Brevet FR2310556A1 — publié le 19761203

La présente invention concerne les machines rotatives à courant de Foucault utilisées notamment comme dynamometres permettant de mesurer les caractéristiques d'une machine motrice associée éventuellement à un dispositif de changement de vitesse ou de transmission. D'une façon général, un tel dynamomètre appelé encore frein dynamométrique, comprend un bâti fixe, un stator monté rotatif par rapport à ce bâti par l'intermédiaire d'un premier jeu de roulements, et un rotor monté rotatif dans le stator par l'intermédiaire d'un deuxième jeu de roulements et solidaire d'un arbre relié à la machine motrice dont on désire mesurer les caractéristiques. I1 est prévu de plus un circuit de refroidissement relié au stator et un disposi tiÇ de mesure du couple, associé à un bras de levier solidaire du stator. D'autres accessoires sont également prévus et notamment des dispositifs de raccorde m,ent électrique ou de graissage. Le principe de fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant : l'arbre et le rotor entravés en rotation engendrent dans le stator comportant un circuit d'induction un couple qui est transmis par le bras de levier au dispositif de mesure.Le stator étant pratiquement fixe par rapport au bâti, le premier jeu de roulements est également pratiquement statique ce qui présente l'inconvénient de favoriser une détérioration rapide et localisée des pistes ou des chemins de roulements, sous l'effet des vibrations de la machine. L'usure de ces pistes est en effet localisée puisque c'est constamment dans la même zone que s'exerce le poids de l'ensemble constitué par le stator et le rotor. Pour atténuer l'évolution rapide de ce phénomène de destruction, la liaison entre le dispositif de mesure et le bras de levier est assurée par l'intermédiaire d'un organe élastique qui donne à l'ensemble un certain degré de liberté angulaire mais l'efficacité de cette solution est douteuse car le frein travaille souvent en régime stabilisé ou quasiment stabilisé. De plus, par leur raideur, les tuyauteries d'alimentation en eau de refroidissement ou de graissage ainsi que les câbles de raccordement électrique introduisent des forces qui contrarient la libre rotation de l'ensemble et affectent donc directement la qualité de la mesure. Ces divers phénomènes agissent sur les caractéristiques de la machii- ne : c'est ainsi qu'à l'état neuf le couple résistant dû au premier jeu de roulements, et les forces dûes à la raideur des tuyaux des divers raccordements du stator, introduisent un terme d'erreur qui affecte notablement la sensibilité du frein qui peut être de l'ordre de 100gm. De plus, l'évolution du phénomène de destruction des roulements, du fait du marquage localisé des pistes a pour conséquence d'accroftre la valeur du couple résistant d'où il résulte une absence de fidélité de l'appareil de mesure, au cours du temps. Enfin, l'état des roulements est difficilement contrôlable puisque la détérioration des pistes est localisée.La détection de cette détérioration nécessite par conséquent un étalonnage point par point de la courbe d'utilisation du frein ce qui constitue une opération relativement longue. Le but de cette invention est de modifier un tel appareil de façon à améliorer ses caractéristiques et notamment sa sensibilité, sa fidélité, et sa longévité, tout en mettant en oeuvre des moyens qui n'en modifient pas sensiblement le coût. A cet effet, l'invention a pour objet une machine rotative à courant de Foucault, utilisable notamment comme dynamomètre, du type comprenant un bâti fixe, un stator muni d'un circuit d'induction, et un rotor solidaire d'un arbre relié à la machine motrice dont on désire mesurer les caractéristiques, caractérisée en ce que l'ensemble formé de l'arbre et du rotor est supporté en rotation par le bâti, par l'intermédiaire d'un premier jeu de paliers, et le stator est monté rotatif sur ledit arbre par l'intermédiaire d'un deuxième jeu de paliers. De la sorte,les les deux ensembles de stator et de rotor sont portés par des jeux de paliers ou des jeux de roulements qui tournent tous à la vitesse à laquelle l'arbre et le rotor sont entravés. Suivant une autre caractéristique, il est prévu une liaison directe entre un bras de levier solidaire du stator et un dispositif de mesure,l'organe élastique prévu dans l'art antérieur pouvant être éliminé. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel - la Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un appareil suivant I'invention ; - la Fig. 2 est une vue en élévation latérale également schématique de cet appareil. On voit sur la Fig. 1 une machine rotative à courant de Foucault qui est utilisée notammetlcomme dynamomètre pour mesurer le couple ou la puissance d'une machine motrice (non représentée) qui peut être un moteur associé ou non à un dispositif de transmission. L'appareil comprend un bâti fixe 1 délimitant deux paliers 2, 3 situés à une certaine distance l'un de l'autre et dans lesquels est reçu par l'intermédiaire de deux paires de roulements à billes 4a,4b 5a, 5b ,un ar- bre 6 solidaire d'un rotor 7. Cet arbre comporte par exemple une bride 8 permettant