Brevet FR2472181A1 — publié le 19810626

2472B11 MACHINE DE SIMULATION D'ESSAIS POUR ROUES DE VEHICULES La présente invention concerne une machine de simulation d'essais pour roues de véhicules, destinée à reproduire les divers efforts s'exerçant en service sur le profil des roues telles que roues d'aéronefs, de voitures, voire même de véhi- cules ferroviaires. On connait des machines de simulation d'essais dans lesquelles un volant de grand diamètre est entraîné en rotation par son moyeu à l'aide d'un moteur électrique, et contre lequel vient s'appliquer une roue de véhicule, par exemple munie de son pneumatique, sur laquelle on exerce des forces radiale et latérale par rapport à l'axe central du volant. Des jauges de contraintes sont réparties sur la roue, et lorsque celle- ci est appliquée sur le volant, entraîné en rotation, les contraintes que subit la roue sont données par les jauges qui les transmettent aux appareils de contrôle disposés sur une console d'analyse des résultats. Ce type de machine présente des inconvénients dont l'un des plus importants est la durée de réalisation des essais com- plets d'un type de roues; dans le cas o l'on veut effectuer, par exemple sur une roue d'avion, environ 10.000 km d'essais, il faudra, dans le meilleur des cas, au moins 20 semaines pour réaliser ces essais, la vitesse de rotation du volant ne variant que de 3 à 10 km/h. A cela s'ajoute, une usure de pneumatiques, donc un changement de ces derniers d'environ fois, et par conséquent, une perte de temps importante pour les remplacer (plus de 200 heures pour environ 25 pneus), à cause des phénomènes de frottement et d'échauffement de la gomme et des toiles du pneumatique sur la périphérie du volant. De plus, un inconvénient supplémentaire et important de ce type de machine est l'encombrement proprement-dit; en effet, le volant mesure plusieurs mètres de diamètre ce qui néces- site bien évidemment une installation en conséquence; de même, pour entraîner ce volant, il faut utiliser un moteur électrique d'une puissance considérable. Par la présente invention, on se propose de remédier à ces divers inconvénients en concevant pour cela un type de machine de simulation d'essais pour roues de véhicules, qui soit à la fois d'un encombrement très réduit par rapport aux ma- chines de simulations connues, qui ne consomme pas de pneu- matiques, et avec laquelle la durée des essais soit considé- rablement réduite. A cet effet, selon l'invention, la machine d'essais pour roues de véhicules, se caractérise en ce qu'elle comprend un bâti rigide sur lequel sont disposées, d'une part, une roue retenue sur le bâti par son moyeu, et, d'autre part, autour de la roue, une pluralité de supports sur lesquels sont posi- tionnés des vérins exerçant des efforts sur la jante de la roue. De façon à ce que les faces extérieures, par rapport au moyeu, des deux rebords de la roue, qui sont, dans le cas de roues équipées de pneumatiques, les faces destinées à venir au contact des talons du pneumatique, soient sollici- tées, chaque support est muni de deux vérins, chacun des vérins appliquant des efforts sur l'un des deux rebords. De plus, l'extrémité des vérins, située du côté des rebords de la roue, est équipée d'un sabot flexible de rigidité va- riable, sur lequel est ajouté un matelas de répartition, réalisé sous forme d'une bande de caoutchouc épousant la forme des rebords de la jante, recevant le pneumatique; cet en- semble sabot et bande en caoutchouc a l'avantage de se substi- tuer, lors des essais, aux talons du pneumatique, et, par conséquent, au pneumatique proprement-dit. Sur chaque support, sont maintenus deux patins, reliés chacun a l'extrémité en regard de l'un des deux vérins, dont est muni le support par une semelle réglable en position sur une face concave présentée par chaque patin en regard du vérin, les patins étant disposés l'un vis-à-vis de l'autre de sorte que leurs faces concaves soient dos-à-dos, de manière à auto- riser un réglage angulaire des vérins vis-à-vis de la roue. Avantageusement, des moyens de réglage assurent, d'une part, aux deux patins de chaque support, positionnés et montés coulissants sur ce dernier, un réglage longitudinal, et, d'autre part, â chaque support, montés sur le bâti, un ré- glage radial par rapport à l'axe de la roue. De manière â% reproduire la totalité des efforts que reçoit la roue, il est disposé une pluralité de sabots appliquant leurs efforts sur la partie centrale de la jante par l'inter- médiaire d'éléments élastiques. L'effort du piston du vérin est transmis à ou au (x) sabot (s) associé (s) au moyen d'un embout, monté par une de ses extré- mités en bout du piston, et appliquant par son autre extré- mité, une bille principale dans