Brevet FR2438176A1 — publié le 19800430

la présente invention a trait à un capteur de position an gulaire,utilisable notamment pour un dispositif d'allumage ou allumeur destiné à générer des signaux électriques déclenchant la décharge d'une bobine d'allumage, qui envoie un courant haute tension de moteur sur une bougie de cylindre/ à combustion interne au moment où l'al- lumage dans ledit cylindre est souhaité.Dans de tels capteurs, qui coopèrent généralement avec des circuits électroniques disposés en aval, on souhaite obtenir une impulsion électrique d'amplitude aussi grande que possible et de largeur aussi faible que possible la grande amplitude de l'impulsion délivrée par le capteur évite d'avoir à amplifier le signal par un étage d'amplification onéreux ; la faible largeur de l'impulsion augmente la précision du moment où le capteur provoque un déclenchement dans le circuit électronique situé en aval. En outre, lorsque ces capteurs sont utilisés pour des allumeurs, il est particulièrement important qu'ils fournissent des impulsions sensiblement constantes quelles que soient la vitesse de rotation et les variations de température. On connait les fils sagnétiques à noyau obtenue par un trai testent mFcanique et thermique d'un alliage fer-nichel, tels que ceux décrits dans le brevet français 2.112.927. ---------- ------------------ --------- Ils sont constitués d'une gaine ex- térieure relativement dure ayant un champ coercitif relativement rort et d'une âme entourée par la gaine précitée, ladite âme étant moins dure et ayant un champ coercitif relativement faible. En l'absence de champ, la gaine a une rétention magnétique suffisante pour coupler l'âme par aimantation, de sorte que l'âme devient aimantée dans un sens axial opposé au sens axial de l'aimantation de la gaine.Cependant, lorsque le fil-------- est placé dans un champ externe d'intensité supérieure au champ de l'enveloppe et de polarité opposé à celle de l'enveloppe, on provoque l'inversion de l'aimantation de l'âme du fil et cette inversion est réalisée de façon brutale en créant une variation de flux importante, qui peut être utilisée pour générer dans une bobine une impulsion électrique. Les impulsions électriques obtenues de la sorte avec ce type de fil peuvent être de plusieurs volts et s'étalent sur une durée d'environ 20 microsecondes. Le phénomène est sensiblement indépendant de la vitesse d'établissement du champ externe et de la température. Lorsque le champ externe est supprimé, la gaine, grace à sa forte aimantation rémanente capture à nouveau l'âme du fil en provoquant une autre variation du flux magnétique pour revenir à l'état initial. On a donc pensé à utiliser ce phénomène pour réaliser des générateurs d'impulsions comme il est décrit dans le brevet fran çais 2 114 873. On a proposé également d'utiliser les impulsions de ce type pour commander l'allumage des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. Dans le cas où l'on utilise les fils - pour réaliser un capteur de position angulaire, on cherche à utiliser des fils aussi longs que possible sans augmenter les dimensions du capteur, de façon à obtenir des impulsions aussi fortes que possible.L'un des buts de l'invention est de proposer un capteur mettant en oeuvre une assez grande longueur de fils -------, en raison du fait que l'on utilise en série, dans un même circuit magnétique, deux tronçons de r il fil ------- disposés parallè- lement, les gaines extérieures des deux tronçons étant aimantées dans des directions opposées.Par ailleurs, dans le capteur selon l'invention, un même couple de deux tronçons de fils ------- permet d'obtenir une impulsion tous les 1800 de rotation, ce qui, dans le cas de l'utilisation pour un allumeur, permet l'allumage d'un couple de cylindres ; pour réaliser l'allumage de n couples de cylindres décalés l'un par rapport à l'autre de 3600/n, on a prévu de disposer sur le rotor du capteur les fils ------- en n nappes superposées identiques décalées angulairement de 3600/n.Par exemple, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres et quatre temps, le rotor du capteur selon l'invention utilisé dans un allumeur com- porte deux nappes constituées chacune de deux tronçons parallèles de fil -------, ces deux nappes étant décalées angulairement de 90 . Le stator du capteur selon l'invention comporte un aimant permanent susceptible de générer le champ de commande des fils ainsi qu'une bobine repérant les variations de flux au moment où l'on inverse le champ dans lime des fils. La présente invention a donc pour objet le produit indu triel nouveau que constitue un capteur de position angulaire utilisable notamment pour un allumeur de moteur à combustion interne de véhicules automobiles, ledit capteur comportant, d'une part, un rotor entratné en rotation et, d'autre part, un stator, caractérisé par le fait que le rotor comporte, sensiblement perpendiculairement à son axe, au moins un fil magnétique à noyau dont les extrémités peuvent venir, par rotation du rotor, en vis-à-vis de deux pales magnétiques opposés, pour fermer un circuit magnétique initialement ouvert comportant un aimant et faisant partie du stator, une bobine d'induction repérant les variations de flux dans ledit circuit magnétique. Dans un mode préféré de réalisation, le rotor comporte au moins une nappe constituée de deux tronçons sensiblement parallèles de fil magnétique à noyau, les gaines extérieures des deux tronçons étant aimantées en sens inverse, les extrémité. des deux tronçons pouvant venir, au cours de la rotation du rotor en vis- à-vis des piles du stator, ledit aimant créant dans l'*me des fils magnétiques à noyau un champ supérieur et opposé à celui créé par le champ émanant de la gaine desdits fils ; dans le stator, l'aimant et le noyau de la bobine d'induction sont diamétralement opposés par rapport à l'axe du rotor, les deux tronçons de fil magnétique à noyau d'une nappe du rotor étant disposés symétrique- ment par rapport à l'axe du rotor. La présente invention a également pour obJet un allumeur pour moteur à combustion interne utilisant un capteurXang type ci-dessus défini, chaque nappe de deux tronçons de fil magn6- tique à noyau du rotor fournissant dans la bobine les impulsions pour l'allumage de deux cylindres du moteur associé à l'allumeur, lesdits cylindres ayant des fonctionnements décalés de 40 moteur. Dans un mode préféré de réalisation, l'allumeur comporte n nappes de deux tronçons de fil magnétique à noyau, le moteur associé comportant 2n cylindres, les n nappes étant décalées les unes par rapport aux autres parallèlement à l'axe du rotor, les tron- çons d'une nappe étant décalés angulairement de 3600/n par rapport aux tronçons d'une autre nappe de l'ensemble de nappes ; dans le cas où l'allumeur est associé à un moteur à quatre cylindres, ledit allumeur comporte deux nappes de deux tronçons de fil magnétique à noyau, les tronçons de chaque nappe étant perpendiculaires aux tronçons de l'autre nappe ; le stator du capteur est monté mobile par rapport au carter de l'allumeur, sa position étant commandée par un dispositif d'avance à dépression ; les nappes de tronçons de fil magnétique à noyau sont disposées dans un disque perpendiculaire à l'axe du rotor de l'allumeur qui constitue le rotor du capteur, ce disque étant solidaire du plateau mené d'un dispositif d'avance centrifuge ; les tronçons de fil magnétique à noyau du disque affleurent par leurs deux extrémités à la périphérie du disque ; les tronçons de fil magnétique à noyau ont une longueur comprise entre 0,75 D et 0,90 D, D étant le diamètre du disque ; l'une des nappes de tronçons de fil magnétique à noyau est disposée sur l'une des faces du disque, alors que l'autre nappe est disposée sur l'autre face du disque ; dans une variante, les deux nappes de tronçons de fil magnétique à noyau sont moulées dans le disque lui-me^me. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatir, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin : - la figure 1 représente une vue en plan de l'allumeur se lon l'invention ; - la figure 2 représente une coupe selon II-II de la figure 1. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 le carter de l'allumeur selon l'invention. Le carter 1 est cylindrique et comporte, à sa partie inférieure, un manchon la où tourillonne l'arbre menant 2 de l'allumeur. L'arbre 2 est entratrié par le moteur à une vitesse égale à la moitié de celle du moteur. L'arbre 2 est solidaire du plateau menant 3 d'un dispositif d'avance centrifuge ; le plateau menant 3 porte les axes des masselottes 5, lesdites masselottes 5 coopérant avec des galets 6 solidaires du plateau mené 4 du dispositif d'avance centrifuge. Le plateau mené 4 est solidaire d'un manchon 7 dans la zone centrale duquel est disposé le prolongement 8 de l'arbre menant 2, des coussinets 9 étant interposés entre le manchon 7 et le prolongement 8 de l'arbre menant.Le manchon 7 est solidaire d'un disque 10 perpendiculaire à l'axe de l'arbre 8. Autour du