Brevet FR2005748A1 — publié le 19691219

.x_ 2005748 WW399 la présente invention concerne les dispositifs pour la mesiars des charges de torsion dans les arbres et elle vise plus particulièrement les torsiomètres fonctionnant selon le principe de la proportionnalité entre la torsion angulaire d'un arbre solide on 5 creux et le couple appliqué# les torsiomètres peuvent comporter des éléments à Jauge de aoE=» trainte qui sont fixés à l'arbre transmetteur de couple de telle sorte que leur résistance varie lorsque 18arbre est souais à rm effort. Cependant la dimension des arbres qui trsasaettont des 10 charges provenant de moteurs d'une fraction de cheval peut êtes si faible qu'il devient impossible d'y fixer des jauges d© ©on~ trainte. De plus, une alimentation doit être prévue pour ces Jaa-ges et leurs signaux de sortie doivent être collectés. Lorsque se transfert d'énergie électrique entre un arbre en rotation et un 15 appareillage indicateur fixe est obtenu par des bagues et des î3û= lais ou par des transformateurs rotatifs v il j a un traînage qui peut, lorsque de faibles couples sont mesurés, rendre sans valeur les signaux provenant des Jauges de contrainte. Selon une autre solution, la torsion dans un arbre en rotatioa 20 peut être mesurée en montant sur l'arbre deux disques perforés et en mesurant la quantité de lumière qui traverse leurs perfora-tions. lorsqu'il y a torsion de l'arbre, les perforations d'un disque se déplacent relativement aux perforations de l®au.tre,lais= sant alors passer plus ou moins de lumière, la quantité de luEiè-25 re pouvant alors être utilisée pour indiquer le couple transmis® Pour de faibles vitesses de rotatioa, cependant, le passage de la lumière est intermittent , ce qui donne des signaux peu fiables, et lorsque l'arbre est immobile, une quantité aléatoire de lumière, selon la probabilité d'arrêt de l'arbre à la fin de l'opéra» 30 tion précédente, atteint le capteur de lumière. la présente invention permet de réaliser un toraiomètre qui ss.'&> pose aucun trainage à un arbre et qui mesure le couple d'un arbre lorsque ce dernier est IssmoMle et pour toutes les ir±*fe@Dses Jmsè qu'à son régime maximal. 35 Un torsiomètxe selon l'invention comprend z deus ©crans montés sur un arbre de telle façon que, lorsqu'un couple est appliqué à l'arbre, il y a un mouvement de pivotement d'un écran par rapport à l'autre; au moins une source lumineuse et un dispositif photosensible disposé de façon que les ondes lumineuses allant de 40 ladite source lumineuse audit dispositif photosensible traversent X BAD original . ï 4)3 Cm vJ * > •2- 2005748 ISS ^©jrâiifej | m moyen dc empêcher la lumière ambiante dE atteindre ledit dispositif photosensible» chacun desdits écrans étant polarisé pour limiter à im plan unique les vibrations des ondes liaai-awusesj et an moyen indiquant la' -quantité de lumière reçue par le grsïiiGr dispositif photosensible • Suivant un® variante, un torsiomètre selon 18invention composts «1 eus écrans Hontes sur' Wk- arbre de façon que lorsqu°un couple est appliqué à l'arbre, il- se produit im mouvement de pivotement d9ua ueran par rapport à l'autre, une source lumineuse et un dispositif photosensible disposés de façon que les ondes lumineuses provenant do' ladite source luaineose et parvenant audit dispositif pLciuuss'ûsibla traversent les écrans, et un moyen d®empêcher la iw-mièra ambiante d'atteindre ledit dispositif photosensible» Suivant eett© variante chacun des deux écrans est polarisé optiquement pour limiter la vibration des ondes lumineuses à un pias unique et .dos m&jmc soat prévus pour' produire un signal de sortie linéaire proportionnel k la quantité de lumière reçue par ledit dispositif photosensible» I«3s éera&s peuvent être des disques connus sous la désignation eos&ereiale do -5PolaH ou des plaques vendues sous la désignation oojaaôraial© de G3?