Brevet FR2001374A1 — publié le 19690926

i 2001374 L'invention concerne un appareil pour la mesure de nombres de révolutions et de vitesse pour un véhicule automobile et,plus particulièrement,un appareil électrique et magnétique pour la mesure, l'indication et 1 ' en-5 registrement automatiques de vitesses. De manière connue, un tachygraphe et tachymètre pour véhicule automobile utilise généralement un dispositif dans lequel la rotation d'un arbre de transmission entraînant les roues motrices est transmise au moyen 10 d'un arbre flexible à un emplacement du véhicule, tel que la cabine de conducteur, où est installé un instrument de mesure. Un aimant monté sur l'extrémité de l'arbre flexible est entraîné en rotation pour produire un couple dû aux courants de Foucault, de sorte que le nombre de révolution peut être mesuré en utili-15 sant le couple ainsi engendré. On utilise également d'autres systèmes dans lesquels la rotation de l'arbre de transmission est transmise à une génératrice qui produit une force électromotrice proportionnelle au nombre de révolutions, permettant 20 une mesure de la vitesse. Cependant le premier dispositif présente une difficulté pour placer un arbre flexible long à l'intérieur de la structure de châssis en le courbant d'une manière compliquée. Le second dispositif est désavantageux par ; 25 ce qu'il ne peut pas servir pour des mesures de distances parcourues . La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Elle a pour objet un appareil 30 pour la mesure du nombre de révolutions d'un arbre et de vitesse, notamment pour véhicule automobile, caractérisé par un disque magnétique pourvu de pôles sur sa périphérie et adapté pour tourner en proportion avec les révolutions d'un arbre de transmission du véhicule, un interrupteur de courant étant disposé 35 dans une relation telle avec ce disque que les lignes de forces magnétiques tournantes du disque recoupent ledit interrupteur, ces moyens étant prévus pour convertir les signaux électriques numériques émis par l'interrupteur en une force électromotrice proportionnelle au nombre de révolutions de l'arbre avec laquel-40 le on obtient une indication sous des formes variées, ce qui ô 902607 2 2.-J 0 ! 37 4 assure une grande précision dans les indications. Dans le cas ou on utilise une unité ou un amplificateur arithmétique pour la conversion numérique-analogique de type connu, il est nécessaire d'utiliser une 5 source de puissance de très haute précision. En conséquence,on ne peut pas obtenir,au moyen de la batterie du véhicule,un fonctionnement de haute précision de l'appareil et des enregistrements précis. D'autre part,pour l'enregistrement au moyen d'un tachygraphe qui exige une puissance électrique très élevée, il 10 n'est pas économique d'utiliser une pile sèche. Celle-ci est d'ailleurs sujette à des variations et des chutes de voltage^ au cours de sa durée d'emploi, tandis que la batterie du véhicule qui est puissante et rechargeable serait d'un emploi préférable. 15 Cependant il est connu que dans le cas d'une batterie de 12 volts, il peut se produire des variations de l'ordre de - 15 %, ce qui, si on applique la batterie à un convertisseur numérique-analogique peut donner lieu à de graves erreurs. On ne peut donc pas penser à utiliser la 20 batterie du véhicule comme source de puissance pour un tachygraphe de haute précision. Le dispositif de l'invention prévoit de transmettre la rotation de l'arbre de transmission, à partir d'une combinaison d'un disque magnétique et d'un in-25 terrupteur, fixée à l'arbre, à un appareil de lecture et d'enregistrement uniquement au moyen de canalisations électriques, ce qui élimine les difficultés relatives à un arbre flexible. Le dispositif de l'invention peut être installé à moindre frais et il est capable d'indiquer, 30 en plus de la vitesse, la distance parcourue,avec une grande précision et une longue durée d'emploi. Il n'exige pas l'utilisation d'une source de puissance additionnelle sous forme de piles sèches ,mais on peut utiliser une batterie ordinaire de véhicule, 35 même sujette à des variations de voltage. La description se rapporte à des exemples de réalisation représentés aux dessins joints dans lesquels : - Les figures 1A et 1B mon-kO trent le dispositif de l'invention dans lequel on utilise un"* BAD ORIGINAL 6902607 3 i174 i. u U I J ^ disque magnétique bipolaire rotatif pour produire des signaux numériques électriques qui servent à mesurer le nombre de révolution du moteur du véhicule, la figure 1A montrant un interrupteur de courant avec les organes de contact fermés, et la figure 5 1B montrant l'interrupteur avec contacts ouverts. - Les figures 2A et 2B montrent un cas dans lequel les signaux