Brevet FR2533027A1 — publié le 19840316

L'invention concerne les machines d'équilibrage dynamique des roues, et plus particulièrement un dispositif destiné à minimiser la détection de signaux parasites dus à des défauts de fabrication des paliers d'arbres. Dans des machines d'équilibrage dynamique des roues, un ensemble à équilibrer, formé d'une roue et d'un pneumatique, est monté sur un arbre qui est entraîné pour faire tourner cet ensemble Des paliers espacés axialement supportent l'arbre pour lui permettre de tourner, tandis que des capteurs détectent les forces de déséqui- libre dans des plans définis par les bords intérieur et extérieur des roues. On a observé qu'un défaut de circularité des chemins de roulement d'un palier et d'autres défauts des paliers provoquent l'application aux capteurs de forces parasites qui apparaissent faussement en tant que forces de déséqui- libre Dans certains transducteurs de force tels que des capteurs piézoélectriques, ces forces parasites réagissant axialement sur l'arbre (telles que celles pouvant être dues -à un défaut de circularité des paliers) sont à l'origine d'une réponse non linéaire, de sorte qu'elles sont particulière- ment indésirables. Comme décrit dans le présent mémoire, des moyens destinés à absorber les forces transmises axialement entre les paliers et pouvant êtredues à un défaut de circularité des chemins de roulement d'un palier ou à d'autres défauts, favorisent l'élimination de ces indications parasites de signaux de déséquilibre. On connaît un appareil d'équilibrage dynamique de roues utilisant des paliers fixés rigidement dans un bâti de paliers afin de supporter l'arbre d'entraînement en rotation, en des points espacés le long de ce bâti, tandis que ce dernier repose sur une embase par l'inter- médiaire de capteurs Une roue déséquilibrée, montée sur une extrémité de l'arbre d'entraînement et mise en rota- tion à une vitesse suffisante pour l'équilibrageprovoque un déplacement du bâti sous l'effet des-forces de désé- quilibre qui agissent sur ce dernier par l'intermédiaire des paliers Dans le cas o le bâti est supporté en des points espacés sur sa longueur par des capteurs destinés à détecter des forces de déséquilibre, tout mouvement axial du bâti dû à une ovalisation de l' un des paliers est nécessairement transmis directement à l'autre capteur, ce qui donne une indication de déséquilibre parasite. Comme décrit dans le présent mémoire, un ensemble de montage à arbre d'entraînement destiné à une machine d'équilibrage dynamique comporte des moyens destinés à isoler les capteurs de telles forces axiales parasites dues aux paliers proprement dits. D'une manière générale, une machine d'équilibrage de roues, du type destiné à faire tourner un ensemble désé- quilibré à roue et pneumatique monté sur l'extrémité d'un arbre mené, comprend globalement un bâti allongé de paliers et plusieurs blocs de paliers disposés à l'intérieur du bâti et espacés axialement le long de l'arbre qu'ils supportent Des barres allongées s'étendant entre les blocs de paliers sont destinées à isoler sensiblement les forces axiales appliquées à l'un ou l'autre des deux blocs de paliers afin de ne pas transmettre la force de l'un à l'autre Des moyens de détection de force, portés par le bâti et reliés à chaque palier de façon à en recevoir des forces, produisent un signal électrique proportionnel aux forces de déséquilibre qui leur sont appliquées. L'invention concerne d'une manière générale une machine perfectionnée d'équilibrage de roues caractérisée par des moyens perfectionnés pour supporter un arbre d'en- traînement de manière qu'il tourne. L'invention concerne également un ensemble de montage d'une roue destiné à un appareil d'équilibrage dynamique de roues, le montage de la roue s'effectuant d'une manière perfectionnée afin d'empêcher la transduction de forces parasites pour donner une détection plus précise des forces de déséquilibre. L'invention comprend également des moyens destinés à isoler les forces axiales agissant sur un premier capteur des forces axiales agissant sur un second capteur, les capteurs étant disposés respectivement dans le plan de l'un, associé, des deux blocs de paliers qu'ils supportent. De plus, l'invention concerne un ensemble de montage d'un arbre d'entraînement comportant des moyens destinés à empêcher la transmission de forces axiales à des capteurs associés à l'un ou l'autre des deux blocs de paliers. Une autre caractéristique de l'invention réside dans des moyens destinés à maintenir les forces respectives de déséquilibre dans une orientation pratiquement parallèle lorsqu'elles agissent sur chacun de deux blocs de paliers espacés axialement. Conformément à l'invention, des moyens sont prévus pour absorber les forces axiales engendrées dans l'un ou l'autre de deux blocs de paliers espacés axialement tout en supportant les paliers d'une manière quelque peu "flottante" afin de minimiser la transmission de forces axiales parasites entre les capteurs de l'appareil. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un ensemble de montage d'un arbre d'entraînement utilisé dans une machine d'équilibrage dynamique de roues selon l'invention; - la figure 2 est une élévation à échelle agrandie, avec coupe partielle, d'un dispositif de détection à trans- duction de forces; la figure 3 est une élévation schématique à échelle agrandie, avec coupe partielle, d'une entretoise passive; les figures 4, 5, 6 et 7 sont des vues en perspective schématiques de quatre formes de réalisation différentes de l'invention; la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7 la figure 9 est une vue schématique en perspective d'une autre forme de réalisation de l'invention; la figure 10 est une coupe partielle à échelle agrandie suivant la ligne 10-10 de la figure 9, montrant les blocs de paliers et la structure de montage; la figure 11 est une coupe partielle de la structure à paliers suivant la ligne 11-11 de la figure 10; la figure 12 est une vue schématique en pers- pective d'une autre forme de réalisation de l'invention la figure 13 est une élévation partielle, à échelle agrandie, avec coupe partielle, d'un ensemble de détection tel qu'utilisé dans les formes de réalisation des figures 5 et 12; et la figure 14 est une élévation schématique à échelle agrandie de la bague intérieure d'un palier de montage dont le chemin présente un défaut de circularité représenté de façon exagérée. La figure 1 représente un ensemble 10 de montage d'un arbre d'entraînement qui comprend un bâticreux et allongé 11 de paliers Le bâti 11 contient deux blocs de paliers 12, 13 espacés à l'intérieur du bâti 11 par des moyens décrits plus en détail ci-après Les blocs 12 et 13 supportent un arbre 14 d'entraînement afin qu'il puisse tourner Une extrémité de l'arbre 14 porte une poulie 16 d'entraînement et une courroie 17 d'entraînement pour faire tourner l'arbre 14, tandis qu'un ensemble 18 à roue et pneumatique tourne avec 'l'extrémité opposée de l'arbre 14 Par conséquent, des moyens classiques peuvent-être utilisés pour fixer l'ensemble 18 à roue et pneumatique sur l'arbre 14 afin qu'il tourne avec ce dernier. Des moyens de détection de forces,qui seront à présent décrits, sont disposés dans le plan de chacun des deux blocs de paliers 12 et 13 Un ensemble d'entre- toisement passif-19 comprend un goujon fileté 21 qui fait saillie vers le bas du bloc de paliers 13 et qui passe à travers une paroi du bâti 11 L'ensemble 19 d'entretoisement comprend une entretoise passive 22 inter-. posée entre le bas du bloc de palier 13 et une paroi du bâti 11 L'entretoise 22 comporte une nervure allongée 22 a qui présente une surface inférieure plate et étroite située sensiblement suivant un diamètre de l'entretoise 22 s'étendant perpendiculairement au plan du bloc 13 afin de permettre à ce dernier d'osciller dans la direction de la double flèche 23 sous l'effet de forces de déséquili- bre résultant de la rotation de l'ensemble 18 à roue et pneumatique De façon similaire, un ensemble 24 de détection comprend un transducteur de forces tel qu'un élément piézoélectrique 26 d'un type dans lequel des variations des forces qui lui sont appliquées font appa- raître un signal électrique sur un conducteur 27 L'élément 26 est de préférence disposé entre le bloc de palier 13 et une surface bombée 28 a d'une entretoise 28 Un écrou 29 monté sur l'extrémité du goujon 21 serre l'ensemble 24 sur le bâti 11, de même qu'un écrou 32 monté sur le goujon 31 serre le bloc 13 contre l'ensemble d'entretoise- ment 19. Les éléments piézoélectriques 26 sont d'un type connu, sensibles à la pression Ainsi, des forces de déséquilibre dues à une rotation d'un ensemble déséquilibré 18 à roue et pneumatique provoquent l'application, à chacun des blocs de paliers 12 et 13, de forces agissant dans leurs propres plans Ces forces de déséquilibre sont détectées en tant que telles par les éléments 26. Comme représenté sur la figure 14 et à titre d'illustration de la source de forces axiales agissant sur l'arbre 14, le chemin 34 de roulement de la bague intérieure 33 d'un palier présente une déviation importante représentée schématiquement Cette déviation est appelée dans le présent mémoire "défaut de circularité" et, si l'on suppose que le chemin de roulement de la bague exté- rieure 36 est situé dans un plan ne contenant pas les déviations présentées par le chemin-34, il apparaît de manière évidente que, lorsque l'arbre 14 tourne avec la