Brevet FR2571854A1 — publié le 19860418

BUTEE NOTAMMENT BUTEE POUR CAPTEUR A JAUCES DE CONTRAINTE L'invention concerne une butée pour capteur à jauges de contrainte utilisé dans le domaine de la mesure des forces ou des déplacements. Elle concerne plus généralement une butée devant limiter les déplacements relatifs de deux pièces en particulier lorsque ces déplacements sont micrométriques. Un capteur à jauges de contrainte comporte généralement un élément flexible muni sur une de ses faces de résistances électriques dont la valeur de résistance varie sous l'effet de contrainte mécanique. Pour la mesure l'élément flexible est sollicité à une extrémité par une force ou par un déplacement et à une autre extrémité par une réaction d'encastrement. Pour cela l'élément flexible est encastré à cette autre extrémité dans un corps. La dynamique de flexibilité du capteur est adaptée à la gamme des grandeurs que l'on s'attend à mesurer. Dans certains cas cependant, en particulier en mesures différentielles, cette gamme est difficile à déterminer. Par exemple, la mesure différentielle des pressions existant de part et d'autre d'un venturi peut être faible devant les pressions totales existant dans un côté quelconque de ce venturi. En condition normale d'écoulement l'ordre de grandeur de cette mesure différentielle indique la gamme et en conséquence la sensibilité de élément flexible. Mais il peut arriver qu'un des conduits, de part ou d'autre du venturi, soit brutalement ouvert. La pression différentielle prend alors brusquement une valeur maximale. Cette valeur maximale peut couramment être mille fois plus élevée que la limite nominale de la gamme de mesure du capteur. Pour éviter que l'élément flexible soit soumis à des efforts tendant à le fléchir au-delà de sa limite d'élasticité il convient d'installer des butées. Par ailleurs pour des raisons de linéarité, les éléments flexibles sont généralement soumis à de très faibles déformations. Par rapport à son état au repos l'extrémité d'un élément flexible, par exemple celle où est appliquée la force à mesurer, se déplace typiquement de 20 microns. L'installation d'une butée nécessite donc une réalisation mécanique dans laquelle deux pièces distinctes, l'élément flexible et le corps, ne doivent pouvoir se mouvoir l'un par rapport à l'autre que très faiblement: de 20 microns environ. Compte tenu de tolérances de fabrication il convient alors que l'usinage des butées sur les deux éléments distincts soit fait avec une précision bien supérieure: par exemple un micron. Cette contrainte d'usinage très précis est en contradiction avec un esprit de fabrication mécanique en série. En définitive, quand bien même cet usinage serait possible il faudrait encore que l'assemblage des deux pièces s'effectue avec la même précision. Or, cela n'est pas possible industriellement. En conséquence, dans la plupart des cas on a renoncé à munir les capteurs de butées et tout incident de mesure se solde alors par la nécessité de remplacer rélément flexible. L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients cités en proposant une butée usinée à part de l'élément flexible et du corps du capteur et comportant en elle-même, dans le rapport de ses dimensions, la tolérance maximum de déplacement relatif auquel devront être soumis l'élément flexible et le corps. Cette butée après son usinage est installée simplement sur ces deux pièces. L'invention concerne une butée pour limiter les déplacements relatifs d'un corps et d'un tenon de manoeuvre caractérisée en ce que le corps et le tenon sont percés colinéairement, les percements étant perpendiculaires aux sens des déplacements relatifs, un doigt de butée étant emmanché exactement dans l'un dé ces percements et se prolongeant dans l'autre percement, les dimensions de la section du doigt au droit de cet autre percement étant inférieures aux dimensions correspondantes de cet autre percement. L'invention concerne également une butée pour capteur à jauges de contraintes, ce capteur comportant l'élément flexible encastré a une extrémité dans un corps et muni a une autre extrémité d'un tenon de manoeuvre par lequel un déplacement a mesurer est appliqué, caractérisé en ce que le corps et le tenon sont percés colineairement, les percements étant perpendiculaires au sens d'application du déplacement à mesurer, un doigt de butée étant emmanché exactement dans l'un de ces percements et se