Brevet FR2923293A1 — publié le 20090508

La présente invention concerne une poulie à capteur d'effort intégré se rapportant notamment, mais non exclusivement, au domaine de l'accastillage de bateaux à voiles à haute performance. Elle s'applique avantageusement aux poulies traversées en leurs centres par un 15 évidement coaxial permettant le passage d'un cordage, cette poulie comportant : un élément de guidage rotatif sensiblement torique comportant une surface extérieure conformée de manière à assurer le guidage d'un 20 premier cordage, une structure de support annulaire sensiblement coaxiale à l'élément de guidage et sur laquelle celui-ci est monté rotatif, cette structure de support comportant un évidement central coaxial destiné à permettre le passage d'un élément de support tel que par exemple un deuxième 25 cordage, deux joues latérales qui prolongent au moins une fraction des bords latéraux de la surface extérieure de la structure de support de manière à assurer un maintien du premier cordage sur la surface extérieure de l'élément du guidage rotatif, ces deux joues pouvant être reliées l'une à 30 l'autre au moyen d'un élément de liaison. 1 Il s'avère que ce type de poulies est très largement utilisé sur les bateaux à voile, notamment les bateaux de compétition. Dans le but d'améliorer les performances de ce type de bateaux, les 5 concepteurs sont amenés à réaliser des modèles mathématiques permettant d'effectuer des simulations. Ceci implique de répertorier et de déterminer toutes les contraintes mécaniques qui s'exercent aussi bien sur la structure du bateau, en particulier 10 la coque et les mâts, que sur son gréement. Or, jusqu'ici, on ne dispose pas de moyens efficaces permettant la mesure de ces contraintes au niveau des gréements, en dehors des point d'attache ou de fixation des cordages ou des étais sur la structure du bateau. Ceci tient au fait que les points de mesure sont souvent situés en des emplacements difficilement accessibles et pouvant varier, notamment en fonction de la voilure utilisée. 20 L'invention a donc plus particulièrement pour but de contribuer à la résolution de ce problème en effectuant une mesure de contrainte au niveau des poulies utilisées, et ce, en dépit du fait que la structure d'une poulie ne se prête pas naturellement à ce type de mesure, et qu'il se pose en outre le problème relatif à la transmission des informations délivrées par les détecteurs. 25 A cet effet, elle propose une poulie du type susdit, comportant au moins un détecteur tel que par exemple une jauge de contrainte disposé à l'intérieur de la structure support annulaire de manière à produire, sous la forme d'un signal électrique, des informations représentatives des contraintes exercées entre 30 l'élément de support annulaire et le cordage passant sur la surface extérieure de l'élément de guidage rotatif, ce détecteur étant connecté à des moyens de 15 transmission à distance desdites informations à destination d'une unité centrale de traitement et de calcul montée à bord du bateau. Avantageusement, ledit détecteur pourra être disposé dans une zone de 5 résistance mécanique réduite prévue dans la structure support, cette zone étant déformable élastiquement sous l'effet desdites contraintes. Ainsi, par exemple, ledit détecteur pourra être logé dans un perçage réalisé dans la structure support de manière à affaiblir localement la résistance 10 mécanique de ladite structure et accroître sa déformabilité élastique. Les moyens de transmission à distance pourront quant à eux être disposés dans l'élément de liaison reliant les deux joues l'une à l'autre, des connecteurs étant prévus sur lesdites joues pour relier lesdits moyens de transmission au(x) 15 détecteur(s). Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : 20 Les figures 1 et 2 sont deux vues, respectivement en perspective (figure 1) et en élévation (figure 2) d'une poulie selon l'invention. La figure 3 est une vue en coupe axiale selon AA' de la figure 2. 25 La figure 4 est une vue en perspective de la poulie montrant la disposition des cordages. La figure 5 est un schéma synoptique du circuit électronique incorporé à la poulie. 