Brevet FR2558253A1 — publié le 19850719

La présente invention se rapporte d'une façon générale à des dispositifs de mesure de couple et elle concerne plus particulièrement un dispositif de mesure de couple pour mesurer la charge à la sortie d'un moteur. Il existe un certain nombre de dispositifs connus pour mesurer le couple dans un arbre tournant, par exemple un arbre tournant entre un moteur et une charge. Dans de nombreux cas, un système de transmission placé dans une boîte de vitesses change la vitesse de rotation entre le moteur et la charge. Cependant, ces dispositifs connus sont générale- ment volumineux, lourds et d'une construction conteuse. Dans de nombreuses applications, comme dans un avion, le poids et les dimensions de ces dispositifs connus créent un gros inconvénient, mais ces dispositifs sont nécessaires et doivent être utilisés sans tenir compte de leurs déficiences. Une mesure du couple de moteur dans un avion constitue une possibilité tout à fait souhaitable puisqu'une fluctuation importante ou rapide du couple du moteur est souvent l'indication d'un mau- vais fonctionnement de ce dernier. Une mesure de couple est également nécessaire pour obtenir un fonctionnement efficace et sur de l'avion. La présente invention a pour objet un dispositif de mesure de couple qui remédie aux inconvénients men- tionnés ci-dessus en ce qui concerne les dispositifs connus. En bref, la présente invention comprend un moyeu comportant un axe qui est coaxial à l'arbre de sortie du moteur. L'élément stationnaire d'un train planétaire du système de transmission est supporté de façon tour- nante par le moyeu dans des positions circonférentiel- lement espacées autour de l'axe du moyeu. En conséquence, un couple exercé sur le train planétaire par la charge appliquée au moteur fait l'objet d'une réaction par le moyeu. Un anneau est disposé coaxialement autour du moyeu et il est fixé sur et forme un support pour le carter de la boîte de vitesses. L'anneau est à son tour fixé sur le moyeu par plusieurs rayons espacés circonfé- rentiellement et s'étendant à partir de l'anneau tan- gentiellement à un cercle coaxial au moyeu. Ses rayons s'infléchissent ou s'incurvent d'un degré proportionnel au couple appliqué au moyeu et, dans la forme préférée de réalisation de l'invention, le moyeu, l'anneau et les rayons forment un ensemble monobloc. Un bras est fixé sur le moyeu, il s'étend radia- lement vers l'extérieur à partir de celui-ci et il comporte une extrémité libre extérieure placée dans une position adjacente à l'anneau. Le bras libre du moyeu coopère avec un transducteur de position qui pro- duit un signal de sortie proportionnel à la distance de déplacement du bras et par conséquent proportionnel au couple appliqué au moyeu. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique représentant une forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 et agrandie pour clarifier le dessin; la Fig. 3 est une vue faite suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 et agrandie pour clarifier le dessin; la Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'une forme préférée de réalisation de l'invention, des parties étant enlevées pour clarifier le dessin; et la Fig. 5 est une vue schématique fragmentaire montrant le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention. Sur les Fig. 1 et 2, on a représenté une forme préférée de réalisation du dispositif de mesure de couple selon l'invention, utilisable avec un moteur 10 comportant un arbre de sortie 12. L'arbre de sortie pénètre dans une boite de vitesses 14 contenant un système de transmission 16. Le système de transmission 16 comporte un train planétaire 18 qui est accouplé mécaniquement par le système de transmission 16 à un arbre de sortie 20 de la boite de vitesses 14. Cet arbre de sortie 20 entraîne à son tour une charge 21 du moteur, comme l'hélice d'un avion. En considérant maintenant plus particulièrement les Fig. 2 et 4, on voit que le dispositif de mesure de couple comprend un moyeu 22 en forme de disque qui est traversé par un trou axial 24 dans lequel s'étend l'arbre de sortie 12 du moteur. En conséquence, un côté 26 du moyeu 22 est dirigé vers l'intérieur de la boite de vitesses 14 tandis que son autre côté 28 est dirigé vers le moteur 