©Xar®îdc « S*arbre peut ©emporter un étranglement ou avoir un -moyen &sao~ e©upXeoent entre les supports destinés aux écrans afin de permettra «ai déplacement relatif adéquat antre les écrans. Le dispositif photosensible peu.? être une cellule photoélectrique qui peut agir en tant qu'élément d'un pont électrique de façon à fournir un signals et ee dernier peut être traité de façon à donner me indication linéaire dm couple. £@ moyen pour empêcher la lu&ii5re ambiante d'atteindre le dispositif photosensible past être un capuchon en aatériau opaq'io «ntearsst la source'lumineuse, las écrans et le dispositif photo-ssasibla » •* l'isvention eara 'aietsa CQmprise .à la lecture da la description détaillas ejui'vs, suivre, et à "ls examen des- dessins annexés qui re-présuateat, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation de Ieinvention. La figure 1 ®at uaé vue schématique en perspective d'un torsio-mètre esaforme à 1* invention® Sa figure 2 est une coupe schématique d'un torsiomètre conforme à l'invention. * BAD ORiG/NAL 6910399 -3- 2005748 La figure 3 est un schéma de principe illustrant la production d'un signal pour Indiquer le couple, et La figure 4- est un schéma indiquant comment peut être obtenu un signal de sortie linéaire» 5 Un arbre 11 est agencé au moyen de brides, clavettes, et similaires (non représentées) pour transmettre un certain couple d'un moteur principal vers une charge. L'arbre 11 présente une portion étranglée 12 pour accentuer la torsion causée par le couple. Des écrans optiques polarisants 13 10 et 14, par exemple en disques "POLA" ou en plaques de Polaroid,sont montés sur l'arbre 11 à chaque extrémité de la portion étranglée 12. L'un de ces écrans, par exemple l'écran 14, peut être monté sur un cylindre 15 fixé à l'arbre à une extrémité de la portion étranglée 12, de façon que les deux écrans soient placés très rap-15 proehés l'un de l'autre. Une source lumineuse 16, et un dispositif photosensible 17 ,sont disposés de telle sorte que les ondes lumineuses provenant de la source lumineuse 16 et parvenant au dispositif photosensible 17 traversent les écrans polarisés 13 et 14. Les écrans 13 et 14» la 20 source lumineuse 16 et le dispositif photosensible 17, sont entourés par un capuchon 18 en matériau opaque pour éliminer toute lumière ambiante. Le dispositif photosensible 17 forme une des branches d'un pont électrique (figure 3) à partir duquel le signal de sortie peut 25 être amplifié par un amplificateur 19 et appliqué à un indicateur 20. Il est évident que des dispositifs de réglage et d'équilibrage sont nécessaires sur le pont. De tels dispositifs sont bien connus et ne sont pas représentés dans le schéma du circuit. 30 Les écrans 13 et 14 sont disposés de façon que leurs axes polarisants soient situés à 90° l'un de l'autre lorsqu'aucun couple n'est transmis. En fonctionnement, lorsqu'il n'y a pas transmission de couple,la lumière polarisée traversant un écran est incapable de traverser 35 l'autre, et aucune lumière ne parvient au dispositif photosensible. Dès qu'un couple est appliqué, que l'arbre soit fixe ou en rotation, l'arbre subit une torsion et par conséquent un écran pivote par rapport à l'autre. Oeci permet à une certaine quantité de lumière proportionnelle à la valeur de la torsion dans l'arbre, 1 ^ BAD ORIGINAL 6910399 -4- 2005748 d'atteindre le dispositif photosensible, et ce dernier dispositif engendre xui signal qui agit sur l'indicateur. La figure 4 illustre une méthode pour obtenir un signal de sortie linéaire à partir d'un dispositif photosensible. 