Brevet FR2458075A1 — publié le 19801226

L'invention concerne un indicateur de vitesse à induction destiné à détecter le déplacement, le début du déplacement et/ou la fin du déplacement d'un élément de construction, comportant un noyau en fer portant au moins deux branches et une bobine à induction placée sur ce noyau en fer, indicateur par lequel sont détectéés les lignes de force qui passent dans le noyau en fer et qui se ferment en dehors de la bobine à induction sur une fente d'air, et comportant aussi un tiroir pénétrant dans la fente d'air, qui est accouplé avec l'élément de construction et qui est fait d'une matière métallique conductrice de l'électricité. On connaît déjà des indicateurs de parcours à induction de ce genre, dans lesquels le noyau de fer est établi en forme de U et où l'une des deux branches de ce noyau de fer, qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre, est prise dans une bague court-circuitée formant la coulisse et qui est déplacée le long de la dite branche par l'élément de construction, cette bague modifiant alors l'inductivité de la bobine enroulée sur le côté formant la culasse et qui est alimentée en courant alternatif. L'inductivité de la bobine se modifie en général linéairement avec la position de la bagué court-circuitée. Pour que l'on puisse détecter, avec un indicateur de parcours à induction du type décrit dans le préambule, le déplacement, le début du déplacement et/ou la fin du déplacement d'un élément de la construction, par exemple de l'aiguille de la buse d'une soupape d'injection Diesel, il est proposé, suivant la caractéristique essentielle de l'invention, de prévoir pour le noyau de fer une magnétisation à champ de courant continu. On peut obtenir cette magnétisation à champ de courant continu soit en alimentant la bobine d'induction en courant continu, soit en disposant un aimant permanent sur le noyau de fer, de préférence sur l'emplacement de la culasse qui se trouve entre les deux branches. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un indicateur de vitesse à bague court-circuitée, - la figure 2 représente la courbe de la tension U induite dans la bobine 5, - la figure 3 illustre un deuxième exemple de réalisation de l'invention où il est prévu un aimant permanent à la place de la culasse, - la figure 4 illustre un exemple de réalisation comportant deux noyaux à trois branches, - la figure 5 montre un autre exemple de réalisation où la bobine alimentée en courant continu est remplacée par un aimant permanent, - la figure 6 montre un exemple de réalisation qui permet de détecter aussi bien des mouvements de translation perpendiculaires entre eux que des mouvements de rotation, - la figure 7 illustre une duplication de l'indicateur de la figure 6, établie avec un montage différentiel, - la figure 8 montre une modification de l'étrier à court-circuit de la figure 7, - la figure 9 représente un exemple de réalisation où la bobine est posée sur une des branches de l'induit en forme de U, - la figure 10 mnntre les déplacements de la tale d'amortissement pour la modification de l'inductivité de la bobine, - la figure 11 illustre un dispositif différentiel qui représente pratiquement une duplication de l'exemple de réalisation de la figure 9. L'indicateur de vitesse à bague courtcircuitée illustré schématiquement dans la figure 1 possède un noyau de fer 1 obtenu par l'empilage de lamelles en forme de U, comportant deux branches 2 et 3, parallèles, ainsi qutune culasse 4 reliant ces branches ensemble par un côté. Sur cette culasse 4 est placée une bobine d'induction 5, exécutée avec de nombreuses spires, dont l'inductivité peutWvarier entre des valeurs de 30 mH jusqu'à 130 mH, sous lteffet d'une bague cour; circuitée formée d'une tale 7. Cette tale contient deux passages 8 et 9 dans lesquels s'engagent avec un jeu sur tout leur pourtour, les deux branches 2 et 3 entourées par la bague court cicuitée.La bague court circuitée est reliée mécaniquement avec un élément de construction, par exemple l'aiguille d'injection d'une soupape d'injection Diesel - qui ntest pas représentée - de façon telle que si cet élément de construction se déplace, la bague court-circuitée 7 peut être déplacée par rapport à la bobine 5 sur le parcours s. Pour que l'on obtienne la magnétisation à champ de courant continu, on fait passer dans la bobine 5 un courant continu I. Si la vitesse de la bague court-circuitée 7 est constante, il s'établit alors entre les bornes 11 et 12 de la bobine 5, une tension U constante sur tout le parcours s. Le niveau de cette tension est fonction de la vitesse v = ds/dt de la bague court-circuitée et donc de l'élément de construction qui lui est accouplé, et est d'autant plus élevée que la vitesse est plus grande, il se produit chaque fois, au commencement et à la fin du mouvement, aux instants t1 et t2, un