Brevet FR2467385A1 — publié le 19810417

La présente invention concerne un appareil en vue de contrôler l'alignement d'essieux de roues, principalement dans des véhicules. Le réglage et le contrôle de la mise en alignement des essieux rotatifs d'une paire de roues d'un véhicule sont un problème connu dans la technique; un problème plus spécifi- que consiste à contrôler si l'axe de rotation d'une roue (dans le contexte de la présente spécification, par l'ex- pression "roue", on entend une seule roue ou deux roues en- semble) d'un côté du véhicule est exactement coaxial ou dans une inclinaison donnée par rapport à l'axe de rotation de la roue correspondante située de l'autre côté du véhicule. Pour des raisons évidentes, il est impossible de comparer directement les directions des deux axes de rotation et l'on doit recourir à des procédés et instruments de mesure plus ou moins sophistiqués pour déterminer la position et la direction des axes de rotation en question. Un dispositif relativement simple est décrit dans la demande de brevet française n0 76.22655 en vue de comparer les directions axiales d'une paire de roues d'un véhicule, la caractéristique essentielle de cet appareil étant un prisme optique pouvant dévier ou réfléchir un faisceau lu- mineux pratiquement exactement à 900, l'erreur atteignant tout au plus la moitié d'une minute angulaire. Un prisme optique de ce type est également décrit dans le brevet suédois n0 7508469-9. L'appareil connu consiste en un instrument de mesure absolue, c'est-àdire qu'il donne une information directe relative aux erreurs de position des roues, ainsi qu'aux valeurs absolues de l'erreur après que cet instrument ait été adapté de la manière prescrite aux roues examinées. Toutefois, on a trouvé qu'un appareil de mesure de ce type pouvant être considérablement simplifié et qu'il pouvait être rendu beaucoup plus économique en le conce- vant suivant la présente invention pour effectuer des me- sures relatives comparatives, l'appareil de l'invention pouvant être réalisé sans la précision extrême requise dans les appareils connus, permettant ainsi de réduire les frais de fabrication. En conséquence, l'invention a pour objet de fournir un appareil de mesure en vue de contrôler l'alignement d'es- sieux de roues, appareil à l'aide duquel on peut réaliser les mesures et les contrôles souhaités par des moyens consi- dérablement simplifiés, principalement du point de vue fa- brication, comparativement à des appareils de mesure sembla- bles connus antérieurement. On réalise cet objet au moyen de l'appareil suivant l'invention qui est caractérisé en ce qu'une échelle est disposée de façon à pouvoir être déplacée et verrouillée dans une position choisie le long d'une unité à échelle. L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 illustre schématiquement le mode de fonc- tionnement de l'appareil de mesure déjà connu et dont il a été fait mention dans l'introduction ci-dessus; les figures 2 et 3 illustrent un appareil de mesure réalisé conformément à la présente invention et adapté aux roues arrière d'un véhicule dans deux positions diffé- rentes en vue d'effectuer des mesures comparatives; la figure 4 illustre un curseur d'échelle faisant par- tie de l'appareil illustré dans les figures 2 et 3; la figure 5 est une coupe prise suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue schématique en perspective de deux unités faisant partie de l'appareil suivant l'in- vention, cette figure illustrant également la coopération de ces deux unités, lesquelles sont représentées dans leur totalité; les figures 7 à 10 illustrent schématiquement la façon dont les deux unités coopèrent pour contrôler les directions des axes des roues d'une paire dans certaines phases diffé- rentes de mesure. Afin de clarifier le concept fondamental de l'invention, on décrira brièvement le mode de fonctionnement de l'équipe- ment de mesure de la technique