Brevet FR2631701A1 — publié le 19891124

L'invention concerne un dispositif pour mesurer un couple appliqué à un arbre, dispositif qui possède un émetteur et un récepteur. On connaît déjà différents procédés et dispositifs pour mesurer des couples, qui utilisent l'angle de torsion d'un arbre, auquel est appliqué te couple, comme grandeur de départ, devant être convertieen une valeur représentant le couple. Il est également connu d'utiliser le décalage dans le temps de deux grandeurs maximales mesurées par deux capteurs de proximité et coopérant avec des éléments antagonistes disposés à distance d'eux sur un arbre. On connaît aussi des systèmes de mesure de lumière fonctionnant avec de la lumière transmise directement et utilisant le décalage dans le temps d'une ouverture de passage de la lumière pour mesurer le couple. Les dispositifs connus ont l'inconvénient de seulement fournir des résultats de mesure convenables lorsque les arbres tournent. Si l'arbre est à l'arrêt ou s'il tourne lentement, ces dispositifs ne fournissent pas de valeur mesurée utilisable, malgré l'application d'un couple à l'arbre. De tels dispositifs ne sont pas applicables à des machines et des appareils o une surcharge peut se produire également à l'arrêt, au démarrage par exemple. De plus, en raison de leur construction compliquée, les possibilités d'application des dispositifs connus sont limitées; en fait, ils sont employés principalement sur des dispositifs de laboratoire et d'essai. L'invention vise donc à proposer un dispositif pour mesurer des couples sur un arbre, dispositif dont la construction soit simple et robuste, qui puisse être utilisé aussi en dehors des dispositifs d'essai et qui fournisse des résultats de mesure fiables, aussi bien sur des arbres tournants que sur des arbres qui sont au moins de temps en temps arrêtés alors qu'ils sont sollicités par un couple. A cet effet, selon l'invention, l'émetteur est une source lumineuse produisant de la lumière diffuse et le récepteur est un élément photosensible convertissant la lumière reçue en un signal électrique proportionnel, notamment une cellule photoélectrique ou une photodiode, et l'émetteur et le récepteur sont disposés chacun dans l'un de deux compartiments formés dans un boîtier et séparés par deux disques perforés qui sont fixés sur l'arbre à faible distance L'un de L'autre. Un dispositif ainsi réalisé est capable de produire un signal de tension proportionnel au couple appliqué. L'invention exploite la particularité que la quantité de lumière rayonnée à travers les ouvertures des disques est proportionnelle à l'aire du passage ou des passages formés par les ouvertures des disques. Il faut cependant que la lumière rayonnée à travers le passage ou chaque passage soit de la lumière réfléchie, diffuse, et que le récepteur reçoive de la lumière réfléchie, diffuse. Comme les deux disques perforés sont conformés et reliés à l'arbre de manière que leurs points de fixation soient espacés l'un de l'autre, l'angle de torsion de l'arbre que l'on peut utiliser pour la mesure est suffisamment grand. Par des moyens simples, l'invention crée un dispositif de mesure efficace et qui est applicable non seulement dans les conditions d'expérimentations, mais aussi dans des machines, mises en oeuvre à l'extérieur par exemple, dans l'agriculture notamment. L'émetteur et le récepteur sont disposés de façon protégée dans le boîtier. La mise à zéro du dispositif est facile à réaliser par la rotation d'un disque perforé par rapport à l'autre. Les deux disques sont de préférence fixés à distance axiale l'un de l'autre sur l'arbre. Une autre caractéristique prévoit que les disques présentent des ouvertures identiques et qui se recouvrent mutuellement dans une mesure prédéterminée à l'état non chargé de l'arbre. Dans ce cas, le recouvrement déterminé peut correspondre à la position zéro, à partir de laquelle sont mesurés des couples positifs ou négatifs, c'est-à-dire des couples agissant dans l'un ou l'autre sens de rotation de l'arbre. Bien entendu, on peut également prévoir une position zéro, lorsque l'arbre n'est pas chargé, o les ouvertures des deux disques sont exactement alignées mutuellement ou