Brevet FR2285602A1 — publié le 19760416

La présente invention se rapporte à un dynamomètre pouvant être utilisé pour mesurer des forces ou dee grandeurs proportionnelles à ces forces. Le dyngmonètre suivant l'invention comprend : un boiter en forme de gobelet fermé à sa partie avant par une plaque fixée rigidement à ce bottier et qui porte une graduation sur sa face avant ; une broche axiale qui tourillonne à travers cette plaque et le fond du boîtier t une poulie disposée entre ladite plaque et le fond et calée sur la broche pour tourner avec cette dernière ; un cible enroulé autour de cette poulie, dont une première extrémité est attachée à la poulie par une liaison démontable, tandis que sa deuxième extrémité émerge du boîtier pour constituer le point d'application de la force de traction à mesurer ;; des yens élastiques interposés entre la poulie et le boîtier, ces moyens élastiques étant montés et conformés de manière à être sollicités sensiblement en flexion lorsque la poulie prend une position angulaire différente d'une position de repos prédéterminée par rapport au boitier sous l'effet d'une force de traction appliquée à la deuxième extrémité du cible ; et un élément de friction itini d'une aiguille et qui est couplé à la poulie pour tourner avec cette dernière devant ladite graduation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressort tiront de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exem- ple, en référence aux dessins annexés, sur lesquels La figure 1 est une vue en élévation de c6té d'une forme pré- farde du dynamomètre suivant l'invention La figure 2 est une deuxième vue en élévation de côté du dynamomètre de la figure 1 La figure 3 est une coupe suivant la ligne III - III de la figure 2 et à plus grande échelle A La figure 4 est une vue en plan représentant un premier détail de la figure 3 ;; La figure 5 est une vue de dessus du détail de 19 figure 4 t La figure 6 est une coupe suivant la ligne Vl - VI de la figure 4 ; La figure 7 est une vue en plan d'un deuxième détail de la figure 3 la figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII - VIII de la figure 7 La figure 9 est une vue de dessus d'un troisième détail de la figure 3 La figure 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la figure 9; La figure 11 est une vue partielle en coupe d'un quatrième détail de la figure 3, représenté à plus grande échelle La figure 12 est une vue en élévation d'un cinquième détail de la figure 3 La figure 13 est une vue en plan du détail de la figure 12. Ainsi qu'il ressort de l'examen de la figure 3, le dynamomètre comprend un bottier 1 en forme de gobelet, dans lequel une poulie 3,destinée à recevoir un cable 4 qui émerge du bottier 1Jest montée pour tourner à l'encontre de lteffort d'un ressort 2. La poulie 3 est emmanchée à force sur une broche 5 dont la première extrémité tourillonne dans un bossage axial 6 formé sur le bottier 1 tandis que sa deuxième extrémité tourillonne dans un bossage axial 7 porté par une plaque 8 montée dans le bottier 1. Ce bot- tier est fermé par une paroi avant transparente 9 fixée au bottier 1 par un encadrement métallique 10 et cette paroi 9 délimite avec la plaque 8 une chambre cylindrique dans laquelle est logée une aiguille il portée par la broche 5 et qui tourne avec cette der nière. Les dessina, notamment les figures 4, 5 et 6, montrent que le bottier 1 comprend un fond 12 sur lequel fait saillie un téton axial tubulaire 13 fileté extérieurement, et sur lequel une ferru re 15 (figures1 et 2) est fixée par un écrou 14 (figures 1 et 2) cette ferrure étant destinée à fixer le bottier 1 à un support non représenté. Le téton 13 est disposé coaxialement au bossage 6, lequel fait saillie axialement sur la surface avant du fond 12 et compor te plusieur ailettes radiales extérieures 16. Le boîtier en forme de gobelet 1 comprend également une paroi latérale sensiblement cylindrique qui est composée de trois parties 17, 18 et 19 disposées coaxialement et dont les sections croissent avec la distance qui les sépare du fond 12, deux parois annulaires plates 20 et 21 interposées respectivement entre la partie 17 et la partie 18 et entre la partie 18 et la partie 19, et une collerette annulaire 22 qui fait saillie sur l'extrémité libre de la partie avant 19. Les parties 17 et 18 ne s'étendent pas sur toute la circonférence, mais elles sont interrompues au niveau d'une protubérance 23 présentant la forme d'un secteur de