Brevet FR2422928A1 — publié le 19791109

La présente invention est relative à un appareil centreur de roues qui permet le remplacement des palpeurs mécaniques par des capteurs électrostatiques sans contact et levisualisation par des moyens électro-optiques; ce dispositif ayant notamment l'avantage d'être à la fois plus rapide et plus précis que les appareils mécaniques en usage. Toutes les caractéristiques et particularités de l'inver tion seront mises en évidence dans le cours de la descriEtion suivante, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La fig. I montre l'ensem-ble de 11 appareil centreur; La fig. 2 représente le coffret contenant les systèmes électroniques; La fig. 3 est la vue en perspective du capteur de "saut"; La fig. 4 est un schéma montrant le procédé utilisé pour transformer les variations de capacités des capteurs par rapport à la jante de la roue; La fig. 5 montre, par un schéma, la diminution ou l'augmen- tation de la tension lorsque la jante se rapproche ou s'éloigne du capteur; La fig. 6 est le schéma d'une variante de réalisation des systèmes électroniques;; La fig. 7 montre schématiquement la courbe de la tension en fonction de la valeur de la capacité d'accord du circuit oscillant de cette dernière réalisation. Conformément à l'invention, l'appareil centreur est constitué par un bati 1 (fig 1) destiné à la mise en place de la roue à examiner 2 (représentée en traits mixtes) permettant, grâce à deux tiges réglables, 3 et 4, la rotation libre de cette dernière, en maintenant le moyeu de celle-ci. De bâti 1 est pourvu, à sa partie inférieure, de deux tubes 5 et 6 montés à coulissement dans des paliers 7 et 8, solidaires dudit bâti. Les tubes coulissants 5 et 6 sont pourvus, respectivement, à leur extrémité libre, de capteurs métalliques 9 et 10 (fig. 1 et 2), reliés électriquement par deux câbles coaxiaux Il et 12 à un système électronique et de visualisation électro-optique disposé dans un coffret 13 placé près du socle 14 de l'appareil, ou fixé à celui-ci. Le capteur 9, destiné à la resure du saut e la roue, peut présenter la forure d'une équerre dont la partie horizontale 9a (fig. 3) sera placée sous la Jante 2a de la roue, ou oien, être plié Judicieusement 3, (représenté en traits mixtes) pour pouvoir entre disposé au-desEus de ladite Jante lorsqu'un pneume- tique est monté sur la roue. Une encoche 15 permet le déplacement vertical de ce capteur enserré entre un ressort 16 et un écrou voleté 17, et son maintien dans la position clioisie par rapport à la Jante de la roue. Le capteur 1C, qui permet d'apprécier le "voile" de la roue, est simplenent constitué par une plaquette en métal disposée verticalement et fixée à la tge coulissante 6. Les câbles coaxiaux réunissant les tubes coulissants 5 et 6 aux systèmes électroniques ont leurs conducteurs extérieurs (blindages) reliés à la masse par l'intermédiaire des tubes coulissants 5 et 6, les paliers 7 et 8 et le bâti 1 de l'appareil, tandis que leurs conducteurs isolés sont reliés électriquement, d'une part aux vis 18 et 19 maintenant les capteurs 9 et 10, elles-mêmes isolées des blindages et, d'autre part, aux systèmes électroniques. Les systèmes de visualisation sont fixés sur le panneau avant du coffret 13 et la commande des systèmes s'effectue au moyen de potentiomètres 20 et 21. Deux systèmes de visualisation peuvent être utilisés Un premier système est constitué par des galvanomètres 22 et 23; le galvanomètre 22 permet l'appréciation du "saut" grâce au capteur 9, tandis que le galvanomètre 23 sert à consta- ter 'importance du "voile". Les aiiruriles des galvanomètres se déplacent par moitié, dans un sens ou dans l'autre, pour donner le "saut" intérieur ou extérieur. Un deuxième système de vIsualisatIon particulièrement intéressant est constitué par deux séries de diodes vlectro- luminescentes formant quatre rampes 24, 25, 2c et 27, avantageu- senent disposées en croix. Ces lampes s'allument du centre de la croix vers l'extérieur. Les rampes 24 et 25 indiquent le "saut" respectivement à l'intérieur et et l'extérieur; tandis que les rampes 26 et 27 indiquent le "voile" respectivement à gauche et à droite. Des potentiomètres 20 et 21 assurent le centrage des aiguilles o des diodes. La fig. 4 indique le procédé