Brevet FR2360868A1 — publié le 19780303

On sait que pour générer un signal électrique en fonction de la position d'un arbre en rotation, on peut utiliser une roue polaire entraSnée en rotation par l'arbre, ladite roue polaire se déplaçant dans l'entrefer d'un circuit magnétique sur lequel est disposée une bobine transformant les variations de flux magnétique en impulsions électriques.Ce type de capteur magnétique peut être par exemple utilisé pour la commande de l'injection de carburant d'un véhicule automobile, la commande d'un dispositifanti- patinage des roues, etc.,. ou avantageusement pour provoquer les ouvertures et les fermetures de l'alimentation de l'enroulement primaire d une bobine d'allumage associée à un moteur à combustion interne, en particulier pour un véhicule automobile ; ainsi ce type de capteur est habituellement disposé dans un distributeur d'allumage comportant, de façon connue > une avance centrifuge et une correction à dépression1 ledit distributeur étant associé à des moyens permettant la distribution du courant haute tension, obtenu à partir de l'enroulement secondaire de la bobine d'allumage, sur les différentes bornes correspondant aux différentes bougies d'allumage du moteur. Dans la demande de brevet français nO 74-34 751, on a déjà décrit un ensemble capteur porté par un arbre qui tourillonne dans des éléments dudit ensemble, cet ensemble comportant un circuit magnétique, dont les pales fixes sont disposés au droit d'une roue polaire portée par l'arbre, une bobine d'induction coopérant avec ledit circuit magnétique et fournissant des impulsions électriques déterminant ltouverture et/ou la fermeture du circuit d'alimentation de 11 enroulement primaire de la bobine d'allumage, ledit ensemble capteur comprenant deux flasques sensiblement parallèles. Dans cet ensemble capteur, deux portées, situées chacune au droit de l'un des flasques précités sont prévues de part et d'autre de la roue polaire, un organe de roulement ou de tourillonnement étant disposé entre lesdites portées et les flasques de ensemble capteur. Le circuit magnétique de 1' ensemble capteur décrit dans la demande de brevet précitée comprend un aimant permanent qui est porté par les flasques et qui est inséré, comme élément de verrouillage, entre le noyau de la bobine d'induction et le conducteur de flux qui correspond à l'un des pales fixes. Etant donné que, dans cette disposition, l'écartement existant entre les deux conducteurs de flux afférents aux deux pôles fixes est sensiblement égal à la somme de la longueur de la bobine et de l'épaisseur de l'aimant, il en résulte que, pour un encombrement déterminé de l'ensemble capteur, on est obligé à la fois de limiter la longueur de la bobine et de limiter l'épaisseur de l'aimant ; en conséquence, dans cette disposition, on ne peut utiliser qu'un aimant générateur d'un faible champ et une bobine comportant un relativement faible nombre de spires. I1 en résulte que le signal obtenu aux bornes de la bobine d'induction au cours du fonctionnement du capteur est un signal de faible amplitude ce qui nécessite un traitement électronique ultérieur relativement onéreux.Par ailleurs dans ce dispositif de l'état de la technique, le verrouillage en position du noyau de la bobine s'effectue par la mise en place de l'aimant : compte tenu des tolérances de fabrication, il est clair qu'il y a nécessairement, de part et d'autre de l'aimant et dans la liaison entre le noyau de la bobine et les autres éléments du circuit magnétique, des entrefers parasites incontrôlés, qui contribuent à diminuer l'amplitude du signal obtenu aux bornes de la bobine d'induction du captéur. La présente invention a pour but de décrire un ensemble capteur perfectionné permettant d'éviter les inconvénients ci-dessus mentionnés et permettant, en particulier, en faisant disparattre les entrefers parasites du circuit magnétique, de diminuer la réluctance du circuit lorsque les entrefers entre la roue mobile et les pales fixes sont minima, c' est-a-dire d'augmenter la variation de réluctance quand on passe de cet état du circuit magnétique à l'état dans lequel les entrefers entre la roue mobile et les pales