Brevet FR2012858A1 — publié le 19700327

La présente invention concerne et a essentiellement pour objet un dispositif transmetteur formant un élément oscillant ou vibrant entre des extrémités fixées pour mesurer des forces, des élongations, des mouvements ou déplacements, etc..., ainsi que les 5 diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre et les divers systèmes, ensembles, appareils, macliines, circuits, équipements et installations qui en sont pourvus. Des éléments oscillants ou organes vibrants ont été montés auparavant dans des instruments de mesure, par exemple dans des 10 dynamomètres, sous la forme de cordes ou analogues, étirées ou tendues de façon à être droites ou rectilignes, la précontrainte positive étant obtenue en soumettant la corde,pendant qu'elle est montée, à une force de traction ou de tension. La mesure était exécutée de telle manière qu'un électro-aimant était prévu sur le côté de 15 la corde, par lequel électro-aimant, la fréquence (fréquence naturelle ou propre) de la corde était déterminée. Si la corde est soumise à me force extérieure par l'intermédiaire des systèmes de montage, la tension de la corde et par conséquent la fréquence naturelle varient. Le domaine de mesure possible, couvert par ce 20 procédé de mesure, est cependant relativement petit et en outre il existeou y est impliqué un certain risque de fluage ou analogue entre la corde tendue ou étirée droite et les organes de montage de celle-ci, lequel fluage, en particulier dan^Le cas de courtes longueurs de corde, peut donner naissance à un écart ou «ne 25 déviation considérable du zéro et,ainsi, à une dégradation ou détérioration importante de la stabilité à long terme ou de longue durée ou analogue. Les inconvénients précités sont éliminés entièrement ou partiellement par la présente invention Par laquelle des- avan-30 tages sont en outre réalisés, lesquels n'étaient pas obtenus auparavant. L'invention est caractérisée en substance en ce que le dispositif transmetteur, qui est une tige, verge, bande ou analogue résistant à la flexion, présente une forme courbe ou incurvée entre ses points de montage. Il est à observer que 35 l'expression "forme incurvée" comprend également la forme angulaire, , anguleuse ou coudée. L'invention offre la possibilité d'utiliser un dispositif transmetteur qui possède une longueur très courte et maintient 69 23601 2 2012858 ou donne un signal de sortie élevé. Le volume de construction de l'appareil de mesure, par exemple du dynamomètre,peut donc être réduit considérablement. D'autre^kvantages sont constitués par la possibilité de rendre le dispositif transmetteur insensible à la ■ 5 température et par le fait que le système de montage du dispositif transmetteur possède une stabilité de longue durée. Un avantage supplémentaire et. très essentiel de la tige incurvée résistant à la flexion, conformément à l'invention,est que les domaines de mesure possibles peuvent être étendus ou élargis substantiellement. 10 Une seule et même tige , verge ou tringle peut être employée à l'intérieur des domaines de mesure pour de très petite forces, élon-gations, ou de très petits mouvements ou déplacements, etc..., ainsi qu'à l'intérieur de domaines pour de grandes forces,etc..., par un simple changement de la courbure de la tige. La sensibilité 15 lors des mesures, peut ainsi être affectée ou influencée dans de très larges limites. Encore un autre avantage important est qu'en choisissant une précontrainte appropriée pour le dispositif transmetteur, il est possible d'obtenir une relation linéaire entre la déformation élastique et la durée ou période de temps, de 20 sorte que des mesures simplifiées sont obtenues. Il peut enfin être mentionné qu'un dispositif transmetteur conforme à l'invention est plus facile à monter que, par exemple, les cordes tendues ou étirées mentionnées dans la partie précitée formant introduction et que le dispositif transmetteur est ainsi avantageux également du point de 25 vue du montage. Conformément à un mode de réalisation avantageux de la tige incurvée, résistant à la flexion, conforme à l'invention, les portions de tige, situées au voisinage des points de montage,peuvent être orientées suivant différents axes et s1 étendre,par exemple, 30 parallèlement les unes aux autres. Selon un autre mode d'exécution avantageux de l'invention, les portions de la tige incurvée, résistant à la flexion, situés au voisinage des points de montage,sont orientés suivant un axe commun. 