de le relier à la machine motrice. Le disque rotorique est placé entre les inducteurs 9 d'un stator 10 comportant par ailleurs une bobine d'induction 11 reliée à une source d'ali mentation- électrique. Le circuit d'induction est fermé par une pièce 12 en un matériau magnétique. Le stator comprend dans l'exemple représenté deux flasques 13 délimitant chacun un moyeu 14 formant palier, et il est monté rotatif sur a b l'arbre 6 par l'intermédiaire,d 'une part, de deux roulements à billes 15 , 15 à contact otque et, d'autre part,par par un roulement 16, à aiguilles ou à rouleaux. Des entretoises 17, 18 sont par ailleurs disposées, d'une part, entre les roulements 4b et 15a et d'autre part, entre les roulements 5a et 16. Un circuit de refroidissement est prévu, alimenté par une tuyauterie 19. On ne détaillera pas davantage cette machine dynamométrique, dont une description peut être trouvée dans le brevet français N"1 556 393 demandé le 29 Décembre 1967. On voit par ailleurs sur la Fig. 2 que le stator est solidaire d'un bras de levier 20 relié à un dispositif de mesure 21 qui dans l'exemple choisi est un capteur fonctionnant en traction ou en compression, ce capteur étant relié par des articulations 22, 23, d'une part, au bâti fixe et, d'autre part, au bras de levier. De plus, on voit sur cette Fig. 2 un câble 24 de raccordement électrique ainsi qu'un tuyau de graissage 25. Le fonctionnement d'ensemble de ce frein dynamométrique est classique. Par contre, étant donné l'agencement particulier des roulements entre l'arbre 6 du rotor, d'une part, et le bâti 1 et le stator 10 d'autre part, en fonctionnement tous les roulements sont actifs et tournent, ce qui permet d'éliminer efficacement les inconvénients énumérés ci-dessus et qui résultaient dans les dispositifs antérieurs d'une usure ou d'un marquage localisé des pistes de roulement. Compte tenu de la simplicité des moyens mis en jeu, ce résultat peut être considéré comme très surprenant, et ce d'autant plus que la nouvelle solution proposée devrait apparemment être moins précise que la solution antérieure. En effet, dans cette dernière, le stator doit, théoriquement, équilibrer la totalité du couple transmis par le rotor alors que, dans la nouvelle solution, le couple ré sistant des roulements disposés entre l'arbre et les paliers porteurs n'est pas pris en compte. Or, en fait, l'expérience montre qu'il est très facile de tenir compte de ce couple résistant qui est particulièrement faible et, surtout, constant, si bien que le dynamomètre ainsi conçu est extrêmement fidèle. D'autres avantages sont procurés ' par cet agencement : il est extrêmement facile de contrôler l'état des roulements, car les signes annonciateurs d'une détérioration sont particulièrement révélateurs et résident en une élévation de température et en des bruits anormaux. Par ailleurs,la liaison entre le capteur de mesure 21 et le bras de levier 20 est directe, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un organe élastique entre ces deux éléments. La faible déformation du capteur lorsqu'il est soumis à la pleine charge, de l'ordre de 1/10 de mm par exemple,permet de dire que le stator est soumis à une rotation pratiquement négligeable de sorte que la rigidité des divers organes de raccordement, du circuit de refroidissement ou de raccordement électrique n'intervient pratiquement plus au niveau de la mesure du couple. La sensibilité de l'appareil s'en trouve considérablement améliorée et peut être par exemple de l'ordre de + 10g. m. Enfin, le choix d'un capteur d'effort du type fonctionnant en traction ou en compression, par exemple du type anneau dynamométrique ne nécessite pas de modification en fonction du sens de rotation du frein. Cet agencement constitue donc un mode de réalisation préféré. - REVENDICATIONS 1 - Machine rotative à courant de Foucault, utilisable notamment comme dynamomètre, du type comprenant un bâti fixe, un stator muni d'un circuit d'induction, et un rotor solidaire d'un arbre relié à la machine motrice dont on désire mesurer les caractéristiques, caractérisée en ce que l'ensemble formé de l'arbre (6) et du rotor (7) est supporté en rotation par le bâti (1), par l'intermédiaire d'un premier jeu de paliers (2, 3) et Ie stator (10) est monté rotatif sur ledit arbre (6) par l'intermédiaire d'un deuxième jeu de paliers (14). 2 - Machine rotative suivant la revendication 1, caractérisée en ce a que le premier jeu de paliers comprend deux paires de roulements à billes (4 4b, 5a 5b) 3 - Machine rotative suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième jeu de paliers comprend deux roulements à billes à contact obli a b que (15 ,15 ) sb) dt un roulement (16) à aiguilles ou à rouleaux. 4 - Machine rotative suivant la revendication 1, dont le stator est relié à un dispositif de mesure par un bras de levier, caractérisée en ce que la liaison entre le bras de levier (20) et le dispositif de mesure (21) est directe, c'est-à-dire réalisée sans adjonction d'un organe élastique. 5 - Machine rotative suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif de mesure comprend un capteur fonctionnant en traction et en compression.