numériques, doubles de ceux de la figure 1, sont engendrés en utilisant un disque magnétique rotatif à quatre -pôles, la figure 2A montrant un in- 10 terrupteur avec ses contacts fermés et la figure 2B montrant le même avec les contacts ouverts. - La figure 3 montre les signaux électriques numériques produits dans les figures 1 et 2. - La figure 4 montre un dis-15 positif dans lequel les signaux engendrés dans les figures 1 et 2 sont convertis en force électromotrice analogique pour actionner un compteur de vitesse. - La figure 5 est une vue montrant un dispositif dans lequel la présente invention est 20 appliqué à un indicateur de distance d'automobile « - La figure 6 est une vue montrant le dispositif de l'invention adapté à un appareil enregistreur de vitesse pour automobile. Dans la figure 1, sur un ar-25 bre d'entraînement 1 connecté à un arbre de transmission d'un moteur d'automobile,est monté fixe un disque aimanté 2 pourvu de plusieurs paires de pôles magnétiques sur sa périphérie et adapté pour être entraîné proportionnellement à la rotation de l'arbre de transmission. Un interrupteur de courant 3 est dis-30 posé en une relation telle avec le disque magnétique que les lignes de force magnétiques tournantes peuvent recouper l'interrupteur, de manière à permettre à l'interrupteur de produire des signaux électriques numériques proportionnels aux révolutions de l'arbre de transmission. Les signaux numériques ainsi 35 engendrés sont ensuite convertis et utilisés pour l'indication I des révolutions d'un moteur de véhicule. Dans le cas où le disque magnétique comprend un aimant bipolaire ayant des pôles N et S en positions opposées dans la figure 1, deux signaux sont produits pour chaque révolutions de l'aimant et, en conséquence, 40 si le nombre de pôles employés est n, on obtient 2 x n signaux 6902607 4 2001374 numériques par révolution, pour servir à indiquer le nombre de révolutions avec une précision élevée. Le disque magnétique 2,avec les pôles magnétiques désirés,peut être formé comme un aimant 5 bipolaire, comme montré dans la figure 1, ayant des pôles N et S en un point supérieur et un point inférieur sur le disque, de sorte que les lignes de force magnétiques passant à coté de la périphérie du disque peuvent produire des champs magnétiques opposés f^ et fg. D'autre manière, comme le montre la figure 2, 10 on peut prévoir un aimant à quatre pôles, dans l'ordre N, S, N et S, en quatre points de la périphérie du disque,pour produire des champs magnétiques f^, fg, f^ et f^. En outre, de manière analogue, le disque magnétique peut être réalisé comme un aimant 15 multipolaire ayant deux fois plus de pôles (n x 2) pour produire un plus grand nombre de champs magnétiques f. On peut produire ainsi un nombre désiré de pôles magnétiques. Dans certains de ces cas, l'interrupteur 3 est monté à poste fixe sur le côté du disque magnétique 2, à proximité, de sorte que l'interrupteur 20 3 peut être associé avec les champs magnétiques, de telle sorte que les lignes de force magnétiques des pôles respectifs puissent recouper l'interrupteur 3- Ainsi,lorsque le disque magnétique 2 tourne, les champs magnétiques respectifs f tournent 25 également intégralement avec lui et les lignes de force magnétiques des champs magnétiques respectifs recoupent les organes de contact 4 et 5 de 1'interrupteur,successivement,pour amener de manière répétitive les deux organes de contact 4 et 5 alternativement en magnétisation et démagnétisation. En disposant 30 1'intèrrupteur 3 à l'intérieur du champ magnétique, il est nécessaire de le monter en parallèle avec une position où la densité de flux est élevée. En 6 et 7 sont désignées les canalisations électriques connectées aux organes de contact 4 35 et 5 pour coupler le circuit à une batterie et servir de source de puissance pour l'interrupteur. Ainsi qu'il est déjà connu, l'interrupteur 3 comprend une paire d'organes de contact 4 et 5 enfermés dans un petit tube de verre rempli de gaz inerte et s'étendant l'un vers l'autre avec une très petite portion de 40 recouvrement et un jeu extrêmement étroit entre eux. Lorsqu'ils 6902607 5 2001374 sont placés dans un champ magnétique, les deux organes de contact sont magnétisés et amenés en contact l'un avec l'autre (c'est-à-dire en position fermée) par la force magnétique, tandis que,lorsqu'ils sont retirés du champ magnétique,ils sont 5 déplacés et éloignés l'un de l'autre (c'est-à-dire en position ouverte). L'interrupteur est un interrupteur magnétique qui fonctionne pendant une fraction de milliseconde jusqu'à une milli-seconde,avec une extrême sensibilité. 