Brevet FR2631700A1 — publié le 19891124

L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesure d'un couple appliqué à un corps déformble, nota-nt à un arbre, dans lequel on produit un signal de mesure dépendant du couple. Il est déjà connu d'utiliser des capteurs de proximité qui coopèrent avec un capteur opposé agencé sur l'arbre tournant, le décalage temporel des deux maxima produits au cours d'une rotation servant de mesure de l'angle de torsion de l'arbre et permettant de déterminer le couple. Les procédés et dispositifs connus présentent l' inconvénient de ne fournir des résultats de mesure convenables qu'avec des arbres tournants, ou encore seulement avec des arbres tournant rapidement. Lorsque l'arbre est immobile, aucun signal utilisable n'est plus produit, malgré l'application d'un couple. Dans le cas des machines et appareils dans lesquels une surcharge peut aussi survenir à l'arrêt, par exemple lors du démarrage, de tels procédés et dispositifs sont inutilisables. L'invention a donc pour but de parvenir à un procédé et à des dispositifs de mise en oeuvre du procédé qui assureront la production de résultats de mesure utilisables et fiables, aussi bien dans le cas d'un arbre en rotation que dans le cas d'un arbre au moins provisoirement immobile, sollicité par un couple. Le procédé selon l'invention atteint ce but par le fait que, pour produire le signal de mesure, on génère en deux endroits du corps déformable sollicité par le couple, lesquels sont écartés l'un de l'autre axialement et/ou radialement, deux évolutions cycliques de valeurs mesurables variant continuellement au cours d'un tour, la différence entre les deux valeurs mesurées, pour un mame instant, de ces valeurs mesurables étant prise comme signal de mesure analogique du couple appliqué. La production des évolutions de valeurs mesurables, cycliques par rapport au mouvement de rotation, et la mesure de la différence des deux valeurs mesurées correspondant au mime instant permet d' obtenir des signaux exploitables dans toutes les conditions d'exploitation, donc aussi à l'arrêt ou lors d'une rotation lente. Un point important, concernant le choix de courbes cycliques, est que le décalage angulaire peut être déterminé à partir de l'évolution observée. Les deux évolutions de valeurs mesurables sont de préférence identiques. En tant qu'évolution de valeur mesurable, en se rapportant au mouvement de rotation, l'invention prévoit un signal triangulaire cyclique. Il est toutefois également possible de produire un signal sinusoïdal. Dans une première forme de mise en oeuvre du procédé, l'invention prévoit un dispositif dans lequel deux capteurs et deux capteurs opposés à ceuxci sont conjugués, en étant séparés par un intervalle axial et/ou radial, au corps déformable soumis au couple à mesurer, dispositif dans lequel lesdits capteurs conjugues au corps déformable sont réalisés en tant que capteurs de proximité, et lesdits capteurs opposés en tant que disques dentés, et la forme des dents de chaque disque, compte tenu de 1' écartement et du recouvrement lors du déplacement angulaire par rapport au capteur, est établie de manière à correspondre à l'évolution cyclique désirée en présence du mouvement de rotation. En variante, 1' invention prévoit que que des capteurs conjugués au corps déformable sont réalisés en tant que bandes magnétiques présentant une forme annulaire, lesquelles contiennent sous forme codée un signal répétittif périodique, et que des capteurs opposés sont réalisés de mnière à lire les positions angulaires relatives des deux capteurs. Les caractéristiques et avantages de 1' invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux dessins annexés dont les figures représentent: - la figure 1, en agencement axial sur un arbre constituant le corps déformable, le dispositif de mesure avec disques dentés et capteurs de proximité; - la figure 2, un disque denté; - la figure 3, un graphique de valeurs mesurables en tant que signaux triangulaires, pour une vitesse de rotation donnée; - la figure 4, un graphique de valeurs mesurables en tant que signaux triangulaires, dans le cas d'une vitesse de rotation différant de celle correspondant à, la figure 3; et - la figure 5, deux portions de courbes de valeurs mesurables, servant à expliquer le calcul de la mesure de couple lors de l'occurrence des points d'inversion. Le dispositif représenté sur la figure 1 est constitué par l'arbre 1 dont la torsion fait office de grandeur mesurée représentative du couple appliqué. Un boXtier ou enveloppe 4, maintenu fixe, est monté sur paliers, sur l'arbre 1. Ce boîtier reste au repos, umé lorsque l'arbre 1 tourne à l'intérieur de celui-ci. Deux disques dentés 2, 3 sont agencés, en étant séparés l'un de l'autre par un intervalle axial, sur l'arbre 1 auquel ils sont solidarisés en rotation. Les deux disques dentés 2 et 3 sont de constitution identique. Comme on peut le voir sur la figure 2, les disques dentés 2 et 3 possèdent, réparties sur leur pourtour, des dents 7 séparées par des entredents 8. Les disques dentés 2, 3 sont montés et fixés en concordance de phase sur l'arbre 1. A chaque disque denté 2, 3 est conjugué un capteur de proximité 5, 6 qui est fixé dans le bottier 4. Les deux capteurs de proximité 5, 6 génèrent une tension électrique qui correspond à chaque fois à la position de proximité d'une dent 7. Les dents 7 et les entredents 8 ont une forme, une distance au capteur concerné 5, 6 et un recouvrement avec ce capteur 5, 6, qui sont choisis de manière que la rotation provoque une évolution de tension cyclique, comme par exemple l'évolution à profil triangulaire représentée sur la figure 3. Selon la grandeur du couple appliqué, les deux disques dentés 2, 3 sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre. La position de décalage angulaire constatée à chaque fois par les capteurs 5, 6 conduit à deux courbes de valeur mesurables décalées l'une par rapport à l'autre, dont l'intervalle mutuel vertical constitue, dans le cas d'une lecture ou saisie