sont au contraire décalées au maximum. Selon un mode de réalisation, chaque disque perforé est relié par son bord radialement intérieur à l'une des extrémités d'un manchon dont l'autre extrémité est fixée sur l'arbre. Cette disposition permet d'obtenir une grande distance entre les points de fixation. Afin d'éviter autant que possible la pénétration de lumière externe dans les compartiments, contenant l'un l'émetteur et l'autre le récepteur, l'autre extrémité de chaque manchon peut être pourvue d'un flasque s'étendant radialement vers l'extérieur. Dans Le but d'améliorer les conditions d'obtention d'un éclairement diffus, les surfaces délimitant les compartiments à l'intérieur du boîter et les faces dirigées l'une vers l'autre des disques perforés sont blanchies. A cet effet, les surfaces en question peuvent être peintes en blanc ou être pourvues d'un revêtement de couleur blanche par exemple. Les conditions de production de la lumière diffuse peuvent également être améliorées en disposant la source lumineuse et/ou le récepteur photosensible dans un creux ménagé dans la surface interne du bottier. Il est préférable que le boîtier soit monté sur l'arbre avec interposition d'un ou de plusieurs paliers et qu'iL soit maintenu de façon qu'il ne puisse pas tourner. Il devient ainsi plus facile de réaliser les liaisons, par des c bles, avec une source de courant et avec un instrument d'affichage du couple. Encore une autre caractéristique de l'invention prévoit que les ouvertures des disques perforés ont une forme telle que la tension délivrée par le récepteur photosensible est proportionnelle au couple appliqué à l'arbre. Comme déjà indiqué plus haut, il convient de fermer le boîtier vis-à-vis de la pénétration de lumière venant de l'extérieur, ceci afin d'éviter que les résultats de mesure ne soient faussés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 montre le schéma du circuit électrique contenant la source lumineuse; - la figure 3 montre le schéma du circuit électrique contenant le récepteur photosensible; et - la figure 4 est une vue en plan d'un disque perforé. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un arbre 1 auquel est appliqué un couple. Un boîtier 2 est supporté sur l'arbre 1 par des roulements 3 interposés. Le boîtier 2 est maintenu immobile par des moyens non représentés, de sorte qu'il ne tourne pas avec l'arbre 1. Ce dernier est étagé en ce sens qu'il comporte un segment 21 à diamètre réduit. Deux disques perforés 4, sont places à l'intérieur du boîtier 2. Un manchon 8 ou 9 est relié au bord radialement intérieur de chacun des disques 4 et 5. Les manchons 8 et 9 présentent des alésages 10, 11 par lesquels ils sont fixés solidaires en rotation sur l'arbre 1. La fixation peut consister, par exemple, en un ajustage serré, auquel cas chacun des manchons 8, 9 est fixé par son alésage 10 ou 11 sur la portion de l'arbre 1 adjacente au segment 21 de diamètre réduit. Des flasques 12, 13, s'étendant radialement vers l'extérieur, sont prévus, sur les extrémités des manchons 8, 9 par lesquelles ceux-ci sont fixés sur l'arbre 1. La surface interne 20 du boîtier 2, les faces 23 des deux flasques 12, 13, les faces 22 des disques perforés 4, 5 et la surface extérieure 24 des manchons 8, 9 délimitent deux comparti- ments A et B. L'intérieur libre du boîtier 2 est donc partagé en deux compartiments A et B qui sont séparés l'un de l'autre par les deux disques. Comme on peut le voir également sur la figure 4, les deux disques perforés 4, 5 présentent des ouvertures 6, 7. Selon l'une des dispositions relatives possibles, les disques 4 et 5 sont montés de manière que les ouvertures 6 du disque 4 recouvrent partiellement les ouvertures 7 du disque 5 lorsque l'arbre 1 n'est sollicité par aucun couple. A l'intérieur du compartiment A, un creux 15, ménagé dans la paroi interne du boîtier 2, contient une. source lumineuse 14. Cette source peut être connectée par un interrupteur 26 à une source de courant 18 (figure 2). La source 14 est conçue et disposée pour produire de La lumière diffuse. A L'intérieur du compartiment B, un creux 17, ménagé dans La paroi interne du bottier 2, contient une ceLLule photoélectrique 