10 Lorsque les champs magnéti ques respectifs f tournent, en même temps que le disque 2, les organes 4 et 5 sont amenés en contact entre eux au moment où le flux se déplace à travers l'interrupteur 3 et, après le passage du flux, ils sont à nouveau séparés. Ainsi, grâce à l'ouverture 15 et à la fermeture instantanées des organes 4 et 5, le circuit contenant la batterie e est ouvert et fermé pour engendrer des impulsions électriques, c'est-à-dire des signaux électriques comme représenté dans la figure 3* Le nombre de ces signaux est évidemment proportionnel au nombre de révolution de l'arbre de 20 transmission. Les signaux sont conduits par les canalisations électriques jusqu'à un endroit désiré du véhicule pour indiquer le nombre de révolutions du moteur à l'aide d'un dispositif électrique approprié. Etant donné que le disque 25 magnétique 2 et l'interrupteur 3 sont de petites dimensions, ces éléments peuvent être combinés en un dispositif compact. Ce dispositif est associé, au moyen d'engrenages, avec une partie appropriée de l'arbre et les fils 6 et 7,connectés à l'interrupteur 3,sont disposés le long du châssis jusqu'à un indi-30 cateur de vitesse ou un instrument enregistreur avec un convertisseur électrique, un amplificatéur ou analogue. Les figures lA et 1B montrent le cas où on emploie un disque magnétique 2 bipolaire ;lorsque le disque est entraîné par l'arbre en provoquant un champ fg 35 qui se déplace à travers l'interrupteur 3 (figure 1A) les organes 4 et 5 sont magnétisés et amenés en contact pour fermer le circuit 6 et 7• Lorsque le pôle S», après que le champ magnétique fg a tourné, vient en position pour fermer l'interrupteur 3, les lignes de force magnétiques ne recoupent plus l'inter-40 rupteur (figure 1B). Les contacts 4 et 5 sont démagnétisés et 6902607 6 2001374 se séparent pour ouvrir le circuit 6 et 7• Il en résulte l'émission d'un signal. Lorsque le disque continue à tourner, l'autre champ magnétique f^ vient recouper l'interrupteur 3 (figure 1A), puis l'état de la figure 1B est à nouveau rétabli pour produire 5 un autre signal. De cette manière, le disque magnétique, lorsqu'il tourne à grande vitesse, produit deux signaux pour chaque révolution et ceci se répète pour former des signaux constituant un train d'impulsions de forme identique,tant que le véhicule est en marche. 10 Dans le cas de la figure 2, il est prévu un disque magnétique 2 à quatre pôles. On obtient alors, par le même principe que ci-dessus, des signaux analogues à ceux représentés dans la figure 3* Cependant, dans ce cas, le 15 nombre de signaux produits est le double de celui produit par le disque bipolaire de la figure 1. Pour la même raison, dans le cas d'un disque à 2 x n pôles, le nombre de signaux produits est de 2 x n. Dans tous les cas, le nombre de révolutions de la roue d'un véhicule automobile peut être mesuré par le nombre 20 de signaux qui lui est proportionnel. Si les signaux sont amenés à un indicateur approprié à travers un convertisseur électrique approprié, on peut obtenir des formes variées d'indication telles que vitesse, distance ou analogue. La figure 4 montre un comp-25 teur de vitesse de véhicule automobile qui utilise les signaux obtenus par le dispositif des figures 1 à 3- Les signaux ^ obtenus comme décrit ci-dessus sont alimentés dans un dispositif numérique analogique 10, pourvu d'une batterie E comme source de puissance, dans lequel les signaux sont convertis en une 30 force électro-motrice de valeur analogue. Cette force convertie est fournie à un indicateur du genre volmètre qui fonctionne comme compteur de vitesse 11. L'aiguille 12 du voltmètre, qui n'est pas actionnéepar les signaux 9 » est actionnée par la force électromotrice ainsi convertie. Etant donné que les signaux 35 sont évidemment proportionnels au nombre de révolutions du véhicule, la force électromotrice analogique,en laquelle les signaux ont été convertis,est également proportionnelle à ce nombre et l'indication 13 fournie par l'aiguille 12 est proportionnelle à ce nombre,de sorte qu'on obtient une indication précise de la 40 vitesse de rotation. En outre, si on le désire, l'aiguille peut 6902607 7 2001374 être adaptée pour enregistrer cette vitesse sur un instrument approprié. Lorsqu'on emploie, conformément à l'invention, un disque magnétique 2 à quatre pôles à une 5 vitesse de véhicule de 60 Km/h, avec 637 révolutions par minute de l'arbre de transmission, les signaux produits avec 637 x 4 = 2548 impulsions produiront une force électromotrice d'environ 2,18 volts après conversion. Une force électromotrice d'environ 1,09 volt sera obtenu à une vitesse de 30 Km/h et de 4 volts 10 à 110 Km/h. De cette manière on peut actionner le compteur de vitesse 11 pour permettre à l'aiguille 12 d'indiquer avec précision et d'enregistrer la