antérieure, par exemple, ce- lui connu d'après la demande de brevet française n0 76.22655 en se référant à la figure 1 qui illustre le châssis d'un poids lourd dont l'axe central longitudinal est désigné par X-X. L'appareil de mesure comprend une unité laser 10 et une barre de mesure ou ce que l'on appelle une règle à moyeu 20. Sur chacune des roues (dans ce cas, des roues jumelées) de la paire à examiner, est également montée ce que l'on ap- pelle une unité de centrage 15, de préférence, du type dé- crit, par exemple, dans le brevet français n0 75.12522. Cette unité de centrage est d'une nature telle qu'une fusée ou une broche 16 ressortant de cette unité puisse être ame- née pratiquement en position coaxiale absolue avec l'axe de rotation de la roue moyennant un simple réglage, cette bro- che représentant, dès lors, l'axe de rotation de chaque roue respective d'une paire. Dans la suspension de roues du type illustré, les deux axes de rotation doivent coïnci- der avec la ligne Y-Y entre les centres des roues, mais l'homme de métier comprendra que, dans d'autres cas, les roues peuvent être montées de telle sorte que les deux axes de rotation soient tous deux quelque peu inclinés, c'est-à- dire que chaque axe est sous un léger angle par rapport à la ligne Y-Y. Comme on le constatera, l'unité laser 10 est montée sur la broche de centrage 16 d'un côté, tandis que la règle à moyeu 20 est fixée à la broche 16' de l'unité de centrage montée sur le côté opposé. A une extrémité de l'unité laser, est prévu un prisme déflecteur 12 et, à l'endroit corres- pondant de la règle à moyeu, est prévue une échelle fixe 22 comportant un point zéro en son centre. Cette unité la- ser émet un faisceau lumineux qui est exactement perpendicu- laire à la broche 16 de l'unité de centrage et ce faisceau est réfléchi dans le prisme déflecteur 12 pour venir heur- ter l'échelle opposée 22 montée sur la règle à moyeu. Le système est alors conçu de telle sorte que, si la distance y comprise entre le centre de la broche 16 de l'unité de centrage 15 située du côté de l'unité laser et le point 2467-385 de réflexion dans le prisme déflecteur 12 est exactement égal à la distance y comprise entre le centre de la bro- che 16' de l'unité de centrage opposée 15' et le point zéro de l'échelle 22 de la règle à moyeu 20 et si, en outre, le prisme déflecteur 12 possède la propriété (mentionnée dans l'introduction ci-dessus) de réfléchir le faisceau laser sous un angle et qui est exactement de 90 , le point d'inci- dence du faisceau sur l'échelle 22 indiquera bien entendu directement si l'axe de la roue située du côté de l'unité laser, c'est-à-dire la broche de centrage 16, est légère- ment incliné par rapport à la ligne Y-Y de la paire de roues. Ainsi qu'on l'a déjà souligné, l'appareil de mesure selon cette forme de réalisation exige une grande précision, en particulier, en ce qui concerne le prisme déflecteur 12; toutefois, même les deux unités telles quelles exigent une grande précision lors de leur fabrication. Il n'est pas trop difficile de disposer les parties venant s'engager sur les broches 16 des unités de centrage de telle sorte que ces dernières soient dirigées exactement perpendiculairement à ces broches, mais il est coûteux de régler les deux uni- tés de telle sorte que les distances y définies ci-dessus soient exactement égales. L'appareil suivant la présente invention est basé sur la condition selon laquelle on peut pratiquer des mesures relatives au comparatives et, dès lors, les unités inter- venant dans cet appareil de mesure peuvent être réalisées beaucoup plus économiquement du fait qu'il faut une préci- sion beaucoup moins grande lors de la fabrication. Les figures 2 et 3 illustrent le nouvel appareil de mesure dans deux positions différentes de mesure. On supposera que l'on effectue une mesure sur les roues arrière 18 et 18' d'un véhicule et, comme on l'a indiqué précédemment, des unités de