cylindre et qui est formée dans la paroi latérale du boîtier 1, la surface externe de cette protubérance étant coaxiale à la surface externe de la partie 19 et dans le prolongement de cette dernière.La protubérance 23 présente latéralement une ouverture 24 par où émerge le cable 4 et elle présente intérieurement trois nervures radiales 25 dont chacune comprend une partie arrière, reliée au fond 12 et qui fait saillie radialement jusqu'd un point situé à une distance de l'axe du bottier 1 égale au rayon de la surface interne de la partie 17, et une partie avant rigidement solidaire de la partie arrière et qui se prolonge jusqu'à une distance de l'axe du bottier 1 égale au rayon de la surface interne de la partie 18. Les nervures radiales 25 définissent avec les parois latérales de la protubérance 23 quatre encoches radiales 26 uniformément réparties sur l'arc représenté par la protubérance 23. La plaque 8 est appuyée sur la paroi annulaire 21 et, ainsi qu'on le voit sur les figures 9 et 10, cette plaque est essentiel- lement constituée par un disque plat 27 de rayon égal au rayon de la surface interne de la partie 19 de la paroi latérale et elle porte en son centre le bossage axial 7 qui est entouré par une jupe annulaire 28. Quatre encoches radiales 28a, qui traversent la jupe 28, sont alignées avec la partie avant des encoches 26. Le disque 27 présente sur sa périphérie une dent 29 qui s'engage dans une rainure 30 de la paroi latérale du boîtier 1. Ainsi qu'il ressort en particulier de la figure 11, la broche 5 présente une fente diamétrale 31 à son extrémité arrière et une cavité cylindrique axiale 32 à son autre extrémité. Ainsi qu'il ressort de la figure 3, un moyen cylindrique 33 traversé d'un trou 34 est monté à ajustement légèrement serré dans la cavité 32 et porte l'aiguille 11. Cette dernière est agencéé pour tourner solidairement avec la broche 5 devant une graduation (non représentée) tracée sur la face avant du disque 27. La poulie 3 comprend un moyeu 35,quoi est calé sur la partie centrale de la broche 5. Ainsi qu'on l'a représenté particulièrement sur les figures 7 et 8, cette poulie présente un voile annulaire plat C, qui fait saillie vers l'extérieur sur le plan médian du moyeu 35 ,qui est divisé en deux zones par deux nervures annulaires opposées 37 et 38 coaxiales au moyeu 35. Le long de sa pdriph- rie, le voile 36 présente une jante formée par un renflement annulaire e eb sur la périphérie externe de laqu~ie est face une gorge annulaire 40 destinée à recevoir le câble 4. tes nerf rets annulaires 37 et 38, la jante 39 et le voile annulaire 36 sont interrompus sur un secteur de la poulie 3 pour permettre d'-oc;ocher à cette poulie 3 un embout de cible 41 (figure f) formé sur le câble 4. A cet effet, le voile annulaire 36 présente une rainure radiale 42 comprise dans ledit secteur et qui s'étend entre la nervure annulaire 37 et la jante 39 ; d'autre part, le voile 36 présente une plaquette 43, disposée mettre le moyeu 7 et la nervure 38,et une ouverture 44,ménagée entre la plaquette 43 et l'extrémité intérieure de la rainure radiale 42.Une languette 45 fait saillie sur une extrémité de la nervure 37, au-dessus de l'ouverture 44 et parallèlement à la plaquette 43. Cette languette présente une encoche 46 sur la partie de sa surface qui est dirigée vers le moyeu 7. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 3, la distance séparant la languette 45 du fond de la rainure 42 est égale au diamètre du câble 4, tandis que la distance séparant la languette 45 de la plaquette 43 est supérieure à ce diamètre,de sorte qu'on peut loger l'embout 41 du câble dans l'encoche 46, en appuyant cet embout sur la plaquette 43, sans provoquer de déformation du câble lorsque ce dernier a été enfilé sous la langette 45 et le long de la rainure 42. Le voile 36 présente sur sa périphérie extérieure une encoche 47 au moyen de laquelle la poulie 3 est rendue solidaire du ressort 2. Ainsi qu'on l'a représenté sur les figures 12 et 13, ce ressort comprend deux enroulements coaxiaux 48 et 49, identiques mais opposés. Les spires des enroulements 48 et 49 qui sont en regard l'une de l'autre sont recourbées pour former un élément en U 50 ,qui relie les deux enroulements et qui fait saillie vers l'extérieur dans une direction à peu près tangentielle à ces deux enroulements. La partie terminale de la spire extérieure de chacun des enroulements 48, 49, est rabattue vers ltextrieur pour former un