Brevet FR3009379A1 — publié le 20150206

MACHINE D'ESSAI EN FATIGUE L'invention concerne une machine d'essai de fatigue en chargement radial d'un arbre. Il est connu de l'art antérieur une machine d'essai en chargement radial d'un arbre comprenant un bâti portant des moyens d'application d'un effort radial sur une bague de transmission d'effort guidant en rotation un arbre. Les moyens de transmission de puissance comprennent une membrane déformable par pression d'huile permettant de déplacer un organe mobile et d'appliquer une force radiale sur la bague de transmission laquelle transfert cette charge radiale à l'arbre. Dans cette configuration connue, la bague de transmission de puissance comprend une rainure s'étendant axialement, diamétralement opposée au point d'application de l'effort radial sur la bague de transmission, et dans laquelle est engagé un pion radial solidaire du bâti. Une extrémité de la bague de transmission comprend également un rebord cylindrique inséré avec un faible jeu radial dans une paroi cylindrique du bâti. Toutefois, la configuration de la bague de transmission de charge et sa liaison au bâti n'autorisent que peu de degrés de liberté à la bague de transmission en fonctionnement. En effet, l'utilisation d'un rebord cylindrique et d'un pion sur bâti ne permet qu'une translation de la bague selon l'axe de l'arbre, ainsi qu'une petite translation selon l'axe de l'effort à transmettre, ce qui génère de nombreux efforts parasites sur l'arbre lors du positionnement de la bague de transmission d'effort. De plus, la bague de transmission doit être réalisée de manière précise pour permettre son montage dans le bâti. Enfin, l'effort radial que l'on peut appliquer à l'arbre s'avère limité du fait que la bague de transmission d'effort est liée de manière quasi-statique au bâti. La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. A cette fin, elle propose une machine d'essai de fatigue en chargement radial d'un arbre, comprenant un bâti portant des moyens d'application d'un effort radial à une bague de transmission de charge portant intérieurement au moins un palier de roulement à l'intérieur duquel est guidé en rotation un arbre s'étendant axialement, caractérisé en ce que la bague est articulée par rapport au bâti et bloquée en rotation autour de l'axe de l'arbre au moyen d'un organe solidaire de la bague et dont au moins une partie arrondie convexe est engagée avec jeu dans une rainure axiale du bâti orientée ouverte radialement en direction de l'arbre. Selon l'invention, la bague de transmission d'effort n'est reliée au bâti que par l'intermédiaire d'un organe à partie convexe engagée dans une rainure axiale du bâti. Cette liaison permet ainsi une rotation de la bague dans le logement du bâti autour des trois directions perpendiculaires X, Y, Z de l'espace ainsi qu'une translation suivant l'axe X de l'arbre et suivant l'axe Z radial. En fonctionnement, la bague de transmission n'est plus contrainte en déplacement que suivant l'axe Y. La bague est ainsi libre de s'adapter à la position réelle de l'axe de rotation de l'arbre et peut suivre les différents mouvements de l'arbre, ce qui évite la formation d'efforts parasites à l'arbre. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe est diamétralement opposé par rapport au lieu d'application de l'effort radial sur la bague de transmission. Préférentiellement, la partie arrondie convexe de l'organe est formée par une partie sphérique portée par une tige, de préférence vissée, dans un orifice de la bague. Afin de permettre un montage simple de la bague de transmission autour de l'arbre, elle peut comprendre deux demi-bagues inférieure et supérieure solidarisées l'une à l'autre. Avantageusement, des pions de centrage des deux demi-bagues sont agencés pour partie dans chacune des deux demi-bagues et s'étendent perpendiculairement au plan de joint des demi-bagues. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'application d'un effort radial comprennent un vérin, tel par exemple à fonctionnement hydraulique, pneumatique ou électrique, formé d'un corps solidaire du bâti et d'une tige mobile. L'utilisation d'un vérin permet de transmettre une charge radiale plus importante qu'avec un film d'huile comme dans la technique antérieure. L'extrémité libre de la tige mobile porte préférentiellement un embout à surface externe convexe en appui sur une surface plane de bague de transmission de charge de manière à créer une liaison d'appui ponctuelle sur la bague pour la transmission d'effort et ainsi éviter de générer des moments parasites car l'effort appliqué par le vérin est le même quelque soit la position du vérin lors du montage. La machine d'essai en fatigue selon l'invention peut comprendre des moyens de mesure de l'effort radial appliqué à la bague de transmission. Dans une réalisation pratique de l'invention, lesdits moyens de mesure comprennent une jauge de contrainte logée dans l'embout de l'extrémité libre de la tige mobile. La bague de transmission peut également comprendre au moins un 20 conduit de passage d'huile pour la lubrification du palier, relié extérieurement à un tube d'amenée de fluide dans le conduit. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins 25 annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une machine d'essai de fatigue en chargement radial selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une machine d'essai de fatigue en chargement radial selon l'invention ; 30 la figure 3 est une vue schématique selon le plan de coupe de la figure 2. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente une machine d'essai de fatigue 10 selon la technique antérieure comprenant un bâti 12 à l'intérieur duquel est agencé un arbre 14 d'axe longitudinal X. Des paliers de roulement 16 relient l'arbre 14 à un système de chargement radial dudit arbre. Pour cela, le bâti 12 porte des moyens 18 pour appliquer un effort radial à l'arbre X du type à compression d'un film d'huile, agencé dans une partie supérieure du bâti 12. Ces moyens 18 comprennent une chambre d'admission 20 d'huile sous pression et un organe mobile 22 dont une extrémité inférieure comprend un embout 24 à surface externe convexe en contact avec une surface convexe d'un embout 26 correspondant porté par une bague 28 de transmission d'effort à l'intérieur de laquelle sont agencés les paliers de roulements 16. Ainsi en fonctionnement, l'injection d'huile dans la chambre 20 induit un déplacement vers le bas de l'organe mobile 22 conduisant à l'application d'un effort sur la bague de transmission par l'intermédiaire des embouts 24, 26 en contact puis à l'application d'un effort sur l'arbre 14. La bague de transmission 28 comprend une portée cylindrique 30 à l'intérieur de laquelle sont agencés les paliers de roulements 16 et reliée à un rebord cylindrique 32 avant par une paroi tronconique 34 à section diminuant vers l'avant. Le terme avant est utilisé de manière arbitraire pour désigner des éléments situés à gauche sur les figures. Le rebord cylindrique 32 de la bague de transmission 28 est engagé avec un faible radial en regard de la surface interne d'une paroi cylindrique 36 du bâti 12 et agencé avec jeu par rapport à la surface externe de l'arbre 14. La bague de transmission 28 comprend une rainure axiale d'axe X 38 ouverte radialement vers l'intérieur et diamétralement opposée par rapport à l'arbre 14 au point d'application de l'effort radial. Le bâti comprend un pion 40 en saillie vers l'intérieur et orienté en direction de l'axe X de l'arbre 14. Ce pion 40 est engagé dans la rainure 38 de la bague de transmission 28. Ce type de montage ne peut être utilisé que lorsque l'on souhaite soumettre de faibles charges radiales à l'arbre 14 du fait de l'utilisation d'un dispositif à film d'huile lequel ne permet pas de déplacements importants de l'organe mobile 22. De plus, la bague de transmission 28 peut s'avérer difficile à monter du fait des écarts de tolérances de fabrication entre l'arbre 14, la paroi 36 du bâti 12 et la bague de transmission 28. Enfin, la configuration de la bague de transmission 28 et sa liaison au bâti 12 ne lui permet de se déplacer que très faiblement en translation suivant l'axe de l'effort et aussi en translation suivant l'axe longitudinal X, ce qui ne lui permet pas de se positionner librement au montage par rapport à la position réelle de l'arbre 14 et ne lui permet pas de suivre librement les mouvements de l'arbre 14 en fonctionnement et contraint donc les mouvements réels de l'arbre 14. L'invention apporte une solution à ces difficultés ainsi qu'à celles 15 mentionnées précédemment en proposant une machine d'essai 42 comprenant une bague de transmission 44 articulée sur le bâti 46 au moyen d'un organe 48 à partie convexe. Selon l'invention représentée en figure 2, la bague de transmission 44 comprend deux demies-bagues dont l'une est inférieure 50 et l'autre est 20 supérieure 52. Les deux demi-bagues 50, 52 sont assemblées l'une à l'autre autour de l'arbre au moyen de brides 54 de la périphérie externe des demi-bagues 50, 52 et fixées par boulonnage. Des pions 56 sont agencés pour partie dans des logements de la demi-bague inférieure 50 et de la demi-bague supérieure 52 et sont agencés sensiblement 25 perpendiculairement au plan de joint ou de jonction des demi-bagues inférieure 50 et supérieure 52. Selon l'invention, l'organe d'articulation 48 comprend une partie sphérique 58 faisant saillie vers l'extérieur par rapport à la demi-bague inférieure 50 et portée par une tige 60 engagée de manière ajustée, de 30 préférence vissée dans un trou borgne de la périphérie externe de la demi- bague inférieure 50. Le bâti 46 comprend une rainure 62 orientée axialement selon l'axe X de l'arbre 14. Cette rainure 62 est à section en U et est ouverte radialement vers l'intérieur en direction de