fixes sont maxima. L'ensemble capteur selon l'invention permet également, pour un encombrement donné, d'augmenter indépendamment la taille de la bobine d'induction et la taille de l'aimant ce qui permet encore d'augmenter l'importance du signal obtenu aux bornes de la bobine d'induction.Ces résultats sont obtenus, selon l'invention, en disposant l'aimant dans la roue mobile entre deux éléments magnétiques dont les bordures constituent les pales mobiles du dispositif : dans ce cas, l'aimant se présente sous la forme d'un anneau circulaire ayant extérieurement un diamètre voisin de celui de la roue mobile. Entre les deux conducteurs de flux associés aux deux pales fixes de l'ensemble capteur, il n'est plus nécessaire de réserver une place pour un aimant, ce qui permet d'augmenter la taille de la bobine d'induction. La présente invention a donc pour objet le produit industriel nouveau que constitue un ensemble capteur permettant de générer un signal en fonction de la position d'un arbre, - ledit ensemble capteur étant constitué d'une roue mobile entraSnée en rotation par l'arbre et d'une partie non entratnée par ledit arbre, dite "partie fixe", cet ensemble capteur comportant au moins un circuit magnétique constitué d'au moins un aimant permanent générateur de flux, d'au moins deux entrefers dérinis chacun entre un paîe solidaire de la partie fixe de l'ensemble capteur et un pale solidaire de la roue polaire et d'au moins une bobine d'induction solidaire de la partie fixe de ltensemble capteur et traversée par des conducteurs de flux reliés aux pales portés par la partie fixe de l'ensemble capteur, caractérisé par le fait que le (ourles) aimant(s) est (ou:sont) porté(s) par la roue mobile de l'ensemble capteur, et est (ou sont) disposé(s) entre deux éléments de la roue mobile constitués en matériau magnétS ue, au moins une partie de la bordure de chacun desdits éléments constituant l'un des pales de l'un des entrefers du circuit magnétique. Dans un mode préféré de réalisation, l'ensemble capteur est porté par l'arbre ; la partie fixe de l'ensemble capteur est délimitée par deux flasques sensiblement perpendiculaires à 11 arbre ; le champ magnétique généré par l'aimant est sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre ; l'un au moins des deux éléments de la roue mobile, qui enserrent 1' (ou : les) aimant(s), porte sur sa bordure des dents polaires permettant de faire varier l'entrefer correspondant au moment du passage de chaque dent devant l'un des pales fixes du circuit magnétique ; les deux éléments magnétiques qui enserrent 1' (ou : les) aimant(s), sont identiques, leurs dents polaires étant disposées au droit les unes des autres ; la partie fixe de l'ensemble capteur comporte deux pales diamétralement opposés par rapport à l'arbre, chacun des deux pales étant disposé au niveau de l'un des éléments magnétiques qui enserrent I' (ou les) aimant(s) ; 1' (ou : les) aimant(s) et les deux éléments ma magnétiques, qui 11 l'(ou: les) enserre(nt), sont des anneaux circulai- res de diamètres voisins, l'ensemble étant monté sur un manchon amagnétique t le manchon tourillonne sur l'arbre ou sur un axe porté par ledit arbre ; la roue polaire comporte, au droit de chacun des flasques de la partie fixe de l'ensemble capteur, une portée, un organe de roulement ou de toùrillonnement étant interposé entre ladite portée et le flasque correspondant ; les flasques de la partie fixe de l'ensemble capteur sont réalisés en matériau amagnétique et sont reliés entre eux par les conducteurs de flux associés à chacun des pales de ladite partie fixe ; chaque pale de la partie fixe del'ensemble-capteur est constitué, au droit d'un élément magnétique enserrant 1' (ou: les) aimant(s) de la roue mobile, par un pliage en équerre de l'une des extrémités d'un conducteur de flux dont l'autre extrémité est insérée dans la bobine d'induction pour en constituer le noyau ; les conducteurs de flux affèrents à chaque pale de la partie fixe de l'ensemble capteur sont des bandes de tale magnétiqe ; les conducteurs de flux a gçrents aux deux piles sensiblement de la partie fixe de l'ensemble capteur sontZidentiques et disposés symétriquement