Brevet FR2515822A1 — publié le 19830506

La présente invention concerne la structure des appareils d'essais dynamiques de torsion destinés à exercer un couple dynamique sur un échantillon soumis à des essais. Les appareils d'essais dynamiques de torsion de type hydraulique sont connus et utilisés pourles es- sais d'échantillons tels que des arbres ou des essieux. L'arbre ou l'essieu est en général entraîné à une pre- mière extrémité par un moteur et, à l'autre extrémité, il est raccordé d'une manière convenable à l'appareil d'es- sais de torsion. L'appareil d'essais dynamiques de torsion est utilisé pour l'application de forces ou de couples dyna- miques à l'arbre ou à l'essieu afin qu'il simule l'uti- lisation réelle de l'arbre dans une machine, par exemple sous forme d'un essieu dans une automobile Pendant des essais de simulation, la sécurité et la fiabilité de l'es- sieu sont déterminées. L'invention concerne un tel appareil d'essais dynamiques de torsion qui exerce un couple dynamique re- productible sur un échantillon d'essai, tout en étant de montage commode Cet appareil d'essais comporte un capot fixe reliant un premier et un second support fixes dis- tants dans l'espace Comme représenté, un appareil d'essais dynamiques de torsion de type hydraulique, ayant une partie d'arbre qui lui est solidaire, est monté sur le premier support fixe par des paliers afin qu'il puisse tourner. Les paliers sont lubrifiés par une huile qui peut circuler dans les paliers et s'égoutter dans une région comprise entre le premier et le second support fixeset recouverte par le capot Pendant que l'appareil hydraulique d'essais dynamiques tourne dans le capot, celui-ci collecte l'huile qui s'égoutte du palier et empêche sa projection, puis il évacue l'huile par un trou de purge formé au fond. Le premier support fixe peut être usiné avec un simple épaulement annulaire qui assure un meilleur ali- gnement de la partie rotative de l'arbre de l'appareil hydraulique d'essais dynamiques, sans que des joints d'étan- chéité à l'huile qui sont coûteux soient nécessaires La partie d'arbre est simplement mise en butée contre l'épau- lement annulaire, sans que des joints étanches à l'huile créent des perturbations En outre, le premier et le se- cond support fixes sont alignés facilement et rapidement l'un par rapport à l'autre par simple pilotage de l'extré- mité du capot sur les surface annulaires usinées sur les supprts Le premier et le second support fixes sont de préférence maintenus en coopération avec le capot par plu- sieurs boulons disposés entre eux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une élévation frontale d'un appareil d'essais dynamiques de torsion utilisé pour l'es- sai d'un échantillon; la figure 2 est une perspective de l'appareil d'essais dynamiques de torsion selon l'invention; la figure 3 est une coupe de l'appareil d'es- sais dynamiques de torsion, certaines parties étant repré- sentées en totalité pour des raisons de clarté; et la figure 4 est une coupe en partie schématique suivant la ligne 4-4 de la figure 3. Un appareil hydraulique d'essais dynamiques de torsion est repéré de façon générale par la référence sur la figure 1 Cet appareil est utilisé par exemple pour les essais d'échantillons tels que des arbres ou des essieux permettant la détermination de diverses caractéris- tiques mécaniques Comme représenté sur la figure 1, l'ap- pareil 10 d'essais dynamiques de torsion est utilisé de préférence pour éprouver un échantillon 12 qui est entraîné par un moteur 14 L'échantillon 12 est par exemple un ar- bre ou un essieu et il est avantageusement relié par un accouplement 16 au moteur 14 et par un accouplement 18 à l'appareil 10 d'essais dynamiques de torsion Cet échan- tillon est entraîné par le moteur et il entraîne à son tour un organe rotatif interne (décrit dans la suite du présent mémoire) de l'appareil 10 d'essais Ce dernier exerc*"ià, son tour des couples dynamiques à l'échantillon, et il simule ainsi l'utilisation réelle de l'échantillon dans une machine, par exemple d'un essieu utilisé dans une automobile. Les figures 2 et 3 représentent un mode de réa- lisation d'appareil 10 d'essais dynamiques de torsion qui est séparé de l'échantillon Cet appareil 10 a une base 20 sur laquelle sont montées une première et une seconde plaque fixes 22, 24 qui sont distantes l'une de l'autre. Les plaques 22, 24 sont en butée contre un capot 26 ayant de préférence une forme cylindrique Le capot 26 aligne les plaques 22, 24 de manière qu'elles soient sensiblement parallèles l'une à l'autre, par pilotage sur des surfaces annulaires 27 et 29 et par coopération avec des parties d'épaulement correspondantes 28, 30 qui sont usinées de façon convenable dans les plaques 22, 24 respectivement. Plusieurs boulons 