. They do not represent the passage of the pistons. You would have to zoom in a lot more to see them. They simply show the reaction of the radial cylinder when the axial force is changed.

Dans le diagramme sur l’effort axial, on fait varier ce dernier de -2000 daN à 2000 daN. Cela veut dire qu’on tire et qu’on pousse sur l’arbre.In the diagram on the axial force, we vary the latter from -2000 daN to 2000 daN. This means that we pull and push on the tree.

Dans le diagramme sur l’effort radial, on n’applique pas un tel effort ici. Il apparait seulement des efforts parasites résultant des sollicitations axiales appliquées. Sans effort parasite, on serait à 0 daN. Dans ce cas, l’effort radial appliqué est à 0 et nous n’avons qu’un effort parasite.In the diagram on the radial force, we do not apply such a force here. Only parasitic forces appear resulting from the axial stresses applied. Without parasitic effort, we would be at 0 daN. In this case, the radial force applied is 0 and we only have a parasitic force.

On le retrouve dans le couple estimé par le modèle. Pour le diagramme du couple, on donne à la haute pression une valeur telle que 100 bars, 200 bars, 300 bars ou 400 bars. On ne la fait pas varier dans cet essai. Seul l’effort axial appliqué varie.We find it in the torque estimated by the model. For the torque diagram, we give the high pressure a value such as 100 bars, 200 bars, 300 bars or 400 bars. We do not vary it in this test. Only the axial force applied varies.

Mode de réalisation à chainetteChain embodiment

Nous présentons en référence aux figures 17 à 19 un autre mode de réalisation de l’invention. Seules les caractéristiques qui diffèrent de celles présentées plus haut vont être décrites.We present with reference to Figures 17 to 19 another embodiment of the invention. Only the characteristics which differ from those presented above will be described.

Dans cette machine, au moins quatre jauges 40 sont disposées en succession circonférentielle sur la face externe de la came 14 suivant une file unique dans un secteur angulaire égal à l’angleaformé par le secteur angulaire formé par deux pistons 12 consécutifs en direction circonférentielle. Cet angleaest illustré à la . Ces jauges forment ce qu’on appelle ici par commodité une chainette 60. Toutes les jauges 40 de la chainette 60 sont identiques entre elles et se succèdent les unes aux autres avec le même espacement. Elles sont électriquement raccordées en série.In this machine, at least four gauges 40 are arranged in circumferential succession on the external face of the cam 14 following a single file in an angular sector equal to the angle a formed by the angular sector formed by two consecutive pistons 12 in the circumferential direction . This angle a is illustrated in . These gauges form what is called here for convenience a chain 60. All the gauges 40 of the chain 60 are identical to each other and follow one another with the same spacing. They are electrically connected in series.

Un tel agencement sert à mesurer la vitesse et la position de manière beaucoup plus fine que par les simples jauges décrites plus haut. Il permet d’obtenir une mesure continue ou quasi-continue et de suivre en permanence le passage des pistons. En effet, la chainette s’étend dans un secteur angulaire égal à l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons 12 consécutifs. Elle est donc sollicitée à tout moment lors de la rotation. Le fait qu’il y ait toujours un galet dessus permet de connaitre la position précise du moteur. Plus le pas de succession des jauges dans la chainette est fin, plus l’indication de la position du moteur est précise. Cela ressort du diagramme de la donnant l’allure du signal fourni par les jauges de la chainettes en fonction du temps.Such an arrangement is used to measure speed and position in a much finer manner than with the simple gauges described above. It makes it possible to obtain a continuous or quasi-continuous measurement and to permanently monitor the passage of the pistons. In fact, the chain extends in an angular sector equal to the angle formed by the angular sector formed by two consecutive pistons 12. It is therefore called upon at all times during rotation. The fact that there is always a roller on it allows you to know the precise position of the motor. The finer the succession of the gauges in the chain, the more precise the indication of the engine position. This is evident from the diagram of the giving the appearance of the signal provided by the chain gauges as a function of time.