par rapport au centre de la roue mobile, chacun de ces conducteurs ayant la forme d'un "L" dont une extrémité comporte une partie pliée pour constituer un pale magnétique ; la partie fixe de ensemble capteur comporte un cache en matériau amagnétique disposé entre les flasques en vis-à-vis de la roue polaire du côté où ne se trouve pas la bobine d'induction. I1 convient de remarquer que l'ensemble capteur selon l'invention, outre les avantages qui ont été précédemment mentionnés, possède également l'intér8t de pouvoir donner lieu à une réalisation dans laquelle l'ensemble capteur est constitué sous la forme d'une cassette facilement interchangeable.Dans cette cassette, la roue mobile peut tourillonner par rapport à la partie fixe en s 'appuyant sur des portées de tourillonnementJ ce qui permet de bénéficier des avantages mentionnés dans la demande de brevet français 74-34.75L I1 convient aussi de préciser que les dents polaires de la roue mobile peuvent être portées par un seul des éléments magnétiques qui enserrent l'aimant de la roue mobile ; dans ce cas l'en- trefer correspondant à la bordure de l'élément magnétique, qui ne porte pas de dent polaire, est un entrefer constant et la varia- tion de réluctance du circuit magnétique est uniquement dûe à la variation d'un-seul entrefer ; bien entendu, il est cependant plus favorable pour obtenir un signal important aux bornes de la bobine d'induction, de faire varier les deux entrefers du circuit magnetique. La présente invention a également pour objet un distributeur d'allumage permettant de générer un signal destiné à commander l'allumage d'un moteur à combustion interne > ce distributeur comportant un carter dans lequel tourillonne un arbre asservi à la vitesse du moteur et un ensemble capteur disposé à l'intérieur du carter précité, caractérisé par le fait que l'ensemble capteur utilisé est un ensemble tel que ci-dessus défini. Dans un mode préféré de réalisation > au moins des élé- ments magnétiques de la roue mobile équipant l'ensemble capteur comporte quatre dents polaires disposées à 900 l'une de l'autre, le distributeur étant destiné à un moteur à quatre cylindres et quatre temps ; la roue mobile de l'ensemble capteur est liée au plateau mené du dispositif d'avance centrifuge du distributeur les flasques de la partie fixe de l'ensemble capteur sont reliés à la tige de commande d'un dispositif d'avance à dépression. Dans le cas où l'ensemble capteur se présente sous la forme d'une cassette portée par l'arbre du distributeur, le distributeur d'allumage selon l'inventionj bénéficie des avantages inhérents à cette disposition ; en particulier, on ne constate aucune perturbation sensible de l'allumage dans le cas, oùss à la suite d'une usure, arbre du distributeur prend du jeu dans ses tourillons de guidage solidaires du carter. Pour mieux faire comprendre 1' objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente une coupe horizontale d'un distributeur d'allumage selon l'intention, selon I-I de la figure 2, la partie supérieure du distributeur n ayant pas été représentée ------- - la figure 2 représente une coupe axiale du distributeur, selon II-II de la figure 1, - la figure 3 représente une coupe axiale partielle selon III-III de la figure 1, En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble, le carter du distributeur d'allumage selon l'invention.Le carter 1 a une forme générale cylindrique ; il comporte > à son extrémité qui constitue sa partie inférieure sur les figures 2 et 3, un manchon 2 à l'intérieur duquel tourillonne l'arbre 3 du distributeur ; il est ouvert à son extrémité opposée et coopère, à cette extrémité, avec un chapeau de distributeur non représenté, comportant d'une part, une borne centrale destinée à recevoir le courant haute tension provenant de l'enroulement secondaire de la bobine d'allumage associée au distributeur et d'autre part, quatre bornes périphériques assurait la distribution de ce courant haute tension vers les quatre bougies du moteur à combustion interne auquel est associé le distributeur. A l'intérieur du carter 1 est disposé un dispositif d'avance centrifuge comportant un plateau menant 7 solidaire de