Machine tournante comprenant un carter et un arbre

DOMAINE DE L’INVENTION

L'invention concerne les machines tournantes, notamment les machines hydrauliques.

ETAT DE LA TECHNIQUE

On connaît des machines de transmission de mouvement rotatif pour véhicules ou engins, par exemple des machines hydrauliques ou électriques, qui sont des moteurs faisant partie d’une chaîne de transmission de mouvement et comportent une partie fixe et une partie tournante entre lesquelles sont placés un ou plusieurs paliers comportant des roulements. Chaque moteur est lié par sa partie fixe à un châssis et à une source d’énergie électrique ou hydraulique, et par sa partie tournante à un élément à entrainer. La source d’énergie peut être une batterie d’accumulateur et son électronique de commande, ou bien une pompe hydraulique.

Par exemple, il s’agit d’un moteur-roue hydraulique dans lequel la partie fixe comporte des conduites hydrauliques et une partie tournante comporte un bloc- cylindres à pistons et relié à un arbre de sortie recevant une roue. Les pistons du bloc- cylindres sont au contact d’une came ondulée portée par la partie fixe. La mise en pression de la machine permet le mouvement des pistons sur la came, ce qui génère le mouvement de rotation du moteur. La machine comporte un carter comprenant des parties de fixation au châssis, telles que des brides.

Comme la machine réalise un moteur-roue, le véhicule ou l’engin repose sur la structure de la machine, tandis que le palier de la machine assure le mouvement de rotation tout en portant le poids ou les efforts transversaux nécessaires. Le palier de la machine reprend donc non seulement le couple de rotation mais aussi les efforts radiaux et axiaux dues à des charges extérieures à la machine. Or ces efforts et ces charges peuvent perturber la commande de la machine.

Un but de l’invention est d’améliorer la commande des machines tournantes.

EXPOSE DE L’INVENTION

On prévoit selon l’invention une machine tournante comprenant : - un carter, et

- au moins une jauge directement fixée au carter et agencée pour détecter une sollicitation appliquée au carter à distance de la jauge et/ou une variation d’une forme du carter.

Ainsi, la détection de la sollicitation ou de la variation de forme a lieu directement au niveau du carter ou carcasse, donc au plus près du palier formé par la machine et en temps réel. Cette détection se fait donc avec une bonne fiabilité. L’invention permet d’accéder à des informations dont certaines étaient jusque-là difficiles à obtenir avec précision. Elle utilise les déformations du carter pour mesurer les charges, y compris pendant l’utilisation de la machine.

Le cas échéant, la mesure à partir de deux jauges suivant deux axes permet une composition vectorielle (idéalement quatre jauges sur deux axes, ou trois jauges sur trois axes, etc.). Suivant l’allongement ou la compression de chaque jauge, on détermine toutes les composantes des efforts tendant à déformer le carter.

Si on est en présence d’un engin comprenant des roues actionnées chacune par une machine selon l’invention, cette dernière permet de piloter la traction de la machine pour chaque roue. Elle peut être utilisée pour gérer la motricité de la machine, en particulier pour contrôler la traction sur le moteur considéré, suivant que la roue est très chargée ou peu chargée. Par exemple pour réaliser un franchissement ou une fonction d’antipatinage, l’invention permet de moins entrainer une roue qui a peu d’appui, et inversement par exemple pour une roue dans une ornière ou sur un obstacle. Elle permet aussi d ’entrainer de manière différenciée les roues de l’engin dans une pente en choisissant la répartition de l’entrainement entre l’avant et l’arrière ou encore entre la droite et la gauche. Il en va de même pour le freinage. L’invention permet un contrôle instantané sur la machine, ce qui est plus précis qu’une mesure sur des suspensions, sur un châssis ou par une centrale inertielle, et permet de s’affranchir des erreurs.

Elle permet de piloter un fonctionnement à très basse vitesse (ou creep drive en anglais) par exemple pour franchir un obstacle ponctuel, tel qu’une ornière ou un bord de trottoir. Elle permet aussi d’adapter la traction à une charge variable de l’engin telle qu’une cuve de pulvérisateur, un silo à grain ou une charge d’épandeur en train de se vider. Elle permet également de gérer des chargements inégaux en largeur sur l’engin, et également suivre la charge de chaque roue de l’engin suivant les pentes ou les dévers.

Grace à cette mesure de charge, l’invention permet d’améliorer le pilotage de la machine, d’améliorer la répartition des couples de traction sur plusieurs roues le cas échéant ainsi que la stabilité en pente. Elle permet aussi de mieux prédire la durée de vie de la machine. Elle permet d’améliorer le pilotage de la machine en disposant d’informations précises sur son fonctionnement et son état.

