Brevet FR2955281A1 — publié le 20110722

PINCE D'ECOUTE POUR UN OUTIL D'AIDE AU DIAGNOSTIC VIBROACOUSTIQUE [0001] L'invention concerne de façon générale les outils de diagnostic de systèmes mécaniques, et en particulier les outils de diagnostic utilisés en maintenance ou en après-vente automobile pour analyser les évènements vibroacoustiques. [0002] Un certain nombre de pannes ou de dysfonctionnements induisent des symptômes acoustiques et vibratoires. L'analyse vibratoire est ainsi une technique de plus en plus utilisée en après-vente dans le domaine automobile. L'analyse vibratoire consiste à analyser différentes sources de bruit pour identifier les dysfonctionnements d'un véhicule. [0003] On fait la différence entre les bruits aériens, c'est-à-dire les bruits émis par une source n'ayant pas de contact avec la structure construite, et les bruits solidiens, 15 qui ont pour origine une mise en vibration directe de la structure. [0004] Un système d'analyse vibratoire connu utilisé en après-vente comprend des pinces instrumentées destinées à mesurer des bruits solidiens et un microphone destiné à mesurer les bruits aériens. Les pinces et le microphone présentent des connecteurs raccordés à un boîtier sélecteur du système. Les pinces et le 20 microphone fournissent ainsi un signal électrique représentatif du bruit mesuré. Le boîtier sélecteur effectue des traitements de signal pour générer un signal audible pour chacun des bruits mesurés. Le système comprend également un casque adapté aux environnements bruyants raccordé sur une sortie du boîtier sélecteur. Le boîtier sélecteur comprend un commutateur permettant à l'opérateur de sélectionner la 25 source dont le signal audible sera restitué dans le casque. [0005] Un premier type de pince instrumentée connue comprend deux parties montées pivotantes l'une par rapport à l'autre. Chaque partie comprend une mâchoire et une poignée disposées de part et d'autre de la liaison pivot. La pince comprend un ressort de rappel définissant une position de repos fermée des mâchoires. Les 30 mâchoires correspondent aux mâchoires usuelles de pinces de rechargement de batterie. Les mâchoires sont des corps rigides métalliques venant directement agripper l'élément sur lequel la mesure doit être effectuée. Le capteur est formé d'un accéléromètre à un axe collé dans une mâchoire à distance de la zone de contact. [0006] Avec une telle pince, seules les vibrations produites selon la direction perpendiculaire au positionnement de l'accéléromètre dans la pince sont transformées en signal électrique et peuvent être écoutées par l'opérateur. De plus, des variations de sonorité et de niveau importantes sont induites par le positionnement de la pince sur l'élément à analyser. La qualité d'écoute est ainsi médiocre et rend un diagnostic relativement difficile. Par ailleurs, de telles pinces risquent d'occasionner des courts-circuits. De tels courts-circuits peuvent s'avérer particulièrement gênants, en particulier lorsque les pinces sont appliquées sur des véhicules à motorisation hybride. En outre, les différents types d'applications de telles pinces dans un véhicule, notamment dans un groupe motopropulseur ou sur les liaisons au sol, nécessitent l'utilisation de plusieurs jeux de pinces de dimensions différentes. L'écoute est également différente pour chacune des différentes dimensions de pinces. [0007] Un deuxième type de pince instrumentée comprend également deux parties montées pivotantes l'une par rapport à l'autre. Chaque partie comprend une mâchoire et une poignée disposées de part et d'autre de la liaison pivot. La pince comprend un ressort de rappel définissant une position de repos fermée des mâchoires. Des plaques de contact en élastomère sont reliées aux mâchoires selon des liaisons pivot. Le capteur est formé d'un accéléromètre à un ou plusieurs axes disposé à l'aplomb de l'une des plaques de contact. Lorsqu'un accéléromètre à un axe est utilisé, le signal mesuré reste fortement dépendant de l'orientation de la pince par rapport à l'élément. Lorsqu'un accéléromètre à trois axes est utilisé, le signal mesuré retranscrit relativement fidèlement la vibration de l'élément. Cependant, l'amplitude du signal mesuré reste très fortement dépendante de l'orientation de la pince par rapport à