centrage appropriées 15 et 15' pourvues de broches 16 et 16'sont adaptées aux roues, comme illustré en figure 2. Une unité laser 30 comporte une barre ou un support 34 sur une extrémité duquel est monté un générateur de faisceau laser 35, tandis qu'une unité de réflexion ou de déviation optique 32 est montée sur l'extrémité opposée du support 34. Ce support comporte un élément de localisation 36 conçu pour coopérer avec la broche 16 de telle sorte que l'unité puisse être serrée perpendiculairement sur cette dernière. Pour pratiquer des mesures dans une position horizontale, l'unité laser comporte un niveau ou un indicateur d'incli- naison 38. En règle générale, l'unité laser 30 est, dès lors, analogue à l'unité laser 10 décrite brièvement ci-dessus, mais aucune exigence extrême n'est imposée à la précision des dimensions et du montage, ainsi qu'on l'a déjà souligné et qu'on l'expliquera en détail ci-après. Sur le côté opposé, une règle à moyeu 40 est fixée à la broche 16' de l'unité de centrage 15', cette règle comportant une barre ou un support 44 muni d'un élément de localisation approprié 46 afin de le localiser perpendiculai- rement sur la broche 16'. Toutefois, cette règle à moyeu ne comporte pas une échelle fixe, mais plutôt un curseur à échelle mobile 50 représenté en détail en figure 4 et com- portant un manchon 52 venant s'adapter et se déplaçant sur la barre 44, formant ainsi judicieusement un tube carré classique en métal léger. Ce manchon 52 peut être serré sur la barre au moyen d'une vis de blocage 58 et il supporte une plaque 55 comportant une échelle ayant un point zéro 56. A l'aide de l'appareil suivant la présente invention, on effectue, de la manière décrite ci-après, une comparaison entre la direction des deux axes des roues et une ligne de liaison centrale Y-Y. Le générateur 35 émet un faisceau laser 31, qui est réfléchi sous un angle a = 9Q0 dans le prisme déflecteur 32 et le rayon réfléchi 33 vient heurter l'échelle 55 formée sur le curseur 50 de la règle à moyeu. On suppose que le point déflecteur du prisme est à une distance Y, du centre de la broche, tandis que l'on suppo- se que le point zéro 56 de l'échelle 55 est à une distance Y2 du centre de la broche 16'. Or, si les deux broches 16 et 16' qui, dès lors, re- présentent les axes de rotation des deux roues, sont exacte- ment coaxiales et si l'angle a est exactement de 900, si les distances y1 et y2 sont exactement égales et si l'unité laser, ainsi que la règle à moyeu sont alignés exactement à angle droit par rapport aux broches de centrage respec- tives, dans le cas illustré en figure 2, le faisceau laser 33 viendra alors bien entendu heurter le point zéro 56 de l'échelle 55. Toutefois, si les éléments eux-mêmes, ainsi que leur alignement sont réalisés avec une précision mo- dérée, mais non extrême, il est prolable que le point o le faisceau laser 33 vient heurter l'échelle 55, se situera d'un côté du point zéro 56. Cette remarque s'applique, en particulier, si l'angle de réflexion a vient à dévier quelque peu de la position à 90 . Toutefois, en déplaçant simplement légèrement le cur- seur 50, on peut amener le faisceau laser 33 à venir heur- ter le point zéro 56 de telle sorte que l'on obtienne une position initiale dans laquelle le rayon vient rencontrer le point zéro. Ensuite, si l'on fait pivoter les deux uni- tés 30 et 40 sur 1800 pour les amener dans la position il- lustrée en figure 3, le faisceau laser 33 viendra alors ren- contrer l'échelle 55 au point zéro 56 (pour des raisons que l'on comprendra aisément), pour autant que les deux broches 16 et 16' soient coaxiales. D'autre part, si la broche 16 supportant l'unité laser vient à s'incliner quelque peu par rapport à la broche 16', le point d'incidence du faisceau laser se déplacera bien entendu après la rotation de 180 et ce mouvement le long de l'échelle 55 constitue une mesure de l'inclinaison de la broche 16, c'est-à-dire de