Le traitement des signaux fournis par la ou les jauges pour déterminer les efforts est effectué par des moyens automatisés qui peuvent être incorporés aux moyens de pilotage automatisés de la machine, voire de l’engin lui-même.

L’invention permet d’accéder à des informations jusque-là difficiles à obtenir avec les moyens de mesure traditionnels qui sont encombrants et utilisables seulement sur une installation fixe ou sur un banc d’essai. Elle ne nécessite pas l’ajout sur la machine de pièces supplémentaires volumineuses.

Le placement de la ou des jauges sur le carter permet d’effectuer des mesures sur une pièce unique et caractéristique de chaque modèle de machine.

L’invention n’est pas intrusive. Elle est incluse dans l’encombrement de la machine. Elle peut être standard sur une machine (il restera à effectuer un calibrage en fonction de la machine). Elle peut être dédiée facilement en ce que les jauges seraient placées en fonction du positionnement de la machine, par exemple la position angulaire du moteur sur le châssis de l’engin.

L’instrumentation utilisée ne pose pas de problème de dimensionnement, de compatibilité avec l’huile, de résistance à la pression ou d’étanchéité. La ou les jauges ne posent pas de problème de colmatage face à la pollution métallique, ni ne perturbe la chaîne de transmission des efforts au sein de la machine.

On prévoit notamment selon l’invention une machine hydraulique tournante comprenant :

- un carter,

- un bloc-cylindres présentant des logements radiaux à un axe de la machine,

- des pistons reçus dans les logements respectifs, - une came formant une piste de roulement pour des galets reliés aux pistons respectifs, et

- au moins une jauge directement fixée au carter et agencée pour détecter une sollicitation appliquée au carter à distance de la jauge.

On prévoit aussi selon l’invention une machine tournante, notamment hydraulique, comprenant :

- un carter, et

- au moins une jauge directement fixée au carter et agencée pour détecter une variation d’une forme du carter.

On peut prévoir que la machine est hydraulique.

Mais il peut sinon s’agir d’une machine électrique.

Il peut s’agir d’un moteur ou d’une pompe.

On peut prévoir que la jauge ou au moins l’une des jauges :

- comprend un capteur piézoélectrique ;

- est une jauge résistive ;

- est une jauge multiaxiale ;

- se trouve dans un plan vertical occupé par un axe de rotation de la machine, et/ou

- se trouve dans un plan horizontal occupé par un axe de rotation de la machine.

Les mot « jauges de contrainte » et « jauge d’extensométrie » sont considérés ici comme synonymes. On accède à la contrainte si on a étalonné la jauge d’extensométrie. Par exemple, si on connaît l’allongement le matériau, on connaît la contrainte. Ensuite, en sous-catégorie, « jauge résistive » et « jauge piézoélectrique » sont deux moyens de faire la mesure d’extensométrie.

On peut prévoir que la machine comprend deux jauges situées dans un plan occupé par un axe de rotation de la machine, les jauges étant situées de part et d’autre de l’axe.

On peut prévoir que le plan est vertical ou horizontal.

On peut prévoir que la machine comprend : - deux jauges situées dans un premier plan occupé par un axe de rotation de la machine, les jauges étant situées de part et d’autre de l’axe ; et

- deux jauges situées dans un deuxième plan occupé par l’axe, les jauges du deuxième plan étant situées de part et d’autre de l’axe ; les deux plans étant sécants.

Ainsi, pour un véhicule ou un engin sur roues, quatre jauges sur deux axes pour une roue permettent de mesurer toutes les sollicitations dues à la roue. Pour une machine autre (entrainement d’un bras par exemple), quatre jauges sur deux axes perpendiculaires permettent aussi de voir facilement toutes les composantes des efforts. Dans tous les cas, une composition vectorielle des mesures permet de déterminer tous les efforts, même si un axe n’est pas vertical et si les axes ne sont pas absolument perpendiculaires ou s’il y a plus de quatre jauges.

Dans le cas où il y a peu de jauges, par exemple deux jauges sur deux axes à 90° , l’utilisation de jauge rosettes ou multiaxiales qui donnent les mesures orientées dans le plan à l’endroit de la jauge permettent de connaître toutes les informations dont par exemple le couple de flexion du carter.