vitesse d'une automobile. En vue d'éliminer les influences de la température 15 et de la chaleur engendrée par le convertisseur, on peut compenser la température en utilisant les caractéristiques d'un thermistor traditionnel dans les circuits électriques. La figure 5 montre une installation d'un indicateur de distances parcourues dans lequel 20 des signaux numériques électriques émis proportionnellement au nombre de révolutions de l'arbre d'une automobile sont introduits dans un circuit RC de différenciation pour commander un transistor dans un circuit, de sorte que le transistor peut être maintenu à l'état conducteur pendant une certaine période, en 25 correspondance aux signaux respectifs. Le transistor est inséré dans un circuit à bobine électromagnétique d'un compteur,de manière à exciter la bobine électromagnétique seulement pendant que le transistor est conducteur et faire tourner ainsi une roue de comptage en proportion des signaux numériques. Les signaux 30 utilisés dans la présente invention sont proportionnels au nombre de révolutions du véhicule par ce qu'ils sont ainsi émis par l'arbre de transmission. En conséquence ,1a roue de comptage qui est mise en rotation continue en réponse aux signaux numériques sert à indiquer la distance couverte par le véhicule. En 35 outre, en associant un instrument enregistreur à la roue de comptage, la marche du véhicule peut être enregistrée sur une bande ou analogue. Dans la figure 5, les signaux 9 émis proportionnellement à la rotation de l'arbre de transmis-40 sion comme dit ci-dessus sont d'abord alimentés à un circuit 6902607 Ô 2001374" différentiateur RC qui est un circuit fermé comprenant des ré-sistors r^ et et une capacité c, connectés en une boucle, comme montré au dessin, une extrémité de la capacité étant connectée à la base l6 d'un transistor T pour appliquer les signaux à la base à la production de chaque impulsion, avec le résultat que chaque fois que le signal d'impulsion est engendré, le transistor T est maintenu en condition conductrice pour une période de temps déterminée correspondant aux impulsions respectives. Le transistor T ainsi adapté est connecté à une batterie E en série avec un compteur électromagnétique 17« L'émetteur l8 du transistor est connecté à une bobine 19 du compteur électromagnétique 17 et, en outre» est couplé à l'anode de la batterie E, tandis qu'un collecteur 20 est connecté à la cathode de la batterie E. A l'anode de la batterie Ej est également connectée une jonction 21 des résistors r^ et r^ du circuit de différentiation Avec le circuit ainsi construit, le courant passe à travers la bobine 19 seulement pendant une période de temps définie, pendant laquelle le transistor est conducteur pour mettre l'élec-tro-aimant 12 en fonctionnement dans le compteur électromagnétique 17 et mettre en rotation la roue de comptage 22. Lorsque le véhicule est en marche, la rotation de l'arbre a pour effet la production continue de signaux numériques proportionnellement à la rotation. Grâce au circuit de différenciation, chacun de ces signaux amène le transistor dans l'état conducteur en réponse à chaque impulsion et lors de l'extinction de l'impulsion, le transistor est coupé en raison de la décharge de la capacité c. Cette opération se répète ensuite de manière identique. En réponse aux signaux appliqués en succession, le compteur électromagnétique est ainsi actionné chaque fois qu'une impulsion est fournie pour provoquer une révolution de la roue de comptage* Lorsque le dispositif est maintenu en fonctionnement de cette manière, le nombre de révolutions de la roue de comptage, indique la distance couverte Pour obtenir un enregistrement de la marche, un tachygraphe peut être pourvu d'une aiguille d'enregistrement associée à la rotation de la roue de comptage. En l'absence du circuit de différenciation, le courant appliqué, lorsque le véhicule s'arrête, continue à passer et le compteur électromagnétique 17 est maintenu en fonctionnement ce qui provoque une surchauffe de la 6902607 9 2001374 bobine 19• Le circuit de différenciation est prévu pour empêcher un endommagement de la bobine. La figure 6 montre un dispositif pour l'enregistrement automatique de la vitesse de rota-5 tion, dans lequel des signaux électriques proportionnels aux révolutions de l'arbre du moteur de véhicule sont appliqués à un convertisseur numérique-analogique. D'autre part,un stabilisateur de source de puissance de type approprié est connecté à une batterie du véhicule pour alimenter le voltage stabilisé 10 obtenu au convertisseur numérique-analogique, de sorte que les signaux numériques entrants soient convertis en une force électro motrice analogue qui est introduite dans un