bond de tension, les polarités de ces bonds étant inverses et correspondant aux signes des quotients différentiels ds/dt. L'avantage particulier que l'on a à faire fonctionner selon l'invention la bobine à induction 5 avec un courant continu I constant réside en ce que ltensemble du dispositif est mieux protégé contre les influences extérieures (pièces de fer, champs parasites et autrés) que dans les dispositifs connus, qui fonctionnent avec du courant alternatif. Comme indicateur de vitesse, le dispositif possède une linéarité élevée sur une grande partie de la sa longueur, les bonds de tension qui caractérisent le commencement et la fin du déplacement étant fortement prononcés et se situant par exemple dans tordre de grandeur de 0,1 volt, ce qui permet de les évaluer facilement. La figure 3 illustre un deuxième exemple de réalisation qui se distingue de l'exemple de réalisation de la figure 1 seulement par le fait que l'on prévoit au lieu de la pièce formant culasse désignée par 4 dans la figure 1, un aimant permanent t4 qui, pour plus de clarté, est indiqué par des hachures obliques. Cet aimant permanent 14 provoque dans le noyau de fer 1 une magnétisation à champ de courant continu dont l'intensité se modifié linéairement quand la bague court-circuitée 7 se déplace vers la bobine 5 avec une vitesse constante v = ds/dt. Au cours de ce déplacement, il est induit dans la bobine-5 une tension U qui présente également la courbe momentanée illustrée dans la figure 2. Alors que les exemples de réalisation suivant les figures 1 à 3 ne peuvent être utilisés que pour détecter des mouvements de translation déléments de construction, les exemples de réalisation des figures 4 et 5 sont prévus pour la détection de 1'angle de rotation ou d'un arbre 15, par exemple de l'axe du papillon d'un moteur à combustion interne, non représenté. L'exemple de réalisation de la figure 4 comporte deux noyaux en fer 16 et 17, à trois branches, qui sont disposés diamétralement par rapport à l'arbre 15 de façon telle, que les branches extérieures 18, 19 supérieures des deux noyaux en fer 16 et 17, de même les- branches médianes 20, 21 et les branches extérieures 22 et 23 inférieures, se trouvent face à face, à la même distance de l'arbre 15, chaque fois sur un plan commun perpendiculaire à cet arbre 15. Sur la branche médiane 20 du noyau en fer de droite 16 est disposée une bobine d'induction 24, tandis que sur la branche médiane 21, il est disposé une deuxième bobine d'induction 25. Dans les espaces intermédiaires qui séparent les branches médianes 20 et 21 et les branches extérieures 18, 19, et 22, 23, s'engagent deux plateaux affaiblisseurs 26 et 27 de forme identique, qui sont fixés sur l'axe 15 à une certaine distance axiale l'un de l'autre. ils présentent un contour 28 qui s'étend symétriquement par rapport à un plan passant par l'axe A de l'arbre 15, plan non représenté dans la figure. La distance r du bord 28 augmente d'une valeur minimum rO pour OL O, linéairement, sur un angle de rotation de 1800, jusqu'à un maximum r max = rO + c. 1800, et retombe linéairement quand on continue à faire tourner l'arbre 15. Dans la position angulaire ol = 1800, représentée par la figure 4, les deux plateaux d'affaiblissement 26 et 27 s'engagent le plus profondément dans le noyau de droite 16, et le moins profondément dans le noyau de gauche 17, dont la bobine d'induction 25 présente en conséquence, dans cette position angulaire, le minimum d'inductivité, tandis que l'inductivité de la bobine de droite 24 atteint son maximum. Quand les deux bobines 24 et 25 sont alimentées, de la façon indiquée sur la figure 1, avec un courant continu constant, et quand l'arbre 15 tourne avec les deux plateaux d'affaiblissement 26 et 27, il est induit dans les bobines 24 et 25 des tensions qui dépendent de la vitesse de rotation, et dont les polarités s'inversent chaque fois après une rotation sur un angle maximum de 1800. De même que dans l'indicateur d'angle de la figure 4, il est prévu dans l'indicateur d'angle de la figure 5 un dispositif différentiel dans lequel on prévoit, sur l'arbre commun 15, quatre plateaux affaiblisseurs 31 à 34, disposés par paires. Ces quatre plateaux affaiblisseurs sont tous établis de façon congruente entre eux, mais sont toutefois montés sur l'arbre 15 en étant décalés par paires les uns par rapport aux autres, de telle façon que, si l'arbre 15 effectue la rotation indiquée sur l'angle de rotation oC s les deux plateaux affaiblis- seurs 31 et 32 supérieurs pénétrent progressivement de moins en moins, à partir de la plus grande profondeur de pénétration illustrée, dans le noyau 16, tandis que les deux plateaux inférieurs 33 et 34 ont une profondeur de pénétration dans le second noyau en fer 17 qui augmente progressivement à partir de la valeur zéro illustrée. L'inductivité des bobines 24 et 