Brevet FR2799547A1 — publié le 20010413

TRIBOMETRE A DISQUE POUR LA MESURE DES PHENOMENES TRIBOLOGIQUES. La présente invention concerne le domaine des équipements de métrologie et plus particulièrement des tribomètres. De tels équipements sont destinés à la mesure des phénomènes mécaniques, tribologiques et thermiques se produisant entre -deux corps en mouvement frottant l'un contre l'autre, ainsi que de l'influence de matériaux interposés entre deux corps en mouvement relatif. Le principe général de tels équipements est bien connu. On connaît par exemple le un tribomètre décrit dans le brevet français FR2660756 concernant un dispositif pour l'amélioration de l'évaluation des performances d'un lubrifiant. Ce dispositif permet de mettre en charge une pièce mobile sur une pièce fixe en contact ponctuel, linéaire ou surfacique en présence d'un lubrifiant. Un vérin agit sur l'une des pièces en contact. Des capteurs d'effort mesure la force appliquée. Un autre brevet français FR2685774 décrit un dispositif comprenant un ensemble fixe formé par un caisson et une première électrobroche motrice verticale entraînant un premier disque. Un ensemble mobile comprend un second caisson supportant une seconde électrobroche qui peut pivoter autour d'un axe d'articulation. Certaines mesures nécessite la mise en température de l'une ou des deux éprouvettes en contact. Pour cela, il est connu de procéder préalablement au chauffage des éprouvettes avant qu'elles ne soient placées sur les supports d'entraînement. Le problème qui se pose est celui du contrÔle précis de la température, et celui du maintien d'un différentiel de température entre les deux éprouvettes en contact. L'invention propose une solution à ce problème, permettant de réaliser un tribomètre amélioré. Dans son acception la plus générale, l'invention concerne un tribomètre à disque pour la mesure des phénomènes tribologiques, mécaniques et thermiques comprenant au moins un premier support rotatif pour recevoir une éprouvette et un second support rotatif pour recevoir une second éprouvette, ainsi que des moyens pour mesurer le couple appliqué à chacun desdits supports, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une bobine d'induction disposée pour assurer le chauffage de l'une des éprouvettes au moins. Un tribomètre selon l'invention permet de réguler précisément la température de l'une des éprouvettes, sans perturber la mesure. Avantageusement, la bobine d'induction est coaxiale avec l'une des supports rotatifs. Selon une variante préférée, le tribomètre selon l'invention comporte en outre un pyromètre disposé pour capter le rayonnement thermique produit à l'interface des deux éprouvettes. Avantageusement, le tribomètre comporte une enceinte entourant les supports rotatifs, ladite enceinte étant relié à un système pour contrôler l'atmosphère. Selon une variante avantageuse, l'un au moins des supports rotatif est entraîné par un moteur supporté par un plateau équilibré par une charge réglable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à un exemple non limitatif de réalisation, où : - la f igure 1 représente une vue de coté d'un tribomètre selon l'invention ; - la f igure 2 représente une vue de f ace dudit tribomètre. Les figures 1 et 2 représentent des vues schématiques d'un équipement selon l'invention. L'équipement selon l'exemple décrit comprend un châssis (1) supportant un premier moteur (2) entraînant un arbre (3) assurant la rotation d'un plateau (4) comportant un mandrin pour recevoir une première éprouvette (5). Ce moteur (2) est équipé d'un capteur de vitesse et/ou de position, ainsi que d'un capteur de puissance mesurant la force électromotrice ou contre -électromotrice appliquée au plateau (4). L'équipement comporte un deuxième ensemble motorisé constitué par une platine (6) supportant un deuxième moteur (7) entraînant un deuxième arbre (8) perpendiculaire au premier arbre (3). Cet ensemble entraîne une seconde platine (9) munie d'un mandrin pouvant recevoir une deuxième éprouvette (10) venant en contact linéaire ou ponctuel avec la première éprouvette (5). La platine (6) est montée de façon basculante par rapport à un pivot (11) perpendiculaire aux deux arbres (3, 8). Une charge (12) permet d'ajuster la force d'appui de la deuxième éprouvette (10) sur la première éprouvette (4). Les deux éprouvettes sont entraînée de façon à créer une zone