manchon 7, on a disposé un fourreau cylindrique 11 jouant le rôle de coussinet, et maintenu extérieurement par le stator 12 de l'allumeur. Le stator 12 est maintenu en position dans le carter 1 par le téton 13 de la tige de commande 14 de la pompe à dépression 15 associée à l'allumeur. Lorsque la pompe à dépression 15 fonctionne, le téton 13, qui est inséré entre les deux dents 16 d'une fourche du stator, entrasse ledit stator en rotation par rapport au rotor. En l'absence de toute action de la pompe à dépression 15, le rotor tourillonne par rapport à un stator fixe, mais la position du rotor par rapport au prolongement 8 de l'arbre menant 2 peut varier angulairement sous l'action du dispositif d'avance centrifuge (2, 3, 4, 5, 6). Le stator 12 est réalisé en matériau amagnétique et il porte un aimant 17 et un noyau de ferrite 18 parallèles entre eux et symétriques par rapport à l'axe de l'arbre 8. L'aimant 17 comporte des plaquettes d'extrémité 17gS 17b et le noyau 18 comporte des plaquettes d'extrémité 18J 18b. Les plaquettes 17bS 18b sont disposées dans un même plan et les plaquettes 17~ et 18a sont disposées dans un plan parallèle au précédent. Les extrémités de ces quatre plaquettes qui sont dirigées vers l'axe de l'arbre 8 sont situées à une très faible distance de la bordure du disque 10, cette distance constituant un entrefer pour le circuit magnétique de l'allumeur. Le plateau 10 est également réalisé en matériau amagnétique et il comporte, sur sa face inférieure, deux tronçons 19 et 20 de fil - . Les deux tronçons sont parallèles et symétriques par rapport à l'axe de l'arbre 8. Sur sa face supérieure, le disque 8 porte également deux tronçons de fil ------- 21 et 22, symétriques par rapport à l'axe de l'arbre 8, ces deux tronçons parallèles étant situés à la même distance de l'arbre que les tronçons 19 et 20 et leur étant perpendiculaires. Les extrémités des quatre tronçons 19, 20, 21 et 22 affleurent à la périphérie du disque.Lorsqu'en l'absence de l'aimant 17, les tronçons 19 et 20 sont disposés respectivement entre les plaquettes 17Xs 18a d'une part, et 17a, 18b d'autre part, comme représenté sur la figure 1, les aimantations rémanentes des gaines des fils ------- sont telles que le peîe Nord de la gaine du tronçon 19 est au voisinage de la plaquette 17b, alors que le pale Nord de la gaine du tronçon 20 est au voisinage de la plaquette 18b. L'aimantation rémanente des gaines des tron çons 21 et 22 se déduit de l'aimantation rémanente des gaines des tronçons 19 et 20 par une rotation de 900 dans le sens inverse du sens de rotation du rotor repéré par la flèche F sur la figure 1. Les plaquettes 17 > 17Ja 18a, 18b ont une hauteur, mesurée paral- lèlement à l'axe de l'arbre 8, légèrement supérieure à l'épaisseur du disque 10. Le noyau 18 est entouré par une bobine 23, dont les extrémités de l'enroulement fournissent le signal d'allumage déclenchant la décharge de la bobine d'allumage. Lorsque le rotor tourne par rapport au stator et que les tronçons de fil------- ne sont pas en vis-à-vis des plaquettes polaires 17a, 17b, 17bJ 18~ > 18b, les gaines à aimantation rémanente des fils ------- imposent dans l' & e du fil une aimantation en sens inverse de celle de la gaine. Lorsque les tronçons 19 et 20 arrivent respectivement en vis-à-vis des plaquettes 1 & 17b d'une part, et 17a, 18b d'autre part, les fils ------- sont soumis au champ de l'aimant 17 qui inverse le sens de l'aimantation dans l'âme du fil.Lorsque l'on arrive à la position représentée sur la figure 1, on inverse donc simultanément les aimantations des ames des tronçons 19 et 20, ce qui produit une brutale variation de flux qui induit dans la bobine 23 une impulsion qui, pour un nombre de spires appropriées, peut avoir une amplitude de plusieurs volts, ladite impulsion ayant une durée d'environ 20 microsecondes. L'in térêt de la disposition selon l'invention est que l'on peut utiliser, sous un faible encombrement, une grande longueur de fil -------, ce qui permet d'obtenir une forte amplitude d'impulsions. Par ailleurs, on dispose de quatre entrefers, de sorte que la variation de flux est extrêmement brutale. Lorsque la rotation du rotor se poursuit, les tronçons 19 et 20 échappent au champ de commande établi entre les plaquettes par l'aimant du stator et l'aimantation rémanente des gaines inverse à nouveau le sens d'aimantation dans l'ame des fils -------, de sorte que l'on revient à l'état initial, ce retour s'effectue dans une position où les entrerers entre