doigt radial 51.Le ressort est monté dans le boitier 1 entre le fond 12 et le disque 27 et disposé coaxialement à la broche 5, son enroulement 48 entourant le bossage 7 et la nervure 27, tandis que l'enroulement 49 entoure la nervure 38 de la poulie et le bossage 6. Dans cette position, l'élément en U 50 est accroché à la poulie 3 par engagement dans T'encoche 47 et chacun des doigts 51 est engagé dans l'une des encoches 26. Le boftier 1 est fermé à sa partie avant par la plaque trans parente 9, laquelle est munie a sa périphérie d'une Jupe snnu- laire axiale 52,qui s'emboîte dans la partie 19 de la paroi la térale du bottier 1 et s'appuie sur la plaque 8 avec interpoei- tion d'une garniture annulaire 53. Pour l'assemblage du dynamomètre, on engage le ressort 2, avec la poulie 3, dans le boftier 1,de telle manière que les doigts terminaux 51 de ses enroulements 48 et 49 soient engagés dans l'une des encoches 26 et que l'élément en U 50 soit engagé dans l'encoche 47 de la poulie. Les doigts 51 peuvent entre en gagés dans des encoches différentes de celles représentées sur la figure 13, soit pour éviter d'imposer une précontrainte au ressort 2 au cours de l'assemblage en raison d'imperfections de la fabrication, soit pour donner une précontrainte initiale dé terminée à ce ressort. Le dynamomètre peut être étalonné après le montage de la plaque 8 à l'intérieur du boîtier 1, l'enfilage de cette plaque sur la broche 5, et l'engagement du moyeu 33 de l'aiguille il dans la cavité 32 de la broche 5. Pour l'étalonnage, on engage la lame d'un tournevis dans la fente 31 de la broche 5 et on tourne cette broche Jusqu a ce que l'élément en U 50 du ressort 2 soit accroché à la poulie 3 et sppuyé sur le fond de l'encoche 47 de cette poulie. Ensuite, en maintenant la broche 5 fixée dans cette position, on fait tourner l'aiguille 11 par rapport à la broche 5 jusqu'à ce qu'elle se trouve sur le zéro de la gradua tion tracée sur la plaque 8.Cette rotation de aiguille il par rapport à la broche 5 est rendue possible par l'emmanchement légèrement serré du moyeu 33 dans la cavité 32 de la broche. Sn- suite, on ferme le boîtier 1 en montant la garniture d'étanchéité 53, la plaque transparente 9 et l'encadrement métallique 10, la fonction de la garniture 53 étant de compenser les tolérances de fabrication. Le fonctionnement du dynamomètre suivant l'invention est le suivant: lorsqu'on applique une force de traction au cable 4, la poulie 3 tourne en surmontant l'action du ressort 2. La force transmise par la poulie 3 au ressort 2, au niveau de la boucle 50, fait tourner cette poulie (dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 13) autour de l'axe du ressort 2 et les spires des enroulements 48 et 49 se contractent. Les enroulements 48 et 49 sont empêchés de se déplacer transversalement au cours de cotte contraction par la présence d'un guide intérieur cons titué par les ailettes 16, les nervures annulaires 37 et 38 et le bossage 7. A la suite de l'application de la charge de traction au ble 4, la poulie 3 continue à tourner jusqu'à ce que la réaction des spires du ressort 2, qui sont déformées en flexion, équilibre la charge appliquée. Lorsque l'équilibre est atteint, la poulie a tourné d'un certain angle à partir de sa position de repos, en imprimant un mouvement analogue à l'aiguille 11, laquelle indique alors une valeur de la graduation de la plaque 8 qui est proportionnelle à la charge appliquée. Le dynamomètre suivant l'invention permet de mesurer des forces et/ou des grandeurs proportionnelles à ces forces, par exemple des puissances, suivant le type de graduation tracée sur la plaque 8. I1 est évident que l'on peut apporter diverses modifications au dynamomètre décrit ci-dessus à titre d'exemple non li mitatif,sans pour cela sortir du domaine de l'invention. Par exemple, dans une variante non représentée, on prévoit une seule encoche 26, cette variante exigeant une vérification préalable du ressort 2, et éventuellement correction ultérieure, pour vérifier que les doigts terminaux 51 du ressort 2 sont superposés. En variante, les encoches 26 peuvent être en nombre supérieur à unssmais réparties irrégulièrement le long de la protubérance 23, pour permettre de compenser d'éventuelles tolérances de fabrication du ressort 2, ou encore pour permettre de monter ce ressort avec une précontrainte déterminée. Dans une autre variante non représentée, le ressort 2 à deux enroulements est remplacé par un ressort à un seul enroulement, d'une longueur égale à la moitié du ressort 2, et dont les spires terminales sont rabattues pour former, à une extrémité, un doigt analogue aux doigts 51 et, à l'autre extrémité, un crochet approprié pour s'accrocher dans l'encoche 47 de la poulie 3. RE VEN DI GA TI ON S 1.