Brevet FR2086287A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne un appareil effectuant la conversion d'une vitesse de rotation en une grandeur électrique caractéristique, dans lequel un disque denté en matériau conducteur, tournant à la vitesse à convertir, est placé de façon que ses dents traversent l'entrefer d'un système 5 magnétique et la grandeur électrique caractéristique est prélevée sur une bobine d'induction. Un appareil de ce type est utilisé notairment pour la catmande de divers dispositifs dans des véhicules à moteur. Des dispositifs connus pour convertir une vitesse de rotation en une grandeur électrique caractéristique utilisent, par exemple, des générateurs 10 d'impulsions induites qui, à partir de la rotation d'un disque denté en matériau ferromagnétique, fournissent sans contact avec le disque une tension dont l'amplitude et la fréquence sont proportionnelles à la vitesse de rotation du disque. Cette tension proportionnelle à la vitesse peut être •utilisée pour la commande de moteurs, de dispositifs antiblocage et de transmissions 15 automatiques dans des véhicules à moteur, aussi bien que, d'une manière générale, pour la régulation de vitesse. On connaît un appareil de ce type, particulièrerrent adapté aux systèmes de télémesure et de télécommande, dans lequel m disque denté en matériau conducteur, dont la vitesse de rotation est à convertir, traverse par 20 sa partie périphérique l'entrefer d'un aimant d'un pont magnétique. La grandeur électrique caractéristique est prélevée, sous forme d'impulsions, aux bornes d'une bobine d'induction qui entoure tous les noyaux du pont magnétique. Cet appareil connu ccitporte deux systèmes magnétiques séparés d'un coût élevé et plusieurs enroulements montés partiellement sur chaque système 25 et en commun sur les deux systèmes. On connaît également une méthode pour indiquer à distance des vitesses de rotation, dans laquelle lorsqu'un élément de lecture est excité par une tension continue, les deux circuits de flux sont influencés par des demi-disques batibës présentant des nervures également réparties. 30 Un dispositif fonctionnant selon cette méthode nécessite un noyau de fer en forme de E dont les trois branches portent une bobine. La fabrication de cet élément de lecture ainsi que des demi-disques nervurés est coûteuse. L'objet de la présente invention est donc de fournir un appareil de conversion d'une vitesse de rotation en grandeur électrique qui ne présente 35 pas les inconvénients des dispositifs connus et puisse être économiquement fabriqué en série. L'invention est caractérisée par le fait que le système magnétique se CŒtpose d'un aimant permanent dont la direction de magnétisation est parallèle au plan de rotation d'un disque denté et sur les surfaces polaires 40 duquel sont montées des pièces polaires en matériau magnétique, l'extrémité de 71 14 535 2 2086287 chaque pièce polaire, dans la direction du disque denté, formant une des limites de l'entrefer entre le disque et les pièces polaires, et 1'enrouleirent de lecture étant, monté autour des deux pièces polaires de manière que ses spires soient parallèles à la direction de magnétisation de 1 ' aiment pernanent. 5 Pour obtenir une sensibilité optimale de l'appareil, le pas de la denture du disque par rapport à 1a. distance entre les extrémités des deux pièces polaires est tel que, lorsque le disque tourne, une dent du disque se trouve devant une pièce polaire et un intervalle entre deux dents devant, l'autre pièce polaire, alternativement, cette der.t et cet intervalle étant séparés 10 seulement par une autre dent et un.autre intervalle. Un assemblage siirple des éléments de l'appareil est obtenu par le fait que l'enroulaient de lecture peut être glissé sur le système magnétique. A cette fin, l'enroulement est monté, par exeirple, sur une carcasse de bobine qui peut être glissée sur le système magnétique où elle se trouve maintenue en 15 position magnétiquement. Selon l'invention, pour protéger le système magnétique et l'enroulement de lecture contre des influences mécaniques extérieures, le système magnétique et l'enroulement sont enfermés dans un carter en matériau non magnétique, ce carter n'étant évidë que dans la zone d'extrémité des pièces 20 polaires dans la direction du disque denté. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent : - les figures la, 2a et lb, 2b, respectivement, des vues en plan, 25 en coupe et en bout d'un appareil conforme à l'invention, la figure 2b comportant également une partie du disque denté ; - la figure 3, une vue en coupe montrant la structure du système magnétique et de l'enroulement de lecture et une partie du disque denté ; - la figure 4, un schéma équivalent des circuits magnétiques obtenus. 30 L'appareil de conversion représenté par les figures la, lb et 2a, 2b se compose d'un carter 6 en matériau non magnétique, par exemple de l'aluminium, qui renferme le système magnétique et comporte un êviderrent laissant apparaître les extrémités de deux pièces polaires 2 et 3 dans la direction du disque denté 5. Dans le cas de la figure 2b, le système de lecture est disposé axialement 35 par rapport au disque 5 et les pièces polaires 2 et 3 sont situées devant les dents du disque 5. Le système de lecture peut également être monté axialement avec les pièces polaires latérales aux dents du disque 5, ou encore, ccmme le représente la figure 3, être monté radialement par rapport au disque 5. Sur la coupe de la figure 2a, le système magnétique carrprenant l'aimant 1, les 40 pièces polaires 2 et 3 et la bobine de lecture 4.est représenté à l'intérieur 71 14535 3 2086287 du carter 6. L'asserrfolage peut se faix® en introduisant le système magnétique par la droite du carter, puis en fermant ce dernier avec de la résine coulée afin de protéger le système magnétique de l'anfciance extérieure. A titre d'exorple, la figure 3 représente un système de lecture 5 utilisant m aimant permanent 1 en ferrite de baryum qui est magnétisé dans la direction N-S. En raison de l'attraction magnétique, les pièces polaires 2 et 3 adhèrent aux surfaces polaires de l'aimant 1. L'enroulement de lecture 4 est glissé sur ce système magnétique de façon que ses spires soient parallèles à la direction N-S de l'aimant permanent 1. Les pièces polaires 2 et 3 peuvent 10 être en fer ooulë, frittë ou en feuilles laminées. L'utilisation d'une ferrite de baryum pour l'aimant 1 est plus avantageuse que celle d'un métal, car le système de lecture peut ainsi être fabriqué plus êcononiquemant en raison de la plus grande force coercitive des aimants en ferrite de baryum. De plus, les surfaces polaires étant relativement grandes, il en résulte que la distribution 15 du champ magnétique requise pour le fonctionnemant du système devient favorable. Selon l'invention, la position du système de lecture par rapport au disque denté 5 est telle que la direction de magnétisation N-S de l'aimant 1 est parallèle au plan de rotation D du disque 5. Pour que 1'asserrblage du système soit simple, l'enroulement de 20 lecture 4 peut être glissé sur le dispositif magnétique, les pièces polaires 2 et 3 étant maintenues en position par l'attraction de l'aimant 1 sans l'aide d'aucun autre itpyen de montage. L'enroulement 4 peut être autcportant et réalisé en fil isolé thermcplastique. Il peut également être monté sur une carcasse de bobine qui 25 est glissée sur le système magnétique où elle est maintenue en place magnétiquement. De cette façon, on obtient une conception simple du système, ce qui permet une production totalement automatique et ne demande aucun travail de réglage. Pour accroître la sensibilité de 1'appareil conforme à l'invention, 30 la denture du disque 5 est taillée de façon qu'une dent se trouvant face à 1 'extrémité d'une pièce polaire 2 (figure 3), l'espace entre les deux dents suivantes se trouve face à l'autre pièce polaire 3. Pour la conversion d'une vitesse de rotation donnée en une grandeur électrique caractéristique, le disque denté tourne à la vitesse correspondante. 35 La succession des dents et des espaces entre dents dans la zone de lecture fait varier le flux magnétique entre le disque 5 et les extrémités des pièces polaires 2 et 3 et, en conséquence", une tension est induite dans la bobine 4. La fréquence de cette tension est directement proportionnelle à la vitesse et au norbre de dents du disque. En fonction de la dimension de l'élément de 40 lecture, il est également possible de produire dans certaines gammes de vitesses /I 14535 4 2086287 une valeur de tension pratiquement proportionnelle à la vitesse de rotation. Pour la ccumande de dispositifs d1antiblocage sur des véhiculés à moteur, par exeitple, les dimensions suivantes ont été déterminées expérimentalement. Le disque 5, en matériau très magnétique, par exemple du fer, a un 5 diamètre de 120 itm et une épaisseur de 3 mti. La circonférence du disque présente 100 dents et espaces, la largeur de chaque dent ou espace étant d'environ 2 itm et leur profondeur de 4 irm. L'entrefer entre les dents et les pièces polaires peut être d'environ 0,8 nm. Les extrémités des pièces polaires opposées aux dents ont tme section transversale de 2 x 3 ititi et l'espace 10 entre pièces polaires est de 4 nm. Un système de ce type est représenté en grandeur réelle par les figures la, lb et 2a, 2b. Dans des cas spéciaux, il peut être préférable de prolonger seulement une pièce polaire vers le disque denté. 