Brevet FR2586806A1 — publié le 19870306

DISPOSITIF DE MONTAGE DE CAPTEUR DE DEPLACEMENT RELATIF SUR UNE POUTRE MUNIE D'OREILLES RADIALES L'invention a pour objet un dispositif de montage d'un capteur au moins pour la mesure d'une composante de l'effort tranchant que supporte une poutre chargée qui est munie d'oreilles radiales servant à la fixation de ce capteur de mesure. Le dispositif de l'invention est applicable à toute poutre chargée dont on veut connaître une composante définie de l'effort tranchant auquel elle est soumise, mais il est particulièrement avantageux dans le domaine de l'aéronautique. On sait qu'il est important de pouvoir connaître le poids d'un aéronef avec une erreur inférieure à 1 %. On sait aussi que l'on peut y parvenir en se servant de capteurs capables de mesurer l'effot tranchant vertical qui s'exerce sur un essieu ou un balancier de train d'atterrissage d'un aéronef, qui est une poutre sensiblement horizontale dans l'ensemble réunie par une extrémité à la structure de l'aéronef et pourvue d'une ou de plusieurs roues à son extrémité opposée. A cette fin, une telle poutre présente sur un de ses côtés, dans un plan horizontal ou sensiblement horizontal en position de mesure du poids, une paire de deux oreilles espacées d'une distance déterminée dans le sens longitudinal de la poutre. Sur son côté opposé la poutre présente une seconde paire de deux oreilles disposées symétriquement aux oreilles de la première paire par rapport à un plan axial de symétrie. Chaque oreille fait partie intégrale de la poutre; elle s'étend en sens transversal par rapport à celle-ci avec une section droite rectangulaire présentant une face plane supérieure et une face plane inférieure. Ces deux faces sont parallèles sur une oreille, situées dans des plans parallèles à l'axe de la poutre et perpendiculaires à la direction de l'effort tranchant à mesurer; en outre, elles sont traver- sées en leur milieu par un trou prévu pour le montage d'un capteur de mesu- re. L'emploi de deux paires d'oreilles opposées sur les côtés opposes de la poutre et de deux capteurs est généralement nécessaire, compte tenu de la déformation dûe au couple autour de l'axe de la poutre pour calculer l'effort tranchant, à partir duquel on détermine le poids de l'aéronef. Une seule paire d'oreilles et un seul capteur suffisent quand le couple autour de l'axe de la poutre est négligeable. Jusqu'à présent, chaque capteur ou chaque support intermédiaire éventuel 2 - entre un capteur et une oreille a une embase avec une face plane que L'on applique sur la plus grande partie de La face d'appui de l'oreille, qui est généralement la face supérieure de cette oreille, au moyen d'un boulon qui traverse cette dernière par le trou qui y est prévu. Le document U.S.A. 4.269.070, montre un exemple de ce mode de montage d'un capteur, et décrit un type de capteur de déplacement utilisable pour les mesures de ce genre. La présente invention n'impose pas l'emploi d'un capteur déterminé, qui peut être inductif, capacitif, optique, piézo résistif, etc..., toutefois pour obtenir des mesures valables, le positionnement de 'axe de mesure du cap- teur doit être réalisé de manière convenable par exemple tel que défini dans le brevet précité, lorsque les embases de fixation des capteurs sont réunies aux oreilles à l'aide du dispositif de montage de la présente invention. Le but principal de l'invention, en comparaison des dispositifs classiques, est d'obtenir, pour une déformation donnée de la poutre, simultanément une augmentation du déplacement mesuré et une grande fidélité de ce dépla- ce m ent. A partir d'une poutre ayant un axe longitudinal et deux oreilles transversales espacées dans le sens de cet axe avec chacune deux faces opposées parallèles à cet axe et parallèles entre elles, destinées à recevoir chacune respective- ment un élément d'un capteur de déplacement relatif ayant une face d'appui pour son montage sur une face d'une oreille, selon l'invention la face d'appui de chaque élément de capteur est mise en