l'arbre 3 et un plateau mené 8, deux masselottes pivotantes 9 étant portées par des axes 10 du plateau menant 7 et commandant la rotation relative du plateau mené 8 par rapport au plateau menant 7 sous l'action de la force centrifuge, qui les écarte de leur position de repos ; les masselottes 9 sont soumises à l'action de ressorts de rappel 11, qui s'opposent à l'action de la force centrifuge. A l'intérieur du chapeau de distributeur est disposé un doigt de disrupture 12. Le doigt 12 comporte > à sa partie inférieure, un logement cylindrique intérieur présantant une saillie sur une de ses génératrices. Le doigt 12 est porté par un manchon 33 qui comporte une encoche radiale 3b où peut venir se placer la saillie du logement intérieur du doigt 12, lorsque manchon 3a vient se positionner dans ledit logement.Le manchon est emmanché à force sur l'extrémité de l'arbre 3 qui est constitué par l'aiguille Eg, cet emmanchement étant realisé après montage complet du distributueur, de façon que le manchon ait verticalement une position prédéterminée par rapport à la bordure supérieure du carter 1 et de façon que l'encoche 3t ait une position angulaire déterminée par rapport à un point de référence de l'arbre 3. Le doigt 12 porte une languette de disrupture 13, qui est en contact avec le plot de la borne et dont l'extrémité se ddplace en regard des plots correspondants aux quatre bornes Entre le dispositif d'avance centrifuge ci-dessus décrit et le doigt de disrupture 12 est disposé un ensemble capteur qui forme une cassette désignée par 14 dans son ensemble. La cassette 14 est constituée d'une partie fixe enserrée entre deux flasques parallèles 15 et d'une roue mobile qui tourillonne entre les flasques 15, dans la zone centrale desdits flasques, en étant entrainées par le plateau mené 8 de l'avance centrifuge. Entre les deux flasques 15 sont disposés, symétriquement par rapport à un plan diamètral du distributeur, deux conducteurs de flux 16 constitués chacun d'une bande de tale d'acier pliée en forme de "L". L'une des branches de l'équerre, que constitue chaque conducteur de flux î6, est insérée dans la zone centrale d'une bobine d'induction 17 dont le signal est destiné à commander l'allumage du moteur auquel est associé le distributeur selon l'invention. La bobine 17 est réalisée sur un support 18 selon l'axe duquel sont enfilées ltune contre l'autre les deux branches correspondantes des deux conducteurs de flux 16.A leur extrémité, qui est opposée à celle où se trouve la bobine 17, les deux conducteurs de flux 16 comportent chacun un pale fixe, l9a, 19b respectivement, obtenu par pliage en équerre d'une languette découpée dans le conducteur de flux correspondant. Les pales l9a, 19b sont disposés radialement dans le même plan diamètral mais l'un se trouve au voisinage du flasque 15, qui est à la partie inférieure de la cassette, alors que autre se trouve au voisinage du flasque 15, qui est à la partie supérieure de la cassette. La roue mobile associée à la partie fixe, qui vient d'être décrite, comporte dans sa partie centrale un aimant permanent 20 constitué d'un anneau en ferrite établissant un champs parallèle à l'axe de l'anneau. L'aimant 20 est enserré entre deux disques annulaires identiques 21S, 21b situés respectivement au niveau des pôles fixes 19a, l9b. Les disques 21a, 21b comportent, à leur périphérie, quatre dents. polaires 22 disposées à 90 l'une de l'autre. Les dents polaires 22 de ltun des disques sont disposées à l'aplomb des dents polaires 22 de l'autre disque. De part et d'autre des disques 21a et 21E, la roue mobile comporte deux portées de tourillonnement 23 et 24 disposées respectivement au niveau des flasques 15 de la partie fixe de l'ensemble capteur. Ces portées de touril lonnement coopèrent avec des paliers de tourillonnement 25 disposée sur la bordure de l'évidement central des flasques 15 de sorte que la roue mobile peut tourillonner dans l'évidement central des flasques 15, le glissement étant localisé sur les portées 23 et 24. L'ensemble des éléments de la roue mobile 20, 21a, 21b, 23, 24 est enfilé sur un manchon amagnétique 26, que l'on met en place sur l'aiguille 3c de l'arbre 