MOTEUR A PISTONS MUNI D'UN SYSTEME DE MESURE DE COUPLE, VEHICULE MUNI DE CE MOTEUR, ET PROCEDE UTILISE PAR CE MOTEUR

Abstract

 La présente invention concerne un moteur à pistons (10) muni d'un arbre de torsion (20). Un système de mesure de couple (50) comporte une première roue codeuse (51) et une deuxième roue codeuse (52) solidaires en rotation de l'arbre de torsion (20). Au moins une paire (60) de capteurs (61,62) comprend un premier capteur (61) de mouvement dirigé vers la première roue codeuse (51) et un deuxième capteur (62) de mouvement dirigé vers la deuxième roue codeuse (52). Un calculateur (70) est en communication avec chaque paire (60) de capteurs (61,62), le premier capteur (61) d'une paire transmettant un premier signal (91) de mesure au calculateur (70) et le deuxième capteur (62) d'une paire transmettant un deuxième signal (92) de mesure au calculateur (70), le calculateur (70) déterminant ledit couple en fonction d'un déphasage entre le premier signal (91) et le deuxième signal (92).

Description

[0001] La présente invention concerne un moteur à pistons muni d'un système de mesure de couple, un véhicule ayant un tel moteur, et un procédé utilisé par ce moteur. Notamment, le véhicule peut être un aéronef.

[0002] Un aéronef peut comprendre un rotor qui participe au moins partiellement à la propulsion et/ou à la sustentation de cet aéronef. Un tel rotor peut être mis en rotation par une installation motrice. Une installation motrice peut comprendre au moins un moteur mettant en mouvement un rotor directement ou via une chaine de transmission de puissance. Par exemple, au moins un moteur met en mouvement une boîte de transmission de puissance, cette boîte de transmission de puissance entraînant en rotation au moins un rotor.

[0003] Un moteur peut prendre la forme d'un turbomoteur ou encore d'un moteur à pistons. Par exemple, le document FR 2 960 518 présente une installation motrice munie d'un moteur à pistons qui met en mouvement une boîte de transmission de puissance.

[0004] Par ailleurs, un moteur peut être contrôlé par un système de contrôle électronique, par exemple du type connu sous l'expression anglaise « Engine Electronic Control Unit » et les acronymes EECU ou ECU. Le système de contrôle électronique peut piloter un système d'injection de carburant alimentant le moteur en carburant en fonction de consignes d'asservissement. Ces consignes d'asservissement sont notamment établies pour éviter que des limites de fonctionnement du rotor ou du moteur soient dépassées, et par exemple pour éviter que des limites de couple de la boîte de transmission de puissance soient dépassées.

[0005] Pour asservir le fonctionnement du moteur, une installation motrice peut comprendre des moyens pour évaluer le couple développé par ce moteur.

[0006] Sur un turbomoteur, la valeur du couple développé peut être mesurée par l'équilibrage de l'effort axial de réaction de pignons de transmission à taille oblique.

[0007] Selon une technique alternative plus moderne, le couple développé peut être déterminé en mesurant un angle de torsion d'un arbre de puissance.

[0008] A titre illustratif, le document FR 2 931 552 décrit un dispositif de mesure de couple transmis par un arbre de puissance d'un turbomoteur. Ce dispositif de mesure de couple comporte un arbre de référence creux. L'arbre de référence s'étend longitudinalement d'une première zone extrémale solidarisée à un premier tronçon de l'arbre de puissance jusqu'à une deuxième zone extrémale agencée au droit d'un deuxième tronçon de l'arbre de puissance. La deuxième zone extrémale et le deuxième tronçon forment des roues phoniques disposées dans un même plan.

[0009] Le document FR 2972 256 présente un couplemètre de ce type.

[0010] Les systèmes mesurant un angle de torsion d'un arbre de puissance d'un turbomoteur sont employés pour des machines dont le couple instantané est sensiblement constant. Ce n'est pas le cas des moteurs à pistons où des variations instantanées du couple peuvent être considérables, par exemple de l'ordre de plus ou moins 100% par rapport à une valeur moyenne du couple.

[0011] Dans les moteurs conventionnels à pistons contrôlés par un système de contrôle électronique, le couple développé peut être estimé par le système de contrôle électronique du moteur en fonction des ordres instantanés donnés au système d'injection du moteur. Lors d'essais sur banc, un constructeur peut étalonner le couple développé par le moteur en fonction des caractéristiques de consigne instantanées données au système d'injection.

[0012] Cette valeur de couple estimée, associée à la mesure éventuelle du régime de rotation provenant de capteurs instantanés de rotation, permet le calcul de la puissance instantanée développée par le moteur pour un affichage de cette puissance destiné à un pilote.

[0013] Un tel moteur est alors sujet à une mesure de couple pouvant être qualifiée « d'indirecte » puisque la valeur du couple développé est déduite de paramètres très différents et non pas mesurée. La valeur du couple estimée peut alors être peu précise.

[0014] Un dysfonctionnement du système de contrôle électronique peut de plus conduire à une estimation erronée, et donc à un affichage de valeurs erronées non détecté par le pilote.

[0015] Cette architecture ne permet en outre pas d'effectuer des mesures complémentaires pour aider le pilote à établir un diagnostic de situations anormales, telles que l'affichage d'une mauvaise valeur du couple ou de la puissance associée.

[0016] La mesure indirecte du couple via la correspondance entre le couple moyen mesuré au banc moteur et des paramètres de commande disponibles dans le logiciel de commande l'injection est donc facile et couramment utilisée pour la conduite d'un véhicule terrestre. Cette mesure peut néanmoins être d'une précision médiocre rendant son utilisation dans le domaine aéronautique plus délicate, et ne permet pas d'effectuer des mesures complémentaires dans un but de vérification et donc de sécurité.

[0017] Les documents WO 01/90545, US 2011/290200, DE 562354, US 2003/089822, US 1503356 et US 1816216 sont aussi connus.

[0018] La présente invention a alors pour objet de proposer un moteur à pistons muni d'un système de mesure pour mesurer directement le couple développé par ce moteur à pistons.

[0019] Selon l'invention, un moteur à pistons est donc muni d'un système de mesure de couple. Ce moteur à pistons comprend au moins une rangée de pistons, les pistons étant reliés à un vilebrequin. Le moteur à pistons comprend un arbre de torsion, l'arbre de torsion s'étendant longitudinalement le long d'un axe de rotation au moins d'un premier tronçon jusqu'à un deuxième tronçon, une rotation du vilebrequin entraînant directement ou indirectement une rotation de l'arbre de torsion autour de l'axe de rotation.

[0020] Le système de mesure du couple comporte :

• une première roue codeuse disposée dans le premier tronçon et solidaire en rotation de l'arbre de torsion,
• une deuxième roue codeuse disposée dans le deuxième tronçon et solidaire en rotation de l'arbre de torsion, la première roue codeuse et la deuxième roue codeuse étant éloignées l'une de l'autre longitudinalement,
• au moins une paire de capteurs, chaque paire de capteurs comprenant un premier capteur de mouvement rotatif dirigé vers la première roue codeuse et un deuxième capteur de mouvement rotatif dirigé vers la deuxième roue codeuse
• un calculateur en communication avec chaque paire de capteurs, le premier capteur d'une paire transmettant un premier signal de mesure au calculateur et le deuxième capteur d'une paire transmettant un deuxième signal de mesure au calculateur, le calculateur déterminant ledit couple en fonction d'un déphasage entre le premier signal et le deuxième signal.

[0021] L'expression « arbre de torsion » désigne un arbre présentant une raideur en torsion autorisant sa déformation en torsion lorsque l'arbre de torsion est mis en rotation. L'arbre de torsion n'est donc pas infiniment rigide en torsion. L'arbre de torsion peut être un arbre de puissance de sortie du moteur subissant un couple moteur, ou peut être un arbre intermédiaire.

[0022] L'expression « l'arbre de torsion s'étendant longitudinalement le long d'un axe de rotation au moins d'un premier tronçon jusqu'à un deuxième tronçon » signifie que l'arbre de torsion peut comporter au moins un tronçon dépourvu de roues codeuses, du type par exemple d'un tronçon intermédiaire disposé entre le premier tronçon et le deuxième tronçon. Eventuellement mais non obligatoirement, le premier tronçon et le deuxième tronçon peuvent être des tronçons définissant une extrémité de l'arbre de torsion.

[0023] L'expression « première roue codeuse disposée dans le premier tronçon » signifie que la première roue codeuse est agencée au niveau du premier tronçon. La première roue codeuse peut représenter une partie du premier tronçon ou être fixée à ce premier tronçon.

[0024] L'expression « deuxième roue codeuse disposée dans le deuxième tronçon » signifie que la deuxième roue codeuse est agencée au niveau du deuxième tronçon. La deuxième roue codeuse peut représenter une partie du deuxième tronçon ou être fixée à ce deuxième tronçon.

[0025] L'expression « dirigé sur » signifie que le capteur concerné vise la roue codeuse associée pour émettre un signal relatif au mouvement de cette roue codeuse.

[0026] Un tel capteur peut être un capteur passif coopérant avec une roue dentée, ou encore un capteur actif à effet Hall coopérant avec une roue codeuse. Chaque capteur peut être logé dans un carter du moteur à pistons.

[0027] Chaque capteur émet alors un signal qui varie en fonction de la vitesse de rotation de la roue codeuse examinée et des caractéristiques de la roue codeuse elle-même. En effet, le capteur produit une tension électrique alternative et sinusoïdale dont l'amplitude varie en fonction de la vitesse de rotation de la roue codeuse examinée, de la taille d'un entrefer séparant le capteur de la roue codeuse, de la forme de dents de la roue codeuse le cas échéant ainsi que des matériaux utilisés. La fréquence du signal est l'image de la vitesse de rotation de la roue codeuse.

[0028] Dès lors, le moteur à pistons est muni d'un arbre de torsion suffisamment long pour se déformer en torsion naturellement en fonctionnement. De plus, au moins deux capteurs sont associés à deux roues codeuses disposées au niveau de deux tronçons différents de l'arbre de torsion, et favorablement au niveau de deux tronçons d'extrémité de l'arbre de torsion.