l'élément. L'utilisation d'un accéléromètre à trois axes s'avère donc insuffisante pour garantir une qualité d'écoute satisfaisante. [0008] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur une pince d'écoute pour un outil d'aide au diagnostic vibroacoustique, comprenant des première et deuxième mâchoires montées pivotantes l'une par rapport à l'autre afin d'enserrer un élément à écouter ; des premier et deuxième patins montés pivotants respectivement sur les première et deuxième mâchoires et destinés à venir en contact avec l'élément à écouter et, un accéléromètre. [0009] Au moins un desdits patins comprend une platine montée pivotante par 5 rapport à une desdites mâchoires et une bille en contact avec et en saillie par rapport à ladite platine de façon à collecter les vibrations provenant de l'élément à écouter. [0010] Selon une variante, la partie de la bille en saillie est à l'air libre et est destinée à venir en contact avec l'élément à écouter. [0011] Selon encore une variante, ledit au moins un patin comprend une plaque 10 dont une face est en contact avec la bille et dont l'autre face est destinée à venir en contact avec l'élément à écouter. [0012] Selon une autre variante, la bille présente un contact ponctuel avec la platine et avec la plaque. [0013] Selon encore une autre variante, la bille est en contact avec une face 15 sensiblement plane de la platine, la plaque étant sensiblement plane et parallèle à ladite face plane de la platine. [0014] Selon une variante, ledit au moins un patin comprend une garniture reliant la platine et la plaque et logeant la bille. [0015] Selon encore une variante, la bille présente une dureté au moins 5 fois 20 supérieure à la dureté de la platine. [0016] Selon une autre variante, l'accéléromètre est fixé sur ledit au moins un patin. [0017] Selon encore une variante, l'accéléromètre est fixé sur ladite platine à l'aplomb de la bille. [0018] L'invention porte également sur un système de diagnostic vibroacoustique, 25 comprenant un dispositif de restitution acoustique; une pince telle que décrite ci- dessus; et, un boîtier de sélection comprenant plusieurs connecteurs d'entrée pour la connexion de ladite pince, et comprenant une sortie connectée au dispositif de restitution acoustique, le boîtier permettant de restituer sélectivement le signal appliqué sur l'un des connecteurs d'entrée sur la sortie. [0019] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en 5 référence aux dessins annexés, dans lesquels : • la figure 1 est une représentation schématique d'un système de diagnostic comprenant une pince d'écoute selon l'invention ; • la figure 2 est une vue en coupe de côté d'une pince selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 10 • la figure 3 est une vue en coupe de côté de détails de la pince de la figure 2; • la figure 4 est une vue en perspective d'une pince au niveau de sa liaison avec les patins ; • la figure 5 est une vue en perspective schématique de la structure d'un patin d'une pince selon un deuxième mode de réalisation ; 15 • la figure 6 est une vue en coupe transversale du patin de la figure 5. [0020] L'invention propose une pince munie d'un patin de serrage monté pivotant par rapport à une mâchoire. La pince présente également un accéléromètre fixé à cette mâchoire. Le patin présente une bille sphérique en saillie par rapport à une platine, la bille servant de collecteur de vibrations d'un élément serré entre les 20 mâchoires de la pince. [0021] L'invention permet d'améliorer sensiblement la qualité de l'écoute en utilisant un organe collecteur récupérant les vibrations de l'élément à écouter par l'intermédiaire d'un contact ponctuel. L'invention permet en outre de faciliter le diagnostic vibroacoustique effectué lors d'une opération de maintenance ou 25 d'assistance en après-vente automobile, ou de faciliter le travail d'experts qui peuvent bénéficier d'un outil de recherche et d'analyse rapide. Une telle pince permet par ailleurs d'obtenir une bonne réponse en fréquence, notamment entre 0 et 4000 Hertz, tout en limitant les risques de formation d'un court-circuit électrique. [0022] La figure 1 est une représentation schématique d'un système de diagnostic vibroacoustique 3. Le système 3 comprend un boîtier de sélection 4 muni de différentes prises et