une cuvette, portée sur une face d'un palier dont la face opposée applique contre le ou les sabot (s) associé (s) un nombre égal de billes secon- daires. Le moyeu de la roue est monté au moyen de roulements sur une fusée située au centre d'une table que comprend le bâti et il est prévu sur l'extrémité de la fusée opposée à celle por- tant le moyeu de la roue, des moyens d'entraînement en rota- tion de cette fusée, permettant d'effectuer des essais de 1.5 fatigue sur les bagues des roulements, ainsi que des essais de flexion de la fusée. Les vérins d'une telle machine sont, de préférence, alimentés en pression au moyen de servo-valves, en nombre égal aux vé- rins, elles-même alimentées par une pompe hydraulique et commandées par un programmateur recevant des impulsions élec- triques d'un générateur d'impulsions ainsi que des informa- tions provenant d'un comparateur analysant le spectre machine des contraintes, reçues par des jauges de contraintes collées sur la périphérie de la roue, par rapport au spectre réel des contraintes préalablement enregistré. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple parti- culier de réalisation, qui sera à présent décrit, à titre non limitatif, en référence aux figures annexées dans les- quelles: - la figure 1 représente une demi-coupe contiguë à une demi- vue de la machine de simulations d'essais, - la figure 2 représente le montage d'un vérin entre son support et la roue, suivant la section I-I de la figure 1, - la figure 3 représente schématiquement une installation permettant de réaliser la simulation au moyen de la machine selon les figures 1 et 2. En référence à la figure 1, la machine de simulation d'essais pour roues de véhicule, comprend un bâti 1 constitué d'une table 2, au centre de laquelle se trouve une colonne 3 munie à sa base d'un socle 4, lequel est supporté par des pieds réglables 5. A l'intérieur de la colonne 3, est positionnée une fusée 6 portant à son extrémité supérieure une roue 7 montée par son moyeu 8 sur des roulements 9; l'extrémité inférieure de la fusée 6 porte un premier engrenage 10 en- tralné en rotation par l'intermédiaire d'un second engrenage 11 monté sur un moteur électrique 12. Ce dispositif permet à la fusée 6 d'être animée d'un mouvement de rotation de ma- nière à effectuer des essais mécaniques, plus particulière- ment de fatigue sur les bagues intérieures des roulements 9, et de flexion de la fusée 6. Autour de la roue 7, des supports 13 sont disposés à inter- valles angulaires réguliers, et sont munis, chacun, de deux vérins 14 et 15, positionnés l'un en-dessous de l'autre, et de manière divergente, par rapport aux supports 13 de façon à ce que les vérins supérieurs 14 appliquent des efforts sur la face extérieure, par rapport au moyeu 8 du rebord supé- rieur 16 de la jante 18, et en ce que les vérins inférieurs 15 appliquent des efforts sur la face extérieure, par rapport au moyeu 8, du rebord inférieur 17 de cette même jante 18. Les extrémités tournées vers la roue 7 de chacun des vérins supérieurs et inférieurs 14 et 15 des supports 13 sont munies d'un sabot flexible 19 de rigidité variable sur lequel est fixé un matelas de répartition, réalisé sous la forme d'une bande de caoutchouc 20 épousant la forme des rebords 16 et 17 de.la jante 18; cet ensemble sabot 19 et matelas de répar- tition 20 épousant exactement la forme des talons du pneu- matique, l'utilisation de ce dernier n'est donc plus utile dans ce type de machine. Chaque support 13 est relié à ces deux vérins 14 et 15 par l'intermédiaire de deux patins 21 et 22 montés coulissants dans le support 13, et positionnés l'un en-dessous de l'autre; chacun de ces patins 21 et 22 étant relié à son vérin respec- tif par une semelle rigide 23 réglable en position sur une face concave 24 présentée par chaque patin, les patins étant disposés de façon à ce que leurs faces concaves 24 soient dos-à-dos, de manière à autoriser un réglage angulaire des vérins 14 et 15 vis-à-vis de la roue 7. Les patins 21 et 22 de chaque support. 