10. Comme le montre mieux la Fig. 1, le moyeu 22 est sensiblement coaxial à l'arbre de sortie 12 du moteur. En considérant maintenant plus particulièrement la Fig. 2, on voit que le moyeu 22 comprend plusieurs poches circulaires 30 ménagées dans sa face intérieure 26 de telle sorte que lesdites poches 30 soient espa- cées à la fois radialement et circonférentiellement de distances égales de l'axe du moyeu 22. Comme le montre la Fig. 2, cinq poches 30 sont formées dans la face 26 du moyeu, mais il va de soi qu'on peut prévoir un nombre de poches 30 supérieur ou inférieur à cinq. En référence aux Fig. 1 et 2, un satellite 32 est monté à rotaticn au moyen d'un axe 34 dans chaque poche 30 et les satellites 32 constituent ensemble une partie du train planétaire 18. Ces satellites 32 sont en prise avec une couronne dentée classique 38 (Fig. 1) de manière à former le système de transmission 16, afin qu'une rotation de l'arbre de sortie 12 du moteur soit transmise par l'intermédiaire du train planétaire 18 et des autres composants (non représentés) du système de transmission 16 à l'arbre 20 et à la charge 22. En considérant maintenant plus particulièrement les Fig. 3 et 4, on voit que le dispositif conforme à la présente invention comprend en outre un anneau 40 qui est coaxial au moyeu 22 et espacé radialement vers moyeu 22 et espacé radialement vers l'extérieur de ce dernier dans une zone adjacente à sa face extérieure 28. Le moyeu 22 et l'anneau 40 sont fixés ensemble par plusieurs rayons 42 espacés circonférentiellement et s'étendant à partir de l'anneau tangentiellement à un cercle coaxial au moyeu. De préférence, le moyeu 22, l'anneau 40 et les rayons 42 forment un ensemble mono- bloc. En considérant maintenant plus particulièrement les Fig. 2 à 4, on voit que l'anneau 40 est fixé sur et fait partie du support de la boîte de vitesses 14. Bien qu'on puisse utiliser n'importe quels moyens pour fixer ensemble l'anneau 40 et la boite de vitesses, comme indiqué sur la Fig. 3, il est prévu dans l'exemple considéré plusieurs goujons 46 s'étendant entre l'anneau 40 et la botte de vitesses 14. On pourrait utiliser en variante d'autres moyens, par exemple une liaison brasée ou soudée entre l'anneau 40 et la botte de vitesses 14. En référence aux Fig. 3 et 4, un bras allongé 50 est fixé par une extrémité sur le moyeu 22 au moyen de boulons 52 de façon que le bras 50 s'étende radialement vers l'extérieur à partir du moyeu 22 et passe par une ouverture 54 (Fig. 4) ménagée dans la boite de vitesses 14. Le bras 50 est dimensionné de façon que son ex- trémité libre extérieure 56 dépasse extérieurement de la boîte de vitesses 14. En référence aux Fig. 3 et 4, un couvercle 58 est placé au-dessus et entoure l'extrémité libre exté- rieure 56 du bras 50, ce couvercle 58 étant fixé sur la boîte de vitesses 14 par un boulon 60. Un transduc- teur de position linéaire 62 (Fig. 3) est fixé sur le couvercle 58 et comporte une tête mobile 64 qui pénètre à l'intérieur du couvercle 68 et vient buter contre un côté de l'extrémité libre 56 du bras 50. Le transducteur 62 et sa tête 68 sont orientés sensi- blement tangentiellement par rapport à l'axe du moyeu 22. Le transducteur de position 62 est d'une construc- tion classique et il produit dans une ligne 66 un signal de sortie proportionnel à la position linéaire de la tête 64 du transducteur. Cette ligne de sortie 66 forme à son tour une entrée pour un circuit indicateur 68 qui produit un signal représentant la position linéaire de la tête 64 du transducteur par rapport au corps du transducteur 62. En considérant maintenant les Fig. 1 et 5, on voit qu'en fonctionnement le couple appliqué à l'arbre de sortie 12 du moteur est transmis et amplifié par le train planétaire 18 et exerce une réaction sur l'arbre de sortie de ce train planétaire. L'arbre de sortie du train planétaire 18 transmet à son tour ce couple au moyeu 22. Comme le montre mieux la Fig. 5, lorsque le couple appliqué au moyeu 22 par le train planétaire augmente, les rayons 42 s'infléchissent comme cela est indiqué d'une façon exagérée par des lignes en traits mixtes sur la Fig. 5. Le moyeu 22 tourne alors légèrement dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de sa position de repos indiquée sur la Fig. 5, en faisant