prolongeant dans l'autre percement, les dimensions de la section du doigt au droit de cet autre percement étant inférieures aux dimensions correspondantes de cet autre percement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Cette description n'est donnée qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Sur les figures les mêmes repères désignent les memes éléments. Elles représentent: - figure 1, une représentation schématique de l'invention - figure 2, une réalisation préférée d'un capteur à jauge de contraintes de l'invention; - figure 3; un exemple de corps dans lequel vient s'encastrer l'élément flexible de la figure précédente. La figure 1 représente en coupe schématiquement l'invention. Un capteur 1 à jauges de contrainte 2 et 3 comporte un élément flexible 4 encastré a son - extrémité gauche dans un corps 5. L'élément 4 est muni à son autre extrémité d'un tenon de manoeuvre 6 par lequel une force P à mesurer est appliquée. Ce qui caractérise l'invention c'est que le corps 5 et le tenon 6 sont percés colinéairement lorsque le capteur est au repos. Les percements 7 et 8 sont obtenus simplement en les effectuant en même temps c'est-adire avec un même outil de coupe et en prolongeant les passes d'usinage du percement 7 par des mêmes passes d'usinage dans le percement 8. Les percements 7 et 8 sont effectués perpendiculairement au sens d'application de la force P. Ce qui caractérise encore l'invention c'est qu'un doigt de butée 9 est emmanché exactement dans l'un de ces percements, le percement 7 du corps 5, et que ce doigt se prolonge dans l'autre percement, le percement 8.Dans le percement 8 les dimensions de la section du doigt 9 sont inférieures aux dimensions de ce percements 8. En conséquence, le tenon 6 peut se mouvoir par rapport au corps 5 d'une grandeur e déterminée comme étant égale à la déformation limite admissible~ de l'élément flexible 4. Pour simplifier la réalisation le doigt 9 et les percements 7 et 8 sont ronds. Le percement 8 a un diamètre égal au diamètre du percement 7. Le doigt 9 est également cylindrique circulaire: son diamètre est égal au diamètre du percement 7 pour la partie située au droit de ce percement, il est réduit d'une grandeur 2xe pour la partie située au droit du percement 8. Cependant, le doigt et les percements pourraient être de section quelconque pourvu que le doigt 9 s'emmanche exactement dans l'un des percements et pourvu que sa section au droit de l'autre percement soit inférieure à la dimension correspondante de cet autre percement. En particulier, le percement 8 pourrait être réalisé plus grand que le percement 7 et le doigt 9 avoir un même diamètre sur toute sa longueur.Le percement 8 pourrait être plus grand que le percement 7 en effectuant dans ce percement 8 une passe supplémentaire pour l'agrandir. Ce que l'invention a par ailleurs de remarquable c'est que la butée est symétrique. En effet, que la force P soit une force en traction ou une force en compression la déformation limite de l'élément flexible 4 reste la même pourvu que l'extrémité 10 du doigt 9 qui pénètre dans le percement 8 soit centré sur l'axe X'X de ce doigt. La figure 2 montre une vue éclatée d'un exemple particulier de réalisation d'un capteur conforme à l'invention. La particularité de ce dernier réside dans le fait que l'élément flexible est composé de trois poutres 11,12, 13 en opposition mutuelle par l'intermédiaire d'entretoises telle que 14 qui les relient. L'élasticité de la poutre 12 est deux fois inférieure aux élasticités des poutres 11 et 13. L'élasticité de ces deux dernières est égale. Toutes ces poutres sont munies de renfort centraux respectivement 15,16 et 17 qui déterminent des portions de ces poutres dans lesquelles celles-ci ne subissent aucune déformation. Le renfort 16 de la poutre centrale 12 sert par exemple à appliquer la force à mesurer P. Les deux renforts 15 et 17 des poutres latérales 11 et 13 servent à appliquer la réaction d'encastrement. On peut montrer que les déformations subies par la poutre 12 sont de sens contraire aux déformations subies par les poutres 11 et 13. Les percements sont effectués au travers de ces renforts centraux. D'une manière préférée les percements sont ronds.Pour éviter un désalignement des poutres 11,12 et 13 lors de l'exécution des percements,-le sciage de l'élément flexible 18 selon les découpes 19 et -20 pour créer les trois poutres 11 à 13, peut être