Brevet FR2533698A1 — publié le 19840330

DISPOSITIF DE DETERMINATION DE LA PUISSANCE DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE La presente invention concerne un dispositif de déterrntnatîon de la puissancede moteurs à combustion interne, notamment de moteurs de tracteurs et de camions, qui comporte un châssis pouvant être soutenu par des supports et pouvant rouler sur des roues, un embout d'arbre relie à l'arbre du moteur produisant la puissance à mesurer, une unité de mesure de la vitesse de rotation de l'embout d'arbre, un mécanisme de transmission relié à l'embout d'arbre et comportant un arbre mené et un arbre menant, une unite hydraulique de freinage à action de freinage réglable et accouplée à l'arbre d'entrainement du mécanisme de transmission et une unité de mesure du couple de freinage. Lors de contrôles par diagnostic de.moteurs à combustion interne, notamment de tracteurs, la mesure du couple produit par le moteur et/ou de la puissance est d'une première importance. Pour de telles mesures, on utilise dans l'usine de fabrication ou bien dans de grandes stationsservice des bancs d'essais qui assurent la charge du moteur par des moyens électroniques. Dans le cas de tracteurs ou de camions, les travaux-de réparation sont exécutes, dans la plupart des cas, sur le lieu d'utilisation réelle des véhicules ou bien dans de petites stations-service ou ateliers de préparation se trouvant dans leur voisinage, mais où on ne dispose pas de bancs d'essais assez coûteux . Dans de telles conditions, on utilise des dispositifs de mesure de couple mobiles. L'appareil mobile de mesure de force de la société américaine M & Gear Typ P-2000 convient par exemple pour l'execution de telles mesures. Cet appareil de mesure connu est pourvu dune unité hydraulique de freinage rempiledthuile et l'énergie thermique dissipée pendant les mesures est absorbee par de l'eau en circulation qui estemmagasinée dans deux récipients séparés. L'appareil de mesure de force peut être actionné pour des valeurs distinctes de la vitesse de rotation et son instrument indicateur est étalonne directement en valeurs de couple. Le poids et les dimensions de l'appareil de mesure de force Typ P-2000 sont considérablement augmentés par la présence des valeurs de mesure stockées, ce qui est également la cause de difficultés lors du transport. Lors de la mesure du couple de tracteurs, on rencontre en pratique souvent des difficultés par le fait qu'il existedans le parc de machines des plus gros utilisateurs plusieurs moteurs fabriqués suivant différentes normes. La différence entre ces moteurs consiste dans des ecarts entre les régimes moteur, qui atteignent dans un cas environ 540 tr/mn et dans un autre cas environ 1.000 tr/mn. Pour éliminer les problèmes résultant des vitesses de rotation différentes, on cognait déjà des dispositifs connus de mesure de couple dans lesquels il est prévu entre un embout d'arbre recevant le couple et une unité hydraulique de freinage, un dispositif d'entraînement à transmission réglable. Dans de telles solutions, le dispositif d'entraînement absorbe une puissance qui n'est déjà pas négligeable et dont on ne tient pas compte lors de la mesure de la force de freinage, de sorte que la puissance mesurée est plus faible que la puissance réelle. L'utilisation de dispositifs mobiles de mesure de couple est nécessaire non seulement pour des tracteurs, mais également pour des camions. Dans le cas de camions, le sens de rotation de l'arbre produisant le couple est opposé au sens de rotation de l'arbre correspondant du tracteur et ce fait a exclu en pratique la mesure de puissance de camions avec des dispositifs de mesure réalisés pour les mesures de tracteurs, car de tels dispositifs de mesure ne peuvent fonctionner que dans un sens de rotation. Des aspects ergonomiques, des raisons économiques et des impératifs resultant de l'utilisation établissent un besoin reel de créer un dispositif de mesure de couple qui soit perfectionné par rapport aux solutions connues. L'invention a pour but de satisfaire à ce besoin et de creer un dispositif de détermination de la puissance de moteurs à combustion interne, qui permette