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copper
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gold
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Gene Or Protein
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Etre
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Organism
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bats
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Generic
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metal
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Polymer
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Viton
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2511143A1
Family ID 7982260
Probable Assignee Eurofarad
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF POTENTIOMETRIQUE A COLLECTEURS, NOTAMMENT POUR
DETECTION DE TORSION
EN Title POTENTIOMETER ASSEMBLY FOR DETECTING ANGULAR TORSIONAL
ROTATION - HAS CURSOR AND TRACK FIXED TO SEPARATE ROTATING SHAFTS TO
SIGNAL RELATIVE MOVEMENT
Abstract
_________________________________________________________________
DEUX PIECES TOURNANTES SUJETTES A DECALAGE ANGULAIRE RELATIF 10 ET 11
SONT RESPECTIVEMENT FIXEES A UN FLASQUE 20, ET A UNE PISTE
POTENTIOMETRIQUE 25, ET A UN CURSEUR 19. UN RENVOI DU CURSEUR 19 EST
REALISE PAR DES EPINGLES CONDUCTRICES 29 COOPERANT AVEC UNE COURONNE
CONDUCTRICE 17. LES CONNEXIONS D'EXTREMITE DE LA PISTE 25 AINSI QUE
LES CONNEXIONS DE CURSEUR SONT RAMENEES SUR DES BAGUES COLLECTRICES 26
A 28, QUI SONT A LEUR TOUR RELIEES PAR DES FROTTEURS TELS QUE 34 A DES
CONNEXIONS INDIVIDUELLES REALISEES SUR UNE PARTIE FIXE 30 DU
DISPOSITIF POTENTIOMETRIQUE. L'ENSEMBLE PERMET NOTAMMENT LA MESURE DE
TORSION SUR DES ARBRES EN ROTATION.
A shaft is provided peripheral grooves into which axial fixing rings
are located. This shaft rotates inside a hollow shaft fixed to a cheek
whose radial wall presses on one fixing ring. This cheek defines a
housing for two bearings spaced by a ring. An annular extension to the
cheek supports a bearing on which a cylindrical body rests. This has a
step for another cheek housing a bearing on the shaft. This assembly
forms a housing whose two parts move relative to each other. The free
end of the cheek extension supports internally a ring supporting a
potentiometric track. Externally it supports three conducting tracks
in contact with brush contacts at different angular spacings. A tab
carrying a cursor for the potentiometer enables the relative movements
of the two shafts to be converted into a related signal.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne les dispositifs potentiometriques, et
s'interesse notamment aux capteurs de decalage angulaire en rotation.
On sait mesurer la torsion d'un arbre de transmission (au sens large)
en disposant sur celui-ci des jauges de contrainte. Quoique donnant
satisfaction dans certains cas, les jauges de contrainte presentent
l'inconvenient d'avoir une reponse torsion/signal figee, et non denuee
d'hysteresis. I1 en decoule souvent un difficile probleme de
traitement du signal capte par ces jauges de contrainte.
La presente invention vient proposer une approche toute differente.
I1 a ete observe tout d'abord que la torsion d'un arbre se traduit par
un decalage angulaire entre les deux extremites de l'arbre en
rotation. En prenant un arbre creux, muni d'une tige centrale reliee a
son extremite menante, et decouplee mecaniquement de la charge, on
observe, a l'autre extremite, entre la tige centrale et l'arbre, un
decalage angulaire lie a la torsion de l'arbre.
La presente invention propose de mesurer ce decalage angulaire a
l'aide d'un dispositif potentiometrique monobloc, lie par ailleurs au
bati (par exemple dans une boite de vitesses).
A cet effet, l'invention utilise un dispositif potentiometrique,
comportant, dans un boitier, un element formant curseur conducteur
fixe a une monture axiale, une piste potentiometrique resistive
agencee sur une cage sensiblement de revolution, entourant ladite
monture, pour cooperer avec le curseur, et une liaison conductrice de
renvoi de curseur entre la monture et la cage.
Selon une caracteristique de l'invention, le boitier comporte deux
parties en mouvement relatif dont l'une est liee a la cage, et l'autre
forme bati, tandis qu'il est prevu un jeu d'au moins trois liaisons
conductrices collectrices entre les deux parties du boitier en
mouvement relatif.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront a
la lecture de la description detaillee qui va suivre, ainsi que sur le
dessin annexe.
Sur ce dessin: - la figure 1 est un schema de principe illustrant un
ar
Ire monte entre un organe moteur et un organe d'utili sation, cet
arbre etant soumis a torsion; - la figure 2 illustre une vue en coupe
semblable a la vue de la figure 1, mais dans laquelle l'arbre est un
arbre creux, tandis qu'ilporte en son interieur une tige centrale 11
solidaire de son extremite me-- nante; et - la figure 3 illustre en
demi-coupe un mode de realisa tion particulier de la presente
invention.