Le nombre de jauges 40 dans le secteur est au moins égal à quatre. En l’espèce, la chainette 60 comprend 10 jauges dans ce secteur angulaire, comme illustré à la . Ce nombre pourrait prendre d’autres valeurs telles que 6, 8, etc. La chainette peut aussi comprendre des jauges supplémentaires au-delà de cet angle.The number of 40 gauges in the sector is at least four. In this case, the chain 60 includes 10 gauges in this angular sector, as illustrated in . This number could take other values such as 6, 8, etc. The chain can also include additional gauges beyond this angle.

En l’espèce, l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons consécutifs en direction circonférentielle vaut 45°. La chainette s’étend donc sur 45° ou plus, pour qu’il y ait toujours en permanence un piston en appui sur la zone couverte par la chainette. Comme un demi-lobe ne fait que 30°, la chainette est plus longue que le lobe.In this case, the angle formed by the angular sector formed by two consecutive pistons in the circumferential direction is 45°. The chain therefore extends over 45° or more, so that there is always a piston permanently resting on the area covered by the chain. As a half-lobe is only 30°, the chain is longer than the lobe.

Pour pouvoir fonctionner dans les deux sens de rotation, la chainette devrait couvrir les deux demi-lobes. Or comme la chainette contient des jauges branchées électriquement en série, plus il y en a, plus le signal est atténué. C’est pourquoi, dans ce mode de réalisation, la chainette couvre un demi-lobe mais pas un lobe tout entier, ce qui fait que la détection ne se fait que sur un sens de rotation qui met le demi-lobe en haute pression. En outre, la partie restante couverte par la chainette hors du demi-lobe, à savoir 45-30=15°, s’étend dans un demi-lobe à basse pression. Dans le sens de rotation inverse, la détection se fait sur l’autre lobe, qui sera à la haute pression. Avec une chainette d’une longueur telle qu’elle s’étend dans un secteur angulaire égal à l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons 12 consécutifs, on peut mesurer finement la position du moteur dans les deux sens de rotation.To be able to operate in both directions of rotation, the chain should cover the two half-lobes. However, as the chain contains gauges electrically connected in series, the more there are, the more the signal is attenuated. This is why, in this embodiment, the chain covers a half-lobe but not an entire lobe, which means that detection is only done in one direction of rotation which puts the half-lobe under high pressure. In addition, the remaining part covered by the chain outside the half-lobe, namely 45-30=15°, extends into a half-lobe at low pressure. In the opposite direction of rotation, detection is done on the other lobe, which will be at high pressure. With a chain of a length such that it extends in an angular sector equal to the angle formed by the angular sector formed by two consecutive pistons 12, we can finely measure the position of the motor in both directions of rotation.

Dans ce mode de réalisation, comme illustré à la , la chainette s’étend entre un point mort haut et le point mort bas qui lui fait suite immédiatement (PMH6 et PMB1 en l’espèce). La came 14 porte par ailleurs cinq jauges 40 disposées au droit des autres points morts hauts (de PMH1 à PMH5 en l’espèce). Ces autres jauges permettent de connaitre les efforts et le couple, le sens de rotation et la vitesse à faible fréquence et avec une faible précision. La chainette 60 permet de connaitre la vitesse avec une plus grande précision.In this embodiment, as illustrated in , the chain extends between a top dead center and the bottom dead center which immediately follows it (PMH6 and PMB1 in this case). The cam 14 also carries five gauges 40 arranged to the right of the other top dead centers (from PMH1 to PMH5 in this case). These other gauges make it possible to know the forces and torque, the direction of rotation and the speed at low frequency and with low precision. The 60 chain allows you to know the speed with greater precision.

Le traitement du signal des jauges a lieu comme expliqué plus haut.The processing of the gauge signal takes place as explained above.

En variante, on peut étendre la chainette sur un plus grand secteur angulaire et se dispenser de tout ou partie de ces autres jauges.Alternatively, we can extend the chain over a larger angular sector and dispense with all or part of these other gauges.