On peut prévoir que la machine comprend au moins l’une des caractéristiques suivantes :

- elle comprend au moins deux jauges s’étendant dans un même plan perpendiculaire à un axe de la machine ;

- elle comprend trois jauges formant un triangle en vue depuis une extrémité d’un arbre de la machine, l’arbre se trouvant dans le triangle ;

- la jauge ou au moins l’une des jauges est fixée directement à une bride de fixation de la machine à un élément extérieur à la machine ;

- la jauge ou au moins l’une des jauges s’étend contre une face circonférentielle de la bride orientée en direction opposée à un axe de rotation de la machine ou en direction de l’axe de rotation ;

- la face s’étend en retrait d’un bord circonférentiel externe de la bride ;

- la bride comprend au moins un support s’étendant en saillie d’une face axiale de la bride perpendiculaire à l’axe de rotation, le support présentant la face circonférentielle et s’étendant sur une fraction seulement d’une circonférence de la bride de manière à ménager sur la face axiale de la bride un ou plusieurs dégagements dans un prolongement circonférentiel du support, le ou chaque dégagement comprenant un ou plusieurs composants électroniques connectés à la jauge ou aux jauges ;

- la bride comprend un organe de protection, tel qu’un revêtement ou un capot, recouvrant la ou les jauges et/ou le ou les dégagements ;

- la jauge ou au moins l’une des jauges se trouve au droit d’un palier de la machine ; et

- la jauge ou au moins l’une des jauges se trouve au droit d’une zone située entre un palier de la machine et une bride de fixation de la machine à un élément extérieur à la machine.

Par exemple, la ou chaque jauge est collée au carter.

Le carter peut comporter une surface plane, une surface cylindrique ou des facettes pour la réception de la jauge.

On peut prévoir que la jauge ou au moins l’une des jauges se trouve sur une face externe du carter.

Ainsi, la détection a lieu en dehors de la cage de Faraday que constituent certaines machines. Cela autorise une transmission sans fil hors de la machine des informations de détection.

On peut prévoir que la jauge ou au moins l’une des jauges s’étend contre une facette de forme plane ou cylindrique, la facette étant située dans une face du carter ayant une forme autre qu’une forme plane ou cylindrique, la jauge formant notamment un ruban.

Une telle facette facilite l’installation de la jauge, en particulier lorsque cette dernière forme un ruban. En effet, une telle jauge est souple et peut se plier mais pas s’allonger. On ne peut donc pas la fixer sur une surface gauche. En présence d’une face de carter gauche (par exemple conique), on peut donc ménager dans la face une facette comme indiqué plus haut, par exemple en l’usinant dans la face. Cela s’applique aussi lorsque plusieurs jauges formant un ruban continu doivent être fixées au carter.

On peut prévoir que la machine comprend :

- une came de forme annulaire présentant des lobes sur une face, notamment interne, de la came, et - des pistons s’étendant en regard des lobes.

On prévoit également selon l’invention un dispositif comprenant :

- une partie principale et

- un organe monté mobile par rapport à la partie principale au moyen d’une machine selon l’invention.

On prévoit aussi selon l’invention un engin comprenant un châssis et des roues, au moins l’une des roues étant reliée au châssis par une machine selon l’invention.

On prévoit par ailleurs selon l’invention un procédé dans lequel on détecte au moins une fois sur un carter d’une machine tournante une sollicitation appliquée au carter à distance d’une zone de détection et/ou une variation d’une forme du carter.

On prévoit notamment selon l’invention un procédé dans lequel, dans une machine comprenant :

- un carter,

- un bloc-cylindres présentant des logements radiaux à un axe de la machine,

- des pistons reçus dans les logements respectifs, et

- une came formant une piste de roulement pour des galets reliés aux pistons respectifs, on détecte au moins une fois sur le carter une sollicitation appliquée au carter à distance d’une zone de détection.

On prévoit aussi selon l’invention un procédé dans lequel on détecte au moins une fois sur un carter d’une machine tournante une variation d’une forme du carter.

Le procédé pourra en outre présenter au moins l’une des caractéristiques suivantes :

- la machine est à l’arrêt lors de l’étape de détection ou de l'une des étapes de détection ;

- la machine tourne lors de l’étape de détection ou de l'une des étapes de détection ;

- on mesure des amplitudes d’au moins deux sollicitations ou deux déformations dans deux zones prédéterminées respectives du carter et on détermine au moyen des amplitudes au moins une intensité d’un effort ou d’un couple exercé sur la machine depuis l’extérieur de la machine ; et

- on commande la machine en fonction de l’intensité ou du couple. En particulier, une détection sur la machine à l’arrêt sur terrain plat permet de mesurer le poids de la machine et de paramétrer le procédé. Une étape logicielle d’acquisition à l’arrêt permet cette calibration.