tachygraphe pour actionner un enregistreur. La figure 6 montre un dispo-15 sitif pour l'enregistrement automatique de la vitesse,dans lequel des signaux électriques numériquement proportionnels aux révolutions de l'arbre de transmission d'un véhicule sont appliqués à un convertisseur numérique-analogique. D'autre part,un stabilisateur de source de puissance d'un type approprié est 20 connecté à une batterie du véhicule pour alimenter le voltage stabilisé obtenu au convertisseur,de sorte que les signaux sont convertis en force électromotrice qui est introduite dans un tachygraphe pour actionner un enregistreur. Dans la figure 6, les signaux 25 numériques mentionnés 9 sont appliqués à un convertisseur électrique 23 qui est, si nécessaire, pourvu d'un amplificateur 2k pour assurer une précision désirée de la conversion analogique. Une batterie E de type traditionnel du véhicule est pourvue d'un stabilisateur de tension 25- Ce voltage est appliqué par 30 l'intermédiaire de fils conducteurs 26 au convertisseur 23- qui les convertit èn une force électromotrice, de voltage constant. Cette force est fournie à la bobine d'un voltmètre indicateur 11 du tachygraphe pour que l'aiguille 12 enregistre la vitesse sur une bande et en même temps indique sur une échelle 35 de vitesse 13.1a vitesse du véhicule. I Conformément à l'invention, la force électromotrice obtenue par le convertisseur est en principe proportionnelle aux impulsions de signaux de sorte qu'elle est proportionnelle au nombre de révolutions du véhicule 40 Le voltage de la batterie E, avant d'être appliqué au convertis 6902607 10 2001374 seur est passé dans un stabilisateur qui le régularise au niveau constant indépendant des variations de voltage de la batterie. Ce voltage constant est alimenté en permanence au convertisseur, de sorte que cette conversion est effectuée avec une grande 5 précision. L'aiguille d'enregistrement peut être actionnée ainsi par une force électromotrice qui est strictement proportionnelle à la vitesse. On est garanti ainsi d'une grande précision dans l'indication et l'enregistrement obtenus par le tachygraphe. Bien entendu l'invention 10 n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 6902607 ii 2oû>374 REVENDICATIONS 1°) Appareil pour la mesure du nombre de révolutions d'un arbre et de vitesse, notamment pour véhicule automobile, caractérisé par un disque magnétique 5 pourvu de pôles sur sa périphérie et adapté pour tourner en proportion avec les révolutions d'un arbre de transmission* du véhicule, un interrupteur de courant étant disposé dans une relation telle avec ce disque que les lignes de forces magnétiques tournantes du disque recoupent ledit interrupteur, des moyens 10 étant prévus pour convertir les signaux électriques numériques émis par l'interrupteur en une force électromotrice proportionnelle au nombre de révolutions de l'arbre avec laquelle on obtient rme indication sous des formes variées, ce qui assure une grande précision dans les indications. 15 2°) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé par ce que le convertisseur est un convertisseur numérique-analogique, dans lequel les signaux électriques qui lui sont appliqués sont convertis en une force électromotrice utilisée pour actionner un indicateur du genre 20 voltmètre qui sert à indiquer la vitesse et dont JL'aiguille est adaptée pour actionner un instrument enregistreur. 3°) Appareil conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé par ce que les signaux électriques à caractère numérique sont introduits dans un circuit 25 de différenciation pour contrôler un transistor, de telle sorte qu'il soit maintenu dans l'état conducteur pour une certaine période de temps correspondant aux signaux respectifs, ce transistor étant inséré dans le circuit d'une bobiné électromagnétique d'un compteur pour l'exciter seulement pendant que le 30 transistor est conducteur, et faire tourner une roue de comptage connectée à cette bobine en proportion avec les signaux numériques et indiquant la distance parcourue par le véhicule. k°) Appareil conforme aux revendications 1 à 3, caractérisé par ce que les signaux électriques numériques sont appliqués au convertisseur numérique 35 analogique, tandis que d'autre part un stabilisateur de source de puissance de typé approprié est connecté à unfe batterie du véhicule pour alimenter le voltage stabilisé obtenu au convertisseur, de sorte que, sous l'effet de ce voltage stabilisé, les signaux numériques d'entrée peuvent être convertis en une force électromotrice analogue laquelle est alimentée à un tachygraphe pour actionner line aiguille pour l'enregistrement automatique de la vitesse de rotation de l'arbre de transmission du véhicule.