13 se règlent verticalement, ou longitudi- nalement, par rapport à l'axe de la roue, au moyen d'une vis se logeant dans un trou taraudé pratiqué sur toute la lon- gueur des deux patins, et présentant deux pas de vis inversés de manière à ce que la manipulation de la vis 25, dans un sens ou dans l'autre, écarte ou rapproche les patins 21 et 22 l'un par rapport à l'autre. De même, il est possible d'effectuer un réglage radial de chacun des supports 13, par rapport à l'axe de la roue 7; en effet, il est prévu une tige filetée 26 se logeant dans un trou taraudé 27 appartenant aux supports 13, et munie à son autre extrémité d'une manivelle 28; la partie non filetée de la tige 26 étant maintenue dans un rebord latéral 29, fixé sur la table 2, et faisant office de palier. De plus, il-est monté, sur chaque support 13, un boitier 53 à l'intérieur duquel est maintenue une extrémité d'un arbre 54, retenue en translation par un épaulement radial externe. Sur l'autre extrémité de chaque arbre 54, est fixé un sabot à rigidité variable, muni d'une bande de caoutchouc 20, appliquant un effort sur la partie centrale de la jante 18 au moyen d'éléments élastiques telles que des rondelles de type "Belleville" 56 montées dans le bottier 53 autour de l'arbre 54. Sur la figure 2, nous retrouvons certains des éléments précé- demment décrits, comme le support 13, présentant une glis- sière dans laquelle coulissent les patins 21 et 22 (le patin 21 étant seul visible) traversés par la vis de réglage 25, assurant le déplacement dos-à-dos des deux patins 21 et 22, qui présentent sur leur face concave, une rainure 50 de pro- fondeur constante, dans laquelle est immobilisée, par des moyens connus, telles que des vis de pression à téton 51 dont les extrémités des tétons maintiennent la partie centrale 52, montée coulissante dans cette rainure, d'une semelle 23 permettant d'obtenir le réglage angulaire de la position du vérin 14, dont le cylindre 30 se rattache à cette semelle 23 par des moyens de fixation non représentés. Le cylindre 30 est alimenté en pression hydraulique au moyen d'un flexible 31; à l'intérieur du cylindre 30 est monté avec étanchéité un piston 32 équipé de deux joints 33 et 34. Lorsque le cylindre 30 est alimenté en pression, l'effort du piston 32 est transmis aux sabots 19 au moyen d'un embout , accouplé par une de ses extrémités en bout du piston 32 et appliquant par son extrémité opposée de forme concave, une bille principale 36 contre une cuvette 37, également de forme concave, portée sur une face d'un palier 38 dont la face opposée applique contre les sabots 19 deux billes secon- daires 39 maintenues chacune dans ces dernières au moyen de cales 40 ayant une face concave pour accueillir les billes, l'embout 35 et la cuvette 37 étant maintenus serrés contre la bille principale 36 au moyen d'une bague filetée 41. L'installation de simulation comprenant la machine qui vient d'être décrite, est représentée schématiquement sur la figure 3 et comprend les vérins supérieurs et inférieurs 14 et 15, schématisés sous forme de rectangle, reliés au moyen de leur flexible respectif 31 à des servovalves 41, en nombre égal aux vérins, et qui sont alimentées par une pompe hydraulique 42 et commandées par un programmateur 43. Ce dernier reçoit des impulsions électriques d'un générateur d'impulsions 44 - ainsi que des informations provenant d'un comparateur 45, qui analyse le spectre machine des contraintes obtenu dans le bloc 46 à partir des jauges de contraintes 47, collées tout autour de la périphérie de la roue 7, par rapport au spectre réel des contraintes 48, préalablement enregistré sur une roue en service. Cette machine est plus particulièrement destinée à tester les roues d'aéronefs, qui sont soumises à des charges et des déflexions beaucoup plus importantes que les roues de voi- tures, puisqu'elles doivent supporter, surtout lors de l'at- terrissage et pendant le roulage de l'aéronef sur le sol, la masse et la vitesse de l'avion, qui peuvent respectivement, pour un avion de transport, varier de 100 à 200 tonnes et atteindre lors de l'atterrissage plus de 200 km/h. En utili- sant la machine conventionnelle précitée, et dans le cas ou l'on veut effectuer des essais de 10.000 km sur une roue, il faudra environ 5 à 6 mois pour réaliser la totalité de ces essais, en consommant, de plus, une vingtaine de pneuma- tiques; en utilisant cette nouvelle machine de simulation, la durée des essais peut être ramenée a une semaine, soit environ 25 à 30 fois moins de temps par rapport à la machine conventionnelle. En effet, dans le cas o l'on veut effec- tuer, sur une roue de 1,2 m de diamètre, donc d'un dévelop- pement d'environ 3,8 m, des essais de 10.000 km, il faudra réaliser sur cette roue, un nombre de cycles égal à 10000 = O, 0038 2.600.000, soit avec la machine de simulation dont les vérins répondent à 5 cycles par seconde: 2.600.000 = x 3600 144 heures, soit un peu plus de 6 jours d'essais continus. Cette simulation peut être réalisée à l'aide de la machine, qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 et 2, faisant partie de l'installation qui sera à présent décrite en référence à la figure 3. Le montage de la roue 7 sur sa fusée 6, et les positions et réglages des vérins étant effectués, la pompe hydraulique 42 et le générateur d'impulsions 44 sont mis en marche, ce qui a pour conséquence d'alimenter respectivement le programma- teur 43 en impulsions électriques