0e dernier mode de réalisation peut cependant être moins approprié que le mode de réalisation 15 mentionné en premier lieu, dans certains cas de charge, particulièrement en cas de coups et chocs, impacts ou percussions, car il peut y avoir un certain risque que la tige imurvée soit amenée brusquement par un choc à une position située du côté opposé de la 69 23601 3 2012858 ligue de l'axe commun précité. Ce risque n'existe pas avec le mode de réalisation cité en premier lieu. En outre, avec le mode de réalisation cité en premier lieu, l'amplitude d*oscillation de la tige peut être considérablement plus grande qu'avec des tiges 5 conformes au mode de réalisation cité en dernier lieu. Par conséquent, le signal de sortie est plus grand et rend ainsi possible la création d'un équipement de mesure qui est comparativement plus simple et moins sensible à des perturbations extérieures. Par ailleurs, les points de montage ou analogues d'une tige fixée de 10 cette manière peuvent être déplacés latéralement les uns par rapport aux autres à un degré substantiel ou important sans provo- . quer l'arrêt ou la cessation de la fonction de mesure. Il est ainsi possible d'étendre ou d'élargir considérablement les domaines de mesure et d'exécuter, d'une manière simple, le réglage sur le 15 domaine désiré. En outre, conformément à l'invention, la courbure de la tige peut être rendue permanente, c'est-à-dire qu'on peut donner à la tige une forme incurvée ou configuration courbe avant son montage ou installation. 20 l'avantage précité de la stabilité de longue durée s'appli que particulièrement à des cas où la tige, conformément au mode de réalisation précité de l'invention,est montée avec une précontrainte de compression axiale. Ainsi le risque de fluage entre la tige eb Iles organes de maitage de celle-ci est pratiqœnaafc supprimé en raison 25 du fait que les forces dans la tige sont limitées à des forces de flambage ou analogues Un autre avantage obtenu réside dans la manière mécaniquement plus simple du montage en comparaison avec une tige tendue ou étirée analogue. Oeci s1applique particulièrement à une comparaison avec unetige étirée ou tendue rectiligne. 30 Si une tige droite est montée avec une précontrante de compression axiale, ceci implique un grand risque de flambement. le risque précité est cependant éliminé avec la présente invention où la tige possède une forme incurvée ou courbe à l'état monté. Cependant, en raison des avantages précités procurés par l'invention, 35 même une tige étirée, qui est résistante à la flexion et possède une forme incurvée, constitue une structure avantageuse. Avec la tige courbe, résistant à la flexion, conforme à l'invention, des mesures peuvent également être accomplies sans aucune précon 69 23601 2012858 trainte axiale dans la tige. Pour réduire l'effet de la température, selon un mode de réalisation de l'invention, la matière de la tige peut -être choisie avec un coefficient de dilatation linéaire adapté à la 5 matière de l'appareil de mesure. l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle, -ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement 10 à titre d'exemples, illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif transmetteur sous la forme d'une corde ou analogue, montée d'une manière connue; 15 - les figures 2 à 4 sont des vues schématiques montrant des montages du dispositif transmetteur conforme à la présente invention; - la figure 5 est un diagramme de représentation graphique de mesures exécutées avec un dispositif transmetteur conforme à l'invention; 20 - la figure 6 représente enfin une coupe à travers un dynamomètre avec des dispositifs transmetteurs montés ou incorporés, conformes à l'invention. Un dispositif transmetteur sous la forme d'une corde ou analogue 1, conformément à ce qui est représenté sur la figure 25 était auparavant fixé par serrage ou encastré à ses extrémités dans des brides de serrage, supports d'attache ou de pincement, montures de fixation ou analogues 2 et une certaine précontrainte positive y était ainsi impartie. Oette mise sous précontrainte est obtenue en soumettant la corde, au moment de son montage, à une 30 force de traction ou de tension P. La fréquence (fréquence naturelle ou propre) de la corde peut être déterminee au moyen d'un électroaimant 3- Si la corde est soumise, par l'intermédiaire de ses moyens de montage, à une force extérieure, la tension et par conséquent la fréquence naturelle ou propre de la corde varient. Le procédé 35 de mesure précité, qui est ainsi basé sur