5 Le signal de sortie provenant du po£t „ amplifié par l'amplifi cateur 19» est appliqué à tua moteur électrique 21. Un arbre 22 relié au moteur électrique 21 entraine, au moyen d'une boîte de démultiplication 23 et d'un arbre 24, un écran rotatif optique polarisant 25. Un écran fixe 26 polarisant optique 10 se trouve adjacent à l'écran rotatif 25. Une seconde source lumineuse 27 et un second dispositif photosensible 28 sont disposés de telle façon que les ondes lumineuses provenant de.la seconde source lumineuse 27 traverse les écrans optiques polarisants rotatif et fixe 25 et 26, pour parvenir au second dispositif photo-15 sensible 28. Les écrans 25 et 26» la seconde source lumineuse 27 et le second dispositif photosensible 28, sont entourés par un capuchon 29 en matériau opaque pour éliminer toute lumière ambiante. Le second dispositif photosensible 28 est disposé de façon à former une autre branche du pont électrique mentionné ci-dessus. 20 Les écrans polarisants optiques 25 et 26 doivent être disposés de telle façon qu'en l'absence de transmission de couple, leurs axes de polarisation soient orientés l'un par rapport à l'autre de la même façon que ceux des écrans 13 et 14. En fonctionnement» une variation de couple provoque une varia-25 tion de résistance dans la branche 17 du pont. Ceci déséquilibre le pont et un signal» amplifié par l'amplificateur 19 entraîne le moteur 21. Ce moteur 21 entraîne, au moyen de l'arbre 22, de la boîte de transmission 23 et de l'arbre 24» l'écran polarisant tournant 25» Le déplacement de cet écran polarisant tournant 25 30 modifie la résistance 28 dans l'autre branche du pont, et éventuellement rééquilibre le circuit. Lorsque l'équilibre est obtenu,le signal de sortie allant vers le moteur cesse et le moteur s'arrête. Lorsque le couple décroît , le pont est déséquilibré dans le sens opposé et le moteur se met à tourner en sens opposé. 35 Donc» une torsion dans l'arbre transmetteur de couple a pour ré sultat la rotation du moteur et une aiguille 30 fixée à l'arbre 22, qui se déplace devant une graduation 31, indique le déplacement du moteur et par conséquent le couple transmis. La démultiplication dans la boîte de transmission peut être agencée de tel-40 le sorte que le couple saximum entraînera un déplacement du m©- bad original 6910399 2Û05748 teur eorrespondant à la déviation de l'aiguille su? toute 1 'écïwï^ le ou tout autre déplacement exigé. L'invention ne doit pas être considérée comme étant limitée aux exemples décrits ici et représentés dans les dessins, des modifia 5 cations peuvent être apportées dans son domaine. Par exemple, le signal de sortie peut être utilisé pour mettre en route des dispositifs d'alarme ou arrêt automatiques; d'autres formes d ' indications » corne des compteurs numérique s ,peuveat également être utilisée. En outre, le signa.! de sortie peut être 10 intégré avec d'autres mesures pour indiquer d3autres paramètres, par exemple le signal de sortie peut être intégré avec la vitesse de rotation de l'arbre pour indiquer la puissance transmise. BAD ORIGINAL y / ï y 51 y ~6* 2005748 - MV1NDI0AÏÎ0H8 - lo"" Sersiocètre C0EprsnaB.t : deux écrans monté© siri* m arbre do eerte que5 lorsqu'un coupl© est appliqué à cet arbres il y a un déplacement rotatif d'un écran par rapport à l'autre; au moins raie scïsree lumineuse et xm dispositif photosensible agencés de fs.