Brevet FR2246842A1 — publié le 19750502

La présente invention concerne en général lamétrologie, et plus particulièrement un appareil de mesure destiné à mesurer la différence entre des dimensions déterminées de aeux pièces usinées de nature ou de formes différentes. L'application principale d'un appareil selon l'invention concerne le contrôle de la came et du rotor dtune pompe de direction assistée d'automobile, pour la détermination du jeu entre ces pièces, après assemblage. Les pompes de direction assistée d'automobile comportent une came extérieure annulaire présentant une ouverture contenant un rotor denté. L'ouverture de la came est de forme allongée et se présente sous la forme générale d'une ellipse ayant son grand axe dans le plan de la dimension longue et son petit axe dans le plan de la dimension étroite de l'ouverture. L'axe du rotor coïncide avec l'intersection des plans du grand et du petit axe. Le fonctionnement correct de ces pompes de direction assistée requiert un jeu extrêmement précis, entre le rotor et la surface intérieure de la came, jeu mesuré dans le plan du petit axe axe l'ouverture. Pour déterminer ce jeu rotor-came, il est nécessaire de mesurer la largeur de l'ouverture de came dans le plan du petit axe de cette ouverture, et le diamètre du rotor entre les faces extérieures d'une paire de dents de rotor diamétralement oppo suées, puis de soustraire ce diamètre de rotor de la largeur de 1 t ouverture de came. Le jeu réel entre le rotor et la came est donc égal à la moitié de la différence des mesures correspondant à l'ouverture de la came et au diamètre du rotor. Jusqut présent, ce jeu came-rotor a été mesuré en contrôlant séparément chaque came et chaque rotor et en déterminant Il importance du jeu à partir de la différence entre les mesures obtenues.Ce procédé de mesure , bien que procurant des résultats très précis,est extrêmement long et n'est pas adapté aux cadences élevées de la production en grande série, qui sont caractéristiques de la construction des pompes de direction assistée pour automobiles. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et, à cet effet, un appareil de mesure selon l'invention comporte un socle portant deux paires de mâchoires de mesure pour mesurer les dimensions sélectionnées respectives de deux pièces usines. Chaque paire de mâchoires comporte une mâchoire fixe et rigide sur le socle et une mêchoire mobile portée par -le socle et susceptible de se rapprocher ou de s'éloigner de la mâchoire fixe. Les mâchoires de chaque paire sont disposuées pour coopérer ensemble, de manière que l'écartement entre leurs surfaces actives soit égal à la dimension sélectionnée de la pièce devant être mesurée.Connecté opérationnellement aux deux mâchoires, se trouve un dispositif indicateur à lecture directe donnant une valeur affichée représentant la différence entre les écartements des mâchoires de deux paires de mâchoires et, par conséquent, la différence entre les dimensions sélectionnées des pièces devant être mesurées. Dans un appareil de mesure typique tel que celui décrit ci-dessous, une paire de mâchoires de mesure est conçue pour faire saillie dans l'ouverture d'une came de pompe de direction assistée d'automobile, dans le plan du petit axe de l'ouverture et pour mesurer la largeur de cette ouverture dans ce plan. L'autre paire de mâchoires est conçue pour encadrer le rotor de pompe et mesurer, par conséquent, le diamètre extérieur de ce rotor. Le dispositif indicateur de l'appareil est constitué par un transducteur qui fournit un signal électrique de sortie représentant la différence entre la largeur d'ouverture de la came et le diamètre du rotor et, de ce fait, le jeu entre la came et le rotor après assemblage. Le signal de sortie du transducteur peut être affiché sur un appareil d'affichage convenable, un enregistreur ou analogue. Selon un procédé préféré de fonctionnement de cet appareil de mesure pour pompe de direction assistée, une came pilote et un rotor de pompe qui sont usinés avec une grande précision pour donner au jeu la valeur adéquate sont d'abord placés dans l'appareil et ce dernier est réglé pour fournir une lecture ou indication de sortie nulle. C'est pourquoi, lorsqu'une came et un rotor sortant de la production sont contrôlés, la lecture du signal de sortie représente la différence, si elle existe, entre le jeu normal de la came et du rotor et le jeu réel en production. L'appareil de lecture ou d'enregistrement peut être étalonné et agencé pour indiquer simplement si la came et le rotor sortant de production se trouvent dans