Brevet FR2459455A1 — publié le 19810109

L'invention concerne un dispositif à induction indicateur de parcours et/ou d'angle pour détecter la position d'une pièce de construction, notamment une pièce qui se déplace lors du dosage de carburant d'un moteur à combustion interne, comportant un enroulement d'induction monté sur un noyau de fer traversé par un champ magnétique, et qui comprend une fente d'air traversée également, au moins en partie, par le champ magnétique. On connait déjà des indicateurs à induction de ce genre, dans lesquels, sur au moins une branche du noyau de fer est disposée une bague de courtcircuit reliée à une pièce de construction mobile, cette bague étant constituée en matériau magnétiquement non conducteur mais à conductibilité électrique élevée. L'enroulement d'induction disposé sur le noyau de fer y est parcouru par un courant alternatif et produit un champ magnétique alternatif qui traverse le noyau. La bague de court- circuit constitue, pour la branche de noyau sur laquelle elle est guidée sans contact en direction longitudinale, un enroule- ment de court-circuit à travers lequel le champ magnétique alter- natif ne peut pas pénétrer. Il en résulte que le flux magnétique total est limité, avec une bonne approximation, à une valeur proportionnelle à la position de la bague de court-circuit, de telle sorte que l'inductivité de la bobine peut 9tre modifiée suivant la position donnée à cette bague, et proportionnellement à son déplacement sur la branche. La bague de court-circuit utilisée dans ce dispositif connu est de fabrication relativement coeteuse. En outre une dépense de construction importante est nécessaire pour le guidage sans contact de la bague sur la branche de noyau. L'invention a pour but de réaliser un dispositif indicateur à induction qui ne demande q'une dépense de fabrica- tion considérablement plus réduite et qui soit de constitution plus simple. Dans ce but, le dispositif indicateur de l'inven- tion est caractérisé en ce qu'il comprend un organe amortisseur en matériau bon conducteur de l'électricité, notamment en cuivre, qui est accouplé à la pièce de construction mobile, et est engagé dans la fente d'air. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant 2 2459455 schématiquement divers modes de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un indica- teur conforme à l'invention à deux noyaux de fer et deux dis- ques amortisseurs d'inductivité; - la figure 2 est une vue analogue d'un autre exem- ple de cet indicateur, comportant une disposition différente des deux noyaux et quatre disques d'amortissement; - la figure 3 montre une autre forme de réalisation avec noyau de fer, armature de rotor et étrier de court-circuit; - la figure 4 est une vue d'un agencement corres- pondant à un doublement du dispositif de la figure 3; - la figure 5 montre une variante de l'étrier de court-circuit; - la figure 6 est une vue d'une autre forme de réalisation de l'indicateur, à noyau de fer avec bobine dont l'inductivité se modifie à l'aide d'une t8le d'amortissement; - la figure 7 montre deux positions de rotation de cette t8le d'amortissement; - la figure 8 montre un doublement du dispositif de la figure 6; - la figure 9 est une vue d'un indicateur à noyau de fer et cadre de court-circuit mobile; - la figure 10 montre une variante du cadre de court-circuit. L'exemple représenté dans la figure 1 comprend deux noyaux de fer 16 et 17 à trois branches, qui sont disposés diamétralement opposés par rapport à l'arbre 15 de telle manière que dans des plans communs perpendiculaires à l'arbre 15, les branches extérieures supérieures 18 et 19 des deux noyaux respectifs 16 et 17, les branches médianes 20 et 21, ainsi que les branches extérieures inférieures 22 et 23, se trouvent en face l'une de l'autre à même distance de l'arbre 15. Sur la branche médiane 20 du noyau de droite 16, est disposé un enroulement d'induction 24, tandis que, sur la branche médiane 21 est disposé un second enroulement d'induc- tion 25. Dans chaque intervalle compris entre les branches médianes 20 et 21 et les branches extérieures 18, 