Brevet FR2587111A1 — publié le 19870313

L'équilibrage des roues de véhicule, ou autre or- gane de révolution, est actuellement effectué au moyen de machines comportant un arbre destiné à supporter la roue, qui est entraîné en rotation et monté sur deux paliers espacés, munis chacun d'un capteur de force. Un disposi- tif permet de contrôler à tout moment la rotation de l'ar- bre tandis qu'un calculateur, qui reçoit les informa- tions de ce dispositif ainsi que les signaux issus des capteurs, détermine les masses de correction à apposer sur la roue à partir d'une relation qui est fonction du diamètre de la roue, de sa vitesse de rotation, de même que de la sensibilité des capteurs,de la distance entre les paliers, de la distance entre le premier palier et le côté le plus proche de la jante de la roue et de la lar- geur de la roue. Il est donc nécessaire, pour l'opérateur, de mesu- rer le diamètre de la roue, la largeur de la jante, la distance entre le premier palier et la jante, à l'aide de potentiomètres, de claviers ou de tout autre dispositif approprié, ce qui entraîne un risque d'erreur de mesures et d'introduction de données erronées dans le calculateur. Il faut par ailleurs remarquer que la vitesse de rotation, la sensibilité des capteurs et la distance en- tre les paliers, sont considérées comme constantes pour une machine déterminée. Or, la vitesse de rotation varie en fonction des tensions et des fréquences du secteur, tandis que la sensibilité des capteurs peut varier avec le temps ou la température, ce qui entraîne des impréci- sions supplémentaires dans la mesure. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé et une machine d'équilibrage qui permettent d'obtenir une mesure d'une grande précision, de manière simple. Cette invention a en effet pour objet un procédé d'équilibrage d'une roue, ou analogue, montée sur un ar- bre entraîné en rotation et supporté par deux paliers es- pacés, qui sont chacun associés à un capteur de force, procédé qui consiste à prendre deux masses de valeurs connues et à les placer chacune sur un côté de la jante de la roue, en des emplacements écartés angulairement d'une valeur déterminée, à mesurer au moyen des capteurs les forces provoquées sur les paliers par la rotation de la roue, à enlever les deux masses, à mesurer à nouveau les forces créées sur les paliers par la rotation de la roue, à comparer les résultats des deux mesures et à en déduire la relation propre de l'ensemble roue-machine, puis à introduire cette relation dans le résultat de la deuxième mesure pour obtenir la valeur des masses d'équilibrage nécessaires pour compenser le balourd de la roue. Il n'est plus nécessaire, avec ce procédé, de tenir compte du diamètre de la roue ni de sa largeur, ni même de la distance entre les paliers, de sorte que les ris- ques d'erreursdues aux mesures effectuées par l'opérateur son--totalementsupprimés. De même, la sensibilité des capteurs n'intervient plus dans la mesure puisque le ré- sultat est obtenu par la comparaison des deux mesures effectuées. L'invention s'étend également à une machine d'équi- librage qui comporte des moyens de repérage de la position angulaire de l'arbre par rapport à une position de réfé- rence, une mémoire, conservant les valeurs de forcesmesu- rées par les capteurs,des moyens pour le calcul à partir des forces mesurées et de la variation de la position an- gulaire de l'arbre, des valeurs des masses de correction à placer sur la roue lors d'une première mesure, puis lors d'une seconde mesure, et de comparaison de ces va- leurs entre elles pour en déduire la relation propre de l'ensemble rouemachine, la mémoire conservant également cette relation. La machine comporte également des moyens de contrôle de la vitesse de rotation de l'arbre. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins: - la fig. 1 est une vue schématique d'une machine d'équilibrage selon l'invention; - la fig. 2 est une vue de face du disque de répé- rage de la position angulaire de l'arbre. La machine d'équilibrage représentée comporte, de la manière habituelle, un arbre 1 muni, à l'une de ses ex- trémités, d'un support 2 destiné à recevoir l'objet à équilibrer, par exemple une roue de véhicule automobile 3. L'arbre 1 est entraîné en rotation par un système moteur,qui n'a pas été représenté pour simplifier les des- sins. Il est par ailleurs supporté par deux paliers espa- cés, respectivement 4 et 6, sur chacun desquels est monté un capteur de force 8, 10. L'arbre 1 supporte également un disque 12 de