contact avec une face d'une oreille par l'intermédiaire de trois plots de contact rnon alignés parmi lesquels un plot est plus proche de l'axe de la poutre que Les deux autres plots. De préférence, le plot le plus proche de l'axe de la poutre est situé sur une première ligne droite, de préférence perpendicuLaire à la direction générale de la poutre, qui constitue un axe de symétrie de la face de l'oreil- le. Des plots supplé m entaires de contact peuvent être prévus sur cette ligne. De préférence aussi les deux plots plus éloignés de la poutre se troivent eux-mêmes sur une seconde ligne droite parallèle à la direction générale de la poutre; des plots supplé m entaires de contact Deuvent être prévus aussi sur cette seconde ligne droite. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, Les plots de contact sont en contact avec la face de l'oreille en un seul point proche de [l poutre appartenant à la première ligne droite et en deux points ëloignés de la -3- - poutre appartenant à la seconde ligne droite. Une semelle d'appui intermédiaire indépendante peut être interposée entre l'élément du capteur et de l'oreille, cette semelle étant alors mise en con- tact avec la face-de l'oreille au moyen des plots définis ci-dessus. Les plots de contact peuvent faire partie intégrante de l'élément du capteur ou de la semelle intermédiaire, ou de l'oreille; il est possible aussi que les plots de contact soient amovibles pour être interposées juste au moment du montage entre l'élément du capteur ou la semelle et La face de montage de l'oreille. Dans ce cas, il est préférable de prévoir des logements destinés à positionner les plots de contact. Le mot plot est employé ici pour désigner un élément d'appui comportant une zone de contact ayant une surface faible mais suffisante compte-tenu de l'effort de serrage exercé et de la résistance des matériaux; une telle zone de contact pourrait présenter plusieurs saillies rapprochées dont l'ensem- ble constituerait un plot selon l'invention. De préférence, les plots ont avantageusement, une surface bombée et sont constitués, par exemple par des billes ou des protubérances semisphériques. On donnera maintenant une description d'un mode préféré de réalisation de l'invention, ainsi que plusieurs variantes possibles; on expliquera aussi les avantages apportés par l'invention. On se reportera aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une poutre existante ayant sur un côté deux oreilles pour le montage de deux éléments associés d'un capteur, - les figures 2 à 6 sont des vues de dessus d'une face d'une oreille sur laquelle sont indiquées les positions des plots de contact conformément à l'invention, - les figures 7 à 11 sont des vues en élévation illustrant diverses variantes de montage d'un ou de deux éléments de capteur sur une oreille à l'aide de plots de contact, conformément à l'invention. - la figure 12 est une représentation schématique de la section droite de deux oreilles d'une poutre et de la déformation de cette section droite quand la poutre est elle-même déformée par un effort tranchant, Sur la figure 1, une poutre 1 ayant un axe géométrique 2 est munie, ainsi qu'il est connu, de deux oreilles 3, 4 transversales, radiales, destinées à recevoir chacune respectivement un élément non représenté d'un capteur de mesure sensible à la défor m ation que subit cette poutre 1 sous l'effet 4 - d'un effort tranchant. Ces deux oreilles ont chacune une face supérieure , et une face inférieure 6 qui sont parallèles entre elles et parallèles à L'axe 2. Chaque oreille 3, 4 est traversée par un trou 7 qui sert au passage d'un boulon pour le montage sur cette oreilLe d'un élément de capteur. Les figures 2 à 6 montrent la face supérieure 5 d'une oreille, 3 ou 4, le trou 7 n'étant pas représenté. Selon l'invention, le montage de l'élément de capteur sur chaque oreille 3, 4 se fait par l'intermédiaire de plots de contact qui sont représentés par des points A, B, C. Dans ces plots, le plot A est plus proche de la poutre 1 et les deux autres