simultanée, une mesure de l'angle de torsion. L'étalement des courbes dans le temps dépend toutefois de la vitesse de rotation. Afin d'éliminer la vitesse de rotation et de parvenir aussi à des mesures en condition d'arrêt, on mesure le décalage vertical qui est indépendant de la vitesse de rotation et n'est déterminé que par l'angle de torsion, c'est-à-dire le décalage angulaire mutuel, des deux disques dentés. La différence des deux valeurs mesurées simultanément correspond au couple appliqué. La figure 3 montre les signaux correspondant à une vitesse de rotation donnée, àA couple constant. La figure 4 montre les signaux pour un couple identique au cas de la figure 3, mais avec une vitesse de rotation divisée par 2. Bien que la vitesse de rotation soit différente, et que les intervalles de temps entre courbes de signal soient donc différents, l'intervalle vertical - donc l'angle de torsion - est le mème pour un même couple. L'interprétation de ces signaux dépendant de la position de rotation s'effectue à l'aide d'un calculateur. Les valeurs de tension des deux courbes XI et 32, correspondant à la valeur Xlt mesurée côté entraînement et à la valeur]2t mesurée côté sortie d'entratnement, oes valeurs étant obtenues par les capteurs de proximité 5, 6, sont mesurées simultanément, à des intervalles de temps discrets. En tenant compte des points d'inversion, on considère des domaines A, C, E dans lesquels le calcul comporte la formation de la différence des deux valeurs -I de tension Xlt et X2t. Le facteur de signe (SGN) est déterminé en tenant compte du signe des pentes &X des dt courbes, c'est-à-dire que SGN est fonction de d. Dans une forme simplifiée, on peut renoncer aux domaines B et D, puisqu'ils sont très petits par rapport à A, C et E (ils sont représentés agrandis sur la figure 3). Il en résulte une spécification de calcul donnée par la formule suivante: M =K (M2 M) 2 (dMA SGN(dM SGN M + 2 (dtl kdt T T dans laquelle K = facteur d'adaptation (valeur de tension: couple), X - Xl = différence entre valeurs mesurées simultanément, T = correction de signe et masquage' des domaines B et D. Si les deux pentes ont le mâme signe, on a T = +1 ou -1 selon le cas. On détermine ainsi le signe exact de X. Si les signes sont différents, on a T = O, c'est- A-dire que 1/T tend vers l'infini. Cela signifie que la valeur établie pour N tend également vers l'infini. Si la valeur calculée de X tend vers l'infini, elle n'est alors pas interprétée puisque les évolutions des signaux se situent dans l'une des régions B ou D. Le signe de T indique si les deux courbes sont croissantes ou décroissantes. Avec cette spécification de calcul, on sait automatiquement si le couple appliqué est positif ou négatif. Ce système n'utilise que les parties linéaires des courbes de Xi et M2, et supprime des domaines de transition B et D. En recourant A un calcul d'interprétation plus complexe (voir figure 5), on peut aussi utiliser une mesure dans les domaines B et D. Pour cela, l'évolution de courbe X2 dans la région de transition est modifiée de façon a permettre un calcul par une soustraction des deux valeurs mesurées de Xi et NX et par des termes supplémentaires déterminant le signe. Pour ce calcul, il faut, a la transition des domaines A et C aux domaines B et D, mettre en mémoire dans l'unité d'interprétation la dernière valeur de NX dans le domaine A ou C, selon le cas. On introduit une valeur NX2x. Pour celle-ci, lorsque SGN(di) = SGN(_ X est égal à la valeur actuelle NX2.. Lors de la première occurrence de SGN 9 * SGN i2', la valeur NXx = NX ( l'instant t) est retenue. C'est seulement lorsque SGN( L) = Si) que N2x = N2t. est posé équivalent à la valeur en train de changer, X2. Pour la spécification de calcul, on admet que SGE (0) = 1. -M= K. M2d+2 tM). Dans cette formule, R = correction de la valeur IL. pour le calcul dans les domaines de transition B, D; S = définition du signe. Cette égalité vaut pour l'ensemble des domines (A, B, C, D, E,...). La correction de la valeur.2 par la valeur R est illustrée clairement par la figure 5. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquemeant à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS: 1. Procédé de mesure d'un couple appliqué à un corps déformable, notament à un arbre, dans lequel on produit un signal de mesure dépendant du couple, caractérisé par le fait que, pour produire le signal de mesure, on génère en deux endroits du corps déformable sollicité par le couple, lesquels sont écartés l'un de l'autre axialement et/ou radialement, deux évolutions cycliques Ve valeurs mesurables signal de mesure analogique du couple appliqué. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux évolutions de valeurs mesurables sont identiques. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on produit, en tant qu'évolution de valeur mesurable, un signal triangulaire cyclique qui dépend du mouvement de rotation. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on produit, en tant qu'évolution de valeur mesurable, un signal sinusoïdal qui dépend du mouvement de rotation. 5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, dans lequel deux capteurs et deux capteurs opposes à oeux-ci sont conjugués, en étant séparés par un intervalle axial et/ou radial, au corps déformable soumis au couple & mesurer, caractérisé par le fait que lesdits capteurs (5, 6) conjugués au corps déformable (1) sont réalisés en tant que capteurs de proximité, et lesdits capteurs opposés en tant que disques dentés (2, 3), et par le fait que la forme des dents l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que des capteurs conjugués au corps déformable (1) sont réalisés en tant que bandes magnétiques présentant une forme annulaire, lesquelles contiennent sous forme codée un signal répétitif périodique, et par le fait que des capteurs opposés sont réalisés de manière à lire les positions angulaires relatives des deux capteurs. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que le corps déformable est constitué par l'arbre