Autres considérationsOther considerations

On voit donc qu’on peut utiliser les déformations de la came lors du passage des pistons pour mesurer la vitesse, l’angle et le sens de rotation du moteur, le couple réel fourni, ainsi que l’effort fourni par chaque piston et les efforts externes. La détermination a lieu en temps réel et à partir d’informations obtenues au plus près de la came, ces informations étant nettes de pertes de charge et de frottements. Les jauges sont sollicitées en particulier à chaque passage de piston par l’effort au contact du galet sur la came. Toute la variable couple est concentrée sur un nombre réduit de pistons actifs. Cette sollicitation ponctuelle plutôt que globale amplifie très fortement la sollicitation, ce qui crée un signal des jauges très amplifié et donc très exploitable.We therefore see that we can use the deformations of the cam during the passage of the pistons to measure the speed, the angle and the direction of rotation of the engine, the real torque supplied, as well as the force supplied by each piston and the external efforts. The determination takes place in real time and from information obtained as close as possible to the cam, this information being net of load losses and friction. The gauges are stressed in particular at each passage of the piston by the force in contact with the roller on the cam. All the torque variable is concentrated on a reduced number of active pistons. This specific rather than global stress amplifies the stress very strongly, which creates a very amplified signal from the gauges and therefore very usable.

L’instrumentation utilisée est faiblement intrusive, peu encombrante, facilement intégrable et ne pose pas de problème de dimensionnement, de compatibilité avec l’huile, de résistance à la pression ou d’étanchéité. Les jauges des exemples présentés plus haut ne posent pas de problème de colmatage face à la pollution métallique. En outre, l’utilisation des jauges ne perturbe pas la chaine de transmission des efforts au sein de la machine.The instrumentation used is minimally intrusive, takes up little space, is easily integrated and does not pose any problems with sizing, compatibility with oil, resistance to pressure or sealing. The gauges in the examples presented above do not pose a problem of clogging due to metallic pollution. In addition, the use of gauges does not disrupt the chain of transmission of forces within the machine.

Le placement des jauges sur la came permet d’effectuer des mesures sur une pièce unique et caractéristique de chaque modèle de machine.The placement of the gauges on the cam allows measurements to be taken on a unique and characteristic part of each machine model.

On pourra apporter à l’invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. On pourra faire varier le nombre de pistons, de lobes et de jauges.Numerous modifications can be made to the invention without departing from its scope. We can vary the number of pistons, lobes and gauges.

On peut appliquer l’invention à tout ou partie d’une machine hydraulique, enn particulier, à une machine hydraulique contenant plusieurs sous-parties que l’on peut désactiver pour changer sa cylindrée, par exemple en sélectionnant des groupes de lobes ou des groupes de pistons aptes à former des machines homocinétiques, ce qui permet de changer la cylindrée de la machine hydraulique. Lee calcul de la vitesse et du couple devra alors en tenir compte.The invention can be applied to all or part of a hydraulic machine, in particular, to a hydraulic machine containing several sub-parts which can be deactivated to change its displacement, for example by selecting groups of lobes or groups of pistons capable of forming homokinetic machines, which makes it possible to change the displacement of the hydraulic machine. The calculation of speed and torque must then take this into account.

Claims (26)

