Brevet FR2528569A1 — publié le 19831216

La présente invention concerne un dispositif pour le réglage exact de la position relative de deux pièces, dont l'une, notamment un arbre tournant, pourvue d'un repère mécanique, est mobile, et dont l'autre, notam- ment un carter entourant la pièce mobile, est immobile, ledit dispositif comportant un carter de générateur de signaux disposé sur la pièce mobile et pourvu d'une broche de palpage poussée par une force élastique en direction de la pièce mobile, la broche de palpagé étant déplaçable en translation axiale dans le carter du géné- rateur et sa pointe en contact avec la pièce mobile étant agencée de manière que le repère puisse être palpé mécani- quement des deux côtés, un indicateur devenant visible pour la détermination statique de la coïncidence du repère avec la broche de palpage prévue sur le carter de générateur, comme il est connu par exemple d'après la demande euro- péenne de brevet 00 06 160. De tels dispositifs sont utilisables notamment pour signaler une position définie d'arbres tournants, comme des vilebrequins, des arbres à cames, ou analogues, de moteurs à combustion interne. Dans le dispositif connu décrit ci-dessus, le générateur de signaux se compose d'un support placé sur un carter immobile entourant la pièce mobile et dans lequel est logé un comparateur pourvu d'une broche de palpage montée élastiquement et qui, lorsqu'elle atteint le point le plus bas dans la saignée ménagée dans l'arbre, signale la position recherchée par transmission à l'aiguille du comparateur. Un inconvénient rencontré avec un tel dispo- sitif consiste dans la détermination manuelle compliquée de la valeur extrême sur le comparateur, cette valeur étant atteinte, lors de la lecture mécanique de la saignée avec la broche de palpage, seulement au point le plus bas de la saignée En fonction des conditions de place et de -2- montage, on a d'une part souvent des difficultés à lire le comparateur, par exemple dans le cas d'une mauvaise accessibilité et d'un mauvais éclairement de la zone de lecture et d'autre part l'encombrement supplémentaire à prévoir en fonction de la hauteur du comparateur rend difficile ou même impossible sa mise en place dans cer- taines circonstances En outre, il faut tenir compte du fait qu'on doit faire tourner la pièce mobile au cours de la lecture du comparateur pour pouvoir trouver la position moyenne recherchée, ce qui rend difficile ou limite l'application du dispositif précité. Par ailleurs, on utilise dans des dispositifs de diagnostic pour véhicules automobiles des agencements permettant un réglage exact de la position relative de deux pièces l'une par rapport à l'autre, principalement sous forme de générateurs de signaux à lecture sans con- tact Dans des agencements connus de ce type (Revue Siemens, volume 47, 1973, pages 603 à 108), le généra- teur de signaux (détecteur) est monté dans le carter en regard d'un repère prévu sur le volant du moteur et à une distance définie de ce repère A chaque tour, ce repère produit par voie électromagnétique une impulsion dans le générateur de signaux lors de son passage devant celui- ci et sans faire intervenir un contact Ces signaux peuvent être exploités par exemple pour le contrôle du point d'allumage. Les inconvénients de ces agencements consistent en ce que les signaux, résultant de la mesure dynamique, ne peuvent pas être produits dans une condition statique o il doit être également possible d'effectuer une déter- mination exacte de position. L'invention a pour but de permettre d'obtenir statiquement, c'est-à-dire dans une quasi-immobilité, à l'aide d'un appareil, d'une part une grande précision de détermination de position de pièces de machine oscillantes 3- ou tournantes qui ont été munies au préalable de repères et d'autre part une indication de coïncidence en un point éloigné de l'endroit du générateur de signaux. Ce problème est résolu selon l'invention de deux manières différentes, à savoir: la) la broche de palpage est agencée sous forme d'une broche de contact électrique et est empêchée de tourner autour de son axe longitudinal de manière à ne pouvoir être montée que dans une position angulaire définie par rapport au carter de générateur de signaux b) le repère est constitué par une paire d'arêtes de forme définie qui sont placées entre la surface de la pièce mobile et les flancs latéraux du creux représentant le repère; c) la broche de contact porte, au moins dans la zone du côté frontal en saillie, deux corps