On prévoit enfin selon l’invention un procédé de commande d’un engin comprenant deux machines tournantes reliant des roues à un châssis de l’engin, dans lequel :

- on commande les roues individuellement l’une de l’autre et

- on commande chaque roue au moyen d’un procédé selon l’invention en fonction d’au moins une intensité d’un effort ou d’un couple exercé sur la roue.

En effet, connaissant la charge sur chaque machine, on est en mesure de répartir la force motrice entre les roues pour une meilleure adhérence ou une meilleure motricité.

Ces étapes sont par exemple mises en oeuvre dans des moyens de traitement automatisés au moyen d’un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code aptes à commander les étapes du procédé.

DESCRIPTION DES FIGURES

Nous allons maintenant présenter des modes de réalisation de l'invention à titre d'exemples non-limitatifs à l'appui des dessins sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en élévation d’un engin comprenant des moteurs formant des machines selon un mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 2 est une vue en coupe axiale simplifiée d’un des moteurs de l’engin de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant un autre mode de réalisation du moteur ;

- les figures 4 et 5 sont deux vues illustrant deux circonstances d’utilisation du moteur de la figure 2 ;

- la figure 6 est une vue analogue à la figure 2 montrant un autre mode de réalisation du moteur ;

- les figures 7 à 9 sont des vues en coupe axiale de machines selon des modes de réalisation de l’invention montrant différents exemples de positionnement des jauges ;

- la figure 10 illustre une jauge fixée au carter dans un mode de réalisation de l’invention ; et - les figures 11 et 12 illustrent une partie d’une machine selon un autre mode de réalisation de l’invention

On a illustré à la figure 1 un dispositif formant un engin 2 selon un mode de réalisation de l’invention. Il s’agit en l’espèce d’une pelleteuse mais l’invention s’applique à de nombreux autres types d’engins, par exemple des tracteurs, des remorques, etc. Elle s’applique aussi à des dispositifs dépourvus de roue et dans lesquels une charge est soutenue au moyen d’une machine selon l’invention. Il peut s’agir par exemple d’un robot équipé d’au moins un bras de manutention. La figure 1 illustre un repère dans lequel la direction x est la direction horizontale de marche avant de l’engin 2, y est la direction horizontale transversale et z la direction verticale.

Dans le présent exemple, l’engin 2 comprend un châssis 3 ou partie principale et des roues 4, ici au nombre de quatre, ce nombre n’étant pas limitatif. Chaque roue 4 est reliée au châssis 3 par sa propre machine tournante 6 selon l’invention formant un moteur, ces machines 6 étant donc ici au nombre de quatre. Il s’agit en l’espèce de machines hydrauliques.

En référence à la figure 2, chaque machine 6 comprend un carter 8 comprenant une paroi 11 présentant une face externe 12 exposée à l’environnement extérieur et une face interne 14 orientée vers les composants internes de la machine.

Cette machine comprend des jauges 16 directement fixées au carter 8 et agencées pour détecter une sollicitation appliquée au carter à distance de la jauge et/ou une variation d’une forme du carter. Chaque jauge 16 peut comprendre un capteur piézoélectrique. Il peut s’agir d’une jauge résistive. La jauge peut être multiaxiale.

Les figures 2, 3 et 6 à 9 montrent différents exemples de positionnement des jauges 16 sur le carter 8.

Machine des figures 1 et 2

Ainsi, en référence aux figures 1 et 2, le positionnement des jauges 16 sur la roue arrière gauche 4 visible sur la figure 1 est le suivant :

- au moins deux jauges 16 sont situées dans un plan vertical radial yz occupé par un axe de rotation Y-Y de la machine, les jauges étant situées de part et d’autre de l’axe, donc l’une au-dessus de l’axe, l’autre au-dessous ; et - au moins deux autres jauges 16 sont situées dans un plan horizontal radial xy occupé par l’axe Y-Y, ces jauges étant situées de part et d’autre de l’axe, donc l’une à l’avant de l’axe, l’autre à l’arrière de l’axe. L’axe Y-Y forme l’intersection de ces deux plans.

Dans ce mode de réalisation, comme illustré à la figure 2, trois jauges 16 se trouvent dans le plan vertical radial et sont d’un même côté de l’axe.

L’une 16 des jauges est fixée directement à une bride 18 de fixation du carter 8 à un élément extérieur à la machine, en l’espèce au châssis 3 de l’engin. Cette bride est formée ici par des oreilles du carter.

Une autre 16 des jauges se trouve au droit d’un palier 20 de la machine par référence à l’axe Y-Y. On observe qu’on est ici en présence d’une machine à deux paliers 20 situés dans cet exemple à deux extrémités axiales respectives du carter.