utilisé pour transformer les variations de capacité des capteurs par rapport à le jante, en variations de courant. Sur cette figure, le secteur I représente un oscillateur haute fréquence fonctionnant à l'aide du transistor 28 et d'un circuit oscillant formé par l'inductance 29 et le condensateur 30. il est à remarquer que le système représenté n'est pas lini- tatif, tout système produisant une tension H.F. peut être utilisé. Le secteur II reçoit le signal H.F. produit par le secteur I, par couplage direct, capacitif ou inductif. L'inductance 31 forme avec-un condensateur ajustable 32 un circuit oscillant conjointement avec une diode à capacité variable 33 et la capa- cité du capteur 10 par rapport à la jante 2a. La fig. 5 représente la courbe de résonance du circuit oscillant du secteur II. En faisant croître, depuis le minimum, la capacité 32, la tension U entre les points 34 et 35 croît jusqu'au point de résonance 36, puis décroît jusqu'au point de fonctionnement 37,; ce dernier point est ajusté sensiblement au milieu de la partie descendante de la courbe de résonance, grâce à la diode 33 dont la capacité varie avec la tension que lui applique le potentiomètre 38. Le secteur III de la fig. 4 transforme la tension R.. disponible aux bornes du circuit oscillant du secteur II en tension continue grâce à la diode 39 et au condensateur 40. Le secteur IV est celui de visualisation de la tension aux bornes du circuit oscillant du secteur Il. Dans l'apSlica- tion de la fig. 4, il est constitué par un galvanomètre 41 taré à l'aide de la résistance variable 42. Le capteur ayant été placé à une distance de référence de la roue à contrôler, on règle le condensateur ajustable 32 et la diode 33 pour placer le circuit oscillant au point 37. Le tarage du galvanometre à l'aide de la résistance 42 permet de placer l'aiguille au centre du cadran. En faisant tourner la roue devant le capteur 10 (fig. 2), si celui-ci est place à droite de la roue, le rapprochement se traduit par une augmentation de la capacité, ce qui a pour effet la diminution de la tension (fig. 5), l'aiguille dévie vers D ("voile" à droite) sur le galvanomètre 23; inversement, lorsque la roue s' éloigne, la tension augmente et l'aiguille dévie vers G ("voile" à gauche). La rotation de la roue, à proximité du capteur 9 (fig.2), se traduit sur le galvanomètre 22 par une déviation de l'aiguille vers E lorsque le "saut" est situé vers l'extérieur, et une déviation vers I lorsque le "saut" est situé vers l'intérieur. Dans les deux cas, un fort "voile" à droite ou un fort "saut" vers l'extérieur se traduisent par le contact de la Jante avec le capteur, ce qui provoque le court-circuit du cir- cuit oscillant, l'annulation de la tension (fig. 5) et le retour de l'aiguille à zéro ("voile" ou "saut" maximum). L'alimentation peut être fournie soit par des piles, soit à partir du secteur électrique, Ear l'intermédiaire 'un transformateur et des diodes. Dans tous les cas, des circuits de régulation de tension doivent être utilisés. Le générateur H.F. peut être avantageusement stabilisé à l'aide d'un quartz piezo-électrique. Le schéma de la fig. 6 représente une réalisation dans laquelle la visualisation est obtenue à l'aide des rampes de diodes électroluminescentes d'une seule fonction, par exemple pour le "voile", 26-27. La commande de ces diodes peut être obtenue à l'aide de circuits électroniques utilisant de multiples transistors ou préférablement des circuits intégrés du commerce prévu à cet effet et représentas en 43 et 44. De même ces circuits peuvent être commandés par des amplificateurs utilisant des circuits intégrés représente en 45 et 4'. Come on le voit dans cette réalisation, on retrouve les secteurs I (oscillateur) et II (récepteur) du schéma de la fig. 4; la tension fournie par le secteur III peut alimenter directement les circuits 45 et 46; toutefois, pour auguenter la sélectivité et la sersibilité, on utilise un étage amplificateur V composé d'un transistor 47 et d'un transformateur H.F. 48. Le secteur III, composé de la diode 39 et du condensateur 40 se retrouve au secondaire 49 du transformateur =.F. La tension redressée apparaît aux bornes de la résistance 50. Un circuit différenciateur est utilisé en VI; il comporte une source