simultanément tourner le bras 50 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le bras 50 déplace par conséquent la tête 64 du transducteur 62 d'une valeur proportionnelle au couple du train planétaire 18. En conséquence, le mouvement de la tête 64 du transducteur est proportionnel au couple transmis par l'intermédiaire du train planétaire 18, et par conséquent au couple appliqué à l'arbre de sortie 12 du moteur et ce couple est signalé à l'utili- sateur du moteur par le circuit indicateur 68. En variante, une jauge de mesure de contraintes prévue sur un rayon 42 (Fig. 2) ou bien un capteur de proximité peuvent être utilisés à la place du trans- ducteur 62. La description faite ci-dessus montre que le dispositif de mesure de couple conforme à l'invention fournit un moyen simple, efficace et peu coûteux pour mesurer le couple entre un moteur et sa charge. Une caractéristique importante de la présente invention consiste en ce que le dispositif de mesure de couple forme non seulement le porte-satellites du train plané- taire 18, mais constitue également un support pour la boite de vitesses 14. Puisque le dispositif de mesure de couple remplace d'une manière simple d'autres compo- sants déjà existants dans la boîte de vitesses, le dispositif conforme à la présente invention n'augmente que légèrement le poids de l'ensemble du système. Bien entendu, la présente invention n'est nulle- ment limitée aux modes de réalisation décrits et repré- sentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de couple dans un arbre tournant accouplé mécaniquement par l'intermédiaire d'une transmission à une charge, ce mécanisme de trans- mission comprenant au moins deux engrenages logés dans un carter, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend: - un moyeu (22) comportant un axe, au moins un engrenage (32) faisant partie du mécanisme de transmis- sion étant monté à rotation sur ledit moyeu (22) dans une position espacée dudit axe du moyeu, - un anneau (40) fixé sur ledit carter (14), - des moyens (42) pour fixer coaxialement ledit anneau (40) sur ledit moyeu (22) afin de permettre un mouvement limité de rotation dudit moyeu (22) par rapport audit anneau (40), d'une valeur proportionnelle au couple s'exerçant entre au moins ledit engrenage (22) et ledit carter (14) , - un moyen (62) pour mesurer ledit mouvement re- latif, et - un moyen (68) pour indiquer ledit mouvement mesuré. 2. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que ledit anneau (40) a un diamètre supérieur à celui dudit moyeu (22) et en ce que lesdits moyens de fixation comprennent plusieurs rayons (42) s'étendant entre et fixes sur ledit moyeu (40) et ledit anneau (22), lesdits rayons (42) étant espacés circonférentiellement l'un de l'autre et étant placés dans un plan sensiblement tangent à un cercle coaxial à l'axe dudit moyeu (22). 3. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que ledit moyeu (22), ledit anneau (40) et lesdits rayons (42) forment un ensemble monobloc. 4. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que lesdits rayons (42) sont espacés circonférentiellement l'un de l'autre. 5. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que plusieurs engrenages (32) sont montés à rotation sur ledit moyeu (22), lesdits engrenages (22) étant espacés circonférentiel- lement autour de l'axe du moyeu (22). 6. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 5, caractérisé en ce que ledit moyeu est traversé par un trou axial (24) dans lequel est engagé l'arbre de sortie (12) du moteur. 7. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de mesure comprend un transducteur de position linéaire (62) fixé sur ledit anneau (40) et sur un bras allongé (50), ledit bras étant fixé par une extrémité sur ledit moyeu (22) et étant appliqué par son autre extrémité en con- tact avec ledit transducteur (62). 8. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que ledit transducteur (62) comprend un transformateur différentiel variable lineaire. 9. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de me- sure comprend une jauge de mesure de contraintes (100) fixée sur un rayon (42). 10. Dispositif de mesure de couple selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de me- sure comprend un capteur de proximité.