plots B et C sont espacés l'un de l'autre, et plus éloi- gnés de la poutre 1. Ces trois plots ne sont pas alignés. De préférence, le plot A est choisi sur une première ligne droite M dessinée sur les figures et 6, perpendiculaire à la direction générale de la poutre 1 et à l'axe 2. Les plots B et C se trouvent sur une seconde ligne droite L indiquée en trait mixte sur les figures 3 à 6, parallèle à la direction générale de la poutre 1 et à l'axe 2. De préférence les plots B et C sont symétriques de part et d'autre de la première ligne droite M. Les figures 3 et 5 montrent que l'on pourrait, en variante, si on le désire, prévoir des plots de contact supplémentaires N ou Q respectivement sur la seconde ligne droite L (figure 3), ou sur la première ligne droite M (figure ), quand cette ligne droite M est un axe de symétrie de la face de l'oreille. On pourrait adopter com me plot A un plot placé à un point quelconque de l'oreille 5 (figure 2 à 4), m ais il est préférable que le plot A soit situé sur une ligne droite M confondue avec l'axe de symétrie de l'oreille 5. Sur chaque ligne L, M les plots supplé m entaires pourraient se toucher et former une ligne continue mais sans apporter d'avantage supplémentaire. Les figures 7 et 8 montrent deux oreilles 3, 4 qui portent respectivement les embases 8, 8' d'un capteur de déplacement. Chaque embase a une face d'appui 9, 9' et elle est fixée à l'oreille correspondante à l'aide d'un boulon au moins. Sur la figure 7 un seul boulon 10 traverse l'élément de capteur 8 et l'oreille 3 en passant par le trou 7 de cette dernière; sur la figure 8 deux boulons 11 traversent l'élément capteur 8' de part et d'autre de l'oreille 4; la fixation a lieu au moyen d'une bride 12. Dans les deux cas des plots de contact A, B, C sont interposés entre la face d'appui 9, 9' et la face correspondante de l'oreille 3, 4. La figure 9 est un exemple de montage d'un élémert de capteur 8 sur une oreille 3 avec une semelle intermédiaire 13 ayant un trou 13' interposée 5 - entre l'élément et l'oreille. Les plots A, B, C, sont placés entre La semelle 13 et l'oreille 3. Le serrage est fait au moyen d'un boulon 10 qui traverse l'oreille par son trou 7 ainsi que l'élément 8 et La semelle intermédiaire 13 par Le trou 13' de ceLe-ci. La figure 10 montre une semelle intermédiaire 13 montée sur une face d'une oreille 3 au moyen d'une contreplaque 14 placée de l'autre côté de L'oreille. Des plots A, B, C, et A', B', C' disposés en correspondance sont interposés entre les faces opposées de l'oreille 3 et d'une part la semelle 13, d'autre part la contreplaque 14. Ce montage se fait à l'aide d'une vis 15 qui traverse la contreplaque 14 et l'oreille 3 par le trou 7 de celle-ci et qui se visse dans le trou taraudé 13' de la semelle 13. L'élément 8 se fixe à cette dernière au moyen de vis 16 qui se vissent dans la semelle 13. La figure 11 montre deux semelles intermédiaires 13, 14 qui sont serrées sur les deux faces opposées d'une oreille 3 à l'aide d'un boulon 17 qui passe par le trou 7 de l'oreille. La tête 18 et l'écrou 19 du boulon 17 sont dissimu- lés dans des évidements convenables prévus dans les deux semelles 13, 14. Ainsi deux éléments de capteur 8A, 8B sont fixés par les écrous 20, 21 indépendamment l'un de l'autre sur les semelles 13, 14. Des plots A, B, C, et A', B', C' disposés en correspondance sont interposés entre chaque semelle 13, 14 et la face correspondante de l'oreille 3. Les plots A, B, C peuvent être des pions rapportés (figure 7) ou des pions incorporés aux semelles (figure 10) ou des billes rapportées (figure 9). Des logements destinés à contenir partiellement les plots A, B, C peuvent être prévus dans les éléments du capteur, ou dans les semelles, ou dans les oreilles, lorsque ces plots sont rapportés. Le dispositif de montage de l'invention apporte les avantages que l'on expLi- quera maintenant en se référant à la figure 12. Cette figure 12 représente la déformation d'une paire d'oreilles sous l'effet d'un cisaillement de la poutre perpendiculairement