Machine hydraulique (1) comprenant :
- une came (14) présentant une face externe cylindrique (30) et un axe principal (X-X), et
- au moins une jauge (40) rigidement fixée à la face et agencée pour détecter une sollicitation de la face et/ou une variation d’une forme de la face.
Hydraulic machine (1) comprising:
- a cam (14) having a cylindrical external face (30) and a main axis (XX), and
- at least one gauge (40) rigidly fixed to the face and arranged to detect a stress on the face and/or a variation of a shape of the face.
Machine selon la revendication précédente dans laquelle la jauge ou au moins l’une des jauges (40) est agencée pour détecter une sollicitation radiale et/ou une variation d’une dimension circonférentielle de la face (30).Machine according to the preceding claim in which the gauge or at least one of the gauges (40) is arranged to detect a radial stress and/or a variation in a circumferential dimension of the face (30). Machine selon l’une des revendications précédentes dans laquelle la jauge ou au moins l’une des jauges (40) est agencée pour détecter une sollicitation axiale et/ou une variation d’une dimension axiale de la face (30).Machine according to one of the preceding claims in which the gauge or at least one of the gauges (40) is arranged to detect an axial stress and/or a variation in an axial dimension of the face (30). Machine selon l’une des revendications précédentes dans laquelle la jauge ou au moins l’une des jauges (40) comprend un capteur piézoélectrique.Machine according to one of the preceding claims in which the gauge or at least one of the gauges (40) comprises a piezoelectric sensor. Machine selon l’une des revendications précédentes dans laquelle la jauge ou au moins l’une des jauges (40) est une jauge résistive.Machine according to one of the preceding claims in which the gauge or at least one of the gauges (40) is a resistive gauge. Machine selon l’une des revendications précédentes dans laquelle la jauge ou au moins l’une des jauges (40) est une jauge multiaxiale.Machine according to one of the preceding claims in which the gauge or at least one of the gauges (40) is a multiaxial gauge. Machine selon l’une des revendications précédentes qui comprend au moins deux jauges (40) s’étendant dans un même plan perpendiculaire à l’axe (X-X).Machine according to one of the preceding claims which comprises at least two gauges (40) extending in the same plane perpendicular to the axis (X-X). Machine selon l’une des revendications précédentes dans laquelle, la came présentant des lobes (20), la jauge ou au moins l’une des jauges (40) s’étend en position angulaire médiane d’un secteur angulaire formé par un des lobes.Machine according to one of the preceding claims in which, the cam having lobes (20), the gauge or at least one of the gauges (40) extends in the median angular position of an angular sector formed by one of the lobes . Machine selon l’une des revendications précédentes comprenant un carter et des organes de fixation de la came au carter, la jauge ou au moins l’une des jauges (40) s’étendant en position angulaire médiane d’un secteur angulaire formé par deux organes de fixation se faisant suite autour de l’axe.Machine according to one of the preceding claims comprising a casing and members for fixing the cam to the casing, the gauge or at least one of the gauges (40) extending in the median angular position of an angular sector formed by two fixing members following each other around the axis. Machine selon l’une des revendication précédentes dans laquelle la came présente au moins une facette entamant la face cylindrique, la jauge ou au moins l’une des jauges s’étendant au droit de la facette.Machine according to one of the preceding claims in which the cam has at least one facet engaging the cylindrical face, the gauge or at least one of the gauges extending to the right of the facet. Machine selon l’une des revendication précédentes qui comprend des pistons et des logements de piston, la came présentant des points de commutation agencés de sorte qu’une commutation fluidique d’un des logements a lieu lors d’un passage du piston de ce logement au droit de ce point, la jauge ou au moins l’une des jauges s’étendant au droit d’un des points de commutation.Machine according to one of the preceding claims which comprises pistons and piston housings, the cam having switching points arranged so that fluid switching of one of the housings takes place when the piston passes this housing to the right of this point, the gauge or at least one of the gauges extending to the right of one of the switching points. Machine selon l’une des revendication précédentes dans laquelle la jauge ou au moins l’une des jauges s’étend au droit d’une zone de la came présentant une flexibilité maximale par référence à l’ensemble des zones de la came.Machine according to one of the preceding claims in which the gauge or at least one of the gauges extends to the right of a zone of the cam having maximum flexibility with reference to all the zones of the cam. Machine selon l’une des revendication précédentes qui comprend des pistons (12) et dans laquelle au moins quatre jauges (40) sont disposées en succession circonférentielle suivant une file unique dans un secteur angulaire égal à l’angle formé par le secteur angulaire formé par deux pistons consécutifs en direction circonférentielle.Machine according to one of the preceding claims which comprises pistons (12) and in which at least four gauges (40) are arranged in circumferential succession in a single file in an angular sector equal to the angle formed by the angular sector formed by two consecutive pistons in the circumferential direction. Engin comprenant au moins une machine (1) selon l’une des revendications précédentes.Machine comprising