32 placés autour de l'extérieur du capot 26 maintiennent la plaque 22, le capot 26 et la plaque 24 sous forme d'un tout. Un arbre 34 est monté afin qu'il tourne à l'in- térieur du capot 26 et entre les plaques 22, 24 Il passe par des orifices convenables formés dans ces plaques Une extrémité 37 de l'arbre 34 est reliée à l'accouplement 18 comme représenté sur la figure 1, afin que l'arbre 34 soit entraîné en rotation avec l'échantillon. Pendant que l'arbre 34 tourne avec l'échantillon 12, un moteur hydraulique rotatif portant la référence générale 36 exerce des couples dynamiques sur l'arbre 34 et en conséquence sur l'échantillon Ce moteur hydraulique 36 comporte un boitier externe 39 ayant des ailettes in- ternes 40 qui lui sont fixées L'arbre 34 a des ailettes 41 qui en dépassent Le moteur hydraulique est donné à titre purement illustratif et il est décrit de façon géné- rale dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 690 168. Comme l'indique la figure 4, l'introduction d'un fluide -4 sous pression dans les chambres 40 A provoque un déplace- ment relatif du bottier 39 et de l'arbre 34, dans un sens déterminé (il faut noter qu'un passage 40 C relie ces cham- bres l'une à l'autre) et les chambres 40 B sont alors reliées à la purge Lorsque les chambres 40 B reçoivent du fluide hydraulique sous pression (elles sont aussi reliées par un passage 40 D), les chambres 40 A étant reliées à la pur- ge, l'arbre 34 et le bottier 39 tournent l'un par rapport à l'autre dans l'autre sens. Le moteur 36 est de préférence commandé par une soupape asservie, le fluide hydraulique (huile) péné- trant dans des passages 40 E et 40 F formés dans l'arbre 34 qui sont reliés aux passages 40 C et 40 D respectivement. Le fluide hydraulique sous pression parvient aux passages 40 E et 40 F par l'intermédiaire d'un commutateur hydrauli- que 42, d'une manière connue, en provenance d'une soupape asservie. L'arbre 34 et un manchon 43 d'extrémité du bot- tier 39 sont disposés dans un orifice formé dans la plaque 22, dans un palier convenable 44 afin qu'ils puissent tour- ner Le palier 44,est d'un type très robuste et il est représenté sous forme de roulements à billes permettant l'encaissement de charges élevées Un lubrifiant convenable (huile) est transmis au palier 44 par une buse 46 de pro- jection, en provenance de l'extérieur, par l'intermédiaire d'un conduit 47 relié à une réserve comme représenté sur la figure 2 Le lubrifiant s'écoule par un conduit 47 pro- venant d'une réserve et dans le palier et il s'égoutte dans un espace interne 48 délimité par les plaques 22, 24 et le capot 26 Ce dernier empêche les projections ou pulvérisations d'huile lorsque celle-ci parvient sur les surfacesrotativesdu bottier 39 Un orifice 50 formé dans une surface inférieure du capot 26 permet au lubrifiant de s'égoutter du capot par un conduit convenable 52 vers un emplacement de collecte (non représenté) Grâce à l'uti- lisation du capot 26, l'utilisation de joints internes qui peuvent présenter des fuites et une usure, montés sur le palier 44, ne sont pas nécessaires Les plaques d'extré- mité qui supportent le boîtier 39 et l'arbre 34 sont ali- gnées facilement et simplement Le boîtier 39 a un épau- lement annulaire usiné 54 qui est en butée contre la bague interne du palier 44 et il est maintenu dans le palier avec un moyeu 54 qui est serré sur le manchon 43 du boîtier 39 L'arbre 34 passe dans le manchon 43 jusqu'à l'extérieur de l'appareil 10 d'essais dynamiques, et, comme indiqué précédemment, il peut être entraîné en rotation par rapport au boîtier par mise sélective sous pression des chambres A et 40 B La rotation relative du boîtier-39 et de l'ar- bre 34 est délimitée et elle est utilisée pour changer le couple encaissé par l'arbre 34 et l'échantillon 12. La charge de réaction appliquée à l'arbre est transmise par le boîtier et le moyeu 54, qui peut être relié à une charge qui l'entraîne (il s'agit d'un pignon dans l'exemple représenté), ou qui peut être relié en quatrilatère comme représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 690 168. L'autre extrémité de l'arbre 34 est guidée dans un commutateur ou un collecteur hydraulique 42 de commutation qui guide l'arbre à l'intérieur de la plaque 24 en permet- tant sa rotation Le commutateur monté à cette extrémité de l'arbre peut être suffisant pour qu'il assure une rota- tion convenable de l'arbre 34. Un transformateur rotatif 56 peut être couplé à l'arbre 34 afin qu'il assure le couplage de signaux de couple-d'un transmetteur de l'arbre 34 à un appareillage de lecture ou de commande. Le capot 26 assure un alignement précis des plaques 22 et 24 afin qu'elles soient sensiblement paral- lèles Lorsque le capot 26 est utilisé, de l'huile lubri- fiante peut s'écouler dans les