les tolérances acceptables. Un appareil conforme à l'invention est décrit ci-dessous à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé dans lequel - la fig. 1 est une vue en plan d'un appareil de mesure selon l'invention - la fig. 2 est une vue en coupe selon 2-2 de la fig. 1 - la fig 3 est une vue de dessous de l'appareil; et - la fig. 4 montre deux pièces contrôlées par l'appareil et qui sont, dans le cas présent, la came et le rotor d'une pompe de direction assistée d'automobile. L'appareil de mesure 10 comporte une semelle de support 12 ayant une platine inférieure 14. Fixée a cette platine, se trouve une enceinte 16 composée de parois latérales 18, de parois d'extrémité 20, et d'une paroi supérieure 22. Des supports de montage 24 sont fixés à la platine 14, aux côtés intérieurs des parois d'extrémité 20 de l'enceinte. A la partie supérieure de 11 enceinte 16 se trouvent deux paires de mâchoires de mesure, 26 et 28. La paire de mâchoires 26 comporte une mâchoire fixe 30 et une mâchoire mobile 32. La paire de mâchoires 28 comporte une mâchoire fixe 34 et une mâchoire mobile 36. Ces quatre mâchoires sont disposées suivant une rangée 3B s'étendant dans le sens de la longueur de la semelle 12. Les deux mâchoires fixes 30 et 34 sont adjacentes aux extrémités de la paroi supérieure 22 de l'enceinte 16 et sont assujetties positivement à cette paroi supérieure, de la manière décrite ci-dessous.Les deux mâchoires mobiles 32, 36 sont logées entre les mâchoires fixes t sont supportées par un dispositif 40 permettant leur mouvement indépendant, tendant à les rapprocher ou à les éloigner de leur mâchoire fixe respective, le long d'une ligne commune parallèle à la rangée 38. L'appareil de mesure 10 peut servir à mesurer des dimensions sélectionnées de deux pièces usinées 44 et 42. Comme on va l'ex- pliquer plus en détail ci-dessous, ces deux pièces sont placées par rapport aux paires de mâchoires de mesure 26 et 28, de manière que l'écartement entre les surfaces actives des mâchoires soit égal aux dimensions sélectionnées des pièces correspondantes. Connectés de façon opérationnelle aux mâchoires de mesure mobiles 32 et 36 se trouvent des dispositifs indicateurs de lecture 46 pour fournir un affichage représentatif de la différence dans l'écartement des mâchoires, et par conséquent de la différence dans les dimensions sélectionnées des pièces contrôlées. L'appareil de mesure décrit est destiné à contrôler la came et le rotor d'une pompe de direction assistée d'automobile, pour obtenir une valeur représentant le jeu existant entre ces deux pièces, après assemblage. Dans le dessin, la pièce 42 est le rotor et la pie ce 44 est la came. Les mâchoires de mesure fixes 30 et 34 sont portées par des montants verticaux 48 et 49 avec des tétons 50 qui sont emmanchés a force dans la paroi supérieure 22 de l'enceinte 16. Chaque montant comporte une rainure 52 en V, s'étendant longitudinalement, s'ouvrant latéralement, rainure recevant une cale de forme correspondante 54. Les cales 54 sont fixées sur leurs montants respectifs par des boulons 56 et leurs faces obliques viennent porter contre des vis d'arrêt 58 vissées dans les montants. Fixé sur les faces longitudinales extérieures des cales se trouvent des inserts durcis 60, formant touches de mesure, dont les surfaces 61 et 62 viennent au contact des pièces 42 et 44 devant être contrôlées. Les mâchoires de mesure mobiles 32 et 36 comportent des montants 64 et 66 respectivement, similaires aux montants 48 et 49 des mâchoires fixes mais ayant des dimensions plus importantes. Les montants 64 et 66 s'étendent au-dessous de la plaque supérieure 22 de l'enceinte 16, pour venir se fixer sur le dispositif 40 supportant les mâchoires mobiles, comme on va le décrire ci-dessous. Les mâchoires mobiles 32 et 36, tout comme les machoires fixes 30 et 34, comportent des cales 54 positionnées à l'intérieur des rainures 52 en V pratiquées dans les montants 64 et 66 et venant porter sur les vis d'arrêt 58 vissées dans les montants, tout en étant assujetties auxdits montants par des boulons 56. Fixés sur les faces longitudinales extérieures des cales de mâchoires mobiles se trouvent des inserts ou touches 60 dont les surfaces actives 61 et 62 sont respectivement en contact avec les pinces 42 et 44. Les cales et touches 54 et 60 de la paire de mâchoires de mesure 26 sont situées sur les faces intérieures se faisant visà-vis des montants correspondants 48, 64, de sorte que les surfaces actives 61 de cette paire de mâchoires sont en face l'une de l'autre. Les cales et touches de la paire de