= g çoe que les ondes lumineuses allant de ladite source lumineuse audit dispositif photosensible traversent les écrans? dos moyens pour empêcher la lumière ambiante de parvenir audit dispositif photosensible» chacun de ces écrasas étant polarisé de façon à limiter à un plan unique les vibrations de la lumière £ et des moyens 1© pour indiquer la quantité de lumière reçue par le premier dispositif photosensible. • 2„- Torsiomètre comprenant : deux écrans montés sur un arbre d® telle sorte que, lorsqu'un couple est appliqué à cet arbre, il y ait un déplacement rotatif d'un écran par rapport à l'autre; une 1| source lumineuse et un dispositif photosensible agencé de telle sorte que les ondes lumineuses allant de ladite source lumineuse audit dispcsitif photosensible traverse les écrans; et des moyens pour empêcher la lumière ambiant© d'atteindre ledit dispositif photosensible» chacun de ces écrans étant polarisé pour limiter à 20 un plan unique les vibrations de la lumière; et des moyens pour produire un signal de sortie linéaire proportionnel à la quantité de lumière reçue par ledit dispositif photosensible. 3.- Toraioaëtre conforme aux revendications 1 ou 2, dans lequel l'arbre présente une portion étranglée entre les supports desti-25 nés aux écrans* 4„- îorsiomètre conforme à la revendication 3» dans lequel le dispositif photosensible est un dispositif photoélectrique faisant partie d'un circuit électrique en pont. 5•- ïorsîomètre oonforme à la revendication ls dans lequel lea 50 moyens pour empêcher la lumière ambiante d'atteindre le dispositif photosensible comprennent un capuchon fait d*tm matériau opaque qui entoure ladite source lumineuse, les écrans et le dispositif photosensible. 6.- ïorsiomètre eo&foïme à la revendication, 3» dans lequel l'un . das écrans est monté sur un cylindre fixé à l'arbre à une extrémité de la portion étranglée. 7«- ïorsiomètre conforme à la revendication 4, et dans lequel 1s signal de sortie du circuit en pont est amplifié et appliqué à un appareil indicateur. BAD ORIGINAL 6910399 -7- 2005748 8«- Torsiomètre conforme à la revendication 6, dans lequel l'axe de polarisation d'un écran est disposé à 90° de l'axe de polarisation de l'autre écran, 9»- Torsiomètre conforme à la revendication 2, et dans lequel 5 le signal de sortie provenant du dispositif photosensible est amplifié et appliqué à un moteur électrique qui entraîne un écran rotatif optique polarisant par l'intermédiaire d'un axe et d'une transmission convenables « 10 o- Torsiomètre conforme à la revendication 9» dans lequel un 10 écran polarisant fixe est agencé de façon adjacente à l'écran optique polarisant rotatif. 11.- Torsiomètre conforme à la revendication 10, dans lequel la lumière provenant d'une seconde source lumineuse traverse l'écran optique polarisant rotatif et l'écran polarisant fixe pour parve- 15 nir à un second dispositif photosensible. 12.- Torsiomètre conforme aux revendications 4 et 11, dans lequel le premier dispositif photosensible et le second dispositif photosensible font partie du même pont électrique. 13.- Torsiomètre conforme à la revendication 12, dans lequel 20 une aiguille fixée à l'axe précité est agencée de façon à se déplacer devant une graduation pour indiquer le mouvement rotatif de l'axe. 14.- Torsiomètre conforme à la revendication 6, dans lequel le signal de sortie du pont électrique est amplifié et fait fonction- 25 ner un dispositif automatique d*alarme. 15.- Torsiomètre conforme à la revendication 6, dans lequel le signal de sortie provenant du pont électrique est amplifié et agit sur un dispositif d'arrêt automatique. 16.- Torsiomètre conforme à la revendication 6, dans lequel le 30 signal de sortie du pont électrique est amplifié et agit sur un compteur numérique. 17.- Torsiomètre conforme à l'une quelconque des précédentes revendications , dans lequel le signal de sortie est intégré avec d'autres mesures pour indiquer d'autres paramètreso \ BAD ORIGINAL -—