repé- rage de sa position angulaire, qui est percé à sa péri- phérie d'une série de fentes 14,régulièrement espacées sur une circonférence autour de son axe. Une fente sup- plémentaire 16 est ménagée dans le disque 12, à l'inté- rieur par rapport aux fentes 14, c'est-à-dire que la fente 16 est décalée radialement vers l'intérieur par rapport aux fentes 14. De préférence, le nombre des fentes 14 du disque 12 est un multiple de quatre, ce nombre étant par exemple de 4n. Le disque 12, qui est solidaire en rotation de l'arbre 1, se déplace devant un lecteur optique 18 qui détecte indépendamment le passage des fentes extérieures 14 et de la fente interne 16. Ce lecteur optique détecte 258711 1 également le sens de rotation du disque 12 et il est as- socié à un tachymètre 20. Les capteurs 8, 10 transmettent les signaux corres- pondant aux forces mesurées à un dispositif de calcul et de traitement 22, qui reçoit également les informations du lecteur optique 18 et du tachymètre 20. Pour effectuer l'équilibrage d'une roue 3 qui a été montée sur le support 2 de l'arbre 1, on place sur la jante de cette roue deux masses de valeurs connues, en des points espaces angulairement d'une valeur déterminée, puis on entraîne la roue au moyen du moteur, non repré- senté, jusqu'à lui donner une vitesse de rotation relati- vement importante. Lorsque cette vitesse est atteinte, les capteurs 8 et 10 qui mesurent les forces exercées sur les paliers 4 et 6 par la rotation de la roue 1, trans- mettent au calculateur 22 des signaux correspondant aux composantes des forces exercées. Le dispositif 22 enre- gistre ces signaux en les transmettant à une mémoire 24. Ce dispositif 22, recevant par ailleurs les infor- mations du lecteur optique 18, connait la position angu- laire de l'arbre et, par suite, celle de la roue. Il connaît également la vitesse de rotation de cette roue et commence à enregistrer les signaux issus des capteurs dès que cette vitesse a atteint une valeur donnée. Les signaux de composantes de forces issus des capteurs 8 et sont alors échantillonnés et numérisés à chaque pas- sage d'une fente 14 devant le lecteur optique 18. Le cal- culateur calcule donc les composantes des signaux pour chacune de ces valeurs échantillonnées. Il en déduit la relation qui lie les composantes des masses de correc- tions à placer sur les cercles de bord de jante aux com- posantes des signaux mesurés. Lors de cette première mesure, c'est-à-dire lorsque la roue est munie des masses connues, cette relation est du type: mlx + mex lx r ly ey E =3x [ly(] m2y +miyj c2yJ dans lequel m1 et m2 sont les masses de corrections desti- nées à compenser le balourd propre de la roue tandis que me et mi sont les masses étalons connues placées sur la roue, S1 et S2 étant les signaux fournis par les deux capteurs. Les masses sont ensuite retirées de la jante de la roue 3, puis cette roue est à nouveau entraînée en rota- tion et une nouvelle mesure est effectuée, de sorte que le dispositif 22 reçoit, des capteurs 8 et 10, de nouveaux signaux de composantes de forces à partir desquels il dé- termine la relation des composantes des masses de correc- tions à poser sur la roue pour compenser le balourd seul. Le dispositif 22 compare alors le résultat obtenu avec celui contenu dans la mémoire 24 et en déduit la relation propre de l'ensemble roue-machine. Lors de cette deuxième mesure, c'est-à-dire apres le retrait des masses étalons, la relation est de la forme: mlx iS'lx. - |= dj x Ls'2. EZM SL z] [s:i [mlyl a S ' ly L' 2y. 2 ce qui donne, en soustrayant (II) de (I): fix_ s'2 Lix l [ j L2x 2xJ (III> ey a Sly - S'ly mic d x S2y- Se2 ce qui correspond à la relation de l'ensemble roue- machine, relation qui est de forme linéaire et est cons- tante pour un même type de roue, c'est-à-dire en pratique pour l'ensemble des roues d'un même véhicule. De préférence, on utilise des masses étalons de va- leurs identiques, de sorte que me = mi. Par ailleurs, en choisissant, comme indiqué ci- dessus, un disque 12 dont les fentes 14 sont égales à 4n, il est possible de donner aux masses étalons des positions telles qu'elles soient séparées par un angle de 90 . Ceci est facilement obtenu à l'aide de la machine représentée sur la figure 1, en faisant tourner la roue 3 jusqu'au moment o le détecteur optique 18 signale la pré- sence de la fente 16, et en plaçant la première masse éta- lon à la verticale de l'arbre 1. On fait alors à nouveau tourner la roue 3 jusqu'au moment o le détecteur optique 18 signale le passage de la fente 15 