19 ainsi que 22, 23, pénètrent deux disques d'amortissement de forme identi- que 26 et 27. Ces disques sont fixés sur l'arbre 15 en étant 3 2459455 espacés axialement l'un de l'autre et réunis de manière conduc- trice, par exemple au moyen d'une douille B. Ils présentent un contour de bord 28 qui s'étend symétriquement dans un plan pas- sant par l'axe A de l'arbre 15 et non représenté au dessin. La distance radiale r du bord 28 croit, a partir d'une valeur minimale r0 pour ci = o, sur un angle de rotation de 1800, linéairement jusqu'à un maximum rMax = r0 + c. 1800 et décroit ensuite linéairement lorsque l'arbre 15 continue à tourner. Dans la positCion angulaire cd = 1800 représentée dans la figure 1, les deux disques amortisseurs 26 et 27 pénè- trent- le plus profondément dans le noyau de droite 16 et le moins profondément dans le noyau de gauche 17, dont l'enroule- ment d'induction 25 présente en conséquence dans cette position angulaire l'inductivité la plus grande, tandis que l'inducti- vité de l'enroulement de droite 24 est à son minimum. Dans l'indicateur d'angle de la figure 2, comme- dans celui de la figure 1, il est prévu une disposition diffé- rentielle suivant laquelle, sur l'arbre commun 15, sont prévus quatre disques amortisseurs 31 à 34, disposés par paire. Ces quatre disques sont congruents entre eux, mais ils sont montés par paire sur l'arbre 15 en étant décalés entre eux de telle sorte que, pour une rotation donnée de l'arbre 15 d'un angle, les deux disques amortisseurs supérieurs 31 et 32 pénètrent dans le noyau supérieur 16, à partir de la profondeur maximale représentée au dessin, progressivement de moins en moins profon- dément dans le noyau, tandis que les deux disques amortisseurs inférieurs 33 et 34, à partir d'une profondeur nulle représentée, pénètrent progressivement de plus en plus profondément dans le noyau 17. L'inductivité des enroulements 24 et 25 décroit par conséquent dans l'un des enroulements tandis qu'elle croit dans l'autre. Tandis que, dans l'exemple de réalisation suivant la figure 1, les deux noyaux de fer en forme de E, 16 et 17, sont diamétralement opposés, ils sont placés, dans la figure 2, sur l'un des côtés de l'arbre 15, dans un plan commun passant par l'axe de l'arbre, ce qui permet, sur une zone de rotation de 360 degrés, de détecter la position angulaire et la vitesse de rotation de l'arbre 15 qui se présentent dans chaque cas. Avec l'exemple de réalisation suivant la figure 3, il est possible de détecter deux déplacements de translation perpendiculaires entre eux, aussi bien que deux déplacements de rotation. Cet indicateur de parcours et d'angle présente un noyau de fer 36 en forme de U à lamelles superposées. Entre les branches 37 et 38 de ce noyau, est prévue une armature en fer - formant rotor 39 également en lamelles en direction longitudi- nale, disposé de telle manière qu'entre les faces frontales du rotor et chaque tronçon d'extrémité des branches 37 et 38, subsistent des fentes d'air respectives de même grandeur 40 et 41. Sur le rotor 39 est monté un enroulement d'induc- tion 42 à nombreuses spires, qui peut être alimenté avec un courant alternatif constant pour produire une magnétisation efficace dans le noyau 36 et dans le rotor 39. Le flux électro- magnétique traverse l'enroulement du rotor 42 avec une intensi- té qui dépend de la profondeur avec laquelle les deux extrémités des branches 44 et 45 d'un étrier de oDurt-circuit 46 pénètrent dans les fentes d'air 40 et 41. L'étrier de court-circuit 46 est constitué par une bande de t8le de cuivre recourbée en forme de U et il est couplé avec une pièce de construction, non représentée, dont les dépla- cements sont transmis à cet étrier 46 et lui communiquent deux déplacements de translation V1 et V2 perpendiculaires entre eux et un déplacement de rotation ou de pivotement V3. La grandeur du flux magnétique qui traverse l'enroulement de rotor 42 dépend de la profondeur de pénétration des branches 44 et 45 de l'étrier 46. En conséquence, l'inductivité de l'enroulement 42 est une mesure pour la profondeur d'engagement, c'est-à-dire pour la course imposée aux branches 44 et 45. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, il est prévu, sur le face intérieure du noyau de fer en U 36, une tôle de cuivre 47 en forme d'4 frier qui s'oppose à une déviation latérale des lignes de champ par rapport à l'étrier de court- circuit 46. En variante de l'exemple représenté, il est possible de raccorder l'armature 39 d'un seul c8té à l'urodes deux bran- ches 37 ou 38 du noyau de fer 36, de telle sorte qu'il en résulte une disposition avec une fente d'air unique. Une telle disposition apporte l'avantagé que l'armature de rotor 39 por- tant l'enroulement 42 peut être fixé plus facilement, par exemple au moyen de la t8le de court-circuit 47 à poste fixe, 2459455 si celle-ci est prolongée jusqu'à s'appliquer contre l'armature 39 du rotor. L'exemple de réalisation suivant la figure 4 consti- tue un doublement de l'indicateur de la figure 3 selon une disposition différente. Dans ce cas, un second noyau en fer 50, avec armature 51 et enroulement 52, est disposé de façon tout à fait symétrique par rapport à un axe B indiqué par une ligne en traits-points dans la figure. Ces éléments correspondent à ceux de la figure 3. Ils sont représentés dans la figure 4 à gauche de l'axe de symétrie B et sont pourvus des mêmes chif- fres de référence que dans la figure 3. Entre les deux noyaux de fer 36 et 50, est prévu un étrier de courtcircuit commun 54 en forme de double T, qui est constitué en une t8le de cuivre et comporte une branche longitudinale verticale 55 s'étendant parallélement à l'axe B et à distance de celui-ci. A partir de cette branche verticale s'étendent, à l'extrémité supérieure, deux bras horizontaux 56 et 57, et, à l'extrémité inférieure, deux bras horizontaux 58 et 59. Les deux bras 57 et 59 pénètrent profondément - dans la position représentée de l'étrier de court-circuit 54 -, entre les deux fentes d'air du noyau de gauche 36 en recouvrant la surface frontale totale de l'armature 39 du rotor de gauche. Par contre, les bras de droite 56 et 58 restent, dans la posi- tion représentée, à l'extérieur des fentes d'air correspondan- tes du noyau de fer 50. L'étrier de court-circuit représenté peut exécuter, par rapport à l'axe B, un déplacement 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'un des deux enroulements, par exemple l'enroulement 42, est accrue et, en même temps, l'inductivité du second enroulement 52 est diminuée. L'allure de la courbe caractéristique peut alors 9tre influencée par la forme spéciale de la courbe de pourtour de la surface F. La figure 5 montre une variante de réalisation pour un étrier de court-circuit qui peut trouver son emploi au lieu de l'étrier 54 représenté dans la figure 4. L'étrier de court-circuit suivant la figure 5 est constitué par une bande de feuille de t8le de cuivre recourbée. Il comporte une branche médiane verticale 60, d'o partent deux bras supérieurs 62 et 63 recourbés à angle droit vers des côtés opposés et qui présentent une largeur égale seulement à la moitié de celle de la branche médiane 60. Au bras inférieur 59 de la figure 4 correspond, dans la variante de la figure 5, une languette 65, qui est recourbée à partir de la branche médiane 60 en direction opposée à celle de la seconde languette infé- rieure 64. Les deux paires de languettes de droite forment, en commun avec la branche médiane 60, l'un de deux étriers de court-circuit. L'un d'eux, lors du déplacement de translation indiqué par la flèche V2, accro t l'inductivité de l'enroule- ment de droite 52 et diminue celle de l'enroulement de gauche 42, selon la direction dans laquelle l'étrier de court-circuit est déplacé. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 6, il est prévu un noyau en fer 70 en forme de U, à deux branches, dans lequel la branche désignée par 71 porte une bobine 72 dont l'inductivité peut 9tre modifiée à l'aide d'une t8le d'amortissement semi-cylindrique 73, qui entoure l'autre bran- che 74 du noyau sur environ la moitié de son pourtour. La t8le d'amortissement 73 forme une partie d'une douille en cuivre 75 qui, pour former la t8le semi-cylindrique 73, est découpée sur environ la moitié de sa longueur axiale, et qui est limitée par une surface de coupe 76 transversale à son axe de rotation C. Lors d'une rotation de la douille 75 d'un angle de rotation t autour de l'axe C, la t8le d'amortissement 73 peut prendre la position représentée dans la figure 7 correspondant à q.9 O; dans cette position, la t8le 73 n'interromptpas les lignes de champs, qui s'étendent de la branche 74 à la branche 73 ou inversement, du champ magnétique produit dans le noyau 70, de telle sorte que l'inductivité L de la bobine 72 présente une valeur maximale. Cette valeur décro t jusqu'à une valeur mini- male lors d'une rotation de la t8îe 73 dans la position repré- sentée à droite de la figure 7. Après une rotation de If= 1800, la t8le d'amortissement 73 se trouve effectivement placée complètement entre les deux branches 74 et 71 et protège la bobine 72 contre le flux magnétique 77. La disposition représentée en vue frontale dans la figure 8 constitue pratiquement un doublement de l'exemple de la figure 6. On a disposé, en effet, sur chacune des branches extérieures 81 et 82 d'un noyau de fer 80 en forme de E une bobine 83 ou 84 respectivement; il est alors prévu, connu dans 7 2459455 l'exemple de la figure 6, une t8le d'amortissement semi-cylindri- que 73, qui entoure la branche médiane 85 du noyau 80 sur la moitié de son pourtour, et qui, selon son angle de rotation, obture la branche médiane 85 plus ou moins par rapport aux branches extérieures 81 et 82 Dans la position représentée dans la figure 8 de la t8ale damnortissement 73, l'inductivité L1 de la bobine 83 est nettement inférieure c à'inductivité L2 de la bobine 84, dans laquelle le champ magnétique produit dans le noyau 80 peut s'exercer pleinement Dans l'exemple suivan la figure 9, le noyau de fer 90 porte sur sa branche médiane 91 un enroulement d'induc- tion 92 parcouru par un courant alternatif qui produit un flux fermé C travers les deux branches de noyau 93' 94 et la fente d'air 95 restant libre entre elleso Dans la fente d'air 95 est engagé un cadre 96 estampé dans une plaque de cuivre et servant d'organe amortisseur Ce cadre a une formre rectangulairc et peut 9tre déplacé parallelement à ses côtés longitudinaux 97, 98, en direction du parcours a m-esurer s entre les deux branches 93 et 94, en dépendance de la position qu'occupe une pièce de construction à surveiller, par exemple la tige de réglage d'une pompe a injection. Par le champ alternatif électromagnétique sont produits dans le cadre 96 des courants de court-circuit, qui restreignent vers l1extérieur le champ magnétique efficace dans la fente d'air 95 d'autant plus que le cadre est engagé plus profondément entre les branches 93 et 94 en fonction du parcours à mesurer s. Dans la figure 10, on a représenté un cadre de court- circuit amélioré qui saisit une plus grande partie du flux magnétique dispersé de l'indicateur. En particulier, ce cadre de court-circuit comporte deux branches transversales 101 et 102 recourbées en forme de U qui relient entre eux les côtés longitudinaux 103 et 104 du cadre, par leurs portions d'extré- mité. Le cadre de court-circuit représenté dans la figure 10 apporte l'avantage qu'il assure, avec une masse réduite, une forte modification de l'inductivité de l'enroulement 91, qu'il peut 9tre librement déplacé sur les branches 93 et 94, sans que son mouvement soit gêné par une butée, et qu'en outre sa fabri- cation est possible de la manière la plus simple, par pliage et courbure de fil ou de bandes de t81e. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Dispositif à induction indicateur de parcours et/ou d'angle pour détecter la position d'une pièce de cons- truction, notamment une pièce qui se déplace lors du dosage de carburant d'un moteur à combustion interne, comportant un enrou- lement d'induction monté sur un noyau de fer traversé par un champ magnétique, et qui comprend une fente d'air traversée également au moins en partie, par le champ magnétique, disposi- tif indicateur caractérisé en ce qu'il comprend un organe amortisseur d'inductivité (26, 27