Brevet FR2914062A1 — publié le 20080926

Système et procédé de mesure de la tension d'une vis serrée dans un assemblage mécanique La présente invention concerne un dispositif de mesure de la tension d'une vis serrée dans un assemblage mécanique, notamment tel qu'un assemblage de roue comprenant une roue, un moyeu de roue et un disque de frein. Un système de mesure de la tension d'une vis dans un assemblage permet de caractériser une vis pour définir les paramètres de serrage permettant d'obtenir une certaine tension de la vis dans l'assemblage. Par exemple, grâce à des essais successifs, la relation entre la tension de la vis et le couple de serrage à appliquer à cette vis pour obtenir une tension souhaitée dans la vis peut être caractérisée. Il est connu de mesurer la tension d'une vis en mesurant ou en évaluant sa déformation qui varie avec la tension à laquelle la vis est soumise. A cet effet, il est connu de réaliser un perçage central dans la vis et de coller une ou plusieurs jauges de contraintes sur la face interne de ce perçage. Lorsque la vis se déforme durant le serrage, ou une fois serrée, en s'allongeant, cette déformation se traduit par une modification de la résistance électrique du montage de jauges. A partir des valeurs de résistance électrique des jauges de contraintes qui sont mesurées par exemple en leur appliquant une tension électrique et en lisant le courant électrique résultant, on déduit par calcul une valeur d'allongement relatif de la vis. La tension de la vis, qui est l'effort longitudinal dans la vis, est ensuite déduite de cette valeur d'allongement relatif, du module d'Young, de la surface de la section de la vis et d'autres paramètres. Cette méthode se révèle cependant onéreuse puisque la caractérisation d'une vis nécessite de l'équiper de jauges de contraintes qui ne peuvent pas être réutilisées dans une autre vis une fois qu'elles ont été collées. De plus, pour être fiable, une campagne de mesures nécessite de tester et donc d'équiper plusieurs vis avec des jauges de contraintes. Le but de la présente invention est de proposer un procédé, un système et un dispositif de mesure de la tension d'une vis serrée dans un assemblage mécanique permettant de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, l'invention concerne un procédé de mesure de l'effort de tension d'une vis serrée dans un assemblage mécanique, comprenant les étapes suivantes: - réaliser dans la vis un perçage la traversant longitudinalement; - engager une barre équipée de jauges de contraintes dans le perçage et solidariser chaque extrémité de la barre à une extrémité de la vis; - monter la vis dans l'assemblage mécanique; -déterminer l'allongement de la barre au moyen des 20 jauges de contraintes; - à partir de l'allongement de la barre qui correspond à l'allongement de la vis, déduire l'effort de tension de la vis. L'invention concerne également un système pour 25 mesurer l'effort de tension d'une vis, comprenant une vis percée longitudinalement, une barre équipée de jauges de contraintes et s'engageant dans le perçage de la vis et des moyens de solidarisation de chaque extrémité de la barre à une extrémité de la vis. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, la barre comprend une extrémité filetée coopérant avec un taraudage réalisé à l'extrémité du perçage de la vis opposée à la tête de la vis. Selon une autre caractéristique de l'invention, la 35 barre comprend une extrémité solidaire d'une entretoise coopérant avec la tête de la vis et permettant de bloquer la barre dans la vis. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité de la barre solidaire de l'entretoise est fixée à celle-ci par vissage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la barre comprend, sur sa surface latérale, au moins une paire de jauges de contraintes dont l'une des jauges est orientée longitudinalement à la barre et dont l'autre est orientée transversalement à la barre. Selon une autre caractéristique de l'invention, les jauges de contraintes d'une même paire sont alignées selon un axe parallèle à un axe longitudinal de la barre. Selon une autre caractéristique de l'invention, la barre comprend deux paires de jauges de contraintes montées symétriquement de part et d'autre de la barre. L'invention concerne également un dispositif de mesure de la tension d'une vis, comprenant une barre pourvue de jauges de contraintes et de moyens pour solidariser chaque extrémité de cette barre à une extrémité de la vis. L'invention sera maintenant décrite en détails, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe partielle et en perspective d'un assemblage vissé muni de systèmes de mesure de la tension d'une vis selon l'invention; - la figure 2 est une vue de côté d'un système de mesure de la tension d'une vis de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe du système de mesure de la figure 2 selon la ligne III-III; - les figures 4 et 5 représentent la barre du système de la figure 2, respectivement en vue avant et en vue arrière. La figure 1 représente un assemblage vissé de roue 1. Cet assemblage 1 comprend une roue 3 munie d'un pneu 2, un moyeu de roue 4 et un disque de frein, non représenté. Cet assemblage 1 est destiné à être vissé sur une chaîne de production de véhicules automobiles au moyen de quatre vis réparties sur la roue 3 autour du moyeu de roue 4. Dans le cadre de mesures en laboratoire de la tension des vis 5 serrées dans l'assemblage 1, celui-ci est muni, comme représenté à la figure 1, de quatre systèmes S pour mesurer l'effort de tension dans chaque vis 5. Particulièrement selon l'invention, chaque système S comprend une vis 5 percée longitudinalement, une barre 6 équipée de jauges de contraintes J1, J2, J3, J4 (voir fig. 4 et 5) et s'engageant dans le perçage 8 de la vis 5 et des moyens de solidarisation de chaque extrémité 6a, 6b de la barre 6 à une extrémité 5a, 5b de la vis 5 (voir fig. 2 et 3). La barre 6 ainsi solidarisée à la vis 5 subit alors le même allongement que la vis 5 lors du serrage de la vis 5 dans l'assemblage 1. Comme visible aux figures 2 et 3, la vis 5 comprend une tige filetée 9, destinée à s'engager dans l'assemblage de roue 1 et rigidement solidaire d'une tête 10 sur laquelle le couple de serrage est appliqué. Le perçage 8 traverse la vis 5 de part en part et sensiblement coaxialement à un axe de symétrie longitudinal de la tige 9. Le perçage 8 présente une portion, à hauteur de la tige 9, de diamètre correspondant sensiblement au diamètre de la barre 6, et une portion, à hauteur de la tête 10 de la vis 5 de diamètre supérieur à celui du perçage 8 à hauteur de la tige 9. Ce perçage 8 peut être réalisé par usinage sans lubrification d'une vis 5 de fixation traditionnellement employée pour la fixation de ces assemblages de roue 1. Comme visible aux figures 2 et 3, la barre 6 est destinée à traverser le perçage 8 de la vis 5 de part en part. La barre 6 est constituée d'un corps plein de section transversale non constante. En effet, on peut distinguer, d'une extrémité 6b à l'autre 6a de la barre 6, une portion 11 de petite section destinée s'engager dans le perçage 8 de la vis 5, une portion 12 de moyenne section et une portion 13 de plus grande section. Comme visible aux figures 4 et 5, l'extrémité 6b de la barre 6, correspondant à la portion 11 de plus petite section destinée à s'engager dans le perçage 8 de la vis 5, est filetée. Son filetage 14 est destiné à coopérer avec un taraudage réalisé à l'extrémité 5b du perçage 8 de la vis 5 opposée à la tête 10 de la vis 5. L'autre extrémité 6a de la barre 6, correspondant à la portion 13 de plus large section, est également filetée. Son filetage 15 est destiné à coopérer avec un taraudage d'une entretoise 16. L'entretoise 16 est constituée d'un cylindre présentant un perçage longitudinal 16p la traversant de part en part. Le perçage 16p de l'entretoise 16 est destiné à recevoir les portions de moyenne et de large section 12, 13 de la barre 6. L'entretoise 16 présente une extrémité 16a destinée à coopérer avec la tête 10 de la vis 5 et permettant de bloquer la barre 6 dans la vis 5. Cette extrémité 