la variation de tension d'une corde étirée ou tendue rectiligne, constitue le fondement de la présente invention. Le procédé de mesure connu implique, parmi d'autres inconvénients, le risque de fluage entre la corde tendue 69 23601 5 2012858 ou étirée droite et les organes de montage de la corde. Il peut résulter de ceci un grand écart de déviation du zéro et par conséquent, une stabilité de longue durée considérablement détériorée ou dégradée, particulièrement avec de courtes longueurs de 5 corde qui sont désirables du point de vue du volume ou encombrement d'un dynamomètre. Grâce au dispositif transmetteur conforme à la présente invention,il devient possible de réduire le fluage précité ou de le supprima? entièrement et les conditions préalablement nécessaires 10 pour satisfaire à l'exigence de stabilité ont été améliorées ou perfectionnées. Les figures 2 à 4 représentent différents exemples du dispositif transmetteur conforme à l'invention, qui est un élément résistant à la flexion, présentant une forme incurvée entre es organes de montage. L'élément peut être monté avec une 15 précontrainte de compression axiale ou avec une précontrainte de tension ou de traction axiale. Il peut aussi n'avoir aucune précontrainte axiale. L'élément oscillant incurvé et résistant à la flexion 5 est une tige, une bande ou ion ruban, ou analogue. En utilisant un élément oscillant ou vibrant tel qu'une 20 tige incurvée, résistant à la flexion, au lieu d'une corde vibrante ou oscillante usuelle, les résultats désirés sont obtenus et en même temps il est possible d'utiliser des éléments d'une longueur considérablement plus courte qu'avec le procédé conforme à la figure 1 et aussi d'employer un montage mécaniquement plus simple. En outre, 25 en changeant ou modifiant la forme incurvée, les domaines de mesure peuvent être étendus, agrandis ou élargis substantiellement d'une manière simple. La figure 2 est destinée à représenter la tige 5 articulée à ses extrémités ou montée lâchement dans des rainures, fentes, 30 trous, cavités ou analogues, tandis que la figure 3 représente la tige 5 avec des extrémités fixées ou. encastrées pour empêcher la perte d'énergie d'oscillation ou de vibration. La disposition des tiges 5 conformément aux figures 2 et 3 satisfait-à toutes les conditions relatives à un fonctionnement entièrement satisfaisant 35 dans la plupart des cas. Cependant, dans certains cas de charge et avec une certaine section transversale de la tige, il peut exister le risque que la tige se déplace par exemple brusquement vers la position opposée, indiquée par des lignes discontinues en 69 23604 6 2012858 traits interrompus. Avec le mode de réalisation représenté sur la figure 4, ce risque mentionné en dernier lieu est également supprimé. les emplacements de montage de la tige 5 sont ici latéralement 5 déplacés, de sorte que la tige est fixée dans une position initiale définie ou déterminée. Des essais pratiques ont en outre montrés que l'amplitude d'oscillation ou de vibration de la tige est sensiblement plus élevée, ce qui a pour résultat un signal de sortie augmenté et rend possible la création d'un équipement de mesure 10 plus simple qui soit moins sensible à des perturbations extérieures. On peut donner aux tiges une forme différente de celles-représentées sur les figures 2 à 4. La conformation ou configuration précitée peut aussi être rendue permanente, c'est-à-dire qu'on peut donner à la tige une forme déterminée avant son montage. Les 15 tiges peuvent en outre présenter des sections transversales différentes, par exemple rectangulaire^ triangulaire^ semi-circulaires, elliptiques,, etc... En choisissant la section transversale , on peut faire varier le signal de sortie en conséquence, la stabilité mécanique peut être influencée ou affectée et le montage de la tige 20 peut être simplifié. La figure 5 illustre encore un autre avantage essentiel qui est réalisé par un dispositif transmetteur sous la forme d'une tige incurvée, résistant à la flexion, conforme à l'invention. Le diagramme de représentation graphique sur la figure 5, dans lequel 25 la charge, exprimée en tonnes, est portée suivant l'axe des abscisses . et la période ou durée, exprimée en ms, est portée en ordonnées, représente une relation linéaire entre la déformation élastique et la période de temps ou durée. La relation linéaire précitée est réalisée en choisissant une précontrainte convenable de la tige. 30 II est ainsi .possible de simplifier considérablement des mesures avec un dispositif