l'axe X de l'arbre 14. Selon l'invention, la partie sphérique 58 de l'organe d'articulation 48 est engagée dans la rainure axiale 62 du bâti 46. Cet organe 48 est agencé par rapport à l'arbre diamétralement à l'opposé des moyens 64 d'application d'un effort radial. Dans les réalisations selon l'invention, ces moyens comprennent un vérin 66 porté par un support 68 du bâti 46 et comportant une tige mobile 70 en translation suivant l'axe Z radial. L'axe Y perpendiculaire aux axes X et Z est également représenté sur les figures 2 et 3. Le vérin 66 peut être à fonctionnement hydraulique, pneumatique ou électrique. L'extrémité libre de la tige mobile 70 du vérin est recouverte par un embout 72 à surface externe convexe appliquée sur une surface plane d'un plot 74 porté par la demi-bague supérieure 52. Ce type de contact entre une surface convexe de l'embout 72 et la surface plane du plot 74 assure un contact ponctuel évitant les formations de moments parasites car l'effort appliqué par le vérin est le même (vis-à-vis de la direction sur la bague de transmission) quelque soit la position réelle du vérin lors du montage La liaison de la bague de transmission 44 au bâti 46 au moyen d'une articulation à surface externe convexe permet de garantir un grand nombre de degrés de liberté à la bague 44 en fonctionnement, laquelle peut donc se positionner librement au montage par rapport à la position réelle de l'axe de l'arbre et également suivre les mouvements réels de l'arbre 14 consécutifs à la charge radiale appliquée par le vérin 66. En effet, on constate que vue depuis le centre de la partie sphérique 58 de l'organe 48 et en fonction des mouvements imposés par l'arbre, la bague 44 peut tourner autour des axes X, Y et Z et se déplacer en translation suivant les axes X et Z, seule la translation suivant l'axe Y est interdite. Le degré de liberté en translation suivant l'axe Z est fondamental pour assurer la transmission d'effort sans phénomènes parasites. Afin de contrôler l'effort appliqué à la bague 44 et donc à l'arbre, des moyens de mesure tels qu'une jauge de contrainte peuvent être montés dans l'embout 72 de l'extrémité libre de la tige mobile 70. Comme représenté en figure 3, un conduit 76 traverse la demi- bague supérieure 50 de manière à alimenter les paliers de roulement 16 en huile de lubrification, ce conduit 76 étant relié à un tube 78 d'amenée d'huile débouchant à l'extérieur du bâti 46. REVENDICATIONS1. Machine d'essai (42) de fatigue en chargement radial d'un arbre (14), comprenant un bâti (46) portant des moyens d'application (64) d'un effort radial à une bague (44) de transmission de charge portant intérieurement au moins un palier de roulement (16) à l'intérieur duquel est guidé en rotation un arbre (14) s'étendant axialement, caractérisé en ce que la bague (44) est articulée par rapport au bâti (46) et bloquée en rotation autour de l'axe (X) de l'arbre (14) au moyen d'un organe (48) solidaire de la bague (44) et dont au moins une partie arrondie convexe (58) est engagée avec jeu dans une rainure axiale (62) du bâti (46) ouverte radialement en direction de l'arbre (14). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe (48) est diamétralement opposé par rapport au lieu d'application de l'effort radial sur la bague de transmission (44). 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie arrondie convexe de l'organe est formée par une partie sphérique (58) portée par une tige (60) engagée, de préférence vissée, dans un orifice de la bague (44). 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la bague (44) comprend deux demi-bagues inférieure (50) et supérieure (52) solidarisées l'une à l'autre. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que des pions (56) de centrage des deux demi-bagues (50, 52) sont agencés pour partie 25 dans chacune des deux demi-bagues (50, 52) et s'étendent perpendiculairement au plan de joint des demi-bagues (50, 52). 6. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'application d'un effort radial comprennent un vérin (66) formé d'un corps solidaire du bâti (46) et d'une tige mobile (70). 30 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'extrémité libre de la tige mobile (70) porte un embout (72) à surface externe convexeen appui sur une surface plane de la bague de transmission de charge (44). 8. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de l'effort radial appliqué à la bague de transmission (44). 9. Machine selon la revendication 8 lorsqu'elle dépend de la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de mesure comprennent une jauge de contrainte logée dans l'embout (72) de l'extrémité libre de la tige mobile (70). 10. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague de transmission (44) comprend au moins un conduit (76) de passage d'huile pour la lubrification du palier (16), relié extérieurement à un tube (78) d'amenée de fluide dans le conduit (76).15