de basse tension auxiliaire 51 dont le positif est à la masse et dont une partie de la tension négative est prélevée à ide d'un po@entiomètre 52. Cette tension est appliquée en opposition avec la tension positive fournie par la diode 39. Si la diode 39 est inversée, le sens de la source de basse tension auxiliaire 51 doit l'être égalenent. La courbe de la fig. 7 représente la tension UT53 appa- raissant entre le point 53 et la masse M de la fig. 6 en fonction de la valeur de la capacité d'accord du circuit oscillant 31/32. Cette courbe est semblable à celle qui est montrée par la fig. 5, mais la tension négative U52, fournie par le potentiomètre 52, est réglée de telle façon que le point de fonctionnement 54 corresponde à l'annulation de la tension négative U 52 par la tension positive fournie par la diode 39. Il en résulte que la diminution de la capacité par l'éloignement de la jante se traduit par une augmentation de tension positive vers le point 55. L'augmentation de la capacité, Ear rapprochement de la roue, se traduit par une augmentation de tension négative vers le point 56. La tension tantôt positive, tantôt négative du point 53 peut éventuellement commander deux galvanomètres de polarités différentes, par l'intermédiaire de diodes. La tension du point 53 peut également commander directement les circuits 43 et 44 à condition que l'un d'eux accepte une commande positive et l'autre une commande négative. De plus, le schéma de la fig. 6 représente l'utilisation de deux circuits amplificateurs 45 et 46 entre le point 53 et l'entrée des circuits 43 et 44. ci ceux-ci sont a commande posi- tive, le circuit 45 doit être onté en amplificateur inverseur et le circuit 46 en amplificateur non inverseur. Dans les circuits 45 et 45 la correspondance des sorties est la suivante: a) alimentation positive, b) alimentation négative, e) tesion de sortie, c) entre négative, d) entrée positive. L'amplification du circuit 45 est réglée grâce à une contre réaction obtenue en rapportant une partie de la tension de sortie positive de e) sur l'entrée négative c). Cette contre réaction est linéaire par l'intermédiaire de la résistance 57 et exponentlelle grâce au choix judicieux des diodes Zener 5~, 59, 60, associées aux résistances 61, 62 et 63. L' augoentation de capacité du capteur, par rapport à la Jante, lors du rapprochement, est exponentielle par rapport su déplaoement Pour rétablir la linéarité de l'allumage des ranges des diodes électroluminescentes 27, il convient d'utiliser un amplificateur 45 dont le gain diminue selon la même fonction, qui est obtenue à l'aide de la contre réaction à diodes Zener. La diminution de capacité du capteur, par rapport à la jante, lors de l'éloignement, est inversement exponentielle. Four rétablir la linéarité d'éclairage des diodes 26, il convient d' utiliser er 46 un amplificateur dont le gain augmente selon la même fonction. Ceci est obtenu grâce au choix judicieux des diodes Zener 64, 65 et o5 associées aux résistances 67, 68 et 69 qui shuntent sélectivement la résistance 70 aux bornes ae laquelle la résitance 57' applique la tension de contre réaction. La résistance 71 a un rôle de compensation du gain en fonction de la température. Les résistances 72 et 73 limitent le courant fourni par le point 53 afin de limiter l'inter réac- tion des circuits 45 et 46. Les résistances 74 et 75 et les diodes Zener 76 et 77 appliquent, sur les entrées 78 des circuits 43 et 44, la tension de compensation nécessaire au bon fonctionnement de ce circuit. Les circuits annexes, ainsi que le branchement des diodes 26 et 27 par séries de quatre, sont er relation avec la structure des circuits 43 et 44. D'autres dispositions peuvent, bien entendu, être appliquées à d' d'autres types de circuits 43-44 et 45-46 sans pour cela s'écarter de l'esprit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1.-Centreur destiné à l'appréciationdes irrégularités ("saut" et "voile") dans la géométrie des roues métalliques, cerac- térisé par le fait qu'irco--porte deux capteurs électrostati- ques réglables, par rapprochement vers la jante de la roue, sans contact avec cette dernière, reliés électriquement, au moyen de câbles coaxiaux, à des systèmes électroniques de visualisation électro-optique disposés dans un coffret soli daire du bâti support de roue de l'appareil. 2.-Centreur selon la revendication 1, caractérisé par le fait mulon utilise la variation de capacité d'un capteur, par rapport à la jante de la roue, pour faire varier la fréquence d'un circuit oscillant couplé à un générateur de haute fré quence fixe. 3.-Centreur selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on effectue la conversion de la tension haute fré quence disponible aux bornes du circuit oscillant utilisé en une tension continue, à l'aide d'une diode et d'un condensa teur. 4.-Centreur selon les revendications 1, 2 et 3, caractérIsé Ear le fait que l'on effectue un réglage complémentaire de la fré querce du circuit oscillant utilisé, à l'aide d'une diode à capacité variable et d'un potentiomètre, au point médian de la Eartie descerdante de la courbe de résonance, de façon que la diminution de capacité d'un capteur se traduise par une augmentation de la tension selon la revendication 3 et que l'augmentation de capacité se traduise par une diminuticn de cette tension. 5.-Centreur selon les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que l'on utilise un dispositif différenciateur composé d'une source de tension auxiliaire sur laquelle un potentio- mètre prélève une tension réglable qui, mise en opposition avec la tension de réglage, selon la revendication 4, l'annule de façon que la diminution de capacité provoque une tension de commande d'une polarité, et que l'augmentation de capacité provoque une tension de commande de polarité inverse. 6.-Centreur selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé par le fait que l'on utilise, pour la visualisation du "saut" et du "voile", des galvanomètres dont 5'aiguille est tarée au centre du cadran, alimentés par la tension continue obtenue selon la revendication 3, de façon que la dérivation de l'ai guille change de sens avec celui du "voile" ou du "saut". 7.- Centreur selon les revendications I et 5, caractérisé par le fait que l'on utilise, pour la visualisation des tensions, de commande, quatre rampes de diodes électroluminescentes, avantageusement disposées en croix; les deux rampes horizon tales indiquant le "voile" et les verticales indiquant le "saut", dans un sens ou dans l'autre. 8.-Centreur selon les revendications 1, 5 et 7, caractérisé par le fait que l'on effectue l'éclairage progressif des rampes l'aide de circuits électroniques amplificateurs mis en action par les tensions de commande. c Centreur selon les revendications i, 7 et 8, caractérisé par le fait que l'on utilise,entre la source de tension de commande et le circuit commandant la rampe de rapprochement, un circuit amplificateur corrigé à l'aide de plusieurs diodes Zener de tension échelonnées insérées dans le circuit de contre réaction, de façon à compenser l'augmentation exponen tielle de la capacité du capteur et rétablir la linéarité d'éclairage de la rampe. 1G.- Centreur selon les revendications 1, 5, 7 et 8, caractérisé par le fait que l'on utilise, entre la source de tension de commande et le circuit commandant la rampe d'éloignement, un c rouit amplificateur corrigé à l'aide de plusieurs diodes mener de tensions échelonnées branchées en parallèle sur le circuit de contre réaction de façon à compenser la diminution exponentielle de la capacité du capteur, et rétablir la linea- rité d'éclairage de la rampe. 11.- entreur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un premier capteur, destiné à contrôler le "saut" de la Jante présente la forme d'une équerre pour être placé sous la orante de la roue, ou bien, conformé Judicieusement pour êLre dispos au-dessus de celle-ci lorsqu'elle est pourvue d'un pneumetique, tandis que le second capteur,destiné à la mesure du "voile", est constitué par une plaquette métallique verticale; ces deux capteurs étant isolé des conducteurs extérieurs (blindages) mis à la masse, mais relis électri quement aux condacteurs intérieurs, reliés eux-mêmes aux systèmes électrostatiques. 12.- Centreur selon les revendications 1 et 1X, caractérisé par le fait que les capteurs peuvent etre réglables dans le sers vertical, race à une encoche pratiquée à cet effet dans ceux-ci, et un moyen de maintien dans la position choisie (ressort, écrou ou autre).