transmetteur conforme à l'invention. La figure 6 représente enfin une coupe centrale axiale à travers un dynamomètre dans lequel trois dispositifs transmetteurs transversaux 5» en forme de bande ou de ruban,sont montés à des distances axialement 35 différentes, conformément à la figure 5. Au moyen de ces bandes et de leur montage, le dynamomètre peut être conçu de façon à être considérablement plus petit que des dynamomètres classiques à signal de sortie également élevé. Les dispositifs transmetteurs sont en 69 23601 7 20Î28S8 outre stables pendant une longue période de temps et insensible à la température et leursdomaines de mesure peuvent être changés dans de larges limites par une simple modification de la forme incurvée. Les détails restants du dynamomètre, qui ne sont pas 5 compris dans l'invention, sont brièvement les suivants. Un manchon) fourreau ou une douille externe expansible ou dilatable 6, renferme ou entoure un corps creux 7 constitué par l'assemblage de deux pièces ou parties soudées ensemble , lequel corps est fermé par un couvercle ou chapeau 8 soudé à une extrémité et pourvu , à 10 l'autre extrémité, d'un manchon ou d'une douille de passage de câble 9 vissé dans celle -ci. Dans les cavités ou espaces creux élargis 10 et 11, les tiges 5 sont fixées par des liaisons ou attaches à vis, de façon à être en butée, par une extrémité,contre les surfaces terminales ou extrêmes de l'espace creux en question 15 et, à l'autre extrémité, contre des pièces d'écartement ou entretoises 13 destinées à réaliser la forme de tige incurvée désirée. Au voisinage de chaque tige est monté un aimant ou électro- aimant 14. Le câble menant à l'instrument de mesure avec des lignes ou conducteurs conduisant à l'aimant en question sont représentés 20 en 15. les aimants, conducteurs et câbles sont montés ou noyés par moulage dans des substances composées moulées ou coulées. D'autres détails sont constitués par des conduits d'air,évents ou analogues 16 et 17. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes 25 de réalisation décrits et représentés qui n' tait été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 69 23601 2012858 REVENDICATIONS 1 - Dispositif transmetteur du type se présentant sous la forme d'un élément oscillant ou vibrant entre des extrémités fixées pour mesurer les forces, élongations, mouvements, déplacements,etc.. caractérisé en ce que ledit dispositif transmetteur, qui est 5 constitué par une tige , bande ou analogue résistant à la flexion, possède une forme incurvée entre ses points de montage . 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions de la tige incurvée précitée, résistant à la flexion, qui sont situées au voisinage des points de montage précités, sont 10 orientées suivant différents axes. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les portions précitées s'étendent parallèlement les unes aux autres. 4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 les portions de la tige courbe précitée, résistant à la flexion, qui sont situées au voisinage des points de montage précités, sont orientées suivant un axe commun. 5- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige précitée,résistant à la flexion, 20 a reçu sa forme incurvée avant son montage. 6- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités de chaque tige précitée sont fixées par serrage, encastrement ou analogue en leurs emplacements de montage. 25 7- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caracté risé en ce qu'au moins un^ifextrémité de la tige précitée est articulée en son point de montage. 8- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige précitée est montée avec une pré- 30 contrainte de compression axiale. 9- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que la tige précitée est montée avec une précontrainte de tension ou de traction axiale. 10- Dispositif transmetteur selon l'une des revendication 35 1 à 7, caractérisé en ce que la tige précitée est exempte de toute 69 23601 9 2012858 précontrainte axiale. 11- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de la tige précitée est choisie de façon à présenter un coefficient de dilatation linéaire 5 adapté à la matière de l'appareil de mesure dans laquelle ladite tige est montée, pour réduire l'influence ou l'effet de la température. 12- Instrument de mesure pour mesurer des forces, élongations, mouvements, etc..., caractérisé en ce qu'il comporte 10 au moins un dispositif transmetteur selon l'une des revendications précédentes.