16. Celle-ci est connectée à un consommateur sous la forme d'un voltmètre 19. Cet instrument indique, sur son cadran, un- couple proportionnel à la tension délivrée par la cellule 16. Il s'agit du couple appliqué à l'arbre 1. Ce couple produit une torsion de l'arbre 1, donc le changement de la position relative des ouvertures 6 et 7 des deux disques 4 et 5. Ce changement de la position relative s'accompagne d'une variation de la section de passage libre, c'est-à-dire de la zone de recouvrement mutuel des ouvertures 6, 7 des disques, de sorte que la quantité de lumière passant du compartiment A au compartiment B change également. L'augmentation du couple - agissant dans un sens déterminé sur l'arbre I correspond, par exemple, à l'augmentation de la quantité de lumière passant par les disques. Dans ce cas, la diminution du couple ou l'application d'un couple en sens contraire se traduit par la diminution de la section de passage libre, de sorte que la quantité de lumière passant de l'un à l'autre compartiment diminue aussi. Le dispositif permet donc également de reconnaître le sens dans lequel le couple est appliqué. La forme des ouvertures 6 et 7 peut être choisie de manière que le signal délivré par le récepteur photosensible soit proportionnel au couple appliqué. Afin de parfaire la production d'une lumière diffuse, les surfaces dirigées vers les compartiments A et B, c'est-à-dire les surfaces 20, 22, 23, 24 du boîtier 2, des disques perforés 4, 5, des manchons 8, 9 et des flasques 12, 13, sont recouvertes d'une couche de peinture blanche. Les faces 25, dirigées l'une vers l'autre, des deux disques 4 et 5 sont également peintes en blanc. 26 3 1 701 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer un couple appliqué à un arbre, possédant un émetteur et- un récepteur, caractérisé en ce que L'émetteur est une source lumineuse (14) produisant de la lumière diffuse et le récepteur est un élément photosensible convertissant la lumière reçue en un signal électrique proportionnel, notamment une cellule photoélectrique (16) ou une photodiode, que l'émetteur et le récepteur sont disposés chacun dans l'un de deux comparti- ments (A, B) formés dans un boîtier (2) et séparés par deux disques perforés (4, 5) et que les disques (4,5) sont fixés sur l'arbre (1) à faible distance l'un de l'autre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que les disques perforés (4, 5) sont fixés à distance axiale l'un de l'autre sur l'arbre (1). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques perforés (4, 5) sont pourvus d'ouvertures (6, 7) identiques qui se recouvrent mutuellement dans une mesure prédéterminée à l'état non chargé de l'arbre (1). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques perforés (4, 5) sont reliés, par leur bord radialement intérieur, à l'une des extrémités d'un manchon (8, 9) dont l'autre extrémité est fixée sur l'arbre (1). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un flasque (12, 13) s'étendant radialement vers l'extérieur se raccorde à l'autre extrémité du manchon (8, 9). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces (20, 21, 22, 23, 24) délimitant les compartiments (A, B), de même que les faces (25) dirigées l'une vers l'autre des disques perforés (4, 5), sont blanchies, notamment par leur peinture en blanc ou par leur recouvrement avec un revêtement de couleur blanche. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (14) et/ou le récepteur photosensible (16) est ou sont disposé(s) dans un creux (15, 17) de la surface interne (20) du bottier (2). 8. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que Le boîtier (2) est monté sur l'arbre (1) avec interposition d'un ou de pLusieurs paliers et qu'il est maintenu de manière qu'iL ne tourne pas. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (6, 7) des disques perforés (4, 5) ont une forme qui est adaptée à l'obtention, sur la sortie du récepteur photo- sensible (16), d'une tension qui est proportionnelle au couple appliqué à l'arbre (1). 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les compartiments (A, B) à l'intérieur du boîtier (2) sont fermés vis-à-vis de_ la pénétration de lumière venant de l'extérieur.