de contact électriquement isolés l'un par rapport à l'autre et par rapport à la masse et qui se rejoignent mutuellement dans la direction de mouvement du repère; d) les surfaces de contact des corps de con- tact, lesquelles forment ensemble un V et sont tournées vers la pièce mobile, sont disposées symétriquement par rapport au plan médian axial, orienté perpendiculairement à la direction de mouvement du repère, de la broche de contact ou du carter de générateur de signaux, l'incli- naison des surfaces de contact par rapport au plan médian étant plus grande que l'inclinaison correspondante des flancs du repère dans la zone de la surface de la pièce mobile; e) il est prévu une source de tension reliée d'un côté à la masse et qui est branchée en série avec deux dispositifs de signalisation alimentés-électrique- ment, branchés en parallèle l'un par rapport à l'autre et dont chacun est relié en série avec un corps de contact respectif; ou bien -4- 2 a) la broche de palpage est agencée sous forme d'une broche de contact électrique et est empêchée de tourner autour de son axe longitudinal de manière à ne pouvoir être montée que dans une position angulaire défi- nie par rapport au carter de générateur de signaux; b) la broche de contact est en outre munie d'une butée de limitation de son mouvement axial de manière qu'elle ne touche pas la surface de la pièce mobile à côté du repère; c) le repère est constitué par une broche de repérage qui fait saillie de la surface de la pièce mobile; d) la broche de contact porte, au moins dans la zone du côté frontal en saillie, deux corps de contact isolés électriquement l'un par rapport à l'autre et par rapport à la masse et qui se rejoignent mutuellement dans la direction de mouvement de la broche de repérage; e) les surfaces de contact des corps de contact, qui sont agencées chacune en forme de V et qui sont tournées vers la pièce mobile sont disposées symé- triquement par rapport au plan médian axial, orienté perpendiculairement à la direction de mouvement de la broche de repérage, de la broche de contact ou du carter de générateur de signaux, les sommets ou les génératrices des deux corps de contact présentant un espacement plus grand que le diamètre de la broche de repérage; f) il est prévu une source de tension reliée d'un côté à la masse et qui est branchée en série avec une paire de dispositifs de signalisation alimentés électrique- ment, branchés en parallèle l'un avec l'autre et dont chacun est branché en série avec un corps de contact respectif. Les avantages pouvant être obtenus grâce à l'invention consistent notamment en ce que, pour une dépense relativement faible, on dispose d'un appareil -5- peu coûteux qui permet, dans les positions de montage les plus différentes, de déterminer ou d'établir avec une grande précision, une position dans le cas de pièces de machine oscillantes ou tournantes Elle garantit l'obten- tion d'une résolution extraordinairement élevée pour les appareils mécaniques grâce à un contact ponctuel ou linéaire simultané de deux corps de contact différents avec la pièce à contrôler Cet avantage est exploitable notamment lorsqu'on opère sur des pièces de faible dia- mètre Un avantage important de l'invention consiste cependant également en ce que le générateur de signaux est monté, sous forme d'un petit composant, séparément sur le carter de moteur et est relié seulement par un câble électrique au dispositif de signalisation, autre- ment librement mobile, comportant un indicateur optique et/ou acoustique Ainsi il n'est pratiquement pas néces- saire de prévoir une place supplémentaire pour le dispo- sitif de signalisation et en outre aucun éclairement n'est imposé dans le lieu d'indication La clarté de lampes de contrôle ou bien le déclenchement de signaux acoustiques peuvent être bien mieux détectés que la lecture d'un comparateur, notamment en relation avec la rotation simultanée de la partie mobile dans la zone de la position à détecter, dans le cas d'une mauvaise accessibilité du générateur de signaux. Dans le cas de moteurs à pistons alternatifs, cet agencement peut être avantageusement utilisé, après la mise en place du repère, en vue d'un positionnement statique de vilebrequins, d'arbres à cames et d'arbres de pompes à injection et de distributeurs. Dans la première des solutions indiquées ci- dessus, le repère est constitué par un creux ménagé dans la pièce mobile, ce qui peut être avantageux pour des raisons d'encombrement, de coût et de fabrication Dans ce