des mesures de couple et de puissance dans une large gamme de vitesses de rotation et de puissance e.t avec des dimensions relativement faibles et un poids réduit, et dans des applicatibns donnees, en cas de besoin, également avec des sens de rotation variables. Le problème pose a été résolu en créant un dispositif qui comporte un châssis pouvant être soutenu par des supports et pouvant rouler sur des roues, un embout d'arbre relié à l'arbre du moteur produisant la puissance à mesurer, une unité de mesure de la vitesse de rotation de l'embout d'arbre, un mécanisme de transmission relié à l'embout d'arbre et comportant un arbre mené et un arbre menant, une unité hydraulique de freinage à action de freinage réglable et accouplee à l'arbre d'entrainement du mécanisme de transmission-et une unité de mesure du couple de freinage, et qui est caractérise selon l'invention en ce que le dispositif de transmission et l'unité hydraulique de freinage sont pourvus d'un carter commun, qui est fixe par des paliers sur le châssis, en ce que le carter est appuyé sur le châssis de part et d'autre par un bras correspondant avec, au moins d"un côté, l'interposition d'une cellule d'une mesure de force, en ce qu'il est prévu dans l'unité hydraulique de freinage une roue à aubes entrainee en rotation par l'arbre d'entrainement et une roue à aubes fixe par rapport à celle-ci et comportant des ailettes de freinage qui sont fixées sur un disque guidé de manière à se déplacer longitudinalement et dont le plan d'ailettes est parallèle à l'arbre d'entrainement, en ce que ledit plan est incliné d'un angle compris entre 40 et 60"C avec un rayon qui est dirigé du centre du disque jusqu'à l'extrémité intérieure des ailettes de freinage, entre qu'il est prevu entre les roues à aubes tournante et fixe, une plaque séparatrice qui divise le volume intérieur de l'unité de freinage, en ce que la plaque séparatrice est pourvue d'ouvertures pour le passage des ailettes de freinage, et en ce que l'unité hydraulique de freinage est pourvue de tubulures d'entrée et de sortie pour l'admission et la décharge de l'eau remplissant son volume interieurAvec un dispositif agencé de cette manière, les pertes du dispositif de transmission ne peuvent pas influencer la puissance mesurée car, dan-s le couple mesuré pour le carter commun, la composante correspondant à la perte du dispositif d'entrainement intervient également. La disposition en oblique des ailettes de freinage est avantageuse car les différentes ailettes de freinage ne se recouvrent que légèrement dans le trajet de l'eau s'écoulant sur une ligne circulaire et leurs effets individuels s'additionnent. La réalisation de l'unité hydraulique avec de l'eau en circulation se traduit par une simplification considérable par comparaison avec des unités utilisant de'huile et refroidie par de l'eau emmagasinée car l'eau en circulation évacue simultanément la chaleur produite. Dans un mode avantageux de réalisation, l'unité hydraulique de freinage se compose de deux parties reliées entre-elles de façon séparable, la première partie comportant la roue à aubes tournante et l'autre la plaque séparatrice et la roue à aubes fixe. Il est en outre avantageux de prévoir, aux extrémités des bras du carter commun, des éléments d'appui pour le réglage d'une hauteur d'appui modifiable et de pouvoir disposer la cellule de mesure de force, en fonction du sens de rotation de l'arbre contrôlé entre l'un ou l'autre bras et le châssis. Un tel dispositif permet d'effectuer les mesures de couple et de puissance dans les deux sens de rotation. Du point de vue de la manipulation, il est avantageux que l'arbre d'entrainement du dispositif de transmission soit disposé en parallèle à l'arbre mené et décalé par rapport à celui-ci dans une direction radiale et on choisitunegrandeur de l'espacement radial suffisamment importante pour que le carter de l'unité hydraulique de freinage soit placé au-dessus de l'axe de l'arbre mene. A cet égard, il est à noter que les arbres produisant le couple dans des tracteurs, sont disposes assez bas et, par élévation de la position de l'unité de freinage, il est possible de résoudre d'une manière qui, est ergonomiquement favorable le problème du reglage de la force de freinage et de l'admission et de la décharge de l'eau et, en outre, dans les parties basses du dispositif, on dispose de place pour le montage de différentes pièces de rechange et d'outillages. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée a titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexe dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique du mécanisme de transmission et de l'unité hydraulique de freinage du dispositif conforme à l'invention, en partie en coupe; - la figure 2 est une vue latérale du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue de face du dispositif conforme à l'inven t-ion; - la figure 4 montre la disposition schématique des ailettes de frei nage; et -lesfigures 5 et 6, sont des courbes caracteristiques typiques qui représentent le travail du dispositif conforme à 1 'in- vention. Les parties principales du dispositif de mesure de couple conforme à l'invention sont constituées par un embout d'arbre 1 pouvant être raccordé a l'arbre du moteur contrôlé, un mecanisme de transmission 3 comportant un arbre mene 2 relié à l'embout d'arbre 1, une unité hydraulique de freinage 5, qui est entraînée par l'arbre menant 4 du dispositif de transmission 3 et un châssis 6 contenant le dispositif (cf. figures 1 à 3). Le mécanisme de transmission 3 se compose de deux engrenages 7, 8 à dentures hélicoîdales, qui sont entourés par un carter d'une résistance correspondante. Le carter de l'unité de freinage est relie rigidement au carter du mecanisme de transmission 3 et les deux carters constituent, ensemble, un carter 9 commun aux deux unités. Le carter commun 9 est relié par des paliers 10, 11 au châssis 6. L'arbre d'entraînement 4 traverse les deux parties du carter commun 9 et il est monté à rotation dans un joint d'étanchéité approprie. Les engrenages 7, 8 du mécanisme de transmission 3 sont disposés dans un bain d'huile. L'arbre mené 2, qui est associe à l'embout d'arbre 1, est relie par l'intermédiaire de paliers étanches 12, 13, au carter commun 9.Dans l'unité hydraulique de freinage 5, il est prévu une roue à aubes 14 tournante qui est placée à l'extrémité de l'arbre d'entraînement 4 et une roue à aubes 15 fixe qui est placée à l'opposé. La roue à aubes fixe 15 comporte six ailettes de freinage 18 soudées sur un disque 17 et qui sont disposées en oblique comme indiqué sur la figure 4. Le plan des différentes ailettes de freinage 18 est oriente paraitèlement à l'arbre d'entrainement 4 et le rayon aboutissant à leurs extrémités in terieures 19 est incliné d'un angle de 49" par rapport au plan-des ailettes dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4. On va à nouveau serêférer à la figure 1 ou on peut voir que l'unité de freinage 5 est di- visee dans la zone des ailettes de freinage 18 par une plaque séparatrice 20. Pour permettre le passage des ailettes de freinage 18, la plaque separatrice 20 est pourvue d'ouverture%, non visibles sur les dessins. Les ailettes de freinage 18 peuvent se déplacer librement dans ces ouvertures avec un petit jeu.Le disque 17 est monté sur une extrémité d'une tige filetée 21 qui sort du carter commun 9 et qui est montée de façon à pouvoir coulisser dans une direction axiale. Sur l'extrémité dépassante de la tige filetée 21, on peut visser un volant 22 dont la position dans une direction longitudinale est fixe par rapport au carter commun 9, de manière que le mouvement de rotation du volant provoque un mouvement longitudinal du disque 17 sur lequel sont montées les ailettes de freinage 18. Par rotation du volant 22, on peut régler la profondeur de pénétration des ailettes de freinage 18 dans le volume situé en avant de la plaque sépara- tri ce 20, ce qui permet le réglage de la force de freinage. Sur deux côtés mutuellement opposés du carter de l'unité de freinage5 il est prévu, pour permettre l'admission et la décharge de l'eau formant le milieu de freinage, une tubulure d'entrée 23 et une tubulure de sortie 24, qui peuvent être reliées à des raccords appropriés d'admission et de decharge d'eau. Dans un mode de réalisation avantageux, le carter de l'unité