16a de l'entretoise 16 présente un épaulement 17 dont la paroi transversale est destinée à venir en appui sur la paroi transversale de la tête 10 de vis 5. Il est à noter que l'extrémité 6a de la barre 6 correspondant à la portion 13 de large section est usinée de façon à former deux méplats 18, c'est-à-dire des surfaces d'appui planes et parallèles pour bloquer la barre 6 en rotation avec une clé lors de sa solidarisation à l'entretoise 16. Comme visible sur les figures 4 et 5, la barre 6 est pourvue d'une paire de jauges de contraintes J1, J2 collées sur la face avant de la barre 6, et une paire de jauges de contraintes J3, J4 collées sur la face arrière de la barre 6 au niveau de sa portion 12 de moyenne section. Ainsi, les deux paires de jauges J1, J2 et J3, J4 de la barre 6 sont montées symétriquement de part et d'autre de la barre 6 de façon à limiter les effets parasites. Chaque paire de jauges J1, J2 et J3, J4 comprend une jauge J1, J3 orientée longitudinalement à la barre 6 et une jauge J2, J4 orientée transversalement à la barre 6 de façon à ce que l'allongement et la compression de la barre 6 soient mesurés simultanément. Les jauges de contraintes J1, J2 et J3, J4 d'une même paire sont alignées sur la surface latérale de la barre 6 selon un axe parallèle à un axe longitudinal de la barre 6. Les jauges de contraintes J1, J2, J3, J4 traduisent en variation de résistance électrique la déformation de la barre 6 sur laquelle elles sont collées. Chaque jauge de contraintes J1, J2, J3, J4 est constituée d'un fil très fin qui se déforme sous l'effet de la déformation de la barre 6 sur laquelle elle est collée. La variation de la longueur du fil constituant la jauge J1, J2, J3, J4 en modifie la résistance électrique selon les relations : l R=p•- S R étant la résistance électrique,p la résistivité du matériau, 1 la longueur et S la section du fil, et OR_ Al RO K 10' K étant une constante, RO et 10 des valeurs de 30 référence. L'allongement de la barre 6 peut être déduit à partir des variations des résistances électriques des jauges de contraintes J1, J2, J3, J4. Ainsi, pour mesurer l'effort de tension d'une vis 5 35 serrée dans l'assemblage de roue 1, un perçage 8 traversant la vis 5 longitudinalement est d'abord réalisé. Puis, l'opérateur solidarise la barre 6 et l'entretoise 16 par vissage. Ensuite, l'opérateur engage la barre 6 solidarisée à l'entretoise 16 dans le perçage 8 de la vis 5 en vissant le filetage 14 de l'extrémité fine 6b de la barre 6 dans le taraudage du perçage Ce vissage provoque l'extrémité 6a de la barre 6, 8. la solidarisation de correspondant à la portion 13 de large section, à l'extrémité tête 10 de vis 5. En effet, lors transversale de l'épaulement 17 de en appui sur la face supérieure de 5. La barre 6 a son extrémité fine 6b solidarisée à l'extrémité 5b de la vis 5 opposée à sa tête 10 par vissage, et son extrémité 6b de plus grande section solidarisée à la tête 10 de la vis 5 par l'intermédiaire de l'entretoise 16 qui est alors en appui sur cette tête 10. Il est à noter que le serrage de la barre 6 par rapport à la vis 5 peut aussi être ajusté en faisant pivoter l'entretoise 16 autour de la barre 6, pour rapprocher l'entretoise 16 de la tête 10 de la vis 5. Puis, l'opérateur monte la vis 5 dans l'assemblage de roue 1. Une fois la vis 5 serrée, l'opérateur détermine l'allongement de la barre 6 au moyen des jauges de contraintes J1, J2, J3, J4 et déduit l'effort de tension de la vis 5 à partir de l'allongement de la barre 6 qui correspond à l'allongement de la vis 5. Préalablement aux mesures, chaque système S, comprenant une vis 5 et une barre 6 solidarisée à la vis 5, doit être étalonné en utilisant une presse et un boîtier conditionneur lié aux jauges de contraintes J1, J2, J3, J4 de la barre 6. Pour ce faire, le système S est monté sur la 5a de la vis 5 côté du vissage, la paroi l'entretoise 16 vient la tête 10 de la vis presse. L'opérateur met à zéro la traverse mobile de la presse et procède au réglage du zéro du boîtier-conditionneur à l'aide d'un potentiomètre