Brevet FR2484089A1 — publié le 19811211

Banc d'essai d'engrenages sous charte. L'invention est relative à un banc d'essai d'engrenages sous charge en circuit fermé, du genre de ceux qui comprennent - un moteur d'entrainement du banc, - un ensemble de dispositifs d'engrenages en essai notamment montés en opposition, - des moyens de mesure de divers paramètres tels que couple et vitesse de rotation, - une barre de torsion incorporée dans le circuit fermé, - et des moyens permettant d'appliquer, notamment en fonctionnement, un couple de torsion aux dispositifs d'engrenages en essai. On sait que, de tels bancs d'essai en circuit fermé permettent d'effectuer des essais sous charge avec une dépense d'énergie réduite. En effet, le moteur d'entrainement du banc n'a pas à vaincre la charge appliquée aux dispositifs d'engrenages, notamment montés en opposition. Toutefois, l'application du couple de torsion aux dispositifs en essai demande à etre améliorée. L'invention a pour but, surtout, de rendre les bancs d'essai d'engrenages du genre défini précé demment tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tels que les moyens permettant d'appliquer un couple de tor sion aux dispositifs en essai soient d'une réalisation plus efficace, sous un encombrement réduit. Il est souhaitable, en outre, de pouvoir appliquer et modifier le couple de torsion pendant la rotation du banc. Selon l'invention, un banc d'essai d'engrenages sous charge en circuit fermé, du genre défini précédem ment, est caractérisé par le fait que les moyens per mettant d'appliquer un couple de torsion aux'disposi- tifs en essai comprennent des moyens de calage angulaire, à fonctionnement irréversible, qui relient deux parties du circuit situées respectivement en amont et en aval des dispositifs en essai, ces moyens de calage angulaire étant agencés de manière à permettre d'établir, à partir d'une action extérieure, un calage angulaire déterminé entre les deux parties du circuit, et donc un couple de torsion déterminé, l'ensemble étant tel que le susdit -calage subsiste, lorsque l'action extérieure cesse, par suite de l'irréversibilité de fonctionnement des moyens de calage. Avantageusement, les moyens de calage angulaire à fonctionnement irréversible comprennent deux pignons planétaires coaxiaux, liés en rotation, respectivement, aux.susdites deux parties du circuit, l'un de ces pignons planétaires étant à denture corrigée et comportant un nombre de dents différent de l'autre pignon, ces deux pignons étant propres à engrener avec un meme satellite porté par un axe écarté de l'axe des planétaires, et des moyens d'entrainement sont prévus pour entrainer en rotation l'axe du satellite autour de l'axe des deux planétaires afin d'introduire un décalage angulaire entre les deux planétaires et d'appliquer ainsi un couple de torsion, les deux planétaires restant bloqués l'un par rapport à-l'autre par le satellite lorsque les moyens d'entrainement de l'axe du satellite cessent d'agir. Les moyens d'entrainement de l'axe du satellite autour de l'axe des planétaires comprennent un moteur, notamment électrique, dont le rotor est lié en rotation à l'axe du satellite et dont le stator est lié en rotation à l'un des planétaires. Avantageusement, la liaison entre le rotor du moteur et l'axe du satellite est assurée par l'intermédiaire d'un train épicycloldal, en particulier à deux étages. Lorsque le moteur d'entralnement de l'axe du satellite est un moteur électrique, l'alimentation est assurée par un collecteur à bagues entourant le stator et par des balais en appui sur les bagues. De préférence, les deux planétaires sont entrainés par deux axes concentrlques qui sont reliés, mécaniquement, l'un en aval, à la barre de torsion, l'autre en amont, notamment par l'intermédiaire d'une chaine et de deux pignons, au moteur d'entrainement du banc. L'invention consiste, mises à part les dispo- sitions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ciaprès à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence aux dessins.ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1,de ces dessins, est un schéma d'ensemble d'un banc d'essai d'engrenages conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, d'une partie du banc de la figure 1. La figure 3, enfin, est une coupe à plus grande échelle suivant III-IiI7du dispositif d'alimentation du moteur électrique à bagues et collecteur. En se reportant aux dessins, notamment à la figure 1, on peut voir un banc d'essai d'engrenages sous charge en circuit fermé, qui comprend un moteur 1 d'entrainement du banc, un ensemble de deux dispositifs d'engrenages 2, 3, en essai, montés en opposition, des moyens de mesure 4 de divers paramètres, une barre de torsion 5 et des moyens T permettant d'appliquer, notamment en fonctionnement, un couple de torsion aux dispositifs 2 et 3 en essai. Dans l'exemple envisagé, les dispositifs en essai 2 et 3 sont formés par des boites de vitesses avec différentiel dont la deuxième sortie 2a, 3a est bloquée.Ces boites de vitesses 2 et 3 ont été schématiquement représentées par un contour de carter. Les différents éléments du circuit sont reliés en rotation par des joints de transmission homocinétiques tels que 6. Les moyens de mesure 4 comprennent un capteur de couple et un capteur de vitesse de rotation reliés à des appareillages (non représentés) de traitement du signal et de visualisation. L'entrainement du banc, à partie du moteur 1, est assuré par l'intermédiaire d'un accouplement 7. Les moyens T permettant d'appliquer un couple de torsion, c'est-à-dire une charge, aux dispositifs 2 et 3 en essai comprennent des moyens C de calage angulaire à fonctionnement irréversible qui relient deux parties 8 et 9 du circuit situées respectivement en amont et en aval des dispositifs en essai. Les termes "amont" et "aval" doivent etre compris en considérant un sens de transmission du mouvement de rotation qui part du moteur d'entrainement 1 puis passe par le premier dispositif en essai 2, par le second dispositif 3 pour revenir à la barre de torsion 5 et à la partie 9. Ces moyens de calage angulaire sont agencés de manière-à permettre d'établir, à-partir d'une action extérieure,un calage angulaire déterminé entre les deux parties 8 et 9 du circuit et donc un couple de torsion déterminé qui exerce une charge sur les dispositifs 2 et 3 en opposition. L'ensemble est tel que le susdit calage subsiste, lorsque action extérieure cesse, par suite de l'irréversibilité de fonctionnement des moyens de calage C. Ces moyens de calage C comprennent avantageusement deux pignons planétaires, co-axiaux C1, C2 (voir fig. 1 et 2). Le premier pignon planétaire C1 est relié en rotation à la partie 8 par une transmission comprenant deux pignons 10, 11, de même diamètre et une chaine 12 s'enroulant autour des pignons 10 et 11. Le planétaire C1, co-axial au pignon 10, est relié à ce pignon par un manchon tubulaire 13 solidaire en rotation, vers une extrémité, du planétaire Clf et, vers son autre extrémité, du pignon 10. Le pignon 11 est solidaire en rotation de la partie 8 du circuit du banc d'essai. Le deuxième planétaire C2 comporte un nombre différent de dents de celui du planétaire C1, par exemple un nombre de dents inférieur d'une unité au nombre de dents de C1. Le planétaire C2 est à denture corrigée de manière à pouvoir engrener avec un même satellite B. De ce fait, le planétaire C2 présente un pas circonférentiel différent de celui du planétaire C1, pour un module et un diametre-primitif identiques. Les deux dents des deux planétaires C1, C2 qui sont en prise avec le satellite B occupent la même position angulaire. Le planétaire C2 est calé en rotation sur