paliers et à l'intérieur du capot dans lequel le fluide est collecté et évacué. Le fluide lubrifiant s'écoulant dans les paliers élimine toute nécessité d'utilisation de joints internes et permet la réalisation d'un appareil d'essais dynamiques de torsion peu encombrant En outre, les plaques d'extrémité sont montées facilement et simplement à l'aide des surfaces annulaires de pilotage qui glissent dans le capot. Le capot réduit le bruit, élimine les pulvéri- sations indésirables d'huile hydraulique évacuée et d'huile lubrifiante et réduit aussi au minimum le frottement de l'air turbulent autour du bottier Le boîtier de l'appa- reil tourne à une vitesse de l'ordre de 6 000 tr/min dans de nombreuses applications et l'augmentation de sécurité assurée par le capot est importante. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représent 6 equ'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Appareil d'essais dynamiques de torsion destiné à appliquer des couples dynamiques à un échantillon rota- tif d'essai, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: un premier support fixe et un bottier, la position relative en rotation de l'ar- bre et du bottier étant réglable, un dispositif ( 18) d'accouplement du moteur à un échantillon rotatif d'essai et d'accouplement du mo- teur à une charge afin que l'échantillon puisse subir une charge sous forme d'un couple transmis par le moteur, et un capot ( 26) placé entre le premier et le se- cond support fixes, monté sur eux et entourant le moteur rotatif afin qu'il protège le moteur en formant une pro- tection fixe et fermée lorsque le moteur et l'échantillon tournent. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce aue l'arbre ( 34) du moteur hydraulique dépasse du bottier et est monté sur le second support afin qu'il puisse tourner, l'arbre ayant des passages internes ( 40 C, 40 D), un commutateur hydraulique étant monté sur le second support et entourant l'arbre, le passage de l'arbre coopé- rant avec le commutateur. 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second support fixes ( 22, 24) ont un premier et un second épaulement annulaires ( 27, 29), les extrémités opposées du capot fixe pilotant sur les épaulements et alignant ainsi les deux supports afin qu'ils soient sensiblement parallèles, l'arbre passant dans le boîtier du moteur et étant monté dans le second support fixe afin qu'il puisse tourner. 4 Appareil d'essais dynamiques de torsion destiné à exercer des couples dynamiques sur un échantillon d'es- sai, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un premier support fixe ( 22), un second support fixe ( 24) ayant une disposition spatiale fixe par rapport au premier support fixe, un palier ( 44) placé dans le premier support fixe, un dispositif ( 36) de transmission de couples à l'échantillon, ce dispositif étant supporté par le pre- mier palier afin qu'il puisse tourner, une partie de ce dispositif tournant entre le premier et le second sup- port fixes, un dispositif de lubrification du premier palier avec un fluide lubrifiant, et un capot fixe ( 26) ayant une ouverture d'évacua- tion à sa surface inférieure et disposé entre le premier et le second support fixes afin qu'il entoure le dispositif de transmission de couple, si bien que le fluide lubrifiant en excès provenant du palier est retenu par le capot fixe et est évacué parl'ouverture d'évacuation. 5 -Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier et le second support fixes ( 22, 24) ont un premier et un second épaulement ( 27, 29) respec- tivement coopérant avec les extrémités opposées du capot fixe ( 26) si bien que les deux supports fixes sont alignés tout en étant sensiblement parallèles. 6 Appareil selon la-revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de transmission de couples à l'échan- tillon comporte un moteur hydraulique rotatif ( 36) ayant deux éléments comprenant un boîtier ( 39) monté dans le palier afin qu'il puisse tourner et un arbre ( 34), la posi- tion relative de l'arbre et du boîtier en rotation étant réglable, l'échantillon étant fixé à l'un des éléments alors que l'autre comporte un dispositif d'accouplement de celui-ci à une charge. 7 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre plusieurs organes ( 32) de fixation espacés géométriquement autour de l'extérieur du capot fixe ( 26) et fixant les deux supports fixes 24) et le capot afin qu'ils forment un tout. 8 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre ( 34) est disposé dans le bottier et a des passages ( 40 C, 40 D) formés à l'intérieur et destinés à transmettre du fluide hydraulique sous pression au moteur, un commutateur hydraulique étant monté sur l'arbre afin qu'il puisse tourner par rapport à celui-ci et étant placé sur le second support fixe.