at least one machine (1) according to one of the preceding claims. Procédé dans lequel on détecte une sollicitation d’une face externe cylindrique (30) d’une came (14) d’une machine hydraulique (1) et/ou une variation d’une forme de la face, la détection ayant lieu directement sur la face.Method in which a stress on a cylindrical external face (30) of a cam (14) of a hydraulic machine (1) and/or a variation of a shape of the face is detected, the detection taking place directly on the face. Procédé selon la revendication précédente dans laquelle on détecte une sollicitation suivant une direction circonférentielle de la face (30) et/ou une variation d’une dimension circonférentielle de la face.Method according to the preceding claim in which a stress is detected in a circumferential direction of the face (30) and/or a variation in a circumferential dimension of the face. Procédé selon l’une des revendications 15 à 16 dans lequel :
- on détermine si la sollicitation ou la déformation correspond à un passage d’au moins un piston (12) ; et
- si la sollicitation ou la déformation correspond au passage du piston, on détermine au moins une valeur parmi les suivantes :
- une vitesse de rotation de la machine,
- un sens de rotation de la machine,
- un couple généré par la machine, et
- un rendement de la machine.
Method according to one of claims 15 to 16 in which:
- we determine whether the stress or the deformation corresponds to a passage of at least one piston (12); And
- if the stress or deformation corresponds to the passage of the piston, at least one value is determined among the following:
- a rotation speed of the machine,
- a direction of rotation of the machine,
- a torque generated by the machine, and
- machine performance.
Procédé selon l’une des revendications 15 à 17 dans lequel on détermine une orientation d’un pic associé à la sollicitation ou la déformation et on en déduit un sens de rotation de la machine (1).Method according to one of claims 15 to 17 in which an orientation of a peak associated with the stress or deformation is determined and a direction of rotation of the machine (1) is deduced. Procédé selon l’une des revendications 15 à 18 dans lequel :
- on détecte successivement dans une même zone prédéterminée de la came (14) au moins deux sollicitations ou deux déformations ; et
- on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations une vitesse de rotation de la machine (1).
Method according to one of claims 15 to 18 in which:
- at least two stresses or two deformations are successively detected in the same predetermined zone of the cam (14); And
- a rotation speed of the machine (1) is determined by means of the two stresses or the two deformations.
Procédé selon l’une des revendications 15 à 19 dans lequel :
- on détecte au moins deux sollicitations ou deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives de la came (14) ; et
- on détermine au moyen des deux sollicitations ou des deux déformations un sens de rotation de la machine (1).
Method according to one of claims 15 to 19 in which:
- at least two stresses or two deformations are detected in two respective predetermined zones of the cam (14); And
- a direction of rotation of the machine (1) is determined by means of the two stresses or the two deformations.
Procédé selon l’une des revendications 15 à 20 dans lequel :
- on mesure au moins une amplitude de la sollicitation ou de la variation ; et
- on détermine au moyen de l’amplitude une intensité d’un couple généré par la machine (1).
Method according to one of claims 15 to 20 in which:
- at least one amplitude of the stress or variation is measured; And
- an intensity of a torque generated by the machine (1) is determined by means of the amplitude.
Procédé selon l’une des revendications 15 à 21 dans lequel :
- on mesure au moins une amplitude de la sollicitation ou de la variation ; et
- on détermine au moyen de l’amplitude et d’une pression hydraulique en entrée de la machine un rendement la machine (1).
Method according to one of claims 15 to 21 in which:
- at least one amplitude of the stress or variation is measured; And
- an output of the machine (1) is determined by means of the amplitude and a hydraulic pressure at the inlet of the machine.
Procédé selon l’une des revendications 15 à 22 dans lequel on mesure des amplitudes apparaissant simultanément sur deux jauges (40) et on effectue une somme des amplitudes.Method according to one of claims 15 to 22 in which amplitudes appearing simultaneously on two gauges (40) are measured and a sum of the amplitudes is carried out. Procédé selon l’une des revendications 15 à 23 dans lequel :
- on mesure des amplitudes d’au moins deux sollicitations ou deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives de la came (14) ; et
- on détermine au moyen des amplitudes au moins une intensité d’un effort (Fr, Fa) exercé sur la machine depuis l’extérieur de la machine.
Method according to one of claims 15 to 23 in which:
- the amplitudes of at least two stresses or two deformations are measured in two respective predetermined zones of the cam (14); And
- we determine by means of the amplitudes at least one intensity of a force (Fr, Fa) exerted on the machine from outside the machine.
Procédé selon l’une des revendications 15 à 24 dans lequel on détecte une sollicitation axiale et/ou une variation d’une dimension axiale de la face (30).Method according to one of claims 15 to 24 in which an axial stress and/or a variation of an axial dimension of the face (30) is detected. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la machine est à l’arrêt lors de l’étape de détection.Method according to the preceding claim in which the machine is stopped during the detection step.
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