[0029] Chaque capteur transmet un signal dont la forme peut dépendre de la vitesse de rotation de la roue codeuse associée.

[0030] Lorsque l'arbre de torsion ne transmet aucun couple, le premier signal et le deuxième signal émis par le premier capteur et le deuxième capteur d'une paire de capteurs présentent un déphasage de référence prédéterminé, et par exemple nul.

[0031] Par exemple, le premier signal et le deuxième signal sont synchrones, en phase, lorsque l'arbre de torsion ne transmet aucun couple. En présence d'un déphasage nul entre le premier signal et le deuxième signal, le calculateur en déduit la présence d'un couple nul.

[0032] Lors du fonctionnement du moteur, le couple transmis par l'arbre de torsion tend à tordre élastiquement cet arbre de travail. Le premier signal et le deuxième signal émis par le premier capteur et le deuxième capteur d'une paire de capteurs sont alors déphasés d'un déphasage différent du déphasage de référence.

[0033] Le déphasage entre le premier signal et le deuxième signal est déterminé par un calculateur, par exemple par des techniques de traitement du signal usuelles. Ce déphasage est l'image du couple transmis.

[0034] Une loi peut être établie lors d'essais et/ou de simulations de calibration pour permettre d'obtenir le couple à partir du déphasage mesuré. Dès lors, le calculateur peut déterminer ce couple. Le couple déterminé est alors transmis à un afficheur, voire à des instruments de l'aéronef tels qu'un écran d'affichage digital.

[0035] En exploitant numériquement ce déphasage, le calculateur peut ainsi obtenir une mesure directe et instantanée du couple, avec la précision requise.

[0036] Le moteur à pistons peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.

[0037] Par exemple, au moins un des premier capteur et deuxième capteur peut être un capteur sans contact.

[0038] Par exemple, au moins un des premier capteur et deuxième capteur peut être un capteur inductif.

[0039] Pour obtenir une valeur de couple précise, le système de mesure de couple peut tendre à détecter un décalage faible entre la première roue codeuse et la deuxième roue codeuse, par exemple inférieur à 0.5 degré d'angle, le déphasage à pleine puissance pouvant être de l'ordre de 10 degrés d'angle par exemple.

[0040] Eventuellement, ledit arbre de torsion présente un décalage angulaire compris entre 8 et 12 degrés entre le premier tronçon et le deuxième tronçon lorsque le moteur à pistons développe une puissance maximale. L'expression « puissance maximale » désigne la puissance la plus élevée que peut développer le moteur.

[0041] De plus, le système de mesure de couple peut tendre à fonctionner dans un milieu subissant des variations de température importantes. La température du moteur varie sensiblement par exemple entre un démarrage à froid et un fonctionnement par temps chaud.

[0042] Un capteur inductif peut tendre à permettre la détermination du couple transmis dans ces conditions extrêmes.

[0043] Un capteur inductif assure en outre une mesure sans contact et donc sans usure des roues codeuses.

[0044] Un tel capteur inductif peut comprendre de manière usuelle un boîtier accueillant un aimant permanent et un bobinage relié à une cible électrique. L'aimant permanent est en contact avec une tige polaire qui est dirigée vers la roue codeuse et séparée de cette roue codeuse par un entrefer. La tige polaire conduit le champ magnétique généré par l'aimant vers la roue codeuse qui module ce champ magnétique lorsqu'elle est en rotation.

[0045] Par exemple, la roue codeuse comporte une succession de dents et de creux. Chaque dent est en saillie radiale par rapport à un creux adjacent. Une dent située en face du capteur renforce le champ magnétique alors qu'un creux affaiblit ce champ magnétique. Lors des passages d'une dent à un creux et inversement, des variations du champ magnétique se produisent, et induisent une tension électrique alternative et sinusoïdale dans la bobine. Le capteur émet alors un signal de tension électrique sinusoïdale dont la forme varie en fonction de la vitesse de rotation de la roue codeuse.

[0046] Selon un autre aspect, le calculateur peut comporter un filtre pour filtrer un bruit du premier signal et du deuxième signal.

[0047] Un filtre usuel peut tendre à minimiser les bruits de mesure. Un tel filtre peut prendre la forme d'un filtre passe-bas ou passe haut, d'un segment de code, d'une portion de carte électronique...

[0048] Selon un autre aspect le moteur à pistons pouvant comporter un système de lubrification à fluide, le système de mesure du couple peut comporter au moins un senseur de température mesurant une température du fluide, le calculateur comportant un correcteur pour corriger le premier signal et le deuxième signal en fonction de ladite température.

[0049] Le correcteur peut prendre la forme d'un segment de code, d'une portion de carte électronique...

[0050] La température du moteur peut influer les mesures. Dès lors, cette variante permet de recadrer les mesures en fonction de la température mesurée. Par exemple un modèle prédéterminé établi par essais et/ou simulations permet de corriger les mesures effectuées en fonction de la température du fluide de lubrification. Un tel modèle peut prendre la forme d'un tableau, d'au moins une relation mathématique... Un tel modèle peut être mis en oeuvre par un segment de code, un circuit logique....