effectué en tout ou partie ultérieurement à la réalisation des percements dans les renforts centraux. La figure 2 montre encore le doigt 9 où il apparaît nettement que le diamètre dl du doigt au droit du renfort central 16 est inférieur au diamètre d2 du doigt au droit des renforts 15 et 17. L'usinage du doigt 9 ne présente pas de difficulté car on sait très bien, une fois que le doigt est monté sur un tour, usiner ses différentes parties selon différents diamètres. Il suffit d'effectuer un nombre de passes supplémentaires à l'endroit du diamètre dl. Au cours de ces passes supplémentaires le doigt 9 continuant à rester en place sur le tour il est aisé d'aboutir à une réduction du diamètre aussi fine et précise que désirée. Se rapportant aux chiffres donnes précédemment le diamètre dl est inférieur de 20 microns au diamètre d2. Le diamètre d2 mesure environ 1200 microns. Le montage de la figure 2 indique que la partie active 10 du doigt 9 travaillera au cisaillement dans le renfort central 16. La résistance au cisaillement est plus importante qu'une résistance à la flexion qui était mise en jeu dans le montage de la figure 1.La longueur 11 de la partie centrale 10 du doigt 9 correspond à la largeur de la poutre 12. Les longueurs 12 des deux parties du doigt 9, emmanchees dans les renforts 15 et 17, sont inférieures aux longueurs 13 qui séparent les découpes 19 ou 20 de trous respectivement 21 et 22 pratiqués dans des extensions latérales 23 et 24 des renforts centraux 17 et 15. La figure 3 montre un corps 25 de capteur muni d'épaulements 26 et 27 pour recevoir en appui les extensions 23 et 24. Des pions 28 et 29 s'élevant perpendiculairement à ces épaulements sont prévus pour venir s'engager dans les trous 21 et 22 de l'élément flexible. Après engagement ces pions déjà solidaires du corps 25 sont solidarisés aux renforts 17 et 15. Le corps 25 possède par ailleurs une rainure 30 dans laquelle les poutres peuvent se mouvoir librement. Enfin, la base 31 du corps 25 est munie d'un accès 32 par lequel la force P peut être appliquée au capteur. Les autres particularités du capteur concernant les raccordements électriques, les compensations thermiques, ainsi que d'éventuels dispositifs permettant l'étanchéité de l'instrument de mesure ne sont pas décrites ici comme extérieures à l'invention. REVENDiCATIONS 1. Butée pour limiter les déplacements (P) relatifs d'un corps (5) et d'un tenon de manoeuvre (6) caractérisée en ce que le corps et le tenon sont percés (7,8) colinéairement, les percements étant perpendiculaires au sens des déplacements relatifs, un doigt (9) de butée étant commandé exactement dans l'un de ces percements et se prolongeant (10) dans l'autre percement, les dimensions (dl) de la section du doigt au droit de cet autre percement étant inférieures aux dimensions correspondantes de cet autre percement. 2. Butée pour capteur (I) à jauges (2,3) de contrainte, ce capteur comportant un élément flexible (4) encastré à une extrémité dans un corps (5) et muni à une autre extrémité d'un tenon de manoeuvre (6) par lequel un déplacement à mesurer (P) est appliqué caractérisé en ce que le corps et le tenon sont percés (7,8) colinéairement, les percements étant perpendiculaires au sens d'application du déplacement à mesurer, un doigt de butée (9) étant emmanché exactement dans l'un de ces percements (7) et se prolongeant (10) dans l'autre percement (8), les dimensions (dl) de la section du doigt au droit de cet autre percement étant inférieures aux dimensions correspondantes de cet autre percement. 3. Butée selon la revendication 2 caractérisée en ce que les percements et le doigt sont cylindriques circulaires. 4. Butée selon la revendication 3 caractérisée en ce les diamètres des percements sont égaux (d2) et en ce que les diamètres (dl, d2) du doigt de butée au droit de ces percements sont différents, la différence (2xe) de diamètre correspondant à la tolérance (e) de flexion de l'élément flexible. 5. Butée selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que l'élément flexible (18) comporte trois poutres (11-13) en opposition mutuelle (14) munies chacune d'un renfort central (15-17) par lequel s'exercent la réaction d'encastrement et la force à mesurer et en ce que ces trois renforts centraux comportent des percements colinéaires, le doigt de butée travaillant en cisaillement entre deux renforts latéraux (15,17) et un renfort central (16).