30 Dans cet exemple, la poulie 1 comprend un élément de guidage rotatif ou Réa 2, de forme torique comportant : une surface extérieure S I formant une gorge évasée destinée à guider un premier cordage C I, une surface intérieure cylindrique S2 comprenant un premier chemin de roulement CRI, deux surfaces latérales (LI et L2) qui s'étendent radialement et présentent chacune une cavité annulaire coaxiale, de section en partie cylindrique dans laquelle sont disposées des billes de roulement à billes B. Cet élément de guidage 2 est monté rotatif sur une structure support annulaire (ST) réalisée par l'assemblage de deux pièces de révolution 4, 5, respectivement droite et gauche, au niveau d'une surface de jonction radiale située sensiblement dans un plan radial de symétrie de la poulie 1. Cette structure support ST présente un évidement central E par lequel peut passer un deuxième cordage. Cet évidement central E est délimité par une forme torique de section semi-circulaire de la surface intérieure de la structure support ST. Par ailleurs, la structure support ST comprend, du côté extérieur, une surface cylindrique étagée bordée par deux rebords (RI, R2) en saillie. La surface cylindrique étagée comprend une portion centrale cylindrique filetée PI et deux portions latérales cylindriques P2, P3 de diamètre supérieur à la portion centrale PI. L'assemblage des deux pièces de révolution 4, 5 qui constituent la structure de support est assuré par une bague de roulement et de liaison BR qui comprend, à l'extérieur, une surface cylindrique qui constitue un deuxième chemin de roulement CR2 et, à l'intérieur, une surface cylindrique taraudée sur laquelle viennent se visser les deux pièces de révolution 4, 5 au niveau des deux portions filetées qui constituent la susdite portion centrale P1. Entre les chemins de roulement (CRI, CR2) sont disposés des rouleaux RL axés parallèlement à l'axe de rotation XX' de l'élément de guidage. Dans cet exemple, les rebords des pièces de révolution servent chacune à retenir un flanc latéral ou joue JI, J2 en forme de trapèze curviligne légèrement cintré d'un côté, muni d'un orifice central circulaire dont le diamètre intérieur est sensiblement égal au diamètre de la portion latérale (P2, P3) sur laquelle il se trouve engagé. Ces joues JI, J2 servent à maintenir le cordage CI dans l'élément de guidage rotatif 2. L'épaisseur de ces joues JI, J2 est inférieure à la longueur de la portion (P2, P3), de sorte qu'entre chaque joue JI, J2 et la bague de roulement et de liaison BR, il subsiste un espace dans lequel est disposée une rondelle entretoise maintenant les rouleaux RL en position. Par ailleurs, les joues JI, J2 sont munies, au niveau de leurs faces en regard, d'un chemin de roulement en matière dure sur lequel les billes B viennent en appui de manière à maintenir latéralement l'élément de guidage rotatif 2. Elles comprennent chacune d'un côté un prolongement PL déporté par rapport 25 à l'axe de rotation XX' de la poulie. Les deux portions déportées PL sont reliées l'une à l'autre par un élément de liaison EL. 30 A la base de cet élément de liaison EL, les deux joues JI, J2 comprennent une succession de petits orifices OR dans lesquels peut passer un lien LN permettant par exemple de fixer les deux brins de cordage C1 passant par l'évidement central E de la structure de support ST. Conformément à l'invention, la structure de support comprend des zones 5 déformables dans lesquelles sont disposés des détecteurs destinés à la mesure des contraintes exercées au niveau de ladite structure. Dans cet exemple, la structure ST comprend deux évidements oblongs 10, 11, axialement traversants et de formes circulaires, diamétralement opposés, par 10 rapport à l'axe de rotation XX' de la poulie, ces deux évidements s'étendant symétriquement par rapport au plan médian longitudinal de symétrie AA' passant par l'axe de rotation XX' de la poulie. Dans chacun de ces évidements 10, 11 sont disposées deux jauges de 15 contrainte 12, 13 - 14, 15 disposées symétriquement par rapport au plan AA'. Cette disposition permet d'obtenir une bonne précision de mesure, étant entendu que, lorsque les jauges de contrainte logées dans l'un des évidements sont soumises à une contrainte exercée dans un sens, les jauges de contrainte 20 logées dans l'autre évidement sont soumises à une contrainte en sens inverse. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à deux jauges de contrainte par évidement. Ces jauges de contrainte sont électriquement reliées, grâce à des conducteurs 25 16, 17 (représentés schématiquement sur la figure 1) à un circuit électronique disposé, voire même enrobé, dans l'élément de liaison EL. Comme illustré sur la figure 5, ce circuit électronique comprend successivement : 30 - un circuit de conformation 18 des signaux émis par les détecteurs 12, 13, 14, 15, un multiplexeur 19 qui transmet successivement ces signaux à un convertisseur analogique/numérique 20, un émetteur 21 qui reçoit les signaux numériques du convertisseur 20 et qui les transmet à distance, par voie hertzienne, à un récepteur 22 couplé à une unité centrale de traitement et de calcul 23 située à bord du bateau, en un emplacement approprié. L'alimentation du circuit électronique ainsi que des détecteurs est assurée au moyen d'une source d'énergie électrique rechargeable ou remplaçable 24 (pile ou batterie d'accumulateurs) logée