Une autre 16 des jauges se trouve au droit d’une zone située entre l’autre palier 20 et la bride de fixation 18.

Il est avantageux que la machine comprenne trois autres jauges symétriques de celles-ci par rapport à l’axe Y-Y, donc sous ce dernier.

La machine comprend un arbre 36 qui comporte une bride 50 sous la forme d’un plateau pour la liaison rigide de l’arbre à la roue 4. D’une manière générale, l’arbre de sortie comporte un élément d’entrainement a son extrémité extérieure, flasque ou arbre d’entrainement à clavette ou cannelé, pour entrainer un objet en rotation.

Dans le présent exemple, on compte donc huit jauges 16. Le nombre et la disposition des jauges peuvent varier d’une roue à l’autre.

Dans cet exemple, chaque jauge 16 est collée au carter comme illustré à la figure 10. Les jauges 16 sont rigidement et directement fixées à la face externe 12 du carter et agencées pour détecter une sollicitation de cette face et/ou une variation de sa forme. Cette déformation est proportionnelle à l’intensité de la sollicitation.

Chaque jauge 16 est par exemple une jauge piézoélectrique. Elle délivre une tension représentant la contrainte qu’elle subit. On peut en variante utiliser une jauge d’extensométrie telle qu’une jauge résistive. Les jauges de déformation ou d’extensométrie présentent une résistance électrique qui augmente avec la déformation qu’elles subissent. On peut utiliser en variante des jauges multiaxiales, telles que des rosettes.

On peut par exemple utiliser les jauges ou capteurs fournis par les sociétés HBK ou KYOWÀ.

En variante, on peut mettre en oeuvre l’invention au moyen de jauges déposées sur une bande de support, par exemple en polymère, bande qui est ensuite fixée au carter sur sa face externe. La bande peut avoir par exemple une configuration cylindrique sur une portion cylindrique du carter. On pourra par exemple utiliser la technologie d’impression de capteurs commercialisée par la société Àrc en ciel.

Dans chaque cas, toutes les jauges sont connectées à un circuit électronique configuré pour la réception des signaux des jauges et l’exécution des calculs présentés plus bas. Ces agencements permettent chacun d’obtenir les mesures pour la mise en oeuvre des différentes fonctions présentées dans ce mode de mise en oeuvre du procédé. Ces détections et ces déterminations sont faites par des moyens de calcul automatisés recevant les signaux des jauges et les traitant en temps réel au moyen d’une programmation adaptée.

Machine de la figure 3

Dans le mode de réalisation de la figure 3, quatre jauges 16 se trouvent dans un plan radial, en l’espèce vertical, occupé par l’axe de rotation Y-Y et sont d’un même côté supérieur de l’axe.

Deux des jauges 16 sont fixées directement à la bride 18 de fixation, sur des faces externes de celle-ci opposées l’une à l’autre.

Une autre 16 des jauges se trouve au droit d’un palier 20 de la machine par référence à l’axe Y-Y. On est ici en présence d’une machine à deux paliers 20 situés dans cet exemple à une même extrémité axiale du carter 8 la plus proche de la roue 4. Cette jauge est située ici au droit du palier 20 le plus proche de la roue.

Une autre des jauges 16 se trouve au droit d’une zone située entre les deux paliers

20. Il est avantageux que la machine comprenne d’autres jauges symétriques de celles- ci par rapport à l’axe Y-Y, donc sous ce dernier.

Procédé

Sur la figure 1 , P représente la sollicitation constituée par le poids de l’engin. Une fraction de cette sollicitation est transmise par chaque machine 6 sur la roue 4 concernée. R représente la réaction du sol sur la roue 4, transmise de la roue à la machine, dirigée vers le haut.

En situation statique, c’est-à-dire à l’arrêt, la machine 6 porte ainsi une fraction du poids P de l’engin et subit la réaction R du sol. En situation dynamique, lorsque l’engin 2 est en utilisation et par exemple lorsque la machine 6 est en déplacement, la machine 6 reçoit en outre des efforts suivant chacun des trois axes x, y et z (des efforts axiaux et radiaux par référence à l’axe Y-Y) ainsi que des couples s’exerçant autour des axes x et z, sachant que les paliers 20 empêchent normalement la transmission d’un couple autour de l’axe y. On voit donc que la machine 6, en plus de constituer un moteur, assure le support d’une partie de l’engin 2 et l’encaissement de diverses sollicitations. Toutes ces sollicitations, forces et couples, sont transmises au carter 8 par l’intermédiaire des brides 18, 50 de fixation de la roue et du châssis à la machine.