bague 33, un mouvement axialilui est communiqué Un mouve- ment axial du type décrit provoque une oscillation du bloc de palier présentant une telle bague défectueuse, dans une direction perpendiculaire au plan du bloc de palier. Ce mouvement oscillant, comme indiqué précédemment, fait apparaître un signal non linéaire en sortie de l'élément piézoélectrique 26 de détection et ce signal apparaît faussement en tant que partie du signal due aux forces de déséquilibre agissant sur l'ensemble à roue et pneu- matique. Il convient de noter que si l'un des deux blocus de paliers 12 et 13 présente un défaut de circularité important affectant l'un de ses chemins de roulement, l'établissement d'une liaison rigide entre les deux blocs de paliers a simplement pour effet, sur l'élément piézo- électrique de l'autre bloc de palier, de produire une réponse similaire à la condition de défaut de circularité. Par conséquent, des moyens, qui seront à présent décrits, sont prévus pour isoler les forces axiales engen- drées dans l'un des blocs de paliers afin qu'elles ne soient pas transmises à l'autre bloc De plus, dans une forme préférée de réalisation, les moyens décrits ci-dessus servent à maintenir les blocs de paliers, tels que les blocs 12 et 13, afin qu'ils se déplacent dans des plans parallèles pour maintenir ainsi dans des directions mutuellement parallèles les forces agissant sur chacun des deux blocs de paliers Ce parallélisme empêche la détection de forces axiales par un capteur associé à un bloc de palier présentant un défaut de circularité substan- tiel. Ainsi, comme montré sur la figure 1, trois barres allongées 37, 38 et 39 s'étendent entre les blocs de paliers 12 et 13 auxquels elles sont fixées par leurs extrémités opposées. Les barres 37-39 sont suffisamment flexibles pour minimiser la transmission axiale d'une force d'un bloc de palier à l'autre, tout en restant suffisamment rigide pour ne pas flamber Ainsi, conformément à une forme préférée de réalisation de l'invention telle que montrée sur la figure 1, des barres d'acier de 6,5 mm de diamètre et d'une longueur d'environ 35,5 cm sont utilisées. Lorsque l'ensemble 18 à roue et pneumatique tourne, toutes les forces axiales parasites sont dirigées vers l'intérieur et le long des barres Cependant, la nature flexible des barres empêche la transmission de ces forces axiales d'un bloc de palier à l'autre (et au capteur associé). Des moyens destinés à supporter l'arbre 14 d'en- traînement et des paliers associés afin qu'ils se déplacent sur une surface élastique servent à empêcher la transmission de forces parasites supplémentaires aux éléments de détection associés à ces blocs de paliers. Ainsi, bien que la figure 10 représente une coupe de la forme de réalisation de la figure 9, le bloc de palier montré peut être utilisé, tel que monté, dans d'autres formes de réalisation. Ainsi, chacun des deux ensembles à paliers 41 et 42 comprend un bloc 43 et un palier 44 disposés dans le bloc associé Un organe élastique, se présentant sous la forme d'une bague torique 46, est logé dans une gorge annulaire 47 afin d'être comprimé lors du montage du palier 44 dans le bloc 43 La bague torique 46 est destinée à absorber les forces axiales parasites restantes, prove- nant de sources telles que le défaut de circularité de l'une ou l'autre des bagues intérieure et extérieure du palier 44. Bien que la disposition de l'ensemble 19 d'en- tretoisement et de l'ensemble 24 de détection entre le bâti et un bloc de palier associé puisse être préféré, un ensemble coibiné à entretoise et détecteur, tel que montré sur la figure 13, introduit une action du type en porte-à-faux qui accroît notablement le signal de sortie du capteur. Ainsi, comme montré sur la figure 13, une entre- toise passive 22 est interposée entre un bôrd d'un bloc de palier tel que les blocs 12 et 13 décrits ci-dessus. Un goujon fileté 21 descend à travers l'entretoise 22 et une paroi du bâti 1 i afin de porter un capteur 26 sensible à la pression, extérieurement au bâti 11 Une masse conve- nable 25 de montage en matière plastique entoure le capteur 26 tout en permettant à des forces d'être trans-i mises sous l'effet de mouvements d'un bloc de palier dans son plan, comme indiqué par la flèche 23 Ainsi, un dispositif de détection de forces, porté par le bâti 11, est monté en liaison de réception de forces par rapport à chaque bloc de palier afin de produire un signal électri- que proportionnel aux forces de déséquilibre agissant sur ce bloc de palier, tout en séparant la surface exté- rieure du bloc de palier des surfaces intérieures du bâti 11. Lorsque trois barres 37-39 sont utilisées comme décrit en regard de la figure 1, les forces de déséqui- libre agissant sur l'un