Brevet FR2530810A1 — publié le 19840127

L'invention se rapporte àdune cellule dynamométri- que à gyroscope comprenant une carcasse et un gyroscope suspendu dans cette carcasse, de façon à être soustrait à l'action des forces, au moyen d'un cercle de Cardan inté- rieur et d'un cercle de Cardan extérieur, et dont le mouve- ment de précession autour de l'axe de précession est pro- portionnel à la force à mesurer, qui est appliquée au cer- cle de Cardan intérieur, et dans laquelle la liaison arti- culée entre le cercle de Cardan intérieur et le cercle de Cardan extérieur est constituée par des bandes d'articula- tion plates. Les principes de base de la mécanique applicables à la technique duo gyroscope sont connus depuis longtemps et on peut les trouver, par exemple, dans le livre de cours KREISELGER)MTE, Dipl Ing Wolf von Fabeck, Edi- tions Vogel. Dans les appareils à gyroscope, en particulier dans les cellules de mesure gyrodynamiques, le maintien de l'orthogonalité de l'axe de précession secondaire par rap- port à l'axe de précession primaire est d'une importance décisive pour la précision de la mesure. on connatt déjà une cellule dynamométrique à gy- roscope composée d'un gyroscope dont le mouvement de pré- cession provoqué par la force à mesurer représente une me- sure de cette force, qui comprend une carcasse intérieure de gyroscope et une carcasse extérieure de gyroscope, et dans laquelle-la carcasse intérieure du gyroscope est mon- tée sur l'arceau porteur extérieur de manière à pouvoir tourner autour de l'axe horizontal perpendiculaire à l'axe de symétrie, au moyen de biellettes constituées par des bandes en croix On connait par ailleurs un arrangement analogue d'une cellule dynamométrique à gyroscope dans laquelle la liaison articulée entre le cercle de Cardan intérieur et le cercle de Cardan extérieur est constituée par une arti- culation à bandes en croix, de même que la liaison entre le dispositif monté rotatif et servant à l'introduction de la force et le cercle de Cardan intérieur (brevet de la R.F A DE-22 35 808). Sur la Fig 2 de ce dernier document, on recon- nalt clairement la disposition des bandes en croix 6 a, 6 b et 6 c Sur la vue perpendiculaire à la ligne d'action de l'axe d'articulation formé par les bandes en croix, on peut voir que les bandes passent l'une à côté de l'autre en se croisant Le point d'intersection des bandes, par exemple désigné par 6 e sur la Fig 1, ne comporte donc pas de liaison mécanique entre les bandes qui se croisent. Le mérite de l'inventeur est d'avoir observé que, dans une articulation à bandes en croix de cette configura- tion, dans le cas d'une précession secondaire, l'axe d'ar- ticulation s'écarte latéralement de l'axe de précession, ce qui conduit à des erreurs de mesure Ceci sera expliqué de façon plus détaillée dans la suite en regard d'une re- présentation graphique des relations géométriques d'une ar ticulation à bandes en croix de l'état de la technique. Dans le cas de cette articulation, la précession secondai- re est une déviation de la position angulaire de plus ou de moins de 90 du cercle de Cardan intérieur par rapport à l'axe de précession Cette précession se produit par sui- te de forces de frottement non compensées, sous l'influen- ce du moment d'inertie des éléments qui accompagnent la précession autour de l'axe de précession, ainsi qu'en rai- son d'une nutation résultant de l'introduction de la for- ce. Le but de l'invention est de réaliser une articu- lation perfectionnée entre un cercle de Cardan intérieur et un cercle de Cardan extérieur, qui, tout en conservant les avantages fonctionnels d'une articulation à bandes tra- vaillant sans frottement, évite les erreurs dues à l'excur- sion de l'axe de précession secondaire ou de l'axe d'arti- culation s'écartant de l'axe de précession et garantit en conséquence le maintien de l'orthogonalité dans les systè- mes gyroscopiques et les cellules de mesure gyrodynamiques dans toutes les conditions de charge et de fonctionnement. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la liaison articulée est constituée par une arti- culation à bandes en V, les bandes étant disposées de mani- ère que leur ligne d'action formant l'axe d'articulation coupe l'axe de précession en formant avec lui un angle de 900. Ainsi qu'on le montre également dans la suite à pro- pos d'une représentation graphique de la géométrie d'une articulation à bandes en V, cette articulation présente l'avantage consistant en ce que sa ligne d'action d'articu- lation ne s'écarte pas de l'axe de précession en réponse à une précession secondaire mais, ne fait au contraire que décrire sur l'axe de précession un léger déplacement verti- cal qui n'altère pas la précision de la mesure. Pour éviter en outre les possibilités d'erreur dues à la variation de la température des bandes de l'arti- culation, il est prévu, dans une forme de réalisation, que ces bandes sont composées d'une matière qui possède un coefficient de dilatation thermique aussi réduit que possi- ble. Les figures du dessin annexé, donné à uniquement à titre d'exemple feront mieux comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée Sur ces dessins, la figure l montre, par une représentation schéma- tique, la disposition géométrique d'une articulation à ban- des en croix selon l'état de la technique; la figure 2 montre une disposition géométrique d'une articulation à bandes en 'V selon l'invention, égale- ment représentée schématiquement; la figure 3 montre, en partie en élévation et en partie en coupe, une cellule dynamométrique à gyroscope équipée d'une articulation à bandes en V interposée selon l'invention entre le cercle de Cardan intérieur et le cer- cle de Cardan extérieur; la figure 4 est une