15 On va maintenant décrire le fonctionnement détaillé du système en se reportant à la figure 4. Les lignes de force MMK produites par l'aimant permanent sont conduites au disque 5 par les pièces polaires 2 et 3, de réluctances respectives R2 et R3, et l'entrefer présentant les réluctances variables KL2 et KL3 par 20 les dents et les espaces entre dents, respectivement, du disque 5. La réluctance entre les deux pièces polaires est indiquée par R2/3. De plus, des fuites magnétiques circulent des pièces polaires au disque 5 par l'intermédiaire des réluctances KL3/2 et KL2/3, respectivement. Lorsque le disque 5 est à l'arrêt, un champ magnétique continu est produit et aucune tension n ' apparaît dans 25 la bobine de lecture 4. Lorsque le disque tourne, les entrefers entre les pièces polaires et le disque varient selon l'alternance des dents et des espaces entre dents, si bien que le flux magnétique varie en fonction de la vitesse de rotation du disque et le nombre de dents et d'espaces entre dents. La différence de 30 flux magnétique produite dans les pièces polaires induit dans la bobine 4 une tension U dont la fréquence et l'arrplitude dépendent de la vitesse de rotation du disque 5. Si le pas des dents du disque 5 est tel que simultanément une dent et un espace entre dents passent respectivement en face de l'une et de l'autre 35 pièce polaire, et inversement de manière alternative, les valeurs des réluctances KL2 et HL3 de l'entrefer varient en sens opposé. De cette manière, la sensibilité en tension du système est deux à trois fois plus grande. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de ncrrbreuses variantes peuvent être 40 envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 71 1453d 5 2086287 REVENDICATIONS 1. Appareil de conversion d'une vitesse de rotation en une grandeur électrique caractéristique, utilisé notamment pour la ccumande de dispositifs dans des véhicules à moteur, dans lequel un disque denté en matériau conducteur, tournant à la vitesse à convertir, est placé de façon que ses dents traversent 5 l'entrefer d'un système magnétique et la grandeur électrique caractéristique est prélevée aux bornes d'un enroulement de lecture, caractérisé par le fait que le système magnétique se compose d'un aimant permanent dont la direction de magnétisation est parallèle au plan de rotation d'un disque denté et sur les surfaces polaires duquel sont montées des pièces polaires en matériau 10 magnétique, l'extrémité de chaque pièce polaire, dans la direction du disque denté, formant une des limites de l'entrefer entre le disque et les pièces polaires, et l'enroulement de lecture étant monté autour des deux pièces polaires de manière que ses spires soient parallèles à la direction de magnétisation de l'aimant permanent. 15 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le pas de la denture du disque par rapport à la distance entre les extrémités des deux pièces polaires est tel que, lorsque le disque tourne, line dent du disque se trouve devant une pièce polaire et un intervalle entre deux dents devant l'autre pièce polaire, alternativement, cette dent et cet intervalle étant 20 séparés seulement par une autre dent et un autre intervalle. 3. Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'enroulement de lecture peut être glissé sur le système magnétique ccxtprenant l'aimant et les deux pièces polaires. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que 25 l'enroulement de lecture est ironté sur une carcasse de bobine qui peut être glissée sur le système magnétique où elle se trouve maintenue en position magnétiquement. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le système magnétique et l'enroulement de lecture sont contenus 30 dans un carter en matériau non magnétique, ce carter étant évidé dans la zone d'extrémité des pièces polaires dans la direction du disque denté.