d'un commutateur de sélection. Le système de diagnostic 3 comprend de plus un casque adapté aux environnements bruyants, un microphone 2 et une pince d'écoute 10 munie de connecteurs adéquats pour se connecter sur les prises du boîtier de sélection 4. Le microphone 2 est destiné à mesurer des bruits aériens, tandis que la pince 10 est destinée à écouter des bruits solidiens. Le commutateur du boîtier de sélection 4 permet à un opérateur de sélectionner rapidement une pince se trouvant la plus proche du phénomène vibroacoustique à étudier. [0023] La figure 2 est une vue en coupe d'une pince 10 selon un premier mode de réalisation de l'invention. La pince 10 comprend deux corps 18 et 19 montés pivotants autour d'un axe A. L'axe A est disposé au niveau de la partie médiane des corps 18 et 19. Les corps 18 et 19 comportent respectivement des poignées de préhension 16 et 15 et des mâchoires de serrage 12 et 11 disposées de part et d'autre de l'axe A. [0024] La pince 10 comporte avantageusement un ressort 17, rappelant les mâchoires 11 et 12 vers leurs positions de fermeture et permet ainsi d'appliquer un effort de serrage sur l'élément à écouter. Le ressort 17 est avantageusement un ressort de torsion réalisé coaxial à l'axe de pivotement A. [0025] Les extrémités distales 14 et 13 respectivement des mâchoires 12 et 11 sont placées en vis-à-vis. Ces extrémités distales 14 et 13 comportent des patins 20. Les patins 20 sont montés pivotants par rapport aux mâchoires 12 et 11 par l'intermédiaire d'arbres 21. La figure 4 illustre plus précisément la géométrie des mâchoires 11 et 12 au niveau des arbres 21. La course de pivotement des patins 20 par rapport aux mâchoires 11 et 12 pourra par exemple être de l'ordre de 30° pour permettre une fixation et une écoute optimales de la pince 10 sur un élément à écouter. Les patins 20 servent à la fois à assurer le maintien en position de la pince 10 sur un composant et à collecter les vibrations de ce composant. Le montage pivotant des patins 20 par rapport aux mâchoires 11 et 12 permet d'assurer un contact efficace entre la pince 10 et l'élément à écouter, en découplant les corps 18 et 19 des patins 20. Les patins 20 peuvent être assemblés aux mâchoires 11 et 12 par clipsage des arbres 21 dans des logements adéquats réalisés dans ces patins 20, les logements formant des portées latérales pour le guidage en pivotement. L'un des patins 20 inclut un accéléromètre non illustré. L'accéléromètre est raccordé par l'intermédiaire d'un câble électrique 28 à un connecteur 27 destiné à être raccordé au boîtier de commutation 4. Le câble électrique 28 pourra présenter une séparation au niveau de l'extrémité de la poignée 16 sous forme de connecteur de libre mouvement. La pince 10 pourra ainsi être aisément fixée sur l'élément à écouter sans être gêné par le câble 28. Le câble 28 peut traverser le corps 18 et être fixé à ce corps 18 par l'intermédiaire d'une colle joint. [0026] Comme cela est plus précisément illustré à la figure 3, les patins 20 comportent une plaque sensiblement plane 22 orientée vers l'espace de serrage et une partie de fixation 23 dans laquelle le logement 25 de l'arbre 21 est ménagé. Le patin 20 illustré comporte un accéléromètre 26 placé dans le fond du logement 25. En fonction de la précision d'écoute souhaitée, un accéléromètre 26 à un ou plusieurs axes est utilisé. [0027] La plaque 22 du patin 20 comprend par ailleurs un alésage en forme de portion de sphère dans lequel une bille sphérique 24 est logée. La bille sphérique 24 forme un organe collecteur de bruits solidiens. La bille 24 présente en pratique une partie en saillie par rapport à la plaque 22 et à l'air libre afin de pouvoir venir en contact avec un élément à écouter. Du fait de sa forme sphérique, la bille 24 en contact avec l'élément à écouter permet de recueillir une information vibratoire indépendante de l'orientation du patin 20 par rapport à cet élément. La partie plane 22 et la partie de fixation 23 servent à transmettre l'information vibratoire collectée par la bille 24 jusqu'à l'accéléromètre 26. En pratique, la qualité de l'écoute obtenue avec un tel patin est sensiblement améliorée : d'une part les fonctions de collecte de vibrations et de transmission de vibrations à l'accéléromètre sont dissociées, et