[0051] Un filtrage des signaux, un « moyennage », des corrections de température en fonctionnement, adaptés et associés à une calibration au banc d'essais du moteur avant sa livraison, permettent la mesure et l'indication du couple en continu en fonctionnement.

[0052] Ces méthodes de filtrage, de calibration et de correction peuvent être d'un type connu.

[0053] Selon un autre aspect, le calculateur peut comporter un déphaseur pour déterminer ledit déphasage et un comparateur pour déterminer ledit couple en fonction dudit déphasage.

[0054] Le déphaseur et/ou le comparateur peuvent prendre la forme d'un segment de code, d'une portion de carte électronique...

[0055] Selon un autre aspect, le système de mesure peut comporter deux dites paires de capteurs, soit deux premier capteurs et deux deuxièmes capteurs, le calculateur étant un calculateur bicanal comprenant deux canaux, les deux canaux étant respectivement en communication avec les deux paires de capteurs, le calculateur ayant une unité d'alerte pour comparer le couple déterminé par chaque canal et générer une alerte en cas de dissemblances, améliorant la fiabilité du système de mesure de couple.

[0056] L'unité d'alerte peut prendre la forme d'un segment de code, d'une portion de carte électronique...

[0057] Un aéronef est usuellement muni d'un système de contrôle électronique ECU dual qui possède deux canaux de calcul différents. Deux paires de capteurs coopérant avec les deux mêmes roues codeuses précédemment citées, permettent de réaliser une mesure de couple sur chaque canal du calculateur. Le calculateur peut alors réaliser un contrôle de cohérence permettant d'élever le niveau de fiabilité du système de mesure de couple.

[0058] Selon un autre aspect, l'arbre de torsion peut présenter une longueur de l'ordre de 500 à 600 millimètres, l'angle de torsion entre le premier tronçon et le deuxième tronçon pouvant être de l'ordre de 10° à pleine puissance.

[0059] Un tel arbre de torsion présente une raideur suffisante pour mettre en mouvement une chaîne de transmission de puissance, et pour se déformer en torsion suffisamment afin de mesurer le couple transmis.

[0060] Selon un autre aspect, la première roue codeuse et la deuxième roue codeuse peuvent comprendre chacune une roue dentée présentant une succession de dents et de creux.

[0061] Selon un autre aspect, le moteur à pistons pouvant comprendre une première rangée de pistons présentant une angulation avec une deuxième rangée de pistons, ledit arbre de torsion peut être disposé entre la première rangée de pistons et la deuxième rangée de pistons.

[0062] Cette architecture en V permet l'agencement d'un arbre de torsion adéquat. De plus, l'espace disponible autour du logement de l'arbre dans l'espace en V permet de doubler le système de capteurs ce qui est avantageux pour la sécurité et la fiabilité de la mesure de couple.

[0063] L'invention vise de plus un véhicule muni d'une installation motrice. Dès lors, cette installation motrice comporte au moins un moteur à pistons selon l'invention.

[0064] Par exemple, le véhicule est un aéronef muni d'un rotor, le rotor saillant en dehors d'une cellule pour participer au moins partiellement à la sustentation et/ou à la propulsion de cet aéronef, l'aéronef comprenant une installation motrice mettant en rotation le rotor. Ce véhicule peut être muni d'une installation motrice mettant en rotation le rotor.

[0065] De manière complémentaire ou alternative, le véhicule peut être un aéronef muni d'une hélice propulsive ou tractive, ladite installation motrice mettant en rotation ladite hélice.

[0066] Dès lors, cette installation motrice comporte au moins un moteur à pistons selon l'invention.

[0067] L'invention vise de plus un procédé de mesure d'un couple développé par un tel moteur à pistons.

[0068] Durant ce procédé, les étapes suivantes sont entreprises :

• émission d'un premier signal avec le premier capteur d'une paire de capteurs variant en fonction de la vitesse de rotation de la première roue codeuse autour de l'axe de rotation de l'arbre de torsion, et émission d'un deuxième signal avec le deuxième capteur de cette paire de capteurs variant en fonction de la vitesse de rotation de la deuxième roue codeuse autour de l'axe de rotation de l'arbre de torsion,
• détermination d'un déphasage entre le premier signal et le deuxième signal,
• détermination dudit couple en convertissant ledit déphasage en couple à l'aide d'une loi prédéterminée.

[0069] Une telle loi peut être déterminée par essais et/ou simulations. La loi peut prendre la forme d'un tableau, d'au moins une relation mathématique... Une telle loi peut être mise en oeuvre par un segment de code, un circuit logique..

[0070] Préalablement à l'étape de détermination d'un déphasage, le premier signal et le deuxième signal peuvent être filtrés pour éliminer un bruit de mesure.

[0071] De manière complémentaire ou alternative, le moteur à pistons pouvant comporter un système de lubrification à fluide, ledit système de mesure du couple comportant au moins un senseur de température mesurant une température du fluide, préalablement à l'étape de détermination d'un déphasage, le premier signal et le deuxième signal peuvent être corrigés en fonction de ladite température selon une correction prédéterminée.