qui est séparée de - l-- a première par n fentes 14, c'est-à- dire par un angle de . La seconde masse étalon est alors fixée sur la jante de la roue 3. Dans le mode de réalisation représenté sur la fi- gure 1, le dispositif 22 est relié à un dispositif de si- gnalisation 26 qui comporte notamment deux lampes, respec- tivement 27 et 28, signalant à l'opérateur la détection de la fente 16 et de la fente 15 respectivement. Lorsque les masses étalons sont ainsi placées à 90 l'une de l'autre, la position de l'arbre 1 lors de la dé- tection de la fente 16 peut être prise comme position de référence, de sorte que la composante mix = 0 de même que la composante mey. On obtient alors miy = mi et mex = me et lorsqu'on a choisi deux masses égales, c'est-à-dire me = mi = m, on obtient: - 0 = [c d X:2x - S 2: [ m] Roc: x [52y - S 2 (IV) = cj X 2y S'f2 Pour déterminer a b c d le calculateur 22 doit résoudre un système de quatre équations à quatre incon- nues. Il introduit ensuite ces valeurs dans la relation II, ce qui lui donne les composantes des masses d'équi- librage à placer sur les cercles de jante extérieur et intérieur. Le dispositif 22 indique également les modules de masses d'équilibrage et leur position par rapport à l'axe de référence constitué par l'axe passant par la fente 16 et le centre du disque 12. Ces résultats sont affichés sur un tableau 30 tandis que les valeurs a, b, c, d sont conservées dans la mémoire 24. De préférence, la machine représentée comporte éga- lement un circuit de commande muni d'un interrupteur 32 qui permet, lorsqu'il est fermé, de déclencher le fonc- tionnement de l'ensemble du calculateur et de la mémoire 24 mais provoque, lorsqu'il est ouvert, l'effacement de la mémoire. Le tableau d'affichage 30 indique, de la manière habituelle, d'une part en 34 les valeurs des masses à placer sur la jante, et d'autre part, au moyen des flè- ches lumineuses36, le déplacement à effectuer pour attein- dre la position dans laquelle ces masses doivent être placées. Pour simplifier le travail de l'opérateur,le dispo- sitif 22 est par ailleurs relié à un signal lumineux 38 et/ou sonce qui avertit l'opérateur à la fin de chacune des mesures pour lui permettre de ralentir la roue, soit pour enlever les masses étalons, soit pour ajouter les masses de cor- rections, selon les informations données par le tableau d'affichage 30. Il est clair que l'opérateur n'a pas à intervenir avant la mise en place des masses étalons sur la roue et qu'il ne lui est plus nécessaire d'effectuer une mesure quelconque des paramètres de cette roue, ou même des para- mètres de la machine, pour les introduire dans le dispo- sitif 22. Seule la vitesse de rotation intervient dans la mesure, qui ne peut être gênée que par des erreurs sur cette vitesse de rotation ou, éventuellement, des erreurs sur la position des masses étalons. Les indications don- nées sont donc sires et les risques d'erreur extrêmement limités. On constate par ailleurs que le diamètre et la lar- geur de la jante n'interviennent plus dans la détermina- tion des masses de corrections. Il est donc possible d'équilibrer une roue à l'aide de masses de corrections disposées sur des cercles ayant des diamètres différents, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas des jantes en aluminium ou autre, dont la forme ne permet pas le montage de masses de corrections sur des cercles de diamètres analogues. Bien entendu les masses étalons peuvent avoir tou- tes valeurs désirées et même être différentes l'une de l'autre. De même, ces masses peuvent être écartées d'un angle variable, qui peut être inférieur ou supérieur à 90 mais ne doit pas être égal à 180 , cet angle étant adapté au nombre des fentes du disque 12. Par ailleurs, la relation propre de l'ensemble roue-machine étant commune à toutes les roues identiques, donc en principe à toutes les roues d'un même véhicule, la conservation de cette relation dans la mémoire 24 per- met d'effectuer de manière extrêmement rapide et simple l'équilibrage de ces autres roues. - REVENDICATIONS - 1 - Procédé d'équilibrage d'une roue, ou analogue, montée sur un arbre entraîné en rotation et supporté par deux paliers espacés, qui sont chacun associés à un-cap- teur de forces, caractérisé en ce qu'il consiste à pren- dre deux masses de valeurs connues et à les placer cha- cune sur un côté de la jante de la roue, en des emplace- ments écartés angulairement d'une valeur déterminée, et à mesurer, au moyen des capteurs, les forces provoquées sur les paliers par la rotation de la roue, à enlever les deux masses, à mesurer à nouveau les forces créées sur les paliers par la rotation de la roue, à comparer les résultats des deux mesures et à en déduire la relation propre de l'ensemble roue-machine puis à introduire cette relation dans le résultat de la deuxième mesure pour ob- tenir la valeur des masses d'équilibrage nécessaires pour compenser le balourd de la roue. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les forces exercées sur les paliers et mesurées par les capteurs de force sont transmises à un dispositif qui calcule la relation correspondant aux composantes des masses de corrections nécessaires pour compenser, lors de la première mesure, les masses et le balourd propre à la roue et, lors de la seconde mesure, le balourd seul, puis soustrait les deux relations obtenues pour en déduire la relation propre de l'ensemble roue-machine. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on contrôle la vitesse de rotation de l'arbre et on effectue la mesure des forces exercées sur les paliers lorsque cette vitesse atteint une valeur donnée, la même pour les deux mesures. 4 - Procédé suivant l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'on repère une position angu- laire de référence de l'arbre et de la roue, on place la première masse sur la roue, on fait tourner la roue de l'angle désiré d'écartement entre les masses, puis on place la deuxième masse sur le bord de la jante de la roue. - Procédé suivant l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que les deux masses connues sont identiques. 6 - Procédé suivant l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'écartement angulaire entre les masses placées sur la jante de la roue est in- férieur à 180e et, de préférence, de 90 . 7 - Procédé suivant l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'on met en mémoire la rela- tion propre de l'ensemble roue-machine en vue de l'équi- librage d'autres roues analogues. 8 - Machine pour l'équilibrage d'une roue de véhi- cule, ou analogue, comportant un arbremuni de moyens de fixation de la roue, qui est entraîné en rotation et sup- porté par deux paliers espacés, un capteur de forces mon- té sur chaque palier, et des moyens de contrôle de la rotation de l'arbre, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (12 à 18) de repérage de la position angulaire de l'arbre par rapport à une position de référence, des moyens (22) de calcul à partir des forces signalées par les capteurs (8, 10) et de la variation de la position angulaire de l'arbre d'une relation correspondant aux composantes des masses de corrections à placer sur la jante lors d'une première puis d'une deuxième mesures, une mémoire (24) de conservation des valeurs mesurées par les capteurs des moyens (22) de comparaison des re- lations obtenues lors des deux mesures successives pour en déduire la relation propre de l'ensemble roue- machine, puis introduire cette relation dans la mémoire (24), et des moyens pour déterminer à partir des valeurs de la seconde mesure et de la relation propre de l'en- semble roue-machine les masses de corrections à placer sur la roue. 9 - Machine suivant la revendication 8, caractéri-- sée en ce qu'elle comporte des moyens (12 à 20) de con- trôle de la vitesse de rotation de l'arbre (1) et de la roue (3). - Machine suivant l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que les moyens de repérage de la position angulaire de l'arbre comprennent un disque (12) percé d'une série de fentes (14, 15) réparties régulière- ment sur une circonférence, et d'une fente (16) décalée radialement par rapport aux autres, ce disque étant soli- daire de l'arbre (1) et mobile devant un lecteur optique (18) détectant indépendamment les fentes de la série et la fente décalée. 11 - Machine suivant l'une des revendications 8 à , caractérisée en ce qu'elle comporte un contact (32) de commande d'un circuit de mise en action et d'efface- ment de la mémoire. 12 - Machine suivant l'une des revendications 8 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte des signaux lumi- neux (27, 28) de repérage de la position angulaire du disque (12). 13 - Machine suivant l'une des revendications 8 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un signal sonore (38) d'indication de la fin de la mesure. 14 - Machine suivant l'une des revendications 8 à 13, caractérisée en ce que le dispositif de calcul (22) est relié à un tableau d'affichage (30) indiquant les va- leurs des masses de corrections à placer ainsi que leur position.