mâchoires 28 sont, d'autre part, situées sur les faces onposées externes des montants 49 et 66, de sorte vue les surfaces actives 62 de cette dernière paire de mâchoires sont opposées l'une par rapport à l'autre. Les surfaces actives 61 sont planes, alors que les surfaces actives 62 sont bombées. Comme le montre mieux la fig.1, les touches des mâchoires de mesure 60 sont situées dans un plan commun parallèle à la direction du déplacement des mâchoires 32 et 36.Les surfaces actives 61 et 62 des mâchoires sont essentiellement perpendiculaires à cette direction. A cet égard, il est important de noter que les vis 56,58 des machoires de mesure sont réglables pour ajuster angulairement les surfaces actives par rapport à cette direction. Le dispositif 40,qui supporte les mâchoires de mesure mobiles 32 et 36 pour un mouvement indépendant tendant à les rapprocher et à les éloigner de leurs mâchoires de mesure fixes respectives 30 et 34, comprend une paire de chariots se dépla çant indépendamment 70 et 72. Le chariot inférieur 70 comporte un plateau supérieur 74 situé au-dessous et parallèle à la paroi supérieure 22 de l'enceinte 16, et Eixé à ses extrémités aux supports de montage 24 au moyen d'éléments flexibles 76. Le chariot supérieur 72 comporte un plateau supérieur 78, situé entre la paroi supérieure 22 et le plateau 74 du support inférieur, tout en étant parallèle à ces deux éléments , et fixé à ses extrémités aux supports 24 par des éléments flexibles 80.L'extrémité inférieure du montant 64 de la mâchoire mobile 32 s'étend au travers d'ouvertures allongées 82 et 84, pratiquées dans la paroi supérieure 22 et dans le plateau du chariot supérieur 78, et comporte un téton 86 emmanché à force dans le plateau du chariot inférieur 74. L'extrémité inférieure du montant 66 de la mâchoire mobile 36 s1 étend au travers d'une ouverture de forme allongée 88 pratiquée dans la paroi supérieure, et comporte un téton de fixation 90 emmanché à force dans le plateau du chariot supérieur 78. Les éléments flexibles 76 et 80 supportent les plateaux de chariots 74 et 78 et leur permettent d'effectuer un mouvement parallèle à la direction du mouvement des mâchoires mobiles 32 et 36, et supportent par conséquent ces mâchoires dans un mouvement de va-et-vient qui tend à les rapprocher et à les éloigner de leurs mâchoires fixes respectives 30 et 34. Les ouvertures82, 84 et 88 sont dimensionnées pour tenir compte du mouvement maximal requis des mâchoires mobiles. Vissées dans les parois d'extrémité 20 de l'enceinte, se trouvent des vis de butée régla bles 92 destinées à limiter d'une façon appropriée le mouvement des mâchoires mobiles.Des ressorts 94 et 96 sont reliés entre les parois latérales 18 de l'enceinte et les chariots 70, 72 des mâchoires mobiles, pour solliciter la mâchoire mobile 32 vers sa mâchoire de mesure fixe 30, et pour éloigner la mâchoire mobile 36 de sa mâchoire fixe 34. Le dispositif de lecture 46 est constitué par un transducteur différentiel linéaire ayant un noyau 98 et une bobine 100, l'axe de ces deux éléments étant parallèle à la direction du déplacement des mâchoires mobiles 32 et 36. Le noyau 98 est prolongé à l'une de ses extrémités par une broche coaxiale 102 qui est ajustée pour coulisser à l'intérieur d'un alésage 104 pratiqué dans une patte 106 s'étendant au-dessous du plateau de chariot inférieur 74. Coaxialement fixé à l'extrémité opposée du noyau, se trouve un arbre 108 ayant une partie centrale 110 filetée se vissant à l'intérieur d'une seconde patte 112 solidaire du plateau de chariot inférieur 74.L'extrémité ex térieure de l'arbre 108 comporte une rainure 114 pour recevoir un tournevis pouvant être introduit dans une ouverture 116 de l'enceinte 16, pour permettre la rotation de l'arbre, et par conséquent son réglage axial en même temps que celui du noyau 98 du transducteur, par rapport au chariot inférieur 70 de mâchoire mobile. L'ouverture 116 est normalement obturée par un bouton fileté amovible 118. La bobine du transducteur 100 est fixée à un berceau 120 assujetti sur les côtés du plateau 78 du chariot supérieur et s'étendant au-dessous du plateau 74 du chariot inférieur. Les fils (non représentés) de la bobine s'étendent à l'ex- térieur de l'enceinte 16 pour être connectés à un instrument de lecture approprié tel qu'un appareil à cadran ou un enregistreur, comme on va l'expliquer ci-dessous. Comme on l'a noté plus haut, les pièces 42 et 44 sont respectivement un rotor et une came faisant partie d'une pompe de direction assistée d'automobile. En se référant à la fig. 4, le rotor 42 comporte