dans l'élément de liaison EL ou même dans les joues JI, J2. Dans le cas où elle est logée à demeure, cette source pourra être équipée de moyens de recharge, par exemple électromagnétiques, voire même à énergie solaire. Avantageusement, les joues JI, J2 pourront être réalisées en matériaux composites dans lesquels pourront être intégrés les conducteurs de liaison entre les détecteurs, le circuit électronique de traitement et la source d'alimentation en énergie électrique. Revendications 1. Poulie à capteur d'effort intégré comprenant : un élément de guidage rotatif (2) sensiblement torique comportant une surface extérieure conformée de manière à assurer le guidage d'un premier cordage (Cl), - une structure de support (ST) sur laquelle l'élément de guidage est monté rotatif, cette structure de support (ST) comportant des moyens de fixation d'un élément de support tel que par exemple un deuxième cordage (C2), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un détecteur tel que par exemple une jauge de contrainte (12, 13, 14, 15) équipant la structure support (ST) de manière à produire, sous la forme d'un signal électrique, des informations représentatives des contraintes exercées entre l'élément de support (ST) et le premier cordage (C1), ce détecteur étant connecté à des moyens de transmission à distance desdites informations à destination d'une unité centrale de traitement et de calcul (23). 2. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que : la structure de support présente une forme annulaire, sensiblement coaxiale à l'élément de guidage (2) et sur laquelle celui-ci est monté rotatif, cette structure de support (ST) comportant un évidement central coaxial (E) destiné à permettre le passage d'un élément de support tel qu'un deuxième cordage (C2), le susdit détecteur (12, 13, 14, 15) est disposé à l'intérieur de la structure support annulaire (ST) de manière à produire, sous la forme d'un signal électrique, des informations représentatives des contraintes exercées entre 8l'élément de support annulaire (ST) et le premier cordage (C1) passant sur la surface extérieure de l'élément de guidage rotatif (2). 3. Poulie selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend deux joues latérales (J1, J2) qui prolongent au moins une fraction des bords latéraux de la surface extérieure de la structure de support (ST) de manière à assurer un maintien du premier cordage (C1) sur la surface extérieure de l'élément du guidage rotatif (2), ces deux joues (J1, J2) pouvant être reliées l'une à l'autre au moyen d'un élément de liaison. 4. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit détecteur est disposé dans une zone de résistance mécanique réduite prévue dans la structure support, cette zone étant déformable élastiquement sous l'effet desdites contraintes. 5. Poulie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit détecteur est logé dans un perçage réalisé dans la structure support de manière à affaiblir localement la résistance mécanique de ladite structure et accroître sa déformabilité élastique. 6. Poulie selon la revendication 5, caractérisée en ce que la structure de support (ST) comprend deux évidements oblongs (10, 11), axialement traversants et de formes circulaires, diamétralement opposés, par rapport à l'axe de rotation (XX') de la poulie, ces deux évidements s'étendant symétriquement par rapport au plan médian longitudinal de symétrie (AA') passant par l'axe de rotation (XX') de la poulie, et en ce que, dans chacun de ces évidements (10, 11) sont disposées deux jauges de contrainte (12, 13 - 14, 15) disposées symétriquement par rapport au plan (AA').-10- 7. Poulie selon la revendication 6, caractérisée en ce que les jauges de contrainte sont électriquement reliées grâce à des conducteurs à un circuit électronique disposé, voire enrobé, dans un élément de liaison reliant les deux joues. 8. Poulie selon la revendication 7, caractérisée en ce que le susdit circuit électronique comprend successivement : - un circuit de conformation (18) des signaux émis par les détecteurs (12, 13, 14, 15), un multiplexeur (19) qui transmet successivement ces signaux à un convertisseur analogique/numérique (20), un émetteur (21) qui reçoit les signaux numériques du convertisseur (20) et qui les transmet à distance, par voie hertzienne, à un récepteur (22) couplé à une unité centrale de traitement et de calcul (23) située à bord du bateau, en un emplacement approprié. 9. Poulie selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'alimentation du circuit électronique ainsi que des détecteurs est assurée au moyen d'une source d'énergie électrique rechargeable ou remplaçable (24) (pile ou batterie d'accumulateurs) logée dans l'élément de liaison (EL) ou même dans les joues (J1, J2).