d'autre part les vibrations sont transmises de l'élément à la bille 24 qui constitue un collecteur dont les propriétés sont parfaitement identifiées et maîtrisées. [0028] Avantageusement, l'accéléromètre 26 est disposé à l'aplomb de la bille 24. Ainsi, les vibrations collectées subissent des distorsions relativement limitées lors de leur transmission jusqu'à l'accéléromètre 26. Dans l'exemple illustré, la bille 24 est ainsi placée à l'aplomb du logement 25 dans le fond duquel l'accéléromètre 26 est logé. Pour ne pas subir de perturbations vibratoires, l'accéléromètre 26 est en pratique espacé par rapport à l'arbre 21. Pour un accéléromètre à plusieurs axes, le circuit de sommation sera avantageusement placé à distance de l'accéléromètre 26, à l'intérieur du corps 18. Pour éviter les phénomènes de distorsion, le déphasage entre différents axes de l'accéléromètre 26 sera avantageusement nul. Des accéléromètres tels qu'intégrés dans des téléphones mobiles peuvent être utilisés. [0029] La bille 24 est avantageusement réalisée en acier inoxydable pour optimiser sa longévité et sa qualité de transmission des vibrations. La bille 24 pourra présenter un diamètre inférieur ou égal à la moitié de la largeur de la partie plane 22. La partie plane 22 pourra présenter les dimensions suivantes : une longueur 25 mm, une largeur de 5 mm, et une épaisseur légèrement supérieure au diamètre de la bille 24. L'alésage de la partie plane 22 accueillant la bille 24 pourra présenter une profondeur légèrement inférieure au rayon de la bille 24. La bille 24 peut être fixée à la partie plane 22 par l'intermédiaire d'une colle rigide optimisant la transmission des vibrations. La colle utilisée est avantageusement résistante à des températures de peau généralement rencontrées au niveau des composants d'un moteur à combustion interne. [0030] La partie plane 22 et la partie de fixation 23 sont avantageusement formées d'une platine monobloc réalisée en élastomère. Cet élastomère pourra présenter une dureté supérieure ou égale à 40 Shores (D) pour optimiser la transmission des vibrations vers l'accéléromètre. La bille 24 présente une dureté avantageusement au moins 5 fois supérieure à la dureté de la platine. [0031] Les corps 18 et 19 de la pince 10 sont avantageusement réalisés en matière plastique, de sorte que l'utilisation de la pince 10 ne peut pas provoquer de court-circuit électrique. La matière plastique choisie pourra par exemple être un élastomère rigide de type ABS. La pince 10 présentera avantageusement une longueur comprise entre 80 et 100 mm. [0032] Bien que les patins soient montés pivotants autour d'un axe par rapport aux 30 mâchoires 11 et 12 dans les exemples illustrés, on peut également envisager de monter les patins avec deux degrés de liberté en pivotement par rapport aux mâchoires. [0033] La figure 5 est une vue en perspective d'une variante de patin 30 pour une pince selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. À l'exception des patins 30, une pince selon le deuxième mode de réalisation présente une structure similaire à celle du premier mode de réalisation. [0034] Le patin 30 comprend une partie plane 32 solidaire d'une partie de fixation non illustrée. La partie de fixation est destinée à être fixée à une mâchoire de la pince pour permettre de monter le patin 30 pivotant autour d'un axe parallèle à l'axe de pivotement entre les mâchoires. Une bille sphérique 34 est placée en contact avec la partie plane 32 du côté opposé à la partie de fixation. Une autre partie plane 35 présente une face en contact avec la bille 34 et une autre face destinée à venir en contact avec l'élément à écouter. Les parties plane 32 et 35 sont sensiblement parallèles au repos et leur écartement est donc défini par le diamètre de la bille 34. Le volume délimité en pointillé entre les parties planes 32 et 35 comprend une garniture en matériau élastomère 37. La bille 34 est noyée dans la garniture élastomère 37. L'épaisseur de la garniture élastomère 37 est ainsi sensiblement égale au diamètre de la bille 34. [0035] La partie plane 35 présente une surface importante facilitant le serrage de l'élément à écouter. Du fait de sa forme sphérique, la bille 34 présente un contact sensiblement ponctuel avec la partie plane 35 et sert ainsi de collecteur