[0072] Une telle correction peut être déterminée par essais et/ou simulations. La correction peut prendre la forme d'un tableau, d'au moins une relation mathématique.. Une telle correction peut être mise en oeuvre par un segment de code, un circuit logique

[0073] L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :

• la figure 1, un schéma illustrant un moteur à pistons selon l'invention agencé dans un aéronef,
• la figure 2, un schéma illustrant un moteur à pistons ayant deux rangées de pistons,
• la figure 3, un schéma illustrant un capteur inductif, et
• la figure 4, un schéma illustrant un système de mesure de couple ayant deux paires de capteurs.

[0074] Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence.

[0075] La figure 1 présente un moteur à pistons selon l'invention agencé sur un aéronef. Toutefois, un tel moteur à pistons peut être utilisé à d'autres fins, par exemple sur divers types de véhicules et éventuellement des véhicules terrestres ou maritimes.

[0076] Dans ce contexte, la figure 1 illustre un véhicule de type aéronef 1 muni d'au moins un rotor 2 agencé en dehors d'une cellule 4 de l'aéronef, une voilure tournante d'un giravion par exemple.

[0077] Cet aéronef 1 comprend de plus une installation motrice 5 apte à mettre en mouvement ledit au moins rotor 2, et éventuellement disposée dans la cellule 4. L'installation motrice 5 comporte alors un moteur à pistons 10 selon l'invention et une boîte de transmission de puissance 3. La boîte de transmission de puissance 3 est agencée entre le moteur à pistons 10 et le rotor 2.

[0078] De manière complémentaire ou alternative, l'aéronef peut comprendre au moins une hélice mise en mouvement par l'installation motrice 5, et notamment par le moteur à pistons 10 directement ou indirectement.

[0079] Le moteur à pistons comporte une pluralité de pistons non représentés sur la figure 1 reliés à un vilebrequin 15. Le vilebrequin 15 convertit alors la translation des pistons en un mouvement rotatif.

[0080] De plus, l'installation motrice 5 est pourvue d'organes de transmission reliant le vilebrequin 15 du moteur à pistons 10 à la boîte de transmission de puissance 3. Plus précisément, l'installation motrice 5 est pourvue d'un arbre de torsion 20 qui est mis en rotation autour d'un axe de rotation AXROT directement ou indirectement par le vilebrequin 15. L'arbre de torsion 20 peut s'étendre sur une longueur de l'ordre de 500 à 600 millimètres, l'angle de torsion entre le premier tronçon et le deuxième tronçon pouvant être de l'ordre de 10° à pleine puissance

[0081] En référence à la figure 2, le moteur à pistons 10 comporte au moins une première rangée 12 de pistons 11 coulissant chacun dans un cylindre respectif de cette première rangée 12. Eventuellement, le moteur à pistons 10 comprend une deuxième rangée 13 de pistons 11 coulissant chacun dans un cylindre respectif de cette deuxième rangée 13. La première rangée 12 et la deuxième rangée 13 sont séparées par une angulation a.

[0082] L'arbre de torsion 20 est alors par exemple disposé entre la première rangée 12 et la deuxième rangée 13 pour minimiser l'encombrement de l'installation motrice. L'arbre de torsion 20 est ainsi agencé dans l'espace séparant la première rangée 12 de la deuxième rangée 13.

[0083] Sur l'exemple représenté, l'arbre de torsion 20 est disposé dans un carter 16 du moteur à pistons 10. Toutefois, on comprend que l'arbre de torsion peut être situé à l'extérieur de ce carter, en restant néanmoins mécaniquement lié au vilebrequin 15.

[0084] En référence à la figure 1, cet arbre de torsion 20 est mis en rotation autour d'un axe de rotation AXROT directement ou indirectement par le vilebrequin 15. L'arbre de torsion 20 s'étend longitudinalement le long de l'axe de rotation AXROT au moins d'un premier tronçon 21 jusqu'à un deuxième tronçon 22. Par exemple, le vilebrequin est solidaire d'un pignon qui engrène une roue solidaire du premier tronçon de l'arbre de torsion 20.

[0085] Cet arbre de torsion peut alors mettre en mouvement directement ou indirectement la boîte de transmission de puissance 3. Par exemple, le deuxième tronçon 22 de l'arbre de torsion 20 est solidaire en rotation d'une première roue qui engrène un premier pignon, ce pignon étant solidaire d'un arbre de sortie 29 relié à la boîte de transmission de puissance 3. L'arbre de sortie 29 peut éventuellement porter un volant d'inertie 30

[0086] Ainsi, l'installation motrice peut être munie d'un moyen de réglage 35 pour régler la vitesse de rotation relative entre une première vitesse de rotation V1 de l'arbre de torsion 20 et une deuxième vitesse de rotation V2 de l'arbre de sortie 29. Le moyen de réglage peut avoir pour fonction de maintenir une deuxième vitesse de rotation V2 supérieure à la première vitesse de rotation V1.

[0087] Le moyen de réglage représenté comporte ainsi un engrenage de type réducteur 36 de vitesse de rotation V1 agencé en amont de l'arbre de torsion 20 pour ralentir la première vitesse de rotation V1 du vilebrequin 15.