l'extrémité d'un arbre 14 qui traverse axialement le manchon 13. L'extrémité de cet arbre opposée au pianétaire est liée en rotation à la partie 9 du circuit. Le satellite B est porté par un axe 15 écarté de l'axe des planétaires, c'est-à-dire écarté de l'axe géométrique de l'arbre 14. Cet axe 15 est monté sur un porte-satellite A propre à tourner autour de l'axe géométrique de l'arbre 14. Des moyens d'entrainement E sont prévus pour entrainer en rotation ce porte-satellite A et l'axe 15 du satellite autour de l'axe des deux planétaires C1, C . Le satellite B est lui-même entrainé en rotation. 2 L'entrainement en rotation du satellite B provoque l'alignement successif des dents en vis-à-vis des deux planétaires Cl, C2. Il en résulte un décalage angulaire qui engendre la torsion de la barre 5 et la mise sous charge des dispositifs en essai 2, 3 .Les moyens d'entrainement E de l'axe 15 du satellite B comprennent un moteur électrique 16, dont le rotor 16a est lié en rotation au porte-satellite A et à l'axe 15 par l'intermédiaire d'un train épicycloidal réducteur R (F-oir notamment fig. 2). Le stator 16b du moteur 16 est solidaire en rotation du planétaire C1. L'axe du moteur 16 est situé dans le prolongement de l'axe des planétaires C1, C2. Le train réducteur épicycloidal R est à deux étages. I1 comprend, comme mieux visible sur la figure 2, un pignon 17 solidaire en rotation de l'arbre du rotor 16a du moteur 16. Ce pignon 17 est supporté dans le boitier 18 du réducteur par un roulement à billes 19 le pignon 17 engrène avec un satellite 20 qui roule, extérieurement, sur ce pignon 17. Ce-satellite 20 en grène également avec une couronne dentée 21 prévue sur la surface intérieure du boitier 18 , le satellite roule donc à l'intérieur dè cette couronne. Le satellite 20 est monté libre en rotation sur un axe 22 porté par un plateau 23 coaxial aux planétaires C1, C2 , ce plateau 23 est solidaire de deux prolongemente axiaux montés dans des paliers à aiguilles 23a, 23b disposés dans des logements prévus, respectivement, dans le pignon 17 et dans le porte-satellite A. Le plateau 23 peut tourner autour de l'axe géométrique commun du planétaire C1, C2. Le prolongement du plateau 23 situé du côté opposé au moteur 16 est muni d'un pignon 24, coaxial aux planétaires C1, C2. Ce pignon 24 appartient à un deuxième étage de réduction et est propre à coopérer avec un autre satellite 25 lequel engrène, également, avec une couronne dentée 26 prévue contre la surface intérieure du boitier 18. Ce satellite 25 est monté libre en rotation sur un axe 27 monté sur le porte-satellite A. Le satellite 25 est situé, par rapport au porte-satellite A, du coté opposé au satellite B. Comme visible sur la figure 2, le planétaire C2 comporte un épaulement de centrage engagé dans un évidement complémentaire du porte-satellite A, le plané taire C2 étant libre en rotation par-rapport au portesatellite A, Un montage semblable est prévu entre les planétaires C1 et C2, libres en rotation l'un par rapport à l'autre. Le satellite B est compris, axialement, entre le porte-satellite A et une coupelle 28. Cette coupelle est reliée au porte-satellite A d'une part par l'axe 15 du satellite B et, d'autre part, par au moins un axe supplémentaire de liaison 29, diamétralement opposé à l'axe 15 ; une entretoise 30, formée par un manchon cylindrique, est engagéeautour de l'axe 29 pour maintenir l'écartement entre la coupelle 28 et le porte-satellite A. L'alimentation en courant électrique du moteur 16, dont le stator 16b est entraîné en rctation avec le planétaire C1, est assurée par un collecteur à bagues 31 prévu à la périphérie du stator et tournant avec celui-ci. Des balais 32 (voir notamment fig. 3), qui ne participent pas au mouvement de rotation du stator, assurent l'alimentation par un contact glissant. Ces balais sont articulés sur