de commande et les servo- valves 41 en fluide hydraulique sous pression. Ces dernières sont pilotées par le programmateur 43, et transmettent ainsi aux vérins 14 et 15 un ordre de commande hydraulique de cinq cycles par seconde; de ce fait, les rebords inférieurs et supérieurs 16 et 17 de la jante 18 vont subir des contraintes qui seront similaires à celles reçues lors du roulage de l'aéronef sur le sol et transmises par les talons du pneuma- tique. En effet, les jauges 47 enregistrent les contraintes subies par la roue, lesquelles sont ensuite analysées dans le comparateur 45, de manière à corriger éventuellement le programmateur 43 à la suite de la comparaison entre le spec- tre machine des contraintes établi dans le bloc 46 et prove- nant de la roue 7, et le spectre réel des contraintes enre- gistré sur bandes magnétiques dans le bloc 48, et préalable- ment recueilli sur une roue en service. 3-5 R E V EN DI C A T IONS 1/ Machine de simulation d'essais pour-roues de véhi- cules, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti rigide sur lequel sont disposées, d'une part, une roue retenue sur le bâti par son moyeu, et, d'autre part, autour de la roue, une pluralité de supports sur lesquels sont positionnés des vérins exerçant des efforts sur la jante de la-roue. 2/ Machine selon la revendication précédente, carac- térisée en ce que chaque support est muni de deux vérins dis- posés de façon à ce que chacun des deux vérins applique des efforts sur la face extérieure, par rapport au moyeu, sur l'un des deux rebords de la jante de.la roue. 3/ Machine selon l'une des revendications 1 et 2 pré- cédentes, caractérisée en ce que l'extrémité des vérins, si- tuée du c8té de la roue, est associée à au moins un sabot flexible de rigidité variable, épousant la forme de la face extérieure, par rapport au moyeu, du rebord de la jante de la roue. 4/ Machine selon la revendication 3 précédente, ca- ractérisée en ce qu'un matelas de répartition, réalisé sous forme d'une bande de caoutchouc, recouvre la face des sabots tournée vers la jante. / Machine selon l'une des revendications 1 à 4 pré-. cédentes, caractérisée en ce que sur chaque support, sont maintenus deux patins, reliés chacun à l'extrémité en regard de l'un des deux vérins, dont est muni le support par une se- melle réglable en position sur une face concave présentée par' chaque patin en regard du vérin, les patins étant disposés l'un vis-à-vis de l'autre de sorte que leurs faces concaves soient dos-à-dos, de manière à autoriserun réglage angulaire des vérins vis-à-vis de la roue. 6/ Machine selon l'une des revendications 1 à 5 pré- cédentes, caractérisée en ce que les deux patins de chaque support sont montés coulissants et sont positionnes sur ce dernier, par des moyens de réglage longitudinal par rapport a l'axe de la roue, portés par le support. 7/ Machine selon l'une des revendications 1 à 6 pré- cédentes, caractérisée en ce que le bâti porte des moyens 2472 18 1 assurant séparément pour chaque support le réglage radial de ces derniers par rapport à l'axe de la roue. 8/ Machine selon l'une des revendications 1 à 7 pré- cédentes, caractérisée en ce que des sabots munis de matelas de répartition sont disposés autour de la roue et appliquent des efforts sur la partie centrale de la jante au moyen d'élé- ments élastiques. 9/ Machine selon l'une des revendications 1 à 8 pré- cédentes, caractérisée en ce que l'effort du piston du vérin est transmis à ou au (x) sabot (s) associé (s) au moyen d'un embout, monté par une de ses extrémités en bout du piston, et appliquant par son autre extrémité, une bille principale dans une cuvette, portée sur une face d'un palier dont la face opposée applique contre le ou les sabot (s) associé (s) un nombre égal de billes secondaires. / Machine selon l'une des revendications 1 à 9 pré- cédentes, caractérisée en ce que le moyeu de la roue est monté au moyen de roulements sur une fusée située au centre d'une table que comprend le bâti et sur laquelle repose les supports de vérins, l'extrémité de la fusée opposée à celle portant le moyeu de la roue étant relié à des moyens d'entraînement en rotation. 11/ Machine selon l'une des revendications 1 à 10 pré- cédentes, caractérisée en ce que sa pluralité de vérins est alimentée en pression au moyen de servo-valves, en nombre égal aux vérins, elles-même alimentées par une pompe hydraulique et commandées par un programmateur recevant des impulsions électriques d'un générateur d'impulsions ainsi que des infor- mations provenant d'un comparateur analysant le spectre ma- chine des contraintes, reçues par des jauges de contraintes collées sur la périphérie de la roue, par rapport au spectre réel des contraintes préalablement enregistré.