3, en permettant un pivotement relatif de la roue mobile par rapport à l'aiguille 3c gracie au coussinet 27. L'ensemble capteur constitué par la cassette, qui vient d'entre décrite, est mise en place sur l'aiguille 3c et l'encoche 15S, que présente chacun des flasques 15, permet de relier ladite cassette à l'extrémité 28 de la tige de commande de l'avance à dépression associée à l'allumeur, qui vient d'être décrit, ladite tige de commande n'ayant pas été représentée sur le dessin mais passant par l'orifice la prévu à cet effet dans la paroi du carter de l'allu-- meur.L'arbre 3 est entraSné par le moteur ; l'avance centrifuge permet de décaler le plateau mené 8 par rapport à l'arbre 3 c'est à dire de décaler en rotation la roue mobile 20, 21a, 21b, par rapport à l'arbre 3, bien que cette roue mobile soit entranée par ledit arbre 3 ; l'avance à dépression permet de décaler par rapport au carter les flasques 15 de la partie fixe de l'ensemble capter. Il en résulte que la position relative de la partie fixe de l'en- semble capteur par rapport à la roue mobile est bien soumis à la fois à l'avance centrifuge et à l'avance à dépression. Lorsque l'une des dents polaires 22 du disque 21a vient en regard du pale fixe l9a, une dent polaire 22 du disque 21b vient également en regard du pôle fixe 19b : il en résulte qu'au niveau des deux disques 21a et 21, les entrefers entre la roue polaire et les conducteurs de flux 16 se trouvent extrêmement réduits de sorte que le circuit magnétique à une faible réluctance et qu'un grand flux traverse la bobine 17 en raison de l'existence du champ créé par l'aimant 20.Lorsque l'arbre 3 entratrie la roue mobile de quelques degrés par rapport à la position précddente, les dents 22 des deux disques 21a et 21b ne se trouvent plus en face des pales fixes 19a et 19b de sorte que l'entrefer se trouve alors très important ce qui correspond à un faible passage du champ magnétique à travers la bobine 17. I1 en résulte donc une forte variation de flux et par conséquent un signal important aux bornes de ladite bobine 17. Il convient de remarquer que le signal est d'autant plus important que la bobine 17 peut être plus grosse puisque la distance entre les deux conducteurs de flux 16 peut être totalement occupée par ladite bobine 17, ce qui n1 était pas le cas dans la réalisation antérieure correspondant à la demande de brevet français n074-34.751. De plus l'aimant 20 peut être très largement dimensionné, ce qui permet de disposer d'un champ magnétique important. Enfin, les entrefers parasites au niveau du noyau de la bobine 17 sont extrêmement réduits. Pour toutes ces raisons, le signal obtenu aux bornes de la bobine 17 est très important et peut strie exploité facilement dans un dispositif d'allumage électronique. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour celà du cadre de l'invention. REVEND I CA T IONS 1 - Ensemble capteur permettant de générer un signal en fonction de la position d'un arbre asservi à la vitesse, ledit ensemble capteur étant constitué d'une roue mobile entratnée en rotation par l'arbre et d'une partie non entraînée par ledit arbre, dite "partie fixes, cet ensemble capteur comportant au moins un circuit magnétique constitué d'au moins un aimant permanent générateur de flux, d'au moins deux entrefers définis chacun entre un pôle solidaire de la partie fixe de l'ensemble capteur et un pôle solidaire de la roue polaire et d'au moins une bobine d'induction solidaire de la partie fixe de l'ensemble capteur et traversée par des conducteurs de flux reliés aux pales portés par la partie fixe de l'ensemble capteur, caractérisé par le fait que le (ou ; les) aimant(s) est (ou : sont) porté(s) par la roue mobile de l'ensem- ble capteur, et est (ou : sont) disposé(s) entre deux éléments de la roue mobile constitues en matériau magnétique, au moins une partie de la bordure de chacun desdits éléments constituant l'un des pales de l'un des entrefers du circuit magnétique. 2 - Ensemble capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est porté par l'arbre. 3 - Ensemble capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la partie fixe est délimitée par deux flasques sensiblement perpendiculaires à l'arbre. 