la roue 18. -On effectue ensuite une nouvelle mesure, mais en in- terchangeant cette fois les unités de telle sorte que l'unité laser 30 soit fixée à la broche de centrage opposée 16' et vice versa. Cette permutation est nécessaire du fait que c'est toujours l'inclinaison de la broche sur laquelle est montée l'unité laser, qui est révélée par les mesures, ainsi qu'on le décrira plus en détail ci-après en se réfé- rant aux figures 7-10. Les mesures décrites ci-dessus aux- quelles viennent éventuellement s'adjoindre des mesures dans des positions intermédiaires, donnent une image complète de l'alignement des axes de rotation des deux roues. La figure 6 illustre, par une vue en perspective, une forme de réalisation pratique appropriée des deux unités intervenant dans l'appareil de mesure suivant la présente invention, ces unités étant représentées dans leur totali- té. La règle à moyeu 40 est réalisée comme décrit précédem- ment et, dès lors, elle comporte une barre ou un support sous forme d'un tube carré 44 pourvu d'un élément de loca- lisation 46 destiné à le localiser sur la broche de centra- ge, cette règle étant serrée sur cette broche au moyen d'un élément approprié 48. A l'autre extrémité de la barre 44, le curseur à échelle 50 décrit ci-dessus est adapté de façon à pouvoir coulisser et être verrouillé. Dans la pratique, l'unité laser est avantageusement réalisée en une structure plus compacte que celle représentée dans les figures 2 et 3 et c'est ainsi que l'unité laser illustrée en figure 6 comprend un générateur de faisceau laser 65 dont l'extrémité de sortie comporte un raccord 64 destiné à recevoir un manchon adaptateur 61 pouvant être verrouillé dans une position donnée dans ce raccord au moyen d'une vis de blocage 63. A son extrémité extérieure, le manchon adaptateur 61 supporte un élément déflecteur ou ré- fléchissant 62 qui peut être de n'importe quel type appro- prié, par exemple, un prisme réflecteur classique, un pris- me dit pentagonal ou une unité de prisme du type décrit dans le brevet suédois na 7508469-8. Un niveau 68 est monté sur le manchon 61 et toute l'unité laser 60 est fixée sur la broche de centrage y associée au moyen d'un élément de lo- calisation 66 muni d'un élément de serrage 67. On décrira à présent l'utilisation pratique de l'ap- pareil de mesure de l'invention à titre d'exemple en se référant aux figures 7 à 10 illustrant schématiquement la façon dont l'appareil fonctionne dans certains cas diffé- rents de mesure. On supposera tout d'abord (voir figure 7) que les axes de rotation de deux roues d'une paire sont par- faitement coaxiaux ce qui, dès lors, signifie que les broches 16 et 161 des unités de centrage qui ont été mises en place, sont également parfaitement coaxiales et que leurs axes cen- traux coïncident avec la ligne Y-Y s'étendant entre les cen- tres des roues. En outre, on supposera que le faisceau 33 réfléchi par l'unité laser 60 n'est pas réfléchi exactement à angle droit par rapport au sens longitudinal de l'unité, l'angle de réflexion déviant d'une légère valeur 6 (par exemple, environ 10 minutes angulaires) par rapport à la position à 900, comme indiqué-de manière fortement exagé- rée en figure 7. Si l'on règle le curseur 50 de telle sorte que le faisceau laser 33 vienne heurter le point zéro 56 de l'échelle associée à ce curseur, le faisceau viendra alors heurter le point zéro si l'on fait pivoter les uni- tés 40 et 60 sur 1800, comme représenté vers le bas de la figure 7, puisqu'aussi bien les broches 16 et 161 sont par- faitement coaxiales. Si l'on suppose à présent que la roue de gauche (sui- vant les figures des dessins annexés) sur laquelle est si- tuée la règle à moyeu 20, est légèrement décentrée de telle sorte que son axe de rotation forme spécifiquement un petit angle Y avec la ligne Y-Y s'étendant entre les centres des roues (voir figure 8), les relations ne changeront prati- qement pas. L'angle Y est