[0088] De même, le moyen de réglage peut comporter un engrenage de type multiplicateur 37 de vitesse de rotation agencé en amont de l'arbre de sortie pour augmenter la deuxième vitesse de rotation V2.

[0089] Le réducteur 36 et le multiplicateur 37 sont obtenus par exemple par le biais de pignons et de roues, en accord avec les techniques connues usuellement utilisées.

[0090] Selon la variante de la figure 1, un réducteur 36 est agencé entre l'arbre de torsion 20 et le vilebrequin 15, le réducteur étant en prise avec l'arbre de torsion 20 et le vilebrequin 15. De plus, un multiplicateur 37 est agencé entre l'arbre de torsion 20 et l'arbre de sortie 29, le multiplicateur 37 étant en prise avec l'arbre de torsion 20 et l'arbre de sortie 29.

[0091] Selon des variantes non représentées, un volant d'inertie 30 peut être disposé en amont de l'arbre de torsion 20, au regard du sens de transmission de puissance, contrairement à la variante de la figure 1 qui prévoit d'agencer le volant d'inertie 30 en aval de l'arbre de torsion 20.

[0092] Si l'installation motrice ne nécessite pas l'implémentation d'un moyen de réglage, un volant d'inertie 30 peut être en prise sur le vilebrequin 15 et l'arbre de torsion 20, cet arbre de torsion 20 engrenant la boîte de transmission de puissance 3.

[0093] Selon une autre variante, un réducteur 36 peut être agencé entre un volant d'inertie 30 et l'arbre de torsion 20. De même, un multiplicateur 37 peut être agencé entre un volant d'inertie 30 et le vilebrequin 15.

[0094] Selon un autre aspect, le moteur à pistons comprend un système de lubrification 95 à fluide, par exemple de l'huile. Un senseur de température 75 peut mesurer la température du fluide de lubrification.

[0095] Par ailleurs, le moteur à pistons est muni d'un système de mesure de couple 50.

[0096] Ce système de mesure de couple 50 est muni d'une première roue codeuse 51 présente dans le premier tronçon 21. La première roue codeuse 51 peut présenter un anneau 55 et des dents saillant radialement de cet anneau 55. Ainsi, la première roue codeuse 51 présente successivement et circonférentiellement une succession de dents 53 et de creux 54. Deux dents adjacentes sont séparées par un creux.

[0097] Selon une alternative, la première roue codeuse 51 est fixée au premier tronçon 21. Selon une autre alternative, la première roue codeuse 51 est une partie constitutive de l'arbre de torsion 20, l'anneau formant par exemple localement une paroi de cet arbre de torsion 20.

[0098] Le système de mesure de couple 50 est muni d'une deuxième roue codeuse 52 présente dans le deuxième tronçon 22. La deuxième roue codeuse 52 peut présenter un anneau et des dents saillant radialement de cet anneau. Ainsi, la deuxième codeuse 52 présente successivement et circonférentiellement une succession de dents et de creux.

[0099] Selon une alternative, la deuxième roue codeuse 52 est fixée au deuxième tronçon 22. Selon une autre alternative, la deuxième roue codeuse 22 est une partie constitutive de l'arbre de torsion 20, l'anneau formant par exemple localement une paroi de cet arbre de torsion 20.

[0100] La première roue codeuse 51 et la deuxième roue codeuse 52 sont éloignées l'une de l'autre longitudinalement. Par exemple, une distance 150 longitudinale sépare la première roue codeuse 51 et la deuxième roue codeuse 52 selon ledit axe de rotation AXROT. Cette première distance peut être dimensionnée pour induire un décalage angulaire de l'ordre de 10 degrés lorsque le moteur développe sa puissance maximale.

[0101] Lorsque l'arbre de torsion 20 n'effectue pas un mouvement rotatif autour de l'axe de rotation AXROT, la première roue codeuse 51 et la deuxième roue codeuse 52 sont par exemple symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan dit « plan médian 100 » par commodité, ce plan médian étant par exemple orthogonal à l'axe de rotation AXROT.

[0102] Selon un autre aspect, le système de mesure de couple comporte au moins une paire 60 de capteurs 61,62. Chaque paire 60 de capteurs comprend un premier capteur 61 de mouvement rotatif dirigé vers la première roue codeuse 51 et un deuxième capteur 62 de mouvement rotatif dirigé vers la deuxième roue codeuse 52.

[0103] Par exemple, le système de mesure comporte une unique paire 60 de capteurs 61,62, ou au moins deux paires 60 de capteurs 61,62 ayant chacune un premier capteur coopérant avec la première roue codeuse 51 et un deuxième capteur coopérant avec la deuxième roue codeuse 52. Le premier capteur et le deuxième capteur d'une paire 60 de capteurs peuvent être identiques, et symétriques l'un de l'autre par rapport au plan médian 100.

[0104] Par exemple, le premier capteur et/ou le deuxième capteur d'une paire 60 de capteurs est un capteur sans contact.