ou l'autre des blocs de paliers sont orientées à peu près parallèlement les unes aux autres. Ainsi, plusieurs barres sont disposées et agencées afin que les blocs de paliers limitent les forces de déséqui- libre, appliquées aux moyens de détection, à celles conte- nues dans des plans sensiblement parallèles. Une embase relativement lourde 48 supporte de préférence l'ensemble 10 de montage de l'arbre d'entraîne- ment pour constituer une machine d'équilibrage dynamique des roues. D'autres formes de réalisation qui seront à-pré - sent décrites sont représentées sous une forme principale- ment schématisée afin d'en faciliter la compréhension. A la suite de la description de la forme de réalisation précédente, il semble inutile de mentionner certains des détails de chacune-de ces autres formes de réalisation, car il est évident qu'elles peuvent être utilisées comme ensembles de-montage d'un arbre d'entraînement dans chaque cas, et avec les avantages indiqués précédemment. La figure 4 représente schématiquement la forme préférée de réalisation décrite ci-dessus. D'autres formes de réalisation utilisent donc des barres allongées dont une extrémité est reliée à l'un, associé, de deux blocs de-paliers comme décrit ci- après, des moyens étant destinés à maintenir l'autre extrémité des barres afin d'empêcher la transmission de forces axiales entre les blocs de paliers. Ainsi, les figures 5 et 6 représentent deux barres allongées 51 et 52 de même longueur, montées entre deux blocs de paliers 53 et 54 d'un type correspondant aux blocs 12 et 13. Des éléments d 2 entretoisement 56, correspondant à l'entretoise passive 22, sont disposés dans un plan comprenant l'axe de l'arbre 57 d'entraînement et le milieu de la surface inférieure de chacun des blocs 53 et 54. Dans la forme de réalisation de la figure 5, le capteur 58 est monté audessous du bâti 11 et il est accouplé, en liaison de transmission de forces, à l'un, associé, des deux blocs 53 et 54 au moyen d'un élément 59 de transmission de forces. Dans la forme de réalisation de la figure 6, des capteurs 61 disposés à l'intérieur du bâti 11 s'éten- dent dans une position plus-protégée. Une autre forme de réalisation telle que montrée sur la figure 12 comprend deux barres 51 et 52 s'étendant entre deux blocs de paliers 53 et 54 tels que décrits ci-dessus, afin d'absorber les forces axiales appliquées dans la direction de leur longueur. Comme montré sur la figure 12, un ensemble combiné à capteur et entretoise, d'un type montré sur la figure 13, détecte les forces de déséquilibre qui lui sont appliquées. Les figures 7 et 9 représentent d'autres formes de réalisation de l'invention Sur la figure 7, deux barres 62 et 63 partent de l'un, associé, de deux blocs de paliers 64 et 66 et sont reliées "à la masse" ou maintenues, à leurs extrémités opposées, en étant fixées à une partie du bâti 67 Comme montré sur la figure 7, un bloc rigide 67 a fait saillie vers le bas à l'intérieur du bâti 67 et maintient les extrémités intérieures des barres 62 et 63 afin que chacune de ces barres 62 et 63 puisse absorber les forces axiales qui lui sont appliquées sans les transmettre à l'autre bloc de palier. Des capteurs 68, disposés au-dessous d'un angle de l'un, associé, des blocs de paliers 64 et 66, servent à espacer le bloc de palier de l'intérieur du bâti 67. Dans cet agencement, les extrémités des barres 62 et 63 qui sont fixées aux blocs de paliers 64 et 66 apportent un support limité à ces derniers, par le haut, en plus d'isoler les forces axiales agissant entre les deux blocs. Enfin, comme montré sur la figure 9, une barre allongée 69 s'étend entre deux blocs associés de paliers afin d'absorber les forces axiales appliquées le long de cette barre Des capteurs 71, montrés sur la figure 9 et disposés à l'intérieur d'un bâti 72, réagissent au déséquilibre dé à la rotation d'une roue déséquilibrée avec un arbre 73 d'entraînement Dans le même temps, toutes forces axiales parasites dues à un défaut de circularité de l'un ou l'autre des deux blocs de paliers sont isolées de l'autre bloc de palier au moyen de la barre flexible 69. Il ressort de manière évidente de la description précédente que l'ensemble perfectionné de montage d'un arbre d'entraînement selon l'invention, destiné à être utilisé avec des machines d'équilibrage dynamique de roues, est conçu de manière que les forces axiales agissant sur un bloc de palier puissent être isolées de l'autre bloc de palier (et du capteur associé) De plus, en maintenant le parallélisme entre les forces agissant sur les deux blocs de paliers, on empêche pratiquement la transmission de tout défaut de circularité d'un bloc donné au capteur associé En outre, tout mouvement parasite de faible amplitude