représentation à plus grande échelle des cercles de Cardan reliés à une articulation à bandes en V, par une vue de côté. L'articulation à bandes en croix 1 correspondant à l'état de la technique qui est représentée à la figure 1 est composée des bandes 2 et 3 En haut, ces bandes sont articulées sur des points d'articulation 4 et 5 et, en bas, elles sont reliées à un élément de construction 8 par les points d'articulation 6 et 7 Dès que cet élément dé- crit un mouvement pendulaire vers un côté, par exemple vers le côté gauche sur la figure 1, les points d'articula- tion 6 et 7 prennent les nouvelles positions 6 ' et 7 ' Si la longueur des bandes d'articulation 2 et 3 est inchangée et si la position des points d'articulation 6 et 7 reste également inchangée, l'intersection optique X 1, formée par les lignes d'action des bandes 2 et 3, se déplace vers la gauche d'une distance ta", pour prendre la nouvelle posi- tion X 2, ainsi qu'il ressort du dessin De toute façon, la ligne d'action de l'articulation formée par les bandes 2 et 3 s'écarte de la verticale dans une direction horizonta- le. Le fonctionnement de l'articulation à bandes en V selon l'invention, qui est différent de celui de la figure 1, est représenté sur la figure 2 Là, les deux bandes 2 et 3 de l'articulation sont articulées aux points d'articu- lation supérieurs 4 et 5 Les bandes 2 et 3 de l'articula- tion à bandes en V 10 sont reliées à l'élément 8 ', symboli- sé par un triangle, par les points d'articulation infé- rieurs 6 et 7 Lorsque cet élément décrit un mouvement d'oscillation, le point d'articulation Y 1 se déplace de la distance "bu en s'élevant le long de l'axe vertical "A", pour prendre la position Y 2. Si l'on met l'axe vertical "A" en coïncidence avec l'axe de précession du système gyroscopique de la cel- lule dynamométrique à gyroscope, on constate que, en pré- sence d'une déviation de l'axe de précession secondaire, l'axe d'articulation X 1 s'écarte latéralement de l'axe de précession dans le cas d'une articulation à bandes en croix Au contraire, dans le cas de l'articulation à ban- des en V 10 selon l'invention, un mouvement d'articulation provoque un déplacement du point d'articulation Y 1 vers Y 2, dans la direction verticale, le long de l'axe de pré- cession Il ne se produit pas de déport. La figure 3 représente une cellule dynamométrique à gyroscope équipée de l'articulation à bandes en V 10 se- lon l'invention Dans cette cellule, le cercle de Cardan extérieur 12 est monté rotatif dans le palier 13, à l'inté- rieur de la carcasse 14 de l'appareil Le cercle de Cardan intérieur 15 est articulé au moyen de l'articulation 10 à bandes en V, et plus précisément, de manière que le point d'articulation Y 1 et l'axe "K" du gyroscope, ainsi que l'axe de précession "P'" se coupent en un même point Lors- qu'une charge, indiquée par la flèche Q" est appliquée au capteur de charge 16 qui n'accompagne pas la précession, cette charge est transmise au cercle de Cardan intérieur par l'intermédiaire du bras de charge 17 et de l'élé- ment de transmission articulé 18 et, en présence d'une ap- plication unilatérale, elle exerce un couple sur ce cercle de Cardan Le centre de ce couple est le point d'articula- tion Y 1 de l'articulation à bandes en V Il ressort claire- ment des explications données plus haut à propos de l'arti- culation à bandes en V qu'un mouvement de nutation de l'axe "K" autour du point d'articulation Y 1 n'entraîne au- cun déport par rapport à l'axe de précession "l' Dans la forme de réalisation selon l'invention, on évite donc les erreurs de mesure qui se produisent dans le cas d'une arti- culation à bandes en croix. Le même dispositif est représenté en détail et à plus grande échelle sur la figure 4 Cette figure montre les articulations des bandes d'articulation 2 et 3 aux points d'articulation 4, 5, 6 et 7 Du reste, dans cette représentation, les éléments identiques sont désignés par les mêmes numéros de référence Le gyroscope 19 qui est suspendu de manière à pouvoir tourner autour de l'axe "K" est clairement représenté L'axe Y 1 de l'articulation en V, l'axe "K" du gyroscope et l'axe de précession "P" se coupent en un même point Cette condition, qui est impor- tante pour la précision de la mesure de la cellule dynamo- métrique à gyroscope reste conservée même si l'axe "K" dé- crit un léger mouvement de nutation autour de sa position initialement horizontale. Il va de soi que des modifications pourront être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, notamment par substitution des moyens techniques équiva- lents, sans sortir pour cela sortir du cadre de l'inven- tion. R E V E N D I C A T 10 N S 1 Cellule dynamométrique à gyroscope comprenant une carcasse et un gyroscope suspendu dans cette carcasse de façon à être soustrait à l'action des forces, au moyen d'un cercle de Cardan intérieur et d'un cercle de Cardan extérieur et dont le mouvement de précession autour de l'axe de précession est proportionnel à la force à mesu- rer, qui est appliquée au cercle de Cardan intérieur, et dans laquelle la liaison articulée entre le cercle de Car- dan intérieur et le cercle de Cardan extérieur est consti- tuée par des bandes d'articulation plates, cette cellule étant caractérisée en ce-que la liaison articulée est réa- lisée sous la forme d'une articulation ( 10) à bandes en V, les bandes ( 2, 3) étant disposées de manière que leur ligne d'action formant l'axe d'articulation (Yl) coupe l'axe de précession (P) en formant avec lui un angle de 90 . 2 Cellule dynamométrique à gyroscope selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bandes ( 2, 3) de l'articulation sont composées d'une matière qui possède un coefficient de dilatation thermique aussi faible que possible.