une série de dents 42a uniformément réparties sur la circonférence et ayant des extrémités 42b à profil cylindrique axé sur le rotor. La came 44 a une forme annulaire et présente une ouverture allongée essentiellement elliptique 44a, ayant un grand axe A et un petit axe B. Percés dans la came sur les côtés opposés de l'ouverture 44a et situés sur le petit axe B, se trouvent deux trous de positionnement 44b. Après assemblage, le rotor 42 est positionné dans l'ouverture de came 44a, l'axe du rotor passant par l'intersection du grand axe A et du petit axe B de la came L'appareil selon l'invention est conçu pour mesurer le jeu C entre le rotor et la came suivant le petit axe B. Le rotor 42 est placé entre les mâchoires de mesure 30 et 32 qui sont des mâchoires de mesure extérieures destinées à mesurer le diamètre extérieur du rotor. L'appareil est pourvu d'un dispositif de positionnement 122 pour amener le rotor d'une manière convenable- entre les mâchoires 30 et 32, dans une position pour laquelle les surfaces des mâchoires 61 engagent les extrémités 42b de deux dents 42a de rotor, diamétralement opposées. Ce dispositif de positionnement comprend quatre tétons trempés 124 sur les surfaces supérieures desquels repose le rotor, et une butée 126 contre laquelle le rotor vient buter Il apparaît ainsi que la distance SR entre les faces 61 des mâchoires de mesure extérieures 30 et 32, lorsqutelles se trouvent en contact avec le rotor 42, est égale au diamètre du rotor. La came 44 est disposée sur les mâchoires de mesure 34 et 36, qui sont des mâchoires intérieures destinées à mesurer le diamètre intérieur de l'ouverture 44a de came, suivant son petit axe B. Des moyens de positionnement 1?8 sont prévus pour positionner la came dans une position de mesure convenable par rapport aux mâchoires, position dans laquelle les faces des mâchoires 62 entrent en contact avec la paroi intérieure de la came, suivant le petit axe. Ces moyens de positionnement sont constitués par quatre tétons trempés 130 sur les surfaces supérieures desquels repose la came, par quatre tétons de positionnement 132 qui viennent s'insérer à l'intérieur des trous 44b de positionnement de came et par des blocs de positionnement en forme d'arc 134, qui viennent engager la paroi intérieure de la came, suivant son grand axe A.Ces tétons de positionnement et ces blocs ont, avec la came, un jeu suffisant pour permettre à cette dernière de flotter légèrement dans le sens de son petit axe B, pour venir en butée contre la face active 62 de la mâchoire de mesure fixe 34. Il est évident que la distance SC entre les faces 62 des touches des mâchoires de mesure intérieures 34 et 36, lorsqu'elles sont en contact avec la came 44, est égale au diamètre de l'ouverture 44a de came, suivant-son petit axe B. De ce qui précede, il ressort que les chariots porte-mâchoires de mesure 70 et 72 supportent ces mâchoires de mesure mobiles 32 et 36 pour un mouvement indépendant de contact de mesure avec les pièces 42 et 44. Les ressorts de chariot 94 et 96 sollicitent les mâchoires mobiles vers un contact de mesure tel qu'il est simplement nécessaire de presser les pièces à mesurer vers le bas, en position convenable de mesure, par rapport à leurs mâchoires de mesure respectives 30 eut,32, 34 et 36. Pour faciliter l'insertion des pièces entre les mâchoires dans la position convenable de mesure, les extrémités supérieures des surfaces de contact des mâchoires de mesure 61 et 62 sont chanfreinées, comme on le voit dans la fig. 2. Du fait que le transducteur de mesure 46 produit un signal de sortie représentatif de la position relative du noyau de transducteur 98 et de sa bobine 100, et que par ailleurs cette position relative du noyau et de la bobine est liée aux positions relatives des mâchoires de mesure mobiles 32 et 36, il est évident que l'appareil peut être calibré, en réglant d'une manière convenable le noyau du transducteur par rapport à la bobine, par rotation de la tige du noyau 108 de la manière expliquée plus haut, pour produire un signal de sortie proportionnel au jeu réel C existant entre le rotor 42 et la came 44. Ce signal de sortie ou jeu peut être affiché ou enregistré par un indicateur approprié ou un dispositif d'enregistrement. Cependant, selon le procédé préféré de mesure, l'appareil de mesure 10 est étalonné pour. produire un signal de sortie représentant la différence, si toutefois elle existe, entre le jeu du rotor et de la came-mesuré et un jeu théorique pré-établi. Ceci est réalisé en plaçant d'abord en position de mesure un rotor et une came de