que le dispositif à barre n'a pas éliminé peut être notablement minimisé, sinon totalement éliminé, grâce au montage élastique des paliers par rapport aux blocs associés Il apparaît également que,= d'une façon générale, des moyens de détection sont portés par le bâti afin d'être disposés en liaison de réception de forces par rapport à chacun des blocs de paliers de façon à produire un signal électrique proportionnel aux forces de déséquilibre agissant sur ce bloc, tandis que des barres allongées sont reliées par une extrémité à l'un, associé, des blocs de paliers alors que des moyens, maintenant leur autre extrémité, leur permettent de fléchir suffisamment pour absorber les forces axiales s'exerçant entre les deux blocs de paliers. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Machine d'équilibrage dynamique de roues d'un type destiné à faire tourner un ensemble déséquilibré ( 18) à roue et pneumatique pour détecter des forces de déséquilibre agissant sur cet ensemble, caractérisée en ce qu'elle comporte un arbre mené ( 14) conçu pour porter un ensemble à roue et pneumatique afin de le faire tourner, un bâti allongé ( 11) de paliers, plusieurs blocs de - paliers ( 12, 13 > disposés dans le bâti, espacés axialement le long de l'arbre qu'ils supportent afin qu'il puisse tourner, des moyens ( 19) d'entretoisement espaçant les blocs du bâti, des barres allongées ( 37, 38, 39) reliées par une première extrémité à l'un, associé, des blocs de paliers,des moyens maintenant les autres extrémités des barres de manière à absorber des forces axiales appli- quées à ces barres tout en permettant une transmission radiale de forces dans le plan d'équilibre desdits blocs, et des moyens ( 24) de détection de forces portés par le bâti et accouplés, en liaison de réception'de forces, à chaque bloc de palier afin de produire un signal électri- que proportionnel aux forces de déséquilibre agissant sur ce bloc. 2 Machine d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les derniers moyens cités s'étendent sensiblement dans ledit plan d'équilibre. 3 Machine d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque bloc de palier comprend un bloc ( 43) et un palier ( 44), un organe élastique ( 46) supportant chaque palier dans le bloc associé afin d'em- pêcher la transmission de forces axiales du palier au bloc, et un dispositif ( 24) de détection de forces disposé sensiblement dans le plan de chaque bloc de palier afin de produire un signal électrique proportionnel aux forces de déséquilibre qui lui sont appliquées. 4 Machine d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens ( 20) d'entretoisement espaçant les blocs du bâti comprennent un dispositif ( 26) de détection des forces porté par le bâti et accouplé, en liaison de réception de forces, à chaque bloc afin de produire un signal électrique proportionnel aux forces de déséquilibre qui lui sont appliquées. Machine d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif ( 20) de détection de forces associé à chaque bloc comprend une entretoise ( 22)' et un transducteur de forces ( 26). 6 Machine d'équilibrage-selon la revendication , caractérisée par un élément ( 21) portant les deux derniers éléments cités sur un axe commun qui s'étend à peu près dans le plan du bloc de palier associé, l'en- tretoise étant destinée à maintenir la surface périphérique du bloc de palier associé espacée de l'intérieur du bâti de paliers. 7 Machine d'équilibrage selon la revendication' 1, caractérisée en ce que les barres comprennent un agen- cement de plusieurs barres ( 37, 38, 39) disposées de manière que les blocs de paliers limitent les forces de déséquilibre, appliquées au moyen de détedtion, aux forces agissant dans des plans sensiblement parallèles. 8 Machine a'équilibrage selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'agencement des barres permet une transmission radiale des forces dans le plan des blocs. 9 Machine d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'entretoisement espaçant les ensembles de l'intérieur du bâti comprennent un capteur ( 26) et une entretoise ( 22) disposés sensible- ment dans le plan de chacun des blocs et le long d'un côté du bloc associé. 10 Machine d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque bloc de palier comprend un palier ( 44) ayant des bagues intérieure et extérieure ( 33, 36), un bloc ( 43) supportant le palier, et un organe élastique ( 46) interposé entre la bague extérieure et le bloc afin d'empêcher la transmission de forces latérales du palier au bloc. 11 Machine d'équilibrage selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit côté de l'un des blocs de paliers est disposé à peu près perpendiculairement audit côté d'un autre bloc de palier.