cas, la broche de contact électrique pénètre dans le -6- creux de la pièce mobile, auquel cas celle-ci doit être conductrice du courant au moins dans la zone du creux. Dans la seconde solution indiquée ci-dessus, le repère est par contre défini par une broche qui fait saillie de la surface de la pièce mobile. Dans les deux cas, le mode de fonctionnement électro-mécanique ainsi que la précision de signalisation de position pouvant être obtenue sont identiques, de sorte que le choix du repère est fonction de l'application pra- tique envisagée. En outre dans les deux cas, on utilise comme dispositif de signalisation pour la détermination de la position recherchée des lampes de contrôle et/ou éventuel- lement des signaux acoustiques. Selon une autre particularité de l'invention, un commutateur est branché entre un des dispositifs de signalisation et le point de dérivation du conducteur reliant la source de tension aux dispositifs de signali- sation, le contact fixe de ce commutateur étant relié au dispositif de signalisation et ledit commutateur permet- tant de supprimer la liaison d'un des dispositifs de signalisation avec le point de dérivation et de le relier à la masse. Ainsi il est possible, également dans le cas de pièces à contrôler formées d'un matériau non conducteur, d'obtenir une indication mais cependant dans ce cas le repère (saignée ou broche) doit également être conducteur du courant électrique. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Les Figures 1, la représentent en coupe le dispositif conforme à l'invention qui est pourvu d'un repère en creux; et -7- La Figure 2 est une coupe du même dispositif pourvu d'une broche de repérage. Sur la pièce mobile 11 (pièce d'essai consti- tuée par un arbre, un disque ou un poussoir), on place en un endroit défini un repère électriquement conducteur se présentant sous la forme d'un creux constitué par une saignée 22 ou une rainure 22 ' (Figures 1, la) ou bien sous la forme d'une broche de repérage 17 (Figure 2) ayant respectivement des formes définies En un endroit également défini du carter de moteur 18 associé à la pièce mobile 11, on met en place le dispositif qui va être décrit dans la suite: Une broche de contact 1 poussée en direction de la-pièce mobile 11 par un ressort 6, est montée de façon à pouvoir coulisser dans un carter de générateur de signaux 3 formé d'un matériau électriquement non conducteur, cette broche étant maintenue dans son mouvement axial et empê- chée de tourner, par exemple à l'aide d'un téton 4 et d'une rainure 5 La broche de contact de l'exemple repré- senté est divisée dans la direction longitudinale et elle se compose ainsi de deux moitiés, à savoir les deux corps de contact 19 isolés l'un par rapport à l'autre à l'aide d'un adhésif non conducteur du courant et qui se rejoi- gnent mutuellement dans la direction de mouvement du repère Suivant que le dispositif est réalisé avec un repère sous forme d'un creux 22, 22 ' ou d'une broche 17 on trouve les caractéristiques différentes suivantes: Dans l'exemple de réalisation faisant inter- venir un creux conformément aux Figures 1, la, les surfaces de contact 14 des corps de contact 19 qui forment ensemble un V sont disposées symétriquement par rapport à un plan médian axial 20 de la broche de contact 1, lequel plan est orienté perpendiculairement a la direction de mouve- ment du repère L'inclinaison de ces surfaces de contact 14 par rapport au plan médian 20 est plus grande que -8- l'inclinaison des flancs de la saignée 22 de façon à garantir un établissement du contact qui soit correct et sûr. Dans l'exemple de réalisation faisant inter- venir une broche de repérage conformément à la Figure 2, les surfaces de contact 2 et 14 des corps de contact 19, qui sont conformées chacune en forme de V, sont égale- ment disposées symétriquement par rapport à un plan médian axial 20 de la broche de contact 1, lequel plan est orienté perpendiculairement à la direction de mouvement du repère. Les sommets ou les génératrices des deux corps de contact 19 sont espacés l'un de l'autre d'une plus grande dis- tance que le diamètre de la broche de repérage 17, pour garantir un centrage correct de la position recherchée. Le carter de générateur de signaux 3 peut être fixé sur le carter de moteur 18 par vissage, par embolte- ment ou mise en place sur des douilles d'adaptation mais il doit cependant être disposé dans une position périphé- rique bien déterminée, à savoir de manière que le plan médian 20 du générateur de