à la face d'appui des oreilles et à l'axe de la poutre. L'effet de la flexion de la poutre qui accompagne normalement l'application d'un effort tranchant n'a pas été représenté, pour simplifier le tracé. Cette figure 12 montre deux oreilles 3, 4 dont la section est rectangulaire en l'absence d'effort appliqué à la poutre. Ces oreilles 3,4 étant perpendicu- laires au plan de projection et au plan de symétrie de la poutre, leur projec- tion est représentée par deux rectangles en trait mixte simple, espacés 6 - dans le sens de l'axe de la poutre. Les faces supérieures 5 de ces oreilles 3, 4 sont situées dans un même plan, en l'absence d'effort. On désigne par la référence 30 une section droite de l'oreille 3, proche de la poutre et par 300 une section droite éloignée de la poutre de cette même oreille 3. On désigne par la référence 40 une section droite de l'oreille 4, proche de la poutre, et par 400 une section droite éloignée de La poutre de cette m m ême oreille 4. En l'absence d'effort appliqué à la poutre les projections des sections 30 et 300 sont confondues et correspondent au rectangle en trait mixte de l'oreille 3; de même, les projections 40 et 400 sont confondues et correspon- dent au rectangle en trait mixte simple de l'oreille 4. Pendant la déformation de la poutre sous l'effet de l'effort tranchant, les deux oreilles se déplacent relativement dans des plans transversaux à la poutre en se déformant. En supposant, par com modité que le centre de l'oreille 3 ne s'est pas déplacé, on a tracé en trait continu fort les nouvel- les formes et positions 30' et 40' que prennent les sections droites 30 et des deux oreilles, et on a tracé en trait interrompu, les nouvelles formes et positions 300' et 400' des sections droites 300 et 400 des deux oreilles. Ces tracés montrent que les faces supérieures et inférieures des oreilles qui sont utilisées pour la fixation des capteurs ne sont pas restées planes mais son vrillées (ce vrillage existe également sur les faces latérales). Il en résulte que lorsque la fixation d'un capteur se fait par appui d'une face plane sur l'une des faces d'une oreille, ainsi qu'il est classique, cet appui n'est pas satisfaisant et des glissements sont possibles, d'o il résulte des mesures peu fidèles. On désigne par la référence P1 le plan situé entre les oreilles, perpendiculai- re à la fibre neutre de la poutre, et contenant l'axe de mesure du capteur (figures 7, 8 et 12). Les droites 31, 41 d'intersection des faces supérieures des oreilles avec les sections droites proches de la poutre des mêmes oneilles sont représentées sur la figure 12. En l'absence d'effort appliqué à la poutre, ces droites 31, 41 sont confondues, et rencontrent le plan Pl en 0. Elles deviennent 31', 41', elles sont décalées et elles rencontrent le plan P1 en I et I' sous l'effet de l'effort tranchant. De même, les droites d'intersection 301, 401 des faces supérieures des -7oreilles avec les sections droites éloignées de la poutre, des m ê mes oreilles, représentées sur la figure 12, sont confondues et rencontrent le plan P1 en 0 en l'absence d'effort; mais elles se décalent en 301', 401' et rencon- trent le plan P1 en II' sous L'effet de l'effort tranchant. Il est clair que lorsque les deux éléments mobiles relativement des caoteurs sont entraînés essentiellement par deux points de chacune des droites 301 et 401, la grandeur du signal détecté est proportionnelle à II, II'; elle est plus i m portante que lorsqu'ils sont entraînés essentiellement par deux points de chacune des droites 31 et 41, le signal dans ce cas devenant proportionnel à I, I'. Quand les deux éléments mobiles sont entraînés essentiellement à partir de 3 points (A,B,C) de chaque face de chaque oreille, ces 3 points formant un triangle et le point A étant plus proche de la poutre que Les points B et C, le signal obtenu est d'autant plus important que les points B et C sont plus éloignés de la poutre. Cette explication relative à la déformation élastique des oreilles montre que, du fait du voilage