La figure 4 illustre en vue arrière de l’engin l’application d’efforts latéraux suivant la direction y formant un couple M de flexion autour de l’axe x sur le carter. Ces efforts apparaissent dans la roue 4 qu’ils tendent à faire pivoter autour de l’axe x, et sont transmis par l’arbre 36 de la machine jusqu’au carter et au châssis. En partie supérieure du carter, la paroi subit donc des efforts d’étirement E et en partie inférieure des efforts de compression C. Ces efforts sont détectés par les jauges 16 situées dans le plan vertical radial à l’axe Y-Y.

Une situation analogue est illustrée à la figure 5 mais cette fois sur un terrain en dévers. Autrement dit, le véhicule est incliné suivant l’axe Y-Y, vers la gauche. Cette fois, le couple de flexion M est complété par des efforts axiaux A le long de l’arbre 36 qui se traduisent par des efforts de compression dans la paroi 11 du carter, au-dessus de l’axe Y-Y et au-dessous, ces efforts étant plus intenses au-dessous qu’au-dessus. A nouveau, ils sont détectés par les jauges 16. Dans le présent mode de mise en œuvre du procédé de l’invention, au moyen de chaque jauge 16, on détecte au moins une fois sur le carter 8 une sollicitation appliquée au carter à distance de la jauge et/ou une variation d’une forme du carter. Dans les exemples précités, la ou les jauges 16 situées dans le plan vertical radial à l’axe Y-Y permettent de connaître la charge statique correspondant au poids de l’engin ainsi que les efforts verticaux transmis. La ou les jauges situées dans un autre plan radial à l’axe Y-Y, notamment un plan horizontal, permettent de voir d’autres efforts.

Lors d’une première étape de détection, la machine est à l’arrêt, ce qui permet d’effectuer une calibration des mesures.

Ensuite, lors des étapes de détection ultérieures, la machine est en fonctionnement voire tourne.

Dans le présent mode de mise en œuvre :

- on mesure des amplitudes des sollicitations ou des déformations dans des zones prédéterminées respectives du carter, là où sont les jauges ; et

- on détermine au moyen des amplitudes l’intensité d’un ou plusieurs efforts ou d’un ou plusieurs couples exercés sur la machine depuis l’extérieur de la machine.

Ensuite, on commande chaque machine en fonction de ces intensités.

Plus précisément, pour la commande de l’engin de la figure 1 :

- on commande les roues 4 individuellement l’une de l’autre et

- on commande chaque roue 4 en fonction d’au moins une intensité d’un effort ou d’un couple exercé sur la roue.

L’engin 2 comprend des moyens de traitement automatisés aptes à mettre en œuvre cette commande en tenant compte des signaux envoyés par les jauges 16. Ces signaux sont transmis par des moyens de transmission avec ou sans fil.

Avantageusement, on effectue tout d’abord un étalonnage des signaux des jauges 16 sur un banc de test au cours duquel on mesure les valeurs fournies par les jauges en présence de contraintes prédéterminées. Pour cela, on exerce des efforts calibrés au moyen de deux vérins sur la machine 6 placée sur un banc d’étalonnage. Ce montage permet d’appliquer sur la machine des efforts identiques à ceux générés lors de son utilisation. La machine peut être à l’arrêt ou en fonctionnement. On acquiert alors les signaux fournis par les jauges 16. Cela permet d’obtenir une loi ou une table de correspondance donnant les efforts en fonction des signaux des jauges. Ensuite, sur la machine 6 en fonctionnement, notamment roulante, c’est-à-dire en utilisation, on recueille par les jauges une valeur de sollicitation ou de déformation, on consulte la table, et on obtient l’intensité de la sollicitation correspondante.

Le procédé permet d’identifier les roues qui sont plus ou moins chargées et de gérer la motricité (notamment en mode d’antipatinage). Il permet de connaître l’état de charge du moteur et d’historiciser sa charge. Connaissant son endurance, on peut déterminer son vieillissement, c’est-à-dire son usure. On peut déterminer les charges vues par le moteur et estimer sa durée de vie pour gérer sa maintenance.

Machine de la figure 6

Dans le mode de réalisation de la figure 6, la machine comprend trois jauges 16 formant un triangle en vue depuis une extrémité de l’arbre 36 de la machine, comme sur la figure, l’arbre se trouvant dans le triangle. Les trois jauges 16 sont de préférence dans un même plan vertical perpendiculaire à l’axe Y-Y.

Cette disposition des jauges permet elle aussi une recomposition vectorielle des efforts vus par les jauges afin d’en déterminer la direction et l’intensité.