en tout cas très faible, ce qui signifie que l'échelle du curseur 50 se déplacera de manière insignifiante pratiquement en ligne avec le faisceau 33, si bien qu'il sera impossible d'observer tout mouvement de son point d'incidence sur l'échelle. Dès. lors, comme re- présenté en figure 8, on supposera que la roue de droite est toujours en position correcte, c'est-à-dire que son axe de rotation coïncide avec la ligne Y-Y. Les conditions seront totalement différentes si les positions de la règle à moyeu et de l'unité laser sont in- terchangées comme représenté en figure 9. Bien qu'il puisse être très faible (ainsi qu'on l'a mentionné), l'angle d'in- clinaison y de la broche 161 implique un important balayage du faisceau laser 33 et si, comme représenté vers le bas de la figure 9, dans ce cas, le curseur 50 est déplacé de telle sorte que ce faisceau vienne heurter l'échelle de ce dernier au point zéro 56 en faisant ensuite pivoter le système sur 1800 (voir la partie supérieure de la figure 9), le point d'incidence du faisceau sera alors déplacé sur une distance s le long de l'échelle. Connaissant la distance séparant les unités, ainsi que leurs dimensions géométriques, on peut aisément établir des tableaux de calibrage de façon à pou- voir obtenir une mesure de l'angle d'inclinaison Y D'après l'exposé cidessus, on constatera dès lors que des mesures pratiquées avec l'appareil suivant l'in- vention permettent de déterminer l'angle d'inclinaison de l'axe de rotation de la roue sur laquelle est montée l'uni- té laser. Comme on l'a souligné à propos de la description de la figure 8, on ne peut observer si la broche de centra- ge 16 ou 16' sur laquelle est adaptée la règle à moyeu, est inclinée ou non. Si l'on suppose que l'on fait varier les conditions illustrées en figure 9 de telle sorte que l'axe de rotation de la roue de droite soit également incliné, par exemple, sous un angle 9P (comme représenté en figure 10), le faisceau laser 33 effectuera toujours un balayage s sur l'échelle du curseur 50. Afin de déterminer la dimen- sion de l'angle e, il convient d'interchanger une fois de plus les positions des unités de telle sorte que l'unité laser soit fixée à la broche de centrage de droite 16 et que le faisceau laser soit alors amené à effectuer un bala- yage sur l'angle /P lequel peut être déterminé sur la rè- gle à moyeu 20 fixée à la broche de centrage 16'. Selon ce mode opératoire, on peut effectuer une série de mesures et de contrôles précis sur un véhicule sans de- voir procéder à aucun démontage ou d'autres opérations sur le véhicule. Les éléments intervenant dans l'appareil de mesure suivant la présente invention peuvent être accou- plés aisément et rapidement aux roues du véhicule et les séries de mesures nécessaires peuvent être effectuées rapi- dement et simplement sur place, ainsi qu'on le comprendra du reste à la lecture de la description ci-dessus. Comme on l'a déjà souligné, les axes de rotation des roues d'une paire ne sont pas toujours en coïncidence et on peut les disposer intentionnellement de telle sorte qu'ils forment un certain angle l'un par rapport à l'autre, tandis que les axes géométriques du véhicule (pincement, carrosage, etc.) et toutes les configurations de ce type peuvent être contrôlés à l'aide de l'appareil de mesure suivant la pré- sente invention. il REVENDICATIONS. 1.