signaux soit orienté perpendi- culairement à la direction de mouvement de la broche de repérage. Chacun des corps de contact 19, isolés l'un par rapport à l'autre, est relié par un câble respectif aux deux dispositifs de signalisation 8 disposés dans un boîtier séparé pour lampes de contrôle, ces dispositifs étant agencés sous forme de telles lampes de contrôle; à partir de là le câble mène à une source de tension 9 se présentant sous la forme d'une batterie et, de là, par l'intermédiaire d'un commutateur 15 qui sera décrit dans la suite, à la borne de masse 10 prévue sur le carter de moteur 18 ou bien à la pièce mobile Il (masse). Lorsque la pièce à contrôler 1 l (pièce mobile) se déplace, dans les exemples des Figures 1 et 2, à partir d'une des deux positions 12 et 13 dans la direction de la -9- flèche, elle entre initialement en contact avec une des deux surfaces de contact 14, placées à l'extérieur, des corps de contact 19, ce qui provoque l'allumage d'une des deux lampes de contrôle Ainsi l'utilisateur est averti de ce qu'il n'a alors besoin que de faire déplacer lente- ment la pièce à contrôler 11 pour arriver dans la posi- tion o les deux lampes de contrôle s'allument simultané- ment Cela se produit dans la position centrale recherchée, o le repère se présentant sous la forme d'un creux 22, 22 ' ou d'une broche de repérage 17 entre en contact ponctuel ou linéaire avec les deux corps de contact 19 Ce n'est que dans cette position que le circuit est fermé simulta- nément pour les deux lampes de contrôle; grâce au bran- chement en parallèle des lampes de contrôle, les deux lampes s'allument Dans le cas o le dispositif décrit est agencé de façon à être exempt de jeu, il ne s'établit à l'endroit du repère, lors d'un dépassement de cette position seulement de quelques minutes dêangle, un contact ponctuel ou linéaire qu'avec l'un des deux corps de contact 19 de sorte qu'une des deux lampes de contrôle s'éteint à nouveau et que l'opérateur est averti que la position re- cherchée est déjà dépassée. Dans le cas o les pièces à contrôler sont formées d'un matériau électriquement non conducteur, mais sont cependant pourvues d'un repère constitué d'un maté- riau électriquement conducteur, la liaison avec la borne de masse 10 est supprimée A l'aide du commutateur 15 prévu sur le carter 7 des lampes de contrôle, il est possible dans ce cas de relier en série la source de tension 9 et les deux lampes de contrôle (position en tiret du commutateur) Dans ce cas, à la différence des cas précédents faisant intervenir un branchement en paralli Xe, l'indication de rapprochement de position est supprimée Dans cette variante, le circuit passant par les deux lampes de contrôle est fermé seulement dans le - cas d'une position précise du repérage entre les deux corps de contact 19 Les deux lampes de contrôle s'allu- ment alors simultanément mais avec une puissance d'éclai- rement réduite. En ce qui concerne la géométrie des surfaces de contact 2 ou 14 des extrémités des corps de contact, il faut veiller à ne pas choisir l'angle d'inclinaison trop grand pour éviter un coincement de la broche de contact 1 En outre, dans l'exemple de réalisation de la Figure 2, la largeur de l'évidement existant entre les surfacés de contact 2 placées à l'intérieur doit être plus grande que le diamètre ou la largeur de la broche de repérage 17 En outre, avec un dimensionnement et un ajus- tement correspondants du capteur, on doit s'assurer que la broche de repérage 17 ne puisse en aucun cas entrer en contact avec les faces extérieures cylindriques 16 dela broche de contact Dans l'exemple de la Figure 1, la pointe de la broche de contact 1 ne doit pas être con- ductrice du courant, ce qui est établi grâce à la matière isolante prévue entre les deux corps de contact 19, de manière qu'aucun contact électrique ne puisse s'établir lors d'un palpage mécanique de la surface de la pièce mobile 11 Par ailleurs, il est à noter que la signali- sation de position peut être effectuée, en addition ou à la place de la signalisation optique, égalementrar un signal acoustique - il REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le réglage exact de la position relative de deux pièces, dont l'une notamment - un arbre tournant, pourvue d'un repère mécanique, est mobile, et dont l'autre, notamment un carter entourant la pièce mobile, est immobile, ledit dispositif compor- tant un carter de générateur de signaux disposé sur la pièce immobile et pourvu d'une broche de palpage poussée par