- Dynamomètre caractérisé en ce qu'il comprend : un boî- tier en forme de gobelet fermé a' sa partie avant par une plaque fixée rigidement à ce bottier et qui porte une graduation sur sa face avant; une broche axiale qui tourillonne à travers cette plaque et le fond du boîtier; une poulie, disposée entre ladite plaque et le fond et calée sur la broche pour tourner avec cette dernière; un cable enroulé autour de cette poulie, dont une première extrémité est attachée à la poulie par une liaison démon tablettandis que sa deuxième extrémité émerge du boîtier pour constituer le point d'application de la force de traction à mesurer ; des moyens élastiques interposés entre la poulie et le bottier, ces moyens élastiques étant montés et conformés de manière à être sollicités sensiblement-en flexion lorsque la poulie prend une position angulaire différente d'une position de repos prédéterminée par rapport au boîtier sous l'effet d'une force de traction appliquée la deuxième extrémité du cable; et un élément de friction muni d'une aiguille et qui est couplé à la poulie pour tourner avec cette dernière devant ladite graduation. 2.- Dynamomètre suivant la revendication 1, dans lequel lesdits moyens élastiques comprennent un ressort hélicoïdal coaxial à la broche qui porte la poulie et comprenant au moins un doigt en prise avec des moyens d'ancrage portés par le boîtier pour fixer ce doigt dans une position angulaire donnée par rapport au boîtier, et un crochet qui coopère avec ladite poulie pour im rimer aux spires du ressort une déformation radiale, lorsque la poulie tourne sous l'action d'une force de traction appliquée â la deuxième extrémité du cable. 3.- DynamomètQe suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit doigt est constitué par l'extrémité d'une spire terminale du ressort, cette extrémité étant rabattue vers l'extérieur de manière à se trouver dans une position sensiblement radiale par rapport au ressort. 4.- Dynamomètre suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le crochet fait saillie sur le ressort vers l'extérieur, dans une direction sensiblement tangentielle au ressort. 5.- Dynamomètre suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit ressort hélicoïdal comprend deux enroulements coaxiaux, les spires du premier enroulement étant eroies dans le sens opposé des spires du second enroulement, et en ce que le crochet est constitué par une partie sensiblement èr T,:i s'étend dans un plan tangentiel à ia surface externe du ressort et qui relie l'une à l'autre les spires en regard des dèux erroulements, la spire extérieure de chaque enroulement comprenant une extrémité rabattue vers l'extérieur dans une direction sensiblement radiale pour former un doigt approprié pour ancrer le ressort par rapport au bottier. o.- Dynamomètre suivant l'une quelconaue des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ancrage comprennent au moins une encoche axiale ménagée dans la surface interne d'une paroi latérale du hoîtier pour recevoir i'extrémité du doigt ou de chaque doigt du ressort. 7.- Dynamomètre suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ancrage comprennent plusieurs encoches axiales ménagées le long d'un secteur de la surface interne de la paroi latérale du boîtier. 8.- Dynamomètre suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites encoches sont réparties uniformément le long dudit secteur. 9.- Dynamomètre suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites encoches sont réparties irrégulièrement le long dudit secteur. 10.- Dynamomètre suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la broche présente, a une extrémité, une configuration de surface accessible de l'extérieur et qu'on peut attaquer au moyen d'un outil pour faire tourner la broche et, à l'autre extrémité, une cavité dans laquelle est enEazé avec léser serrage le moyeu qui porte l'aiguille de l'instrument. 11.- Dynamomètre suivant l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que le fond du boîtier, ladite plaque et la poulie ont une confizuration appropriée pour former des apruis intérieurs servant à limiter le mouvement radial des spires du ressort.