- Appareil en vue de contrôler et de déterminer l'a- lignement d'essieux de roues, de préférence, les essieux de deux roues pratiquement coaxiales (dans le contexte de la présente spécification, l'expression "roue" désigne une seule roue ou deux roues ensemble) formant une paire de roues, cet appareil comprenant deux unités de mesure sous forme d'éléments allongés (30,40) conçus chacun pour être fixés à un essieu (16, 16') d'une roue (18, 18') d'une paire de telle sorte que ces éléments s'étendent pratiquement perpendiculairement et dans la même direction en dehors des essieux respectifs, une unité (40) comportant une é- chelle (55) située à une distance donnée (y2) de l'essieu coopérant (16'), tandis que l'autre unité (30) comprend un émetteur de rayon ou de faisceau, de préférence, une unité laser (35) émettant un faisceau lumineux (31), de même qu'un élément réflecteur (32) situé pratiquement à la même distance donnée (y1) de l'essieu (16) coopérant avec l'unité émettrice de faisceau, cet élément réflecteur étant conçu pour réfléchir le faisceau lumineux pratiquement à 9Q0 en direction (33) de l'échelle de l'unité (40), carac- térisé en ce que l'échelle (55) de l'unité (40) est conçue de façon à pouvoir être déplacée et verrouillée dans une position choisie le long de cette unité. 2.- Appareil suivant la revendication 1, cet appareil étant conçu pour mesurer des roues d'un véhicule dont les essieux sont représentés par des broches (16, 16') fixées à ces roues coaxialement à l'axe de rotation de chaque roue respective, l'unité à échelle (40) comprenant un organe support sous forme d'un tube en métal léger (44), de préfé- rence, un tube carré, muni d'un élément de localisation (46) avec un élément de fixation (48) en vue de fixer cette unité à échelle sur la broche (16') d'une roue (par exemple, 18') caractérisé en ce que l'échelle (55) qui, de préférence, est formée symétriquement de part et d'autre d'un repère central de point zéro (56), est montée sur un manchon ou curseur (50) pouvant être déplacé sur l'organe support (44) - 2467385 de l'unité à échelle (40), ce manchon ou ce curseur pouvant être verrouillé dans une position choisie au moyen d'un élément de verrouillage, par exemple, une vis de blocage (58). 3.- Utilisation d'un appareil de mesure suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 en vue de déterminer et de contrôler l'alignement des axes de rotation des roues d'un véhicule, cet appareil comprenant une unité (40) com- portant une échelle (55) avec un point zéro central (56), cette échellepouvant être déplacée le long de cette unité, de même qu'une unité (60) comportant un émetteur de rayon ou de faisceau (65) et un élément réflecteur (62) déviant perpendiculairement ce faisceau sur l'échelle (55) de l'uni- té (40), les roues étant examinées par paires, c'est-à-dire que l'appareil de mesure est fixé-sur une roue d'un côté du véhicule, ainsi que sur la roue opposée, de l'autre côté du véhicule, ces roues comportant des broches (16, 16') qui en ressortent coaxialement à l'axe de rotation de cha- que roue respective en guise de préparation à la mesure, caractérisée en ce que l'unité (60) émettant un faisceau est fixée momenta- nément dans une position donnée, de préférence, horizontale sur la broche (par exemple, 16) d'une roue, tandis que l'unité à échelle (40) est fixée dans une position corres- pondante sur la broche (16') de la roue opposée, cette unité émettant un faisceau occupant une position pratiquement parallèle à celle de l'unité à échelle de telle sorte que le faisceau (33) émis par l'unité (60) vienne heurter cette échelle (55); l'échelle (55) de l'unité (40) est déplacée dans une position dans laquelle le faisceau (33) vient heurter son point zéro (56); on fait pivoter, de préférence, de 1800, les deux uni- tés (40, 60) maintenues en, paralèle sur leurs axes de façon à les amener dans une nouvelle position; - un décalage éventuel du point d'incidence du faisceau (33) sur l'échelle (55) par rapport au point zéro (56) de cette dernière est noté afin de calculer le degré auquel l'alignement de l'axe de rotation de la roue mentionnée en premier lieu portant l'unité émettrice de faisceau dévie par rapport au sens de la ligne (Y-Y) s'étendant entre les cen- tres des roues; et on change les positions des deux unités (40,60), après quoi on effectue une fois de plus les étapes de mesure précitées afin de calculer la déviation éventuelle survenue dans l'alignement de l'axe de rotation de la deuxième roue.