[0105] En référence à la figure 3, un tel capteur peut être un capteur inductif 65. Un capteur inductif 65 peut comprendre un boîtier dans lequel est logé un aimant permanent 66. Cet aimant permanent 66 est en contact avec une tige polaire 67 qui est dirigée vers la roue codeuse. Un bobinage 68 entoure localement la tige polaire 67 et est relié à une cible électrique 69.

[0106] Par ailleurs et en référence à la figure 1, le système de mesure de couple comporte un calculateur 70. Le calculateur 70 peut comprendre par exemple au moins un processeur, au moins un circuit intégré, au moins un système programmable, au moins un circuit logique, ces exemples ne limitant pas la portée donnée à l'expression « calculateur ».

[0107] Ainsi, la figure 1 illustre un calculateur ayant au moins un processeur 71 et au moins une unité de mémoire 72, le processeur exécutant des instructions mémorisées dans l'unité de mémoire 72. Le cas échéant, différents segments de code peuvent représenter des sous-ensembles 721, 722, 723, 724 du calculateur.

[0108] D'autres variantes usuelles sont envisageables. Par exemple un circuit logique peut comprendre diverses portions qui représentent des sous-ensembles du calculateur.

[0109] Le calculateur 70 est en communication filaire ou non filaire avec chaque capteur 61, 62 de chaque paire 60 de capteurs.

[0110] De plus, le calculateur 70 peut être en communication filaire ou non filaire avec le senseur de température 75.

[0111] Le calculateur 70 peut aussi être en communication filaire ou non filaire avec au moins un équipement 85 exploitant une mesure de couple transmise par le calculateur 70.

[0112] Le calculateur 70 peut en outre être en communication filaire ou non filaire avec un système d'affichage 80 muni d'un écran 81, pour requérir l'affichage d'une donnée relative au couple, ou à la puissance, développée par le moteur à pistons 10.

[0113] Selon le procédé de l'invention, le premier capteur 61 d'une paire génère un premier signal 91 électrique en fonction de la vitesse de rotation du premier tronçon. Ce premier signal 91 est transmis au calculateur 70.

[0114] De même, le deuxième capteur 62 d'une paire génère un deuxième signal 92 électrique en fonction de la vitesse de rotation du deuxième tronçon. Ce deuxième signal 92 est transmis au calculateur 70.

[0115] Le calculateur 70 quantifie alors un déphasage entre le premier signal 91 et le deuxième signal 92 par un procédé de traitement de signaux. Le calculateur 70 déduit de ce déphasage le couple transmis par l'arbre de torsion 20 à l'aide d'une loi prédéterminée lors du développement et/ou de la mise en service du moteur à pistons 10.

[0116] A cet effet, le calculateur peut comprendre un déphaseur 723 usuel pour déterminer ledit déphasage.

[0117] Le calculateur peut aussi comprendre un comparateur 724 pour obtenir la valeur du couple en fonction du déphasage déterminé. Ce comparateur peut par exemple prendre la forme d'une relation mathématique fournissant le couple en fonction du déphasage, d'un tableau de valeurs....

[0118] Le procédé de traitement de signaux peut comprendre une étape de filtrage réalisée avant l'étape de détermination d'un déphasage. Ainsi, le calculateur 70 peut comprendre un filtre 721 pour filtrer le premier signal 91 et le deuxième signal 92 avant de les comparer.

[0119] Le procédé de traitement de signaux peut comprendre une étape de correction réalisée avant l'étape de détermination d'un déphasage. Ainsi, le calculateur 70 peut comprendre un correcteur 722 pour corriger le premier signal 91 et le deuxième signal 92 en fonction de la température du lubrifiant relevée par le senseur de température 75. Ce correcteur peut par exemple prendre la forme d'une relation mathématique modifiant le premier signal et le deuxième signal en fonction de la température...

[0120] Selon un autre aspect, la figure 4 illustre un système de mesure de couple muni de deux paires 60 de capteurs 61,62 ayant chacune un premier capteur coopérant avec la première roue codeuse 51 et un deuxième capteur avec la deuxième roue codeuse 52.

[0121] Dès lors, le calculateur 70 peut être un calculateur dual. Ce calculateur 70 a ainsi un premier canal 73 estimant le couple transmis en communiquant avec une première paire de capteurs, et un deuxième canal 74 estimant le couple transmis en communiquant avec une deuxième paire de capteurs.

[0122] Le calculateur comporte de plus une unité d'alerte 96 comparant la cohérence des couples déterminés par des méthodes usuelles dites « cross check » en langue anglaise.