pour recueillir une information vibratoire indépendante de l'orientation du patin 30 par rapport à cet élément. La partie plane 32 et la partie de fixation servent à transmettre l'information vibratoire collectée par la bille 34 jusqu'à un accéléromètre non illustré. La garniture élastomère 37 maintient la bille 34 en position entre les parties planes 32 et 35. La garniture 37 permet également de relier les parties planes 32 et 35 l'une à l'autre tout en permettant un certain pivotement entre celles-ci. La garniture atténue également les vibrations entre les plaques planes 32 et 35 pour que les vibrations transmises par la bille restent prépondérantes. La garniture 37 peut être assemblée par collage aux parties planes 32 et 35. [0036] Comme dans le mode de réalisation précédent, l'accéléromètre est avantageusement disposé à l'aplomb de la bille 34. L'accéléromètre pourra par exemple être disposé dans un logement réalisé dans la partie de fixation et placé à l'aplomb de la bille 34. [0037] La bille 34 est avantageusement réalisée en acier inoxydable et présente avantageusement une dureté très supérieure à la dureté des parties planes 32 et 35. Les parties planes 32 et 35 sont avantageusement réalisées en matériau élastomère. Ce matériau élastomère présente une dureté supérieure ou égale à 40 Shores (D). Le matériau élastomère utilisé pour la garniture 37 présente une dureté nettement plus basse que la dureté des plaques planes 32 et 35. Cette dureté sera de préférence inférieure à 40 Shores (A). [0038] Les dimensions illustrées sont destinées à faciliter la compréhension de la structure du patin 30, l'échelle de la bille 34 et l'épaisseur de la garniture 37 par rapport aux plaques planes 32 et 35 étant nettement plus réduites en réalité.15 REVENDICATIONS1. Pince d'écoute (10) pour un outil d'aide au diagnostic vibroacoustique, comprenant des première et deuxième mâchoires (11,12) montées pivotantes l'une par rapport à l'autre afin d'enserrer un élément à écouter ; des premier et deuxième patins (20) montés pivotants respectivement sur les première et deuxième mâchoires (11,12) et destinés à venir en contact avec l'élément à écouter et, un accéléromètre ; caractérisée en ce qu'au moins un desdits patins comprend une platine montée pivotante par rapport à une desdites mâchoires et une bille en contact avec et en saillie par rapport à ladite platine de façon à collecter les vibrations provenant de l'élément à écouter. 2. Pince (10) selon la revendication 1, dans laquelle la partie de la bille (24) en saillie est à l'air libre et est destinée à venir en contact avec l'élément à écouter. 3. Pince (10) selon la revendication 1, dans laquelle ledit au moins un patin (30) comprend une plaque (35) dont une face est en contact avec la bille (34) et dont l'autre face est destinée à venir en contact avec l'élément à écouter. 4. Pince (10) selon la revendication 2, dans laquelle la bille (34) présente un contact ponctuel avec la platine (32) et avec la plaque (35). 5. Pince (10) selon la revendication 3, dans laquelle la bille est en contact avec une face sensiblement plane de la platine (32), la plaque (35) étant sensiblement plane et parallèle à ladite face plane de la platine. 6. Pince (10) selon une quelconque de revendication 3 à 5, dans laquelle ledit au moins un patin (30) comprend une garniture (37) reliant la platine (32) et la plaque (35) et logeant la bille (34). 7. Pince (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la bille (34) présente une dureté au moins 5 fois supérieure à la dureté de la platine. 8. Pince (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'accéléromètre (26) est fixé sur ledit au moins un patin. 9. Pince (10) selon la revendication 8, dans laquelle l'accéléromètre (26) est fixé sur ladite platine (22, 23) à l'aplomb de la bille (26). 10. Système de diagnostic vibroacoustique, comprenant un dispositif de restitution acoustique (1) ; une pince (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un boîtier de sélection (4) comprenant plusieurs connecteurs d'entrée pour la connexion de ladite pince, et comprenant une sortie connectée au dispositif de restitution acoustique, le boîtier permettant de restituer sélectivement le signal appliqué sur l'un des connecteurs d'entrée sur la sortie.