des faces d'appui, la transmission du mouvement de l'oreille par 3 points A,B,C qui définissent toujours un plan est une trans- mission stable et fidèle. Elle montre aussi que le positionnement de points B et C plus éloignés de la poutre que le point A, aug mente le signal utile détecté par le capteur de déplacement. Le dispositif de l'invention apporte encore les avantages suivants - sur la figure 10 on peut voir que l'embase 8 du capteur peut être démontée par un simple dévissage des vis 16, sans démontage de la semelle 13; ce mode de fixation permet un remplacement du capteur en cas de panne sans dérangement des appuis des plots A,B,C,Q,N, Sur la figure 11, l'embase 8A d'un capteur peut être démontée par enLève- ment de l'écrou 20, sans démontage ni déplacement de l'embase 8B de l'autre capteur tenu par l'écrou 21. De même l'embase 8B peut être démontée indépendam ment de l'embase 8A de l'autre capteur. Ces embases 8A ou 8B pourraient être fixées sur les semelles 13 ou 14 indépendam ment l'une de l'autre, par d'autres moyens d'assemblage connus (vis, boulons etc...), par exemple à l'aide des vis 16 représentées sur la figure 10. Par conséquent, il est entendu que l'on désigne ici par l'expression "moyens d'assemblage indépendants" tous moyens permettant de rendre les embases - 8 - de ce capteur solidaires des se m elles correspondantes, et de les désolidariser de ces semelles, sans répercussion sur la stabilité de la fixation du ou des autres capteurs liés aux mêmes oreilles. Ces moyens d'assemblage peuvent comporter des éléments com muns aux moyens situés sur les côtés opposés d'une oreille, com me par exemple les tiges filetées 17 de la figure 11. Il est nécessaire que la résultante des efforts fournis par ces moyens d'assem- blage passe à l'intérieur du triangle A,B,C, et de préférence au voisinage de son centre de gravité, pour que chacun des plots A,B,C,Q,N soit bien m aintenu en contact, et trans m ette le m ouve m ent désiré. Enfin il est à noter que si, sur les figures 10 et 11 les points A',B',C' ont été placés "en vis-à-vis" des points A,B,C, c'est pour que la déformation naturelle de l'oreille 3 ou 4 ne soit pas contrariée par le serrage, et pour conserver dans son intégralité le déplacement utile du genre II,II' de la figure 12, correspondant au positionnement des points A,BC. Il est souhaitable, mais non indispensable que le montage comporte les plots A,B,C et éventuellement Q et/ou N pour les deux oreilles et les deux embases d'un même capteur; de même qu'il est possible d'utiliser une des variantes pour la fixation sur l'un des oreilles, et une autre variante pour la fixation sur l'autre oreille. - 9 - R EV E N D I C A TIO NS 1) Dispositif pour le montage d'un capteur de déplacement relatif ayant une embase de montage (8) avec une face d'appui (9) sur L'une quelconque d'une face d'une oreille (3) faisant partie intégrante d'une poutre (1) et ayant deux faces opposées (5,6), comprenant des moyens de fixation du cap- teur à ladite oreille, caractérisé en ce qu'iL comprend en outre au moins trois plots de contact (A,B,C) non aLignés destinés à être interposés entre ladite face d'appui (9) et ladite face de L'oreille (3), L'un desdits plots (A,BC,) étant plus proche de la poutre (1) que les autres plots (B,C). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en plus une semelle intermédiaire (13) dans laquelle se fixe directement le capteur, cette semelle (13) étant elle même destinée à être montée sur ladite face de l'oreille (3) avec lesdits plots (A,B,C) interposés entre ladite semelle (13) et l'oreille (3). 