référence qui ont été usinés avec précision pour présenter les tolérances correctes et en réglant le transducteur 46 pour produire un signal de sortie égal à zéro. Après quoi, lorsqu'un rotor et une came sortant de production sont mesurés, le signal de sortie du transducteur représente la différence, si elle existe, entre le jeu théorique et le jeu réel des pièces en production. Le transducteur peut être connecté à un appareil indiquant simplement si le jeu entre la came et le rotor en production se trouve à l'intérieur des limites de tolérances acceptables, ou à l'extérieur de ces limites. Lorsque le rotor 42 et la came 44 sont assemblés, le rotor est maintenu entre des plaques latérales fixées aux faces latérales de la came. Le rotor est ainsi maintenu avec ses faces latérales parallèles aux faces latérales de la came, et ayant la même planéité. D'un autre côté, les surfaces extrêmes 42b des dents de rotor 42a et la surface de paroi de Atouverture de la came 44a peuvent faire de petits angles par rapport aux faces latérales, c'est-à-dire que les axes des surfaces périphériques courbes peuvent être légèrement inclinés par rapport aux faces latérales. Il en résulte que la dimension représentant le jeu C qui doit être mesurée nVest pas la différence exacte entre le diamètre de rotor réel et le diamètre d'ouverture de came suivant le petit axe réel, mesurée perpendiculairement à leurs axes de courbure, mais plutôt la différence entre le profil ou diamètre de rotor et diamètre d'ouverture de came en projection dans un plan. Il est évident que l'appareil de mesure selon la présente invention mesure cette différence entre les diamètres du rotor et de la came. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure de la différence entre les dimensions sélectionnées de deux pièces usinées, caractérisé en ce qu'il comprend : un socle de montage comportant une plaque supérieure; un premier et un second chariots montés sur ledit socle au-dessous de cette plaque supérieure en vue d'un mouvement indépendant par rapport l'un à l'autre et par rapport audit socle suivant des lignes parallèles à ces chariots et à ladite plaque; une première paire de mâchoires de mesure comportant une mâchoire fixe assujettie à ladite plaque supérieure et s'élevant depuis cette dernière et une mâchoire mobile fixée au premier chariot précité et s'élevant à partir de celui-ci à travers une ouverture ménagée dans ladite plaque en vue d'un mouvement de la mâchoire mobile vers et depuis la mâchoire fixe à la suite d'un mouvement du premier chariot le long de son trajet prescrit;; une seconde paire de mâchoires de mesure comportant une mâchoire fixe assujettie à ladite plaque supérieure et s'élevant depuis cette dernière et une mâchoire mobile fixée au second chariot précité et s'élevant à partir de celui-ci à travers une ouverture ménagée dans ladite plaque en vue d'un mouvement de la mâchoire mobile vers et depuis la mâchoire fixe à la suite d'un mouvement du second chariot le long de son trajet prescrit, les extrémités supérieures de ces mâchoires faisant saillie au-dessus de ladite plaque, et lesdites mâchoires présentant des surfaces devant venir en contact avec les pièces à usiner; des moyens sur ladite plaque pour supporter lesdites pièces, par rapport aux paires de mâchoires, dans une position permettant la mesure par les paires respectives; et des moyens transducteurs comportant des éléments relativement mobiles sur les chariots, respectivement pour produire un signal électrique qui représente les positions relatives de ces éléments parallèlement aux lignes prescrites des trajets. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens transducteurs comprennent un transducteur linéaire différentiel variable comportant une bobine montée sur un chariot et un noyau monté sur l'autre chariot. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, carcctérisé en ce que ledit socle présente un espace sensiblement clos au-dessous de la plaque supérieure pour contenir lesdits chariots et les moyens transducteurs. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces venant en contact avec les pièces à usiner sur la première paire de mâchoires sont formées sur les côtés internes en regard desdites mâchoires, de sorte que la première paire de mâchoires peut mesurer le diamètre externe d'une pièce; et en ce que les surfaces venant en contact avec les pièces à usiner sur la seconde paire de mâchoires sont formées sur les côtés externes desdites mâchoires, de sorte que la seconde paire de mâchoires peut mesurer le diamètre interne d'une pièce.