les extrémités des tronçons 19 et 20 et les plaquettes correspondantes sont trop grands pour qu'une quelconque impulsion apparaisse aux bornes de la bobine 23. Le meme phénomène se reproduit lorsque le rotor a tourné de 900 puisque dans ce cas, le tronçon 21 vient prendre la place du tronçon 19 et le tronçon 22 vient prendre la place du tronçon 20. On voit donc qu'avec oe dispositif, on peut obtenir aux bornes de la bobine 23 une impulsion tous les 900 du rotor, ce qui correspond à la production des tops d'allumage pour un moteur à quatre cylindres et quatre temps. n 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 cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Capteur de position angulaire utilisable notamment pour un allumeur de moteur à combustion interne de véhicules automobiles, ledit capteur comportant, d'une part, un rotor entratné en rotation et, d'autre part, un stator, caractérisé par le fait que le rotor comporte, sensiblement perpendiculairement à son axe, au moins un fil magnétique à noyau dont les extrémités peuvent venir, par rotation du rotor, en vis-à-vis de deux pâles magnétiques opposés, pour fermer un circuit magnétique initialement ouvert comportant un aimant et faisant partie du stator, une bobine d'induction repérant les variations de flux dans ledit circuit magnétique. 2 - Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rotor comporte au moins une nappe constituée de deux tronçons sensiblement parallèles de fil magnétique à noyau, les gaines extérieures des deux tronçons étant aimantées en sens inverse, les extrémités des deux tronçons pouvant venir, au cours de la rotation du rotor en vis-à-vis des pâles du stator, ledit aimant créant dans I'bme des fils magnétiques à noyau un champ supérieur et opposé à celui créé par le champ émanant de la gaine desdits fils. 3 - Capteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, dans le stator, l'aimant et le noyau de la bobine d'induction sont diamétralement opposés par rapport à l'axe du rotor, les deux tronçons de fil magnétique à noyau d'une nappe du rotor étant disposés symétriquement par rapport à l'axe du rotor. 4 - Allumeur pour moteur à combustion interne utilisant un capteur de position angulaire selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que chaque nappe de deux tronçons de fil magnétique à noyau du rotor fournit dans la bobine les impulsions pour l'allumage de deux cylindres du moteur associé à l'allumeur, lesdits cylindres ayant des fonctionnements décalés de 360" moteur. 5 - Allumeur selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte n nappes de deux tronçons de fil magnétique à noyau, le moteur associé comportant 2n cylindres, les n nappes étant décalés les unes par rapport aux autres parallèlement à l'axe du rotor, les tronçons d'une nappe étant décalés angulairement de 3600/n par rapport aux tronçons d'une autre nappe de l'ensemble de nappes. 6 - Allumeur selon la revendication 5, destiné à être associé à un moteur à quatre cylindresetquatre temps, caractérisé par le rait qu'il comporte deux nappes de deux tronçons de fil magnétique à noyau, les tronçons de chaque nappe étant perpendiculaires aux tronçons de l'autre nappe. 7 - Allumeur selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le stator du capteur est monté mobile par rapport au carter de l'allumeur, sa position étant commandée par un dispositif d'avance à dépression. 8 - Allumeur selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que les nappes de tronçons de fil magnétique à noyau sont disposées dans un disque perpendiculaire à l'axe du rotor de l'allumeur qui constitue le rotor du capteur, ce disque étant solidaire du plateau mené d'un dispositif d'avance centrifuge. 9 - Allumeur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les tronçons de fil magnétique à noyau du disque affleurent par leurs deux extrémités à la périphérie du disque. 10 - Allumeur selon les revendications 6 et 9 prises simultanément, caractérisé par le fait que les tronçons de fil magnétique à noyau ont une longueur comprise entre 0,75 D et 0,90 D, D étant le diamètre du disque. 11 - Allumeur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'une des nappes de tronçons de fil magnétique à noyau est disposée sur l'une des faces du disque, alors que l'autre nappe est disposée sur l'autre face du disque. 12 - Allumeur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les deux nappes de tronçons de fil magnétique à noyau sont moulées dans le disque lui-même.