25 diminue par suite dans l'une des bobines, pendant qu'elle augmente dans l'autre bobine. Alors que dans l'exemple de réalisation de la figure 4, les deux noyaux en fer 24 sont diamétralement opposés, dans l'exemple de réalisation de la figure 5, ils sont placés d'un côté de l'arbre 15 sur un plan commun, passant par l'axe de cet arbre 15, et permettent de détecter la position angulaire momentanée et la vitesse de rotation de l'arbre 15 sur une zone de rotation de 3600. Aussi bien dans exemple de réalisation de la figure 4 que dans celui de la figure 5, l; magnétisation du champ à courant continu des noyaux en fer peut être obtenue au moyen d'un aimant permanent au lieu de l'être au moyen d'un courant continu constant alimentant les bobines, cet aimant permanent étant monté sur la branche médiane, ou à la place de la branche médiane, des deux noyaux en fer 24 et 25. Avec l'exemple de réalisation de la figure 6, on peut détecter aussi bien deux mouvements de trans lation perpendiculaires l'un à l'autre que des mouvements de rotation. Cet indicateur de parcours ou d'angle comporte un noyau en fer 36 en forme de U, fait de lamelles empilées, entre les branches 37 et 38 duquel est placé un induit en fer 39, également lamellé dans le sens de la longueur, de telle façon qu'entre les faces frontales de l'induit et les sections terminales des branches 37 et 38, il leste chaque fois une fente d'air, ces deux fentes 40 et 41 étant d'égale grandeur. Sur l'induit 39 est placée une bobine d'induction 42, exécutée avec de nombreuses spires, et qui est alimentée par un courant continu constant pour permettre d'obtenir une magnétisation à champ de courant continu, agissant sur le noyau en fer 36 et sur l'induit 39.Dans l'exemple de réalisation représenté, il est toutefois prévu, comme dans l'exemple de réalisation de la figure 3, au lieu d'un champ électromagnétique, un aimant permanent 43 pour produire le champ continu magnétique. Ce champ traverse le bobinage 42 de l'induit avec une intensité qui dépend de la profondeur à laquelle pénètrent, dans les fentes d'air 40 et 41, les deux extrémités des branches 44 et 45 d'un étrier courtcircuité 46. Cet étrier court-circuité 46 est obtenu en courbant une bande de tôle de cuivre et est accouplé avec un élément de construction, non représenté, dont les déplacements sont transmis à l'étrier 46 et communiquent à ce dernier deux mouvements de translation v1 et v2, perpendiculaires entre eux et un mouvement de rotation ou d'orientation v3.De la profondeur de pénétration momentanée des branches 44 et 45 dépend l'importance du flux magnétique qui passe dans la bobine 42, et de l'importance des modifications du flux par unité de temps dépend l'importance de la tension induite dans la bobine; cette tension est une dimension de la vitesse de déplacement de l'étrier courtcircuité 46, et de l'élément de construction qui lui est accouplé. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, il est prévu sur la face intérieure du noyau en fer 36 en forme de U, une tôle de cuivre 47 en forme d'étrier qui empêche que les lignes du champ puissent s'échapper latéralement par rapport à l'étrier court-circuité46. En variante de l'exemple de réalisation illustré, il est possible de raccorder d'un côté l'induit 39 à l'une des branches 37 ou 38 du noyau de fer 36, de façon à former une disposition ne comprenant qu'une séule fente d'air. Cette disposition donne l'avantage que l'induit 39 qui porte la bobine 42 peut être fixé plus facilement, notamment au moyen de la tôle 47 à court-circuit, fixe, quand celle-ci est prolongée jusqu'à s'appuyer sur cet induit. L'exemple de réalisation de la figure 7 représente un doublement de l'indicateur de la figure 6 en une disposition différentielle. En symétrie de rotation et en symétrie de réflexion par rapport à un axe B, indiqué par une ligne en traits et points, on dispose ici un second noyau en fer 50 avec l'induit 51 afférent, y cf3FRpris la bobine 53, les pièces qui correspondent à celles de la figure 6 étant disposées dans la figure 7 à gauche de l'axe de symétrie et portant les mêmes références que dans la figure 6. Entre les deux noyaux en fer 36 et 50, il est prévu un étrier court-circuité 54, commun en forme de double T, qui est fait de tôle de cuivre et qui possède une âme longitudinale 55 s'étendant verticalement, à une certaine distance, parallèlement à laxe B.De cette âme partent, à la partie supérieure deux bras horizontaux 56 et 57, et à l'extrémité inférieure deux bras horizontaux 58 et 59. Les deux bras 57 et 59 s'engagent, l'étrier 54 court-circuité étant dans la position représentée, profondément dans les deux fentes d'air du noyau en fer de gauche, et recouvrent alors toute la surface frontale de l'induit de gauche 39, tandis que les bras 56 et 58 de droite restent dans la position illustrée, en dehors