hydraulique de freinage 5 est divisé en deux parties 25, 26 reliées entre elles de façon séparable et dont la liaison est établie conformément à la figure 1 par une bride et conformément à la figure 3 par une surface frontale. - L'agencement, en plusieurs parties, permet de remplacer l'unité comportant les ailettes de freinage fixes 18. Comme le montre la figure 2, un bras correspondant 27, 28 fait saillie de chaque côté hors du carter commun 9. On peut visser dans les extrémités des bras 27, 28 des vis 29, 30 et assurer leur blocage anti-rotation à l'aide d'écrous 31, 32. En-dessous de la vis 29 du bras de gauche 27, il est prévu une cellule de mesure de force 33. La cellule de mesure de force s'appuie sur le châssis 6 représenté de façon seulement symbolique sur la figure 2, plus précisément sur la tige latérale de châssis. La longueur des vis 29, 30 est choisie suffisamment grande pour que la cellule de'mesure de force 33 puisse être disposée en cas de besoin en-dessous de l'extrémité du bras de gauche 27 ou du bras de droite 28. La figure 3 représente en vue latérale un mode de realisation du dispositif conforme à l'invention. Sur le châssis 6 contenant le dispositif sont montées des roues 34, 35, ce qui permet de memorquer le dispositif par la route. L'arbre mené 2 sort du carter 9 et est relié à une unité de mesure de vitesse de rotation 36. Pour simplifier la construction mécanique et pour faciliter la manipulation, l'unité de freinage 5 est montée sur le prolongement théorique de l'arbre d'entraînement 2. Lors du freinage, la position du dispositif est assurée par deux appuis 37. On va décrire dans la suite le mode de fonctionnement et l'utilisation du dispositif conforme à l'invention: la machine à contrôler, par exemple un tracteur, doit être placée dans un poste de contrôle situé au voisinage de la zone de travail ou du chantier et où on dispose d'une possibilité de branchement d!eau. Egalement, le dispositif conforme à l'invention doit être amené en cet endroit. L'admission et la décharge de Weau sont assurées, par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 23 et de la tubulure de sortie 24. L'arbre de transmission de force du tracteur est reliée, par l'intermédiaire d'une liaison à cardans, non représentée sur le dessins à l'embout d'arbre 1 et le moteur est mis en marche.Sous l'impulsion du moteur, l'arbre d'entraînement 2 tourne et, sous l'effet de la transmission correspondante, la roue à aubes 14 de l'unite de freinage 5 est entraînée en rotation. Les ailettes de freinage 18 sont déplacées axialement, à l'aide du volant 22, au-delà du plan de la plaque séparatrice 20 et la présence des ailettes de freinage 18 exerce: un effet de freinage sur l'écoulement de l'eau entraînée par la roue à aubes 14. Sous l'effet de la force de réaction engendrée lors du freinage, le carter commun 9 du mécanisme de transmission 3 et de l'unité de freinage 5 a tendance à tourner par rapport au châssis 6 et l'extrémité du bras correspondant 27 presse la cellule de mesure de force 33 qui produit une tension électrique correspondant à la force de poussée. La grandeur de la force de poussée détermine, en coopération avec la longueur connue du bras, le couple du moteur contrôlé. Une unité électronique, non représentée sur le dessin, donne les valeurs instantanées du couple et de la vitesse de rotation sous une forme numérique. Lorsque le problème consiste à déterminer la puissance fournie par le moteur, les valeurs du couple et delta vitesse de rotation doivent être multipliées.Cette opération est effectuée par les circuits électroniques de l'unité électronique et la puissance est affichée directement de façon numérique. Pour une vitesse de rotation prédéterminée, la force de freinage, c'est-à-dire la consommation de puissance, peut être modifiée par changement de la profondeur de pénétration des ailettes de freinage 18 dans une gamme de largeurs. L'énergie absorbée échauffe l'eau qui s'écoule en continu. La disposition en oblique des ailettes de freinage 18 est avanta- gueuse car ainsi les differentes ailettes de freinage ne se recouvrent mutuellement que légèrement et les différents effets de freinage