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Mesurer l’effort dans une jambe MacPherson sans modifier la géométrie de la suspension

  • Effort total de la jambe
  • Effort à la liaison avec la fusée
  • Efforts sur la fixation de la jambe
Capteur de force à goupille de cisaillement avec son câble, à la place du boulon à la fixation inférieure d’un amortisseur sous un véhicule
Un capteur à goupille de cisaillement à la fixation inférieure d’un amortisseur, sous le véhicule.

En bref

La charge totale dans une jambe MacPherson est mesurée à sa fixation inférieure, et non sur son tube. Un capteur partiellement sur mesure à quatre lames remplace le support inférieur et se bride sur le tube de la jambe, ou deux goupilles de cisaillement remplacent les boulons entre la jambe et la fusée. Dans les deux cas, la hauteur et la géométrie de la suspension restent inchangées. En haut, un capteur de force triaxial TR3D à la fixation de la jambe donne les trois efforts repris par la caisse.

4 lames
dans le capteur à collier
2 boulons
remplacés par des goupilles de cisaillement à la fusée
M12
plus petit boulon remplacé par une goupille de cisaillement

Chemin de charge

Dans une jambe MacPherson, le ressort hélicoïdal et l’amortisseur travaillent en parallèle et l’ensemble est monté directement sur la caisse. L’effort recherché est la charge totale entrant dans la jambe, et aucune partie de la jambe ne la porte seule.

Des jauges de déformation sur le tube de la jambe ne donnent pas de résultats précis : le piston se déplace dans l’amortisseur et la pression du fluide s’exerce à l’intérieur du tube. L’effort est donc mesuré à la fixation inférieure, où toute la charge passe dans la fusée, ou à la fixation supérieure, où la caisse la reprend.

Dessin d’un véhicule hors route avec ses points de mesure, dont l’effort de la jambe, les efforts sur les rotules, les efforts axiaux des biellettes de direction et l’effort à la roue
Points de mesure d’un véhicule hors route instrumenté, l’effort de la jambe en faisant partie. Dessin Michigan Scientific.

Capteurs à la fixation inférieure

Le capteur suit la manière dont la jambe est fixée en bas et ce qui peut être modifié autour. Chacun est compensé en température et recouvert d’un revêtement étanche. Les pièces complexes passent par une analyse par éléments finis pour déterminer le type et l’emplacement des jauges de déformation, ce qui augmente le signal de sortie et réduit la diaphonie.

Support boulonné à la fusée, capteur à collierRemplace le support inférieur et se bride sur le tube de la jambe. Quatre lames, en acier inoxydable à haute résistance. Aucune modification de la fusée.
Support boulonné à la fusée, goupilles de cisaillementRemplacent les deux boulons entre la jambe et la fusée et mesurent la charge transmise par la liaison. Légères modifications de la fusée et du support de la jambe.
Silentbloc inférieur à trou traversantUne goupille de cisaillement à un ou deux axes remplace la liaison boulonnée en bas de l’amortisseur. Quelques modifications du silentbloc de l’amortisseur et du bras inférieur.
Barrette boulonnée inférieureLa barrette est extraite à la presse ou par usinage, puis remplacée par un capteur sur mesure à un ou deux axes. Aucune modification du bras inférieur.
Fourchette ou chape inférieureLa fourchette ou la chape d’origine est équipée de jauges de déformation, sans pièce de remplacement.
Goupille de cisaillementAcier inoxydable de qualité capteur, revêtement étanche ; boulons remplacés dès M12, charges admissibles supérieures à 7 700 kg (17 000 lb) sur certains modèles.

Procédure

  1. 01

    Décrivez la fixation inférieure

    Un support boulonné à la fusée, un silentbloc à trou traversant, une barrette boulonnée, ou une fourchette ou une chape.

    Capteurs à jauges de déformation sur mesure
  2. 02

    Choisissez ce qui peut être modifié

    Le capteur à collier laisse la fusée intacte. Les goupilles de cisaillement nécessitent de légères modifications de la fusée et du support de la jambe.

  3. 03

    Placez les jauges

    Par éléments finis sur les pièces complexes, pour le signal de sortie et la diaphonie.

  4. 04

    Compensez, étanchéifiez et étalonnez

    Compensation en température, revêtement étanche, étalonnage du capteur fini.

    Service d’étalonnage

Fixation de la jambe

En haut, un capteur de force triaxial à la fixation de la jambe mesure les trois forces perpendiculaires dans un seul corps et donne la force vectorielle reprise par la caisse du véhicule. La série TR3D couvre de 1,1 à 444 kN par axe ; le corps s’insère dans une pièce existante après modification, ou entre des brides spécialement usinées.

Trois utilisations de capteurs de force triaxiaux : sous la base d’un robot, à la fixation supérieure d’une jambe de suspension et sous les fixations d’un moteur
En haut à droite : capteurs de force triaxiaux à la fixation supérieure d’une jambe. Dessin Michigan Scientific.

Résultat

La charge totale dans la jambe, mesurée à sa fixation inférieure avec une hauteur et une géométrie de suspension inchangées, et les trois forces reprises par la caisse à la fixation de la jambe. Lues avec les charges de roue, ces données montrent comment la charge chemine dans la suspension vers le châssis.

Questions fréquentes

Pourquoi ne pas poser directement des jauges de déformation sur le tube de la jambe ?

Cela ne donne pas de résultats précis, car le piston se déplace à l’intérieur de l’amortisseur et la pression du fluide s’exerce à l’intérieur du tube. L’effort est donc mesuré à la fixation inférieure.

Quel capteur d’effort de jambe ne nécessite aucune modification de la fusée ?

Le capteur à collier. Il remplace le support inférieur de la jambe et se bride sur son tube.

La mesure de l’effort dans la jambe modifie-t-elle la hauteur de caisse ?

Non. Le capteur à collier et les goupilles de cisaillement à la fusée mesurent la charge totale dans la jambe sans modifier la hauteur ni la géométrie de la suspension.

Comment l’effort à la fixation supérieure de la jambe est-il mesuré ?

Avec un capteur de force triaxial à la fixation. Il mesure trois forces perpendiculaires et donne la force vectorielle reprise par la caisse du véhicule.

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