[0123] Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Revendications

1. Moteur à pistons (10) muni d'un système de mesure de couple (50), ledit moteur à pistons (10) comprenant au moins une rangée de pistons (11), lesdits pistons (11) étant reliés à un vilebrequin (15), ledit moteur à pistons (10) comprenant un arbre de torsion (20), ledit arbre de torsion (20) s'étendant longitudinalement le long d'un axe de rotation (AXROT) au moins d'un premier tronçon (21) jusqu'à un deuxième tronçon (22), une rotation dudit vilebrequin (15) entraînant une rotation dudit arbre de torsion (20) autour dudit axe de rotation (AXROT),
caractérisé en ce que ledit système de mesure de couple (50) comporte :

- une première roue codeuse (51) disposée dans le premier tronçon (21) et solidaire en rotation de l'arbre de torsion (20),

- une deuxième roue codeuse (52) disposée dans le deuxième tronçon (22) et solidaire en rotation de l'arbre de torsion (20), la première roue codeuse (51) et la deuxième roue codeuse (52) étant éloignées l'une de l'autre longitudinalement,

- au moins une paire (60) de capteurs (61,62), chaque paire (60) de capteurs (61,62) comprenant un premier capteur (61) de mouvement rotatif dirigé vers la première roue codeuse (51) et un deuxième capteur (62) de mouvement rotatif dirigé vers la deuxième roue codeuse (52),

- un calculateur (70) en communication avec chaque paire (60) de capteurs (61,62), le premier capteur (61) d'une paire de capteurs transmettant un premier signal (91) de mesure au calculateur (70) et le deuxième capteur (62) d'une paire transmettant un deuxième signal (92) de mesure au calculateur (70), le calculateur (70) déterminant ledit couple en fonction d'un déphasage entre le premier signal (91) et le deuxième signal (92).

2. Moteur à pistons selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'au moins un des premier capteur (61) et deuxième capteur (62) est un capteur inductif (65).

3. Moteur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 2,
caractérisé en ce que ledit calculateur (70) comporte un filtre (721) pour filtrer un bruit du premier signal (91) et du deuxième signal (92).

4. Moteur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que ledit moteur à pistons (10) comportant un système de lubrification (95) à fluide, ledit système de mesure de couple (50) comporte au moins un senseur de température (75) mesurant une température dudit fluide, ledit calculateur (70) comportant un correcteur (722) pour corriger ledit premier signal (91) et ledit deuxième signal (92) en fonction de ladite température.

5. Moteur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que ledit calculateur (70) comporte un déphaseur (723) pour déterminer ledit déphasage et un comparateur (724) pour déterminer ledit couple en fonction dudit déphasage.

6. Moteur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que ledit système de mesure de couple (50) comporte deux dites paires de capteurs, ledit calculateur (70) comprenant un calculateur bicanal comprenant deux canaux (73, 74), lesdits deux canaux (73, 74) étant respectivement en communication avec lesdites deux paires de capteurs, ledit calculateur (70) ayant une unité d'alerte (96) pour comparer le couple déterminé par chaque canal et générer une alerte en cas de dissemblances.

7. Moteur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que ledit arbre de torsion (20) présente un décalage angulaire compris entre 8 et 12 degrés entre le premier tronçon et le deuxième tronçon lorsque le moteur à pistons développe une puissance maximale.

8. Moteur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que la première roue codeuse (51) et la deuxième roue codeuse (52) comprennent chacune une roue dentée présentant une succession de dents (53) et de creux (54).

9. Moteur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que ledit moteur à pistons (10) comprenant une première rangée (12) de pistons présentant une angulation (a) avec une deuxième rangée (13) de pistons, ledit arbre de torsion (20) est disposé entre la première rangée (12) de pistons et la deuxième rangée (13) de pistons.

10. Véhicule muni d'une installation motrice (5),
caractérisé en ce que ladite installation motrice (5) comporte au moins un moteur à pistons (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.

11. Véhicule selon la revendication 10,
caractérisé en ce que ledit véhicule est un aéronef (1) muni d'un rotor (2), ledit rotor (2) saillant en dehors d'une cellule (4) pour participer au moins partiellement à la sustentation et/ou à la propulsion de cet aéronef (1), ladite installation motrice (5) mettant en rotation ledit rotor (2).

12. Véhicule selon la revendication 10,
caractérisé en ce que ledit véhicule est un aéronef (1) muni d'une hélice propulsive ou tractive, ladite installation motrice (5) mettant en rotation ladite hélice.

13. Procédé de mesure d'un couple développé par un moteur à pistons (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
au cours duquel les étapes sont suivantes sont entreprises :

- émission d'un premier signal (91) variant en fonction d'une vitesse de rotation de la première roue codeuse (51) autour de l'axe de rotation (AXROT), et émission d'un deuxième signal (92) variant en fonction d'une vitesse de rotation de la deuxième roue codeuse (52) autour de l'axe de rotation (AXROT),

- détermination d'un déphasage entre le premier signal (91) et le deuxième signal (92),

- détermination dudit couple en convertissant ledit déphasage en couple à l'aide d'une loi prédéterminée.

14. Procédé selon la revendication 13,
caractérisé en ce que, préalablement à l'étape de détermination d'un déphasage, le premier signal (91) et le deuxième signal (92) sont filtrés pour éliminer un bruit de mesure.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 14,
caractérisé en ce que ledit moteur à pistons (10) comportant un système de lubrification (95) à huile, ledit système de mesure de couple (50) comportant au moins un senseur de température (75) mesurant une température de ladite huile, préalablement à l'étape de détermination d'un déphasage, le premier signal (91) et le deuxième signal (92) sont corrigés en fonction de ladite température selon une correction prédéterminée.

Dessins