3) Dispositif pour le montage d'au moins un capteur de déplacement relatif sur une poutre (1), ayant un axe longitudinal (2) et deux oreilles transversales (3,4) espacées et alignées dans le sens de cet axe (2), présentant chacune deux faces d'appui opposées (5,6), parallèles entre elles et parallèles à L'axe (2) les faces d'appui respectives (9,9') de chacune des embases (8,8') de chaque capteur devant être entraînées, chacune respectivement, l'une par l'une des faces (5 ou 6) de l'une des oreilles (3 ou 4) et l'autre par l'une des faces (5 ou 6) de l'autre oreille (3 ou 4), caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque oreille (3,4) au moins 3 plots de contact (A,B,C), non alignés, interpo- sés, directement ou non, entre l'une des faces (5,6) de ladite oreille (3, 4) et La face d'appui correspondante (9) de L'embase correspondante (8) d'un premier capteur, le plot (A) étant plus proche de la poutre (1) que les plots (B) et (C), et au moins un moyen de fixation pour chaque oreille (3 ou 4), assujettissant l'e m base correspondante (8) dudit capteur à coopérer solide- ment avec l'oreille (3 ou 4) correspondante, par l'intermédiaire desY plots (A,B,C). 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plot (A) le plus proche de la poutre (1) est situé sur une ligne droit (M) perpendiculai- re à l'axe (2) et sensiblement confondue avec L'axe de symétrie de la face de l'oreille considérée, et en ce qu'il existe en outre plusieurs plots supplé- mentaires (Q) sur la ligne (M). -10- ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3,4, caractérisé en ce que les deux plots (B,C) sont situés sur une ligne (L) parallèle à l'axe (2), et en ce qu'il existe plusieurs plots supplé m entaires (N) sur la ligne (L). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque oreille (3,4) au moins une semelle (13) se plaçant entre la face (5,6) de l'oreille (3,4) et la face (9) de l'embase (8) du capteur, les plots (A,B,C,Q,N) étant disposés entre cette semelle (13) et la face (5,6) correspondante de l'oreille (3,4). 7) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des plots (A',B', C',Q',N') sont placés respectivement en vis-à-vis des plots (A,B, C,Q,N), entre la face (5,6) opposée à la face de l'oreille (3,4) considérée portant les plots (A,B,C,Q,N), et une semelle (14). 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour chaque oreille (3 ou 4), la face d'appui de l'embase (8B) d'un second capteur est assujettie à coopérer solidement avec l'une des deux faces parallèles de la semelle (14) par un moyen d'assemblage. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que pour chaque oreille (3 ou 4) la face d'appui correspondante de l'embase (8B) d'un second capteur est assujettie à coopérer solidement avec l'une des deux faces parallèles de la semelle (13) par un moyen d'assem- blage. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que pour chaque oreille (3 ou 4) les plots (A,B,C,Q,N) et (A',B',C', Q',N') font partie intégrante de l'oreille (3 ou 4) correspondante. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 6 à 10, caracté- risé en ce que pour chaque oreille (3 ou 4) les plots (A,B,C,Q,N) et (A', B',C', R',N') font partie intégrante des semelles (13) et (14) correspondantes. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que pour chaque oreille (3 ou 4) les plots (A,B,C,Q,N) et (A',B',C', Q',N') font partie intégrante de l'embase (8) correspondante du capteur. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2,6,10,11,12, caracté- risé en ce que pour chaque oreille (3 ou 4) le moyen de fixation est composé d'un premier moyen assujettissant les semelles (13,14) et l'oreille (3 ou 4) correspondante à coopérer solidement, par l'intermédiaire des plots (A,--, C,Q,N) et (A',B',C',Q',N'), et d'un second moyen indépendant du premier moyen, assujettissant l'embase (8) du capteur à coopérer solidement avec - 11 - la semelle 13. 14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le moyen de fixation pour chaque oreile (3 ou 4) est composé d'un premier moyen assujettissant Les semelles (13,14) respectivement et L'oreille (3 ou 4) correspondante à coopérer solidement par L'intermédiaire des plots (A,B,C,Q,N) et (A',B',C',Q',N') et d'un second et troisième moyen, indépendants du premier moyen, assujettissant respectivement les embases (8A,8B) des capteurs à coopérer solidement avec les semelles 13,14), Lesdits second et troisième moyens étant indépendants l'un de L'autre.