sont additionnés. Les figures 5 et 6 représentent des courbes caractéristiques typiques donnant le couple en fonction de la vitesse de rotation et la puissance en fonction delavitesse de rotation pour le dispositif conforme à l'invention. Sur les courbes caracteristiques, les parties droites indiquent les limites qui ne doivent pas être dépassées pour des raisons de sécurité. Pour le dispositif conforme à l'invention, la large gamme de vitesses de rotation et de puissances estcaractéristique, ce qui permet d'utiliser le dispositif, sans modification des grandeurs de transmission, pour différentes vitesses de rotation normalisées de tracteurs. Quand le sens de rotation de l'arbre de transmission de force du moteur à contrôler est modifié, ce qui est par exemple le cas lorsque la mesure effectuée pour un camion, il est possible d'effectuer le changement par un remplacement de la partie arrière 26 de l'unité de freinage. Lors d'un tel changement, le plan des ailettes de freinage 18 doit être incliné dans un sens opposé. REVENDI CATIONS 1.- Dispositif pour la détermination de la puissance de moteurs à combustion interne, notamment de moteurs de tracteurs et de camions, qui comporte un châssis pouvant être soutenu par des supports et pouvant rouler sur des roues, un embout d'arbre relié à l'arbre du moteur produisant la puissance à mesurer, une unité de mesure de la vitesse de rotation de l'embout d'arbre, un mécanisme de transmission- relié à l'embout d'arbre et comportant un arbre mené et un arbre menant, une unité hydraulique de freinage à action de freinage réglable et accouplée à l'arbre d'entraînement du mécanisme de transmission et une unite de mesure du couple de freinage, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission (3) et l'unité hydraulique de freinage (5) sont pourvus d'un carter commun (9), qui est fixé par des paliers sur le châssis (6), en ce que le carter (9) est appuye sur le châssis (6) de part et d'autre par un bras (27, 28) correspondant avec, au moins d'un côté, l'interposition d'une cellule (33) de mesure de force, en ce qu'il est prévu dans l'unité hydraulique de freinage (5) une roue à aubes (14) entraînée en rotation par l'arbre d'entraînement (4) et une roue à aubes (15) fixe par rapport à celle-ci et comportant des ailettes de freinage (18) qui sont fixées sur un disque (17) guidé de manière à se déplacer longitudinalement et dont le plan d'ailettes est parallèle à l'arbre d'entraînement (4), en ce que ledit plan est incliné d'un angle compris entre 40 et 60"C avec un rayon qui est dirige du centre du disque (17) jusqu'à l'extrémité intérieure (19) des ailettes de-freinage (18), en ce qu'il est prévu entre les roues à aubes tournante (14) et fixe (15), une plaque séparatrice (20) quidivise le volume intérieur de l'unité de freinage (5), en ce que la plaque separatrice (20) est pourvue d'ouvertures pour le passage des ailettes de freinage (18), et en ce que l'unité hydraulique de freinage (5) -est pourvue de tubulures d'entrée et de sortie (23, 24) pour l'admission et la decharge de l'eau remplissant son volume intérieur. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité hydraulique de freinage (5) se compose de deux parties (16) pouvant être reliees ensemble de façon separable, la premiere partie (25) comportant la roue à aubes tournante (14) et l'autre partie comportant la plaque séparatri ce (22) et la roue à aubes fixe (15). 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu aux extrémités des bras (27, 28) du carter commun (9) des éléments d'appui pour le reglage d'une hauteur d'appui modifiable et en ce que la cellule de mesure de force (33) peut être disposée, en fonction du sens de rotation de l'arbre contrôlé, entre l'un ou l'autre bras (?7, ou 28) et le châssis (63. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (4) du mecanisme de transmission (3) est disposé en parallele à l'arbre entraîné (2) et décale par rapport à celuici dans une direction radiale et en ce que la grandeur de l'espacement radial est choisie suffisamment importante pour que le carter de l'unité hydraulique de freinage (5) soit placé au-dessus de l'axe de l'arbre entraîné (2).