un axe 33 , des ressorts 34 exercent un effort tendant à appliquer les balais contre les bagues 31. Un levier coudé 35 commandé par un électro-aimant poussant 36 est disposé de manière à libérer les ressorts 34 quand l'électro-aimant est excité , ce qui a pour effet d'appliquer les balais pendant la durée de la mise sous couple du banc. Quand l'électro-aimant est au repos, le levier 35 écrase le ressort 34, ce qui a pour effet d'écarter les balais 32 des bagues 31 pendant -la durée de 1 essai. Ceci étant, le fonctionnement du banc d'essai d'engrenages est le suivant. Lorsque les dispositifs 2 et 3 à essayer ont été montés dans le banc, selon le schéma de la figure 1, le moteur d'entrainement 1 est mis en marche. Les éléments du circuit fermé sont entrainés en rotation sans être soumis à une charge Le stator 16b du moteur de mise sous charge 16 tourne avec le planétaire C1 Le moteur électrique 16 n'est pas alimenté en courant électrique de telle sorte que son rotor 16a reste immobile par rapport à son stator 16k. Pour mettre les dispositifs 2 et 3 sous charge, on alimente en courant électrique le moteur 16 en appliquant les balais 32 contre les bagues 31 du collecteur. Le rotor 16a est entrainé en rotation par rapport au stator 16b. En se reportant à la figure 2, on voit que, par suite de cette rotation relative, le pignon 17 tourne par rapport à la couronne dentée 21. Le satellite 20 roule contre cette couronne 21 et son axe 22 est entraîné dans un mouvement de rotation autour de l'axe géométrique des planétaires C1 et C2. L'axe 22 entraîne le plateau 23 et le pignon 24 en rotation, avec une vitesse démultipliée par rapport à la vitesse relative du pignon 17 et de la couronne 21. I1 en est de mêue pour le deuxième étage de réduction formé par le pignon 24 et le satellite 25. Finalement, l'axe 27, qui tourne autour de l'axe géométrique commun des planétaires C1, C2 va entrainer le portesatellite A. Dans sa rotation, le porte-satellite A entraine l'axe 15 suivant une trajectoire circulaire autour de l'axe géométrique commun des planétaires C1, C2. Le satellite B, monté libre en rotation sur cet axe 15 décrit une trajectoire circulaire tout en tournant autour de l'axe 15. Chaque dent du satellite B coopère avec un entre-dent du planétaire C1 et un entre-dent du planétaire C2 qui sont successivement amenés dans la même position angulaire relative. Du fait que le planétaire C2 a un nombre de dents différent du planétaire C1, lesatellite B provoque, en tournant, un décalage angulaire entre les planétaires C1 et C2 par rapport à la position relative qu'ils occupaient au début de la rotation du satellite B. Il en résulte une torsion de la barre 5 et un décalage angulaire des parties 8 et 9 (fig. 1). Quand les moyens de mesure 4 indiquent que le couple souhaité, constituant la charge des dispositifs en essai 2 et 3, est atteint, l'alimentation en courant électrique du moteur 16 est arretée, par l'action de l'électro-aimant 36 (fig. 3) qui écarte les balais 32 des bagues 33. Du fait de l'irréversibilité des moyens de calage angulaire C, le couple de torsion, constituant la charge, se maintient sur la barre de torsion. Les deux planétaires C1, C2 soumis à ce couple ont tendance à tourner l'un par rapport à l'autre, en sens contraire , toutefois, ils restent bloqués en rotation l'un par rapport à l'autre par la dent du satellite B qui coopère simultanément avec ces deux planétaires. Il est possible de modifier, aisément, en cours d'essai la charge à laquelle sont soumis les dispositifs 2 et 3 en cours d'essai, en faisant tourner le moteur électrique 16, de mise sous charge, dans le sens approprié. Les moyens, prévus par l'invention, pour appliquer un couple de torsion aux dispositifs en essai sont d'un encombrement réduit. Les moyens de calage- angulaire, à fonctionnement irréversible, qui