4 - Ensemble capteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le champ magnétique généré par l'ai- mant est sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre. 5 - Ensemble capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'un au moins des deux éléments de la roue mobile, qui enserrent 1' (ou . les) aimant(s), porte sur sa bordure des dents polaires. 6 - Ensemble capteur selon la revendication 5Ecaractérisé par le fait que les deux éléments magnét;iques, qui enserrent 11 (ou les) aimant(s), sont identiques, leurs dents polaires étant disposées au droit les unes des autres. 7 - Ensemble capteur selon l'une des revendication 1 à 6 caractérisé par le fait que la partie fixe comporte deux pales diamétralement opposés par rapport à l'arbre, chacun des deux pales étant disposé au niveau de l'un des éléments magnétiques qui enserrent 1' (ou : les) aimant(s). 8 - Ensemble capteur selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que 1' (ou les) aimant(s) et les deux éléments magnétiques, qui 1' (ou les) enserrent, sont des anneaux circulaires de diamètres voisins, l'ensemble étant monté sur un manchon amagnétique. 9 - Ensemble capteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le manchon tourillonne sur l'arbre ou sur un axe porté par ledit arbre. 10- Ensemble capteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la roue polaire comporte une portée au droit de chacun des flasques de la partie fixe, un organe de roulement ou de tourillonnement étant interposé entre ladite portée et le flasque correspondant. 11- Ensemble capteur selon l'une des revendications 3 ou 10, caractérisé par le fait que les flasques de la partie fixe sont réalisés en matériau amagnétique et sont reliés entre eux par les conducteurs de flux associés à chacun des pales de ladite partie fixe. 12- Ensemble capteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les conducteurs de flux afférents à chaque pale de la partie fixe sont des bandes de tale magnétique. 13- Ensemble capteur selon la revendication 12, caractérisé par le fait que chaque pale de la partie fixe est constitué, au droit d'un élément magnétique enserrant 1' (ou : les) aimant(s) de la roue mobile, par un pliage en équerre de l'une des extrémités d'un conducteur de flux dont l'autre extrémité est inséréadans la bobine d'induction pour en constituer le noyau. 14- Ensemble capteur selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait que les conduteura de flux afférentes aux sensiblement deux pales de la partie fixe sont/identiques et disposés symétriquement par rapport au centre de la roue mobile, chacun de ces conducteurs ayant la forme d'un "L" dont une extrémité comporte une partie pliée pour constituer un pôle magnétique. 15- Ensemble capteur selon l'une des revendications 3 ou 10, caractérisé par le fait que la partie fixe comporte un cache en matériau amagnétique disposé entre les flasques en vis-à-vis de la roue polaire du coté où ne se trouve pas la bobine d'induction. 16- Distributeur d'allumage permettant de générer un signal destiné à commander l'allumage d'un moteur à combustion interne, ce distributeur comportant un carter dans lequel tourillonne un arbre asservi à la vitesse du moteur et un ensemble capteur disposé à l'intérieur du carter précité, caractérisé par le fait que l'ensem- ble capteur utilisé est un ensemble capteur selon l'une des reven dicationsl à 15. 17 - Distributeur d'allumage selon la revendication-16, destiné à un moteur à quatre cylindres et à quatre temps, caractérisé par le fait que ltun au moins des éléments magnétiques de la roue mobile de l'ensemble capteur comporte quatre dents polaires disposées à 900 l'une de l'autre. 18 - Distributeur d'allumage selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé par le fait que la roue mobile de l'ensemble capteur est liée au plateau mené du dispositif d'avance centrifuge du distributeur. 19 - Distributeur d'allumage selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé par le fait que les flasques de la partie fixe de l'ensemble capteur sont reliés à la tige de commande d'un dispositif d'avance à dépression.