une force élastique en direction de la pièce mobile, la broche de palpage étant déplaçable en translation axiale dans le carter du générateur et sa pointe en contact avec la pièce mobile étant agencée de manière que le repère puisse être palpé mécaniquement des deux côtés, un indicateur devenant visible pour la détermi- nation statique de la coïncidence de repère avec la broche de palpage prévue sur le carter de générateur, caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes: a) la broche de palpage est agencée sous forme d'une broche de contact électrique ( 1) et est em- péchée de tourner autour de son axe longitudinal de manière à ne pouvoir être montée que dans une position angulaire définie par rapport au carter de générateur de signaux ( 3); b) le repère est constitué par une paire d'arêtes de forme définie qui sont placées entre la sur- face de la pièce mobile ( 11) et les flancs latéraux du creux représentant le repère; c) la broche de contact ( 1) porte, au moins dans la zone du côté frontal en saillie, deux corps de contact ( 19) électriquement isolés l'un par rapport à l'autre et par rapport à la masse et qui se rejoignent mutuellement dans la direction de mouvement du repère; 12 - d) les surfaces de contact ( 14) des corps de contact ( 19), lesquelles forment ensemble un V et sont tournées vers la pièce mobile ( 11) sont disposées symé- triquement par rapport au plan médian axial ( 20), orienté perpendiculairement à la direction de mouvement du repère, de la broche de contact ( 1) ou du carter de générateur de signaux ( 3), l'inclinaison des surfaces de contact ( 14) par rapport au plan médian ( 20) étant plus grande que l'inclinaison correspondante des flancs du repère dans la zone de la surface de la pièce mobile ( 11); e) il est prévu une source de tension ( 9) reliée d'un côté à la masse et qui est branchée en série avec deux dispositifs de signalisation ( 8) alimentés électriquement, branchés en parallèle l'un par rapport à l'autre et dont chacun est relié en série avec un corps de contact respectif ( 19). 2 Dispositif selon le préambule de la reven- dication 1, caractérisé par la combinaison des caracté- ristiques suivantes: a) la broche de palpage est agencée sous forme d'une broche de contact électrique ( 1) et est em- pêchée de tourner autour de son axe longitudinal de manière à ne pouvoir être montée que dans une position angulaire définie par rapport au carter de générateur de signaux ( 3); b) la broche de contact ( 1) est en outre munie d'une butée de limitation de son mouvement axial de manière qu'elle ne touche pas la surface de la pièce mobile ( 11) à côté du repère; c) le repère est constitué par une broche de repérage ( 17) qui fait saillie de la surface de la pièce mobile ( 11); d) la broche de contact ( 1) porte, au moins dans la zone du côté frontal en saillie, deux corps de 13 contact ( 19) isolés électriquement l'un par rapport à l'autre et par rapport à la masse et qui se rejoignent mutuellement dans la direction de mouvement de la broche de repérage ( 17); e) les surfaces de contact ( 2, 14) des corps de contact ( 19), qui sont agencées chacune en forme de V et qui sont tournées vers la-pièce mobile ( 11), sont disposées symétriquement par rapport à un plan médian axial ( 20), orienté perpendiculairement à la direction de mouvement de la broche de repérage ( 17), de la broche de contact ( 1) ou du carter de générateur de signaux ( 3), les sommet ou les génératrices des deux corps de contact ( 19) présentant un espacement plus grand que le diamètre de la broche de repérage ( 17); f) il est prévu une source de tension ( 9) reliée d'un côté à la masse et qui est branchée en série avec une paire de dispositifs de signalisation ( 8) ali- mentés électriquement, branchés en parallèle l'un avec l'autre et dont chacun est branché en série avec un corps de contact respectif ( 19). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les dispositifs de signali- sation ( 8) sont des lampes de contrôle. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un commutateur ( 15) est branché entre un des dispositifs de signalisation ( 8) et le point de dérivation ( 21) du conducteur reliant la source de tension ( 9) aux dispositifs de signalisation ( 8), le contact fixe de ce commutateur étant relié au dispositif 36 de signalisation ( 8) et ledit commutateur ( 15) permettant de supprimer la liaison d'un des dispositifs de signalisa- tion ( 8) avec le point de dérivation ( 21) et de le relier à la masse ( 10).