ont été décrits correspondent à un mode de réalisation particulièrement avantageux. D'autres réalisations seraient possibles, par exemple en mettant en oeuvre une transmission à fonctionnement irréversible à roue et à vis sans fin. REVENDICATIONS 1. Ban-c d'essai d'engrenages sous charge en circuit fermé comprenant - un moteur d'entraînement du banc,; - un ensemble de dispositifs d'engrenages en essai, notamment montés en opposition - des moyens de mesure de divers paramètres tels que couple et vitesse de rotation, - une barre de torsion incorporée dans le circuit fermé ;; - et des moyens permettant d'appliquer, notamment en fonctionnement, un couple de torsion aux dispositifs en essai, caractérisé par le fait que les susdits moyens permettant d'appliquer un couple de torsion aux dispositifs en essai comprennent des moyens (C) de calage angulaire, à fonctionnement irréversible, qui relient deux parties (8, 9) du circuit situées, respectivement, en amont et en aval des dispositifs en essai (2, 3), ces moyens de calage angulaire étant agencés de manière à permettre d'établir, à partir d'une action extérieure, un calage angulaire déterminé entre les deux parties (8, 9) du circuit et donc un couple de torsion déterminé, l'ensemble étant tel que le susdit calage subsiste, lorsque l'action extérieure cesse, par suite de l'irré versibilité de fonctionnement de ces moyens de calage. 2. Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (C) de calage angulaire à fonctionnement irréversible comprennent deux pignons planétaires (c1, C2) coaxiaux, liés en rotation, respectivement, aux deux parties (8, 9) du circuit, l'un de ces pignons planétaires (C2) étant à denture corrigée et comportant un nombre de dents différent de l'autre pignon (C1), ces pignons (C1, C2) étant propres à engrener-avec un meme satellite (B) porté par un axe (15) écarté de l'axe des planétaires, des moyens d'entraînement (E) étant prévus pour entrainer en rotation l'axe (15) du satellite (B) autour de l'axe des planétaires afin d'introduire un décalage angulaire entre les deux planétaires et donc d'appliquer un couple de torsion, les deux planétaires (C1, C2) restant bloqués 1 2 l'un par rapport à l'autre par le satellite (B), lorsque les moyens d'entrainement (E) cessent d'agir. 3. Banc d'essai selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens d'entraînement (E) de l'axe (15) du satellite (B) autour de l'axe des planétaires comprennent un moteur (16) notamment électrique, dont le rotor (16a) est lié en rotation à l'axe (15) du satellite et dont le stator (16b) est lié en rotation à l'un des planétaires (C ). 4. Banc d'essai selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rotor (16a) du moteur est lié à ltàxe (15) du satellite (B) par l'intermédiaire d'un train réducteur épicycloidal (R). 5. Banc d'essai selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le train épicycloidal (R) est à deux étages (17, 20, 22, 23 et 24, 25, 27). 6. Banc d'essai selon l'une quelconque des revendication 3 à 5, dans lequel le moteur d'entraî- nement de l'axe du satellite est un moteur électrique caractérisé par le fait que ce moteur électrique (16) est alimenté par un collecteur à bagues (31) entourant le stator (16) et'par des balais (32) qui peuvent etre appliqués contre les bagues pour l'alimentation, ou écartés des bagues pour couper cette alimentation. 7. Banc d'essai selon la revendication 2 ou selon l'ensemble de la revendication 2 et de l'une quelconque des revendications 3- à 6, caractérisé par le fait que les deux pignons planétaires (C1, C2) sont entrainés par deux axes concentriques (13, 14) qui sont reliés mécaniquement l'un (14) ,en aval, à la barre de torsion (5),1'autre (13) en amont,au moteur d'entrai- nement (1) du banc, notamment par l'intermédiaire d'une chaîne (12) et de deux pignons (10, 11).