Machine de la figure 7

La figure 7 montre plus en détail un exemple de réalisation d’une machine hydraulique 6 selon l’invention avec ses principaux constituants. Ses caractéristiques, sont applicables aux précédents modes de réalisation. Il en va de même pour les suivants,

La machine 6 comprend un carter 8 en deux parties 30, 32 fixées l’une à l’autre par des organes 34 tels que des vis. Elle comprend un arbre 36 dont un axe longitudinal forme l’axe Y-Y. La machine est globalement à symétrie de révolution autour de cet axe. Des paliers 20 servent au support de l’arbre monté mobile à rotation dans le carter 8. Les paliers 20 sont par exemple au nombre de deux et comprennent des roulements cylindriques ou tronconiques. Les deux paliers 20 sont en l’espèce en appui direct contre la partie 32 du carter. La machine comprend un bloc-cylindres 38 présentant des logements 40 radiaux à l’axe, le bloc-cylindres étant solidaire en rotation de l’arbre 36. Des pistons 42 sont reçus dans les logements respectifs et montés mobile à coulissement radial à l’axe dans ces logements.

La machine comprend une came 44 rigidement fixée au carter 8 et qui présente une face interne formant une piste de roulement pour des galets reliés aux pistons respectifs 42. Les pistons sont en appui sur la came 44 par l’intermédiaire des galets. La piste présente des lobes dont l’alternance autour de l’axe correspond à un mouvement de va- et-vient des pistons lors de la rotation de l’arbre 36 par rapport au carter 8.

La machine comprend un distributeur 46 apte à mettre les logements 10 des pistons en communication avec un circuit de fluide à haute pression et avec un circuit de fluide à basse pression. Selon la commande qui lui est appliquée, la machine peut fonctionner en traction ou en retenue, c’est-à-dire fournir un couple de rotation positif ou négatif, et ce dans l’un au l’autre des deux sens de rotation possibles.

On trouvera une description plus détaillée de ces éléments de la machine dans la demande FR-2 796 886.

Le carter 8 est fixé au châssis 3 par sa bride 18 et l’arbre 36 est fixé à la roue 4 par sa propre bride 50. Les parties supérieure et inférieure de la figure présentent deux configurations différentes respectives de la bride 18 du châssis, respectivement reliée directement à la partie 30 du carter la plus éloignée de la roue et à sa partie 32 la plus proche de la roue.

La machine comprend au-dessus de l’axe Y-Y deux jauges 16 dont l’une est située au droit du pallier 20 le plus proche de la bride 50 de l’arbre et l’autre est située au droit d’une zone située entre les deux paliers 20. Elle comprend de préférence deux autres jauges symétriques des précédentes par rapport à l’axe Y-Y. Les quatre jauges sont dans le même plan vertical radial.

Le carter de la machine étant de forme globalement à symétrie de révolution, mais gauche, il est a priori difficile d’y placer des jauges qui sont portées par un support souple en forme de ruban. Elles ont naturellement une forme plate, et on peut également leur donner une flexion en forme d’arc sur une direction. Pour y remédier, comme illustré en partie supérieure de la figure 7, au moins certaines des jauges 16 s’étendent contre une facette 13 de forme plane ou cylindrique. La facette 13 est située dans une face du carter 8 ayant une forme autre qu’une forme plane ou cylindrique, par exemple conique. Ainsi, pour recevoir facilement ces jauges, des emplacements formant un plan ou une surface de cylindre sont usinés. Les surfaces gauches ou coniques du carter sont aménagées ainsi pour créer les emplacements de jauges désirés. Les autres machines présentées peuvent également recevoir ces aménagements. Les jauges peuvent former un ruban.

Machine de la figure 8

Dans cet exemple et le suivant, on ne présente que les différences entre l’exemple considéré et celui de la figure 7.

La machine comprend des disques formant un frein 52 de l’arbre 36 à l’encontre de sa rotation par rapport au carter. Les deux paliers 20 sont situés en l’espèce de part et d’autre du frein 52.

La machine comprend au-dessus de l’axe deux jauges 16 dont l’une est située au droit du pallier 20 le plus proche de la bride 50 de l’arbre et l’autre est située au droit du pallier 20 le plus éloigné de la bride 50 de l’arbre. Elle comprend de préférence deux autres jauges symétriques des précédentes par rapport à l’axe Y-Y.

Machine de la figure 9

Dans le mode de réalisation de la figure 9, la machine comprend un unique palier 20, formé par un roulement à billes dans le présent exemple.

La machine comprend au-dessus de l’axe une jauge 16 située au droit du pallier 20. Elle comprend de préférence une autre jauge symétrique de la première par rapport à l’axe Y- Y.

Machine des figures 11 et 12

Dans ce mode de réalisation de l’invention illustré aux figures 11 et 12, la machine reprend les caractéristiques des précédents modes sauf pour ce qui suit.

Elle comprend comme déjà mentionné une ou plusieurs jauges 16 fixées à la bride 18 du carter. Il peut s’agir des seules jauges. La figure 11 illustre une coupe du carter avec la partie principale de la bride 18, formée par exemple en métal.

Comme illustré, la jauge ou au moins l’une des jauges 16 s’étend contre une face circonférentielle 54 de la bride. Il s’agit ici d’une face cylindrique. En l’espèce, la face 54 est orientée en direction opposée à l’axe de rotation Y-Y de la machine. On prévoit ici que la face circonférentielle 54 s’étend en retrait d’un bord circonférentiel externe 56 de la bride. Ce bord 56 a ici une forme circulaire.

La bride 18 comprend au moins un support 58 tel qu’une platine s’étendant en saillie, suivant l’axe de rotation, d’une face axiale plane 60 de la bride 18 perpendiculaire à cet axe. En l’espèce, il y a deux supports 58. Chaque support 58 présente la face circonférentielle 54. Chacune de ces faces circonférentielles 54 porte une ou plusieurs jauges 15, ici deux sur chaque face circonférentielle.

Chaque support 58 s’étend sur une fraction seulement d’une circonférence de la bride 18 de manière à ménager sur la face axiale 60 de la bride des dégagements 62 entre les supports. Chaque support 58 est par exemple en forme de croissant. Globalement les supports correspondent au placement des vis de fixation du moteur au châssis. Chacun des deux dégagements 62 comprend un ou plusieurs composants électroniques 64 connectés à la jauge ou aux jauges 16. Ces composants peuvent être des alimentations, des amplificateurs, des émetteurs, ou un circuit de mise en forme du signal des jauges.

On retrouve que deux des jauges 16 se trouvent dans le plan vertical yz occupé par l’axe de rotation Y-Y, de part et d’autre de l’axe et deux autres dans le plan horizontal xy occupé par cet axe, de part et d’autre de l’axe. Les deux plans xy, yz sont sécants. Toutes les jauges 16 se trouvent ici dans un même plan xz perpendiculaire à l’axe de rotation.

Comme illustré à la figure 12, la bride 18 comprend un organe de protection 66, tel qu’un revêtement ou un capot, recouvrant la ou les jauges 16 et/ou le ou les dégagements 62. Il peut s’agir d’un surmoulage. L’organe de protection 66 recouvre ici les faces axiales 60 de la bride mais pas celles des supports 58.

Une connexion électrique 70, 72 est prévue sur le capot 66, pour un branchement à un faisceau du véhicule. Alternativement, une connexion sans contact peut être prévue, par exemple par liaison radio. La connexion électrique peut être une prise à fleur du capot, ou encore il peut s’agir d’une longueur de câble(s) électrique(s) 70 sortants du capot et portant un connecteur 72 à une extrémité pour un raccord au faisceau électrique du véhicule.

Il est préférable que les trous 68 de fixation de la bride 18 ou collerette à l’engin 2 soient lisses (non taraudés) et ne contactent pas les organes de fixation tels que les boulons qui les traversent. Il est préférable aussi que la bride 18 soit prise en pince entre ces organes (notamment les têtes de boulons (et rondelles)) et le châssis de l’engin. Il est souhaitable en effet que la bride 18 soit uniquement contrainte en compression pour une bonne mesure. Suivant les efforts appliqués, les organes de fixation tels que les boulons sont étirés sous tension (le moteur tient sur le châssis par adhérence, en pression sur le châssis) et vont ensuite plus ou moins s’allonger. La zone de cale de mesure va donc être plus ou moins en compression. À l’instant zéro après le montage, la bride instrumentée est donc sous une certaine sollicitation de compression initiale due au boulonnage.)

En répartissant par exemple quatre jauges 16 (situées par exemple en haut, en bas, à droite et à gauche de l’axe, ou encore à Oh, 3h, 6h et 9h), on peut mesurer les efforts suivant un axe vertical et un axe horizontal.

Le même agencement des jauges peut être prévu sur des oreilles de la machine, il s’agit de la situation dans laquelle la bride a une forme non circulaire et comprend deux parties proéminentes formant des oreilles pour la fixation.

On pourra apporter à l’invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. On pourra faire varier le nombre et la disposition des jauges. On pourra prévoir un nombre réduit de jauges sur la machine, par exemple deux ou même une seule.