de frottement contrôlable. Les paramètres mesurés permettent d'analyser les phénomène tribologiques des matériaux constituant les éprouvettes et éventuellement des matériaux de lubrifications introduits entre les éprouvettes. Afin de permettre des mesures prenant en compte l'incidence de la température, l'équipement comprend en outre un générateur de haute fréquence (14) alimentant une boucle d'induction (15). Cette boucle d'induction entoure l'une des éprouvettes (10) et assure sa mise en température et sa thermorégulation. Elle n'entraîne pas en contact avec les éprouvettes, et ne perturbe donc pas la mesure. Elle est formée par un bobinage de quelques spires, 6 dans l'exemple décrit, en f il de cuivre de 3 mm de section. Les spires présentent une section de 500 mm, pour permettre le positionnement d'une éprouvette de 450 mm de section au maximum. Bien entendu, les dimensions de la bobine peuvent être modifiées par l'homme du métier pour répondre aux besoins d'une mesure. Le générateur de haute fréquence délivre un signal électrique de 30 à 300 khz à une puissance de 25 kilowatts. 25 kW. L'ensemble formé par les supports d'éprouvette, les éprouvettes et la boucle d'induction peut être inséré dans une enceinte fermée de façon étanche, présentant des passages d'arbres, pour permettre le contrôle de l'atmosphère. L'équipement comporte aussi un pyromètre (16) infrarouge, et/ou des thermocouple, mesurant la température de la zone de contact. Les données concernant les couples et puissance absorbée, la force tangentielle exercée par la deuxième éprouvette sur la première éprouvette, en fonction de la charge (12), la puissance de chauffage, la température mesurée et éventuellement d'autres paramètres sont exploités par un calculateur pour la détermination d'un coefficient de frottement du couple d'éprouvettes. L'invention peut donner lieu à différentes variantes de réalisation. Elle peut comporter une boucle d'induction pour chacune des éprouvettes, ou encore un support refroidi. Elle peut également comporter Un système de filtrage permettant l'analyse de débris d'usure en continu lorsque l'on fonctionne en lubrification. L'équipement peut aussi comporter un porte- échantillon additionnel pour le chauffage d'éprouvettes formée d'un matériau non conducteur. Le porte-échantillon sera constitué dans ce cas par un réceptacle en un matériau électriquement conducteur destiné à recevoir l'éprouvette et à lui transmettre les contraintes mécaniques ainsi que thermiques. Ce porte-échantillon est solidarisé avec l'un des supports rotatifs, de façon à assurer l'entraînement de l'éprouvette formée d'un matériau isolant ou faiblement conducteur. REVENDICATIONS 1 - Tribomètre à disque pour la mesure des phénomènes tribologiques, mécaniques et thermiques comprenant au moins un premier support rotatif pour recevoir une éprouvette et un second support rotatif pour recevoir une second éprouvette, ainsi que des moyens pour mesurer le couple appliqué à chacun desdits supports, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une bobine d'induction disposée pour assurer le chauffage de l'une des éprouvettes au moins. 2 - Tribomètre selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bobine d'induction est coaxiale avec l'une des supports rotatifs. 3 - Tribomètre selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un pyromètre disposé pour capter le rayonnement thermique produit à l'interface des deux éprouvettes. 4 - Tribomètre selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte entourant les supports rotatifs, ladite enceinte étant relié à un système pour contrôler l'atmosphère. 5 - Tribomètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'un des supports rotatif est entraîné par un moteur supporté par un plateau équilibré par une charge réglable. 6 - Tribomètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte deux boucles d'induction, assurant chacune le chauffage de l'une des éprouvettes. 7 - Tribomètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'un au moins des plateaux destiné à supporter une éprouvette est refroidi. 8 - Tribomètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un système de filtrage permettant l'analyse de débris d'usure en continu lorsque l'on fonctionne en lubrification. 9 - Tribomètre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un porte-échantillon en un matériau conducteur.