des fentes d'air correspondantes du noyau en fer 50 de droite. L'étrier court-circuité illustré peut exécuter par rapport à l'axe B, un mouvement de translation indiqué par une flèche v1, ou un mouvement de rotation v3 autour de l'axe B ; dans les deux cas, l'inductivité de l'une des deux bobines, par exemple de la bobine 42, est augmentée, et en même temps ltinductivité de la seconde bobine 52 est-diminuée. La figure 8 montre une variante de ltexem- ple de réalisation d'un étrier court-circuité qui peut trouver une utilisation, à la place de l'étrier court-circuité 54, dans le dispositif représenté par la figure 7. L'étrier court-circuité de la figure 8 est obtenu en courbant une bande de tôle de cuivre, et possède une âme 60, centrale, à partir de laquelle sont repliés à angle droit vers deux-côts différents deux bras ,supérieures 62 et 63, ces bras représentant chacun seulement la moitié de la largeur de l'âme centrale. Au bras inférieur 59 du dispositif de la figure 7 correspond, dans la variante ce réalisation de la figure 8, la patte inférieure 65, qui est repliée à partir de l'âme centrale 60 en sens inverse de la seconde patte inférieure 64.Les deux pattes de droite forment, en commun avec l'âme centrale 60, l'un de deux étriers court-circuités, dont l'un augmente l'inductivité de la bobine de droite 52 lors d'un mouvement de translation indiqué par la flèche- v2 et diminue celle de la bobine de gauche 42, suivant la direction dans laquelle l'étrier court-circuité est déplacé. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 9, il est prévu un noyau en fer 70 en forme de U, à deux branches, dont la branche qui porte la référence 71 porte une bobine 72, dont l'inductivité peut être modifiée à l'aide d'une tôle d'affaiblissement 73 hémicylindrique, qui entoure l'autre branche 74 du noyau en fer sur à peu près la moitié de sa circonférence. La tle d'áffaiblissement 73 forme une partie drune douille en cuivre 7f, qui est entaillée sur à peu près la moitié de sa longueraxiale pouriformér cette-tôle 73 et qui est limitée par une surface de coupe 76 s1 étendant perpendiculairement à son axe de rotation C.Quand la douille 75 tourne d'un angle de rotation indiqué par t sur l'axe de rotation C, la tôle d'affaiblissement 73 peut prendre la position indiquée à gauche dans la figure 10 pour S = O, dans laquelle cette tôle 73 n'intercepte pas les lignes de champ du champ magnétique produit dans le noyau en fer 70, qui vont de la branche 74 à la branche 73 ou inversement : par suite l'inductivité L de la bobine 72 présente une valeur maximum, qui descend à une valeur minimum quand la tôle d'affaiblissement 73 tourne en prenant la position représentée à droite dans la figure 10. Quand cette totalisation est telle que ! = 1800, la tôle 73 se trouve notamment totalement entre les deux branches 74 et 71. Le dispositif différentiel illustré en plan frontal dans la figure 11 représente pratiquement un doublement de l'exemple de réalisation de la figure 9. Il est notamment disposé chaque fois, sur les branches extérieures 81 et 82 d'un noyau en fer 80 en forme de E, l'une de deux bobines 83 et 84; il est prévu alors comme dans l'exemple de réaliation de la figure 9, une tôle d'affaiblissement 73 hémicylindrique qui entoure la branche centrale 85 du noyau en fer 80 sur la moitié de sa circonférence, et protège avec une force différente suivant sa position de rotation, cette branche centrale 85 contre les branches extérieures 81 et 82. Dans la position, représentée dans la figure 11, de la tôle d'affaiblissement 73, ltinductivité Lt de la bobine 83 est sensiblement plus faible que l'inductivité L2 de la bobine 84, sur laquelle le champ magnétique produit dans le noyau en fer 80 peut exercer toute son action. REVENDICATIONS 1.- Indicateur de vitesse à induction destiné à détecter le déplacement, le début du déplacement et/ou la fin du déplacement d'un élément de construction, comportant un noyau en fer portant au moins deux branches et une bobine à induction placée sur ce noyau en fer, indicateur par lequel sont détectées les lignes de force qui passent dans le noyau en fer et qui se ferment en dehors de la bobine à induction sur une fente d'air, et comportant aussi un tiroir pénétrant dans la fente d'air, qui est accouplé avec l'élément de construction et qui est fait d'une matière métallique conductrice de l'électri- cité, indicateur caractérisé en ce que l'on prévoit, pour le noyau en fer, une magnétisation à champ de courant continu. 2.- Indicateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est prévu, pour obtenir une magnétisation à champ de courant continu dans le noyau en fer (1), un aimant permanent placé de préférence dans la zone de la culasse (4). 3.- Indicateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine d'induction (5) est alimentée en courant continu (1).