de réglage du zéro de celui-ci. Puis, l'opérateur applique un certain effort sur la vis 5, par exemple d'une valeur de 50 KN, et procède au réglage du gain du boîtier-conditionneur à l'aide d'un potentiomètre de réglage du gain de celui-ci de façon à ce que la valeur de l'effort appliqué sur la vis 5, 50 KN selon l'exemple, soit la valeur qui s'affiche sur l'écran du boîtier-conditionneur. Plusieurs cycles d'étalonnage doivent être ainsi effectués. Ces opérations d'étalonnage doivent être 15 répétées pour chaque vis 5 à tester. Un tel système S de mesure de la tension d'une vis 5 dans un assemblage 1 peut notamment être utilisé pour caractériser un assemblage vissé 1, c'est-à-dire, pour définir les paramètres de serrage et notamment le couple 20 de serrage à appliquer sur la vis 5, pour obtenir une certaine tension de vis 5 dans l'assemblage 1. Par exemple, grâce à des essais successifs, la relation entre la tension de la vis 5 et le couple de serrage à appliquer à cette vis 5 pour obtenir une 25 tension souhaitée dans la vis 5 peut être caractérisée. Le système S pour mesurer l'effort de tension d'une vis 5 selon l'invention permet une utilisation quasi infinie de la barre 6 dans plusieurs vis 5 usinées. De plus, une même barre 6 peut être utilisée avec 30 différents types de vis 5. Ainsi, une méthode de mesure employant un tel dispositif se révèle plus économique que les méthodes connues. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de l'effort de tension d'une vis (5) serrée dans un assemblage mécanique (1), comprenant les étapes suivantes: - réaliser dans la vis (5) un perçage (8) la traversant longitudinalement; - engager une barre (6) équipée de jauges de contraintes (J1, J2, J3, J4) dans le perçage (8) et solidariser chaque extrémité (6a, 6b) de la barre (6) à une extrémité (5a, 5b) de la vis (5); - monter la vis (5) dans l'assemblage mécanique (1), la serrer à un couple donné; - déterminer l'allongement de la barre (6) au moyen 15 des jauges de contraintes (J1, J2, J3, J4); - à partir de l'allongement de la barre (6) qui correspond à l'allongement de la vis (5), déduire l'effort de tension de la vis (5). 20 2. Système (S) pour mesurer l'effort de tension d'une vis (5), comprenant une vis (5) percée longitudinalement, une barre (6) équipée de jauges de contraintes (J1, J2, J3, J4) et s'engageant dans le perçage (8) de la vis (5) et des moyens de solidarisation 25 de chaque extrémité (6a, 6b) de la barre (6) à une extrémité (5a, 5b) de la vis (5). 3. Système (S) selon la revendication 2, dans lequel la barre (6) comprend une extrémité filetée (6b) 30 coopérant avec un taraudage réalisé à l'extrémité du perçage (8) de la vis (5) opposée à la tête (10) de la vis (5). 4. Système (S) selon l'une des revendications 2 ou 35 3, dans lequel la barre (6) comprend une extrémité (6a) solidaire d'une entretoise (16) coopérant avec la tête (10) de la vis (5) et permettant de bloquer la barre (6)dans la vis (5). 5. Système (S) selon la revendication 4, dans lequel l'extrémité (6a) de la barre (6) solidaire de l'entretoise (16) est fixée à celle-ci par vissage. 6. Système (S) selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel la barre (6) comprend, sur sa surface latérale, au moins une paire de jauges de contraintes (J1, J2; J3, J4) dont l'une des jauges (J1; J3) est orientée longitudinalement à la barre (6) et dont l'autre (J2; J4) est orientée transversalement à la barre (6). 7. Système (S) selon la revendication 6, dans lequel les jauges de contraintes (J1, J2; J3, J4) d'une même paire sont alignées selon un axe parallèle à un axe longitudinal de la barre (6). 8. Système (S) selon la revendication 7, dans lequel la barre (6) comprend deux paires de jauges de contraintes (J1, J2; J3, J4) montées symétriquement de part et d'autre de la barre (6). 9. Dispositif de mesure de la tension d'une vis (5), comprenant une barre (6) pourvue de jauges de contraintes (J1, J2, J3, J4) et de moyens pour solidariser chaque extrémité (6a, 6b) de cette barre (6) à une extrémité (5a, 5b) de la vis (5). 10