Sur la figure 1, le symbole OM designe un organe moteur qui actionne
un arbre 10, couple par ailleurs a un organe d'utilisation OU. L'homme
de l'art comprendra que l'arbre 10 est soumis a une torsion qui depend
du couple applique par l'organe moteur a l'organe d'utilisation.
Sur.la figure 2, on voit que l'arbre 10 est creux. Son extremite lOA,
solidaire de l'organe moteur OM, est couplee a une tige axiale 11 qui
s'etend a-travers l'arbre creux 10 jusqu'a l'autre extremite.
On se rapportera maintenant a la figure 3, ou l'on voit l'extremite de
l'arbre 10 en aval de l'organe d'utilisation, ainsi que l'extremite de
la tige centrale 11 egalement en aval de l'organe d'utilisation. On se
rappellera que les deux pieces 10 et 11 vont tourner ensemble a la
vitesse de rotation de l'arbre, tout en etant sujette a un decalage
angulaire relatif qui depend de la torsion exercee sur l'arbre en
raison du couple d' entrainement.
La tige 11 comporte des rainures peripheriques dans lesquelles sont
encastrees des bagues de fixation axiale 12, 13, 14 et 15. De son
cote, l'arbre creux 10 est solidaire d'un flasque 20, dont une paroi
radiale vient s'appuyer sur la bague 12. Au voisinage de l'arbre 11,
le flasque 20 definit un logement pour deux roulements 21 et 22, entre
lesquels est interposee une bague 23, tandis que le roulement 22 vient
a l'oppose s'appuyer sur la bague 13 deja citee. Ces deux roulements
assurent un excellent positionnement axial de la tige 11 par rapport
au dispositif, tout en permettant un deplacement relatif a tres faible
friction entre la tige centrale 11 et le flasque 20 solidaire de
l'arbre 10, un faible decalage angulaire etant a mesurer entre ces
deux pieces.
Du cote oppose a l'arbre creux 10, le flasque 20 est muni d'une
extension axiale annulaire 20A greater than Celleci supporte en
peripherie externe un roulement 32, sur lequel vient s'appuyer un
corps cylindrique 30. Un joint d'etancheite 31 est prevu entre le
corps 30-et le flasque 20. De l'autre cote, le corps cylindrique-30
recoit en butee un autre flasque 40, ces deux pieces pouvant etre
solidarisees par un collier de serrage non represente.
Du cote du centre, le flasque 40 loge un roulement 41, monte pa-r
ailleurs sur l'arbre 11, en butee sur la bague -15 deja citee. Un
couvercle 44 vient fermer axialement l'orifice laisse par le flasque
40, une etancheite par un joint torique 43 etant prevue. Enfin, le
flasque 40 porte un pion axial 42 qui permet son ancrage par exemple
sur le bati d'une boite de vitesses.
I1 apparait immediatement que les pieces 20 d'une part et 30 et 40
d'autre part definissent un boitier en deux parties en mouvement
relatif. La partie 20 va tourner avec l'arbre 10, et, en faisant
abstraction du decalage angulaire lie a la torsion, avec la tige
centrale -11. Par contre, les pieces 30 et 40 vont etre solidaires du
b ti de la boite de.vitesses.
L'extremite libre de l'extension axiale 20A supporte un organe
annulaire 24, qui soutient a son tour sur un epaulement interne une
piste potentiometrique 25.
Sur son cote externe, l'organe annulaire 24 porte trois pistes
conductrices annulaires 27 et 28, sensiblement coaxiales a l'arbre 11.
La figure 3 montre que la piste 26 coopere avec un frotteur 34,
solidaire d'une borne de connexion externe 33. Les deux autres pistes
27 et 28 cooperent avec des connexions individuelles montees de la
meme facon, par exemple en une autre position angulaire -autour de
l'axe.
D'un autre cotew l'arbre 11 porte entre labutee 14 et le roulement 41
une gaine annulaire 16, isolante, supportant un element conducteur 17.
Cet element conducteur 17, couvrant toute la peripherie, est d'une
part solidaire d'une patte 18 portant un curseur 19 qui vient cooperer
avec la piste potentiometrique 25. D'autre part, l'organe 17 definit
une piste peripherique 17A, sur laquelle rient faire contact-une
liaison29 realisee par. exemple sous la forme d'une epingle
conductrice, et remontant vers le support de piste 25. En variante, on
peut prevoir pour plus de securite deux epingles differentes 29
cooperant avec la meme piste 17A en deux positions angulaires
differentes.
Des liaisons non representees reunissent deux des bagues collectrices
26 a 28 aux deux.extremites de la partie conductrice de la piste
resistive 25. La troi sieme de ces connexions est reliee aux epingles
conductrices 29, et par consequent au curseur 19.
On voit immediatement que l'on obtient au niveau des bornes externes
telles que 23 trois liaisons electriques allant respectivement aux
deux extremites de la piste conductrice, et au curseur. En appliquant
entre les deux'extremites de la piste potentiometrique une tension
convenable, on recueille entre le curseur et l'une de ses extremites
un signal representatif de la rotation relative entre l'arbre externe
10 et la tige centrale 11. L'ensemble ainsi obtenu presente l'avantage
de pouvoir fonctionner meme dans des conditions delicates, telles que
l'ambiance d'huile qui regne dans une boite de vitesses.
L'application qui vient d'etre decrite suppose que le decalage
angulaire relatif entre l'arbre 10 et la tige 11 sera inferieur a un
tour. Si ce decalage devait pouvoir etre voisin d'un tour ou superieur
a un tour, on pourra bien entendu utiliser une piste potentiometrique
25 modifiee en consequence, par exemple une piste multi-tours.
La partie active de la piste potentiometrique 25 est avantageusement
realisee en matiere synthetique, telle qu'une resine
thermodurcissable, chargee de particules de carbon ou bien de
particules metalliques. Une telle realisation permet d'ajuster la loi
de resistance le long de la piste 25, et par consequent d'obtenir
toute reponse desiree a l'angle de torsion existant entre les parties
10 et 11. Naturellement, on peut utiliser plusieurs ensembles
piste-curseur-collecteur possedant des lois de reponse identiques ou
differentes, notamment pour des asservissements. Cela est un autre
avantage tres important de la presente invention. Bien entendu,
l'invention permet egalement d'obtenir un signal important en reponse
a la torsion, comparativement aux tres faibles signaux obtenus avec
les jauges de contrainte.
Dans un mode de realisation particulier, les organes conducteurs tels
que 17, 26, 27 et28 sont en copper muni d'un revetement de metal
precieux tel que de gold, assurant une tres faible resistance de
contact. La meme realisation pourra etre utilisee par exemple pour les
tige et epingle 29 et 34.
Dans un mode de realisation particulier, les joints 31 et 43 sont
realises en une matiere telle que le Viton.
On remarquera que la construction propose resoud le probleme du
montage sur la tige 11, des differentes pieces internes du boitier:
roulements, bagues, curseurs, epingles, frotteurs et etancheite.
Bien entendu, la presente invention n'est pas limitee au mode de
realisation decrit mais s'etend a toute variante conforme a son
esprit. Elle n'est pas limitee non plus a l'application de mesure de
torsion sur des arbres tels que ceux des boites de vitesses, et peut
servir d'une maniere 'plus generale a la mesure de decalage angulaire
sur des pieces en rotation.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1) Dispositif potentiometrique, du type comportant dans un boitier -
un element (19) formant curseur conducteur fixe a une monture axiale
(17), - - une piste potentiometrique resistive (25) agencee sur une
cage (24) sensiblement de revolution, entourant ladite monture, pour
cooperer avec le curseur, et - une liaison conductrice (29) de renvoi
de curseur entre la monture et la cage, caracterise par le fait que le
boitier comporte deux (20; 30) -parties en mouvement relatif dont
l'une (20) est liee a la cage, et l'autre (30; 40) forme bats, tandis
qu'il est prevu un jeu d'au moins trois liaisons conductrices
collectrices (26, 27, 28; 34, etc.) entre les deux parties du boitier
en mouvement relatif.
2) Dispositif potentiometrique selon la revendication 1, caracterise
par le fait que la partie (20) du bottier liee a la cage est solidaire
d'un arbre de transmission du cote de sa charge, tandis que la monture
axiale (17) est solidaire d'une tige liee a l'extremite menante
des'arbre de transmission.
3) Dispositif potentiometrique selon la revendication 2, caracterise
parle fait qu'il est prevu une portee a au moins un roulement entre la
partie (20) du bottier liee a la cage et la tige (11).
4) Dispositif potentiometrique selon l'une des revendications 1 a 3,
caracterise par le fait que la partie (20) du botier est un-flasque
generalement radial, muni vers l'interieur du boitier d'une extension
(20A) qui supporte la piste potentiometrique (25) et au moins trois
bagues (26, 26, 28) de collecteur.
5) Dispositif potentiometrique selon l'une deg revendications 1 a 4,
caracterise par le fait que la partie du boitier liee au bAti comporte
un corps cylindrique (30) qui porte les frotteurs (tel 33) vers les
bagues collectrices, ainsi'qu'un autre flasque (40) formant egalement
portee (41) pour la tige, et equipe d'un moyen (42) de fixation au
bats.
6) Dispositif potentiometrique selon la revendication 5, caracterise
par le fait que l'autre flasque est muni d'un couvercle (44) de
fermeture avec etancheite (43).
7) Dispositif potentiometrique selon l'une des revendications l a 6,
caracterise par le fait qu'entre les deux parties (20; 30 et 40) du
boitier est prevue une portee a roulement (32) et une etancheite (31).
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