Brevet FR2449874A1 — publié le 19800919

La présente invention concerne la détermSlaticn de la charge supportée par un essieu de véhicule. Elle s'applique plus particulièrement aux poids-lourds et comporte l'utilisation de jauges de déformation ou d'autres extensomètres.- On connais déjà des détecteurs de charge utilisant des jauges de déformation coopérant avec l'essieu. Certaines dispositifs de ce genre utilisent une jauge de déformation collée sur les lames du ressort de suspension afin d'en mesurer la flexion. D'autres dispositifs, qui accèdent également à la valeur de la charge à partir du moment de flexion, comportent des jauges soudés à la partie inférieure et/ou supérieure de l'essieu, là où la déformation est maximum. Ces dispositifs souffrent de divers inconvénients La mesure de la charge à partir des lames de ressort né ces site des aménagements particuliers et délicats qui en diminuent la précision. De son coté, la mesure directe du moment de flexion sur l'essieu donne elle-même une valeur imprécise de la charge, car elle suppose que l'on'connait à l'avance la répartition du moment de flexion le long de l'essieu. En fait, cette répartitionèst mal connue notamment parce que le point d'ap plication de la réaction du sol sur la ou les roues d'un essieu n'est pas précisément défini et de plus variable suivant l'état de ce sol et le gonflement des pneus. La présente inventIon a pour objet un dispositif détecteur de charge extrêmement simple et précis, qui permette d'accéder directement à la charge subie par un essIeu de véhicule Le dispositif selon l'invention comporte au moins un extensomètre, de préférence une jauge de déformation, monté sensiblement centré à la hauteur de la ligne neutre de l'essieu, sur un côté de celui-ci, pour délivrer un signal proportionnel à l'effort tranchant induit par la charge supportée par l'essieu. L'essieu présente une partie en porte à faux qui est d'une part fixée à la caisse du véhicule au moyen de suspensions et d'autre part en appui contre le sol par l'intermédiaire de roues. Cette partie de l'essieu peut ere assimiliée de façon générale à une poutre encastrée cté suspension dont l'autre extrémité est soumise à une réaction verticale du sol égale à la charge. Le point d'application de-la réaction du sol n'est pas connu de façon précise, mais on sait qu'une telle configuration induit le long de la poutre un effort tranchant vertical correspondant à la réaction du sol diminuée du poids de la ou des roues. Au niveau de la ligne neutre, très voisine du plan horizontal médian de l'essieu, sont seules présentes des contraintes de cisaillement.Dans cette zone, les directions des déformations principales dues au cisaillement font un angle de + 450 avec le plan médian horizontal. La résistance des matériaux montre de plus que la répartition des contraintes de cisaillement dans une section droite de prisme, et de tube en particulier, n'est pas uniforme mais, au contraire, passe par un maximum au voisinage de la ligne neutre, ce qui est un avantage important pour la précision de la mesure. En mesurant la déformation élastique en cisaillement de l'essieu au voisinage de la fibre neutre, on obtient donc une mesure directe de la charge de cet essieu qui n'est pas perturbée par la flexion de celui-ci variable avec la nature de l'appui des roues et de la suspension. Plus précisément, selon une autre caractéristique, la jauge est disposée sur la partie en porte à faux de l'essieu, entre la ou les roues et l'encastrement que constitue la fixation de l'essieu aux suspensions. Selon une autre caracteristique, la jauge est agencée pour détecter les déformations dues à l'effort tranchant, la direction de ces déformations formant un angle de 450 de part et d'autre de la direction verticale de l'effort tranchant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront à la lecture de la description cidessous d'un mode de réalisation préférentiel, illustré par les dessins sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une jauge utilisée dans le mode de réalisation préférentiel, - la figure 2 représente le montage des jauges sur l'essieu, et - la figure 3 est le schéma électrique du circuit de détection dans lequel sont montées les jauges. La figure 1 montre une jauge constituée d'un fil conducteur 11 qui vient s'enrouler autour de picots tel 14 pour former des brins successifs paralleles tels que 12 qui présentent avantageusement une inclinaison de 450 par rapport à la direction longitudinale de la jauge. Celle-ci présente en outre deux plages conductrices d'extrémité 10. La figure 2 représente de façon très schématique la roue 20 d'un poids-lourds montée sur un essieu 30 encastré au moyen de suspensions sur la caisse 40. Sur le coté arrière visible de cet essieu 30 sont disposées, au niveau du plan horizontal médian 50 et sensiblement perpendiculaires à celui-ci deux jauges 31 et 32 telles que celle de la figure 1. Ces deux jauges sont disposées à proximité l'une de l'autre, et leurs brins inclinés à 450 sont symétriques par rapport à une section droite verticale de l'essieu. Ainsi, les jauges sont sensibles l'une à la compression et l'autre à la traction induites par l'effort tranchant au voisinage de la fibre neutre. Cette disposition symétrique améliore la précision de la mesure en faisant disparaître toutes inégalités des contraintes. Sur la face avant de l'essieu sont disposées deux jauges 31', 32' (non représentées) montées comme les premières et symétriquement de celles-ci par rapport à un plan vertical contenant l'axe de l'essieu. Comme le montre la figure 3, les quatre jauges sont montées dans un pont de Wheatstone dont la tension de déséquilibre est liée aux variations de résistance électrique provoquées par les déformations qu'elles subissent. Bien entendu, les jauges en traction (31, 31' par exemple) voient leur résistance augmenter tandis que les jauges en- compression (32, 32' par exemple) voient leur résistance diminuer. La différence de potentiel mesurée entre les points 35 et 36 permet donc après étalonnage préalable une lecture directe de la charge de l'essieu. Afin d'obtenir une bonne précision il est souhaitable de câbler ces jauges de façon intercalée de telle sorte que les jauges adjacentes présentent une variation de résistances opposées.Plus particulièrement, les jauges 31, 31' subissent en charge une variation négative de leur résistance tandis que les jauges 32, 32' voient leur résistance augmenter. De préférence, les quatres jauges du pont présentent initialement une même résistance nominale. Pour des raisons de symétrie dans la mesure, et de précision, les jauges 31, 31' et 32, 32', ont été décrites dans une disposition symétrique par rapport au plan longitudinal vertical médian contenant l'axe de l'essieu. Toutefois, rien ne 5 s'oppose en principe à ce que les jauges 31 et 32 soient espacées des jauges 31' et 32' le long de l'essieu. Afin d'éviter des problèmes de dilatation différentielle due à des variations de température entre la face avant et la face arrière de l'essieu, les jauges sont avantageusement protégées par des capots. En outre, les jauges 31' et 32' peuvent etre constituées d'une trame et inversées quant à la disposition de leurs brins à 45 , ce qui nécessite de modifier en conséquence leur disposition dans le pont de Wheatstone. La fixation des jauges en position s'effectue avantageusement par collage, soudage, ou tous moyens équivalents. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation préférentiel décrit et s'étend à toute variante conforme à son esprit. Ainsi, un extensomètre de type électro-mécanique peut être substitué à une jauge, l'ancrage de cet appareil se faisant par exemple par les moyens classiques de pointes, trous coniques ou pieds creux - billes serties, une fixation adéquate à ressorts maintenant en place l'appareil malgré les trépidations, tout en ne gênant pas la mesure. Une fixation des pieds par vis sur plots soudés est également possible. Dans une autre variante, au lieu de deux jauges de cisaillement fixées côte à côte, perpendiculairement à la ligne neutre de l'essieu (proche de son axe longitudinal), on peut trouver avantage à fixer les'deux jauges de cisaillement parallèlement à la ligne neutre, de part et d'autre celle-ci. Dans ce dernier cas; si les deux autres jauges disposées de l'autre côté de l'essieu sont inversées, c'est-à-dire si deux jauges symétriques par rapport au plan vertical médian de l'essieu ont des brins à 45 orientés en sens inverse, l'asymétrie résiduelle de lecture par rapport à la ligne neutre se trouve compensée au niveau du pont de Wheatstone. Par ailleurs, l'usage -de deux jauges en sens inverse d'un même,côté de l'essieu permet, au niveau du pont de Wheatstone, de minimiser les effets de flexions ou de torsions appliquees à l'essieu, notamment durant la marche du véhicule (freinage, par exemple). REVENDICATIONS 1. - Dispositif de détection de la charge par essieu d'un véhicule, notamment de poids lourd, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un extensomètre, de préférence une jauge de déformation, monté sensiblement centré à la hauteur de la ligne neutre de l'essieu, sur un coté de celui-ci, pour délivrer un signal proportionnel à l'effort tranchant induit par la charge supportée par l'essieu. 2. - Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la jauge est disposée sur la partie en porte à faux de l'essieu entre la ou les roues et l'encastrement que constitue la fixation de l'essieu aux suspensions. 3. - Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la jauge est agencée pour détecter la déformation due à l'effort de compression et/ou de traction principale qui font un angle de 450 de part et d'autre de la direction verticale de l'effort tranchant. 4. - Dispositif de détection selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la jauge est constituée d'un fil ou d'une trame conducteur , rendu solidaire de l'essieu et dont on mesure la variation de résistance électrique, ce fil ayant des brins principaux orientés à 450 par rapport à la verticale. 5. - Dispositif de détection selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que deux jauges sont montées proches l'une de l'autre d'un même ctë de l'essieu, l'une pour être sensible à la composante de traction, et l'autre à la composante de compression. 6. - Dispositif de détection selon la revendication 5, caractérisé en ce que les jauges travaillant en compression et en traction sont câblées pour que leurs signaux s'ajoutent. 7. - Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une autre jauge est montée, comme la ou les premières, de l'autre côté de l'essieu. 8. - Dispositif de détection selon la revendication 7, caractérisé en ce que les jauges situées de part et d'autre de l'essieu sont disposées sensiblement symétriquement par rapport au plan vertical passant par l'axe de l'essieu. 9. - Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la ou les jauges sont montées dans un pont de Wheatstone. 10. - Dispositif de détection selon l'une des revendications 5 et 7, caractérisé par le fait qu'il comporte une première et une deuxième paire de jauges disposée de part et d'autre de l'essieu, au niveau de la fibre neutre de celui-ci et de façon sensiblement symétrique par rapport au plan vertical passant par son axe, les jauges d'une même paire étant agencées pour détecter l'une la déformation de traction principale, l'autre la déformation de compression principale due à l'effort tranchant induit par la charge, les jauges étant constituées de fils conducteurs de même résistance nominale câblés de façon intercalée dans un pont de Wheatstone dont le déséquilibre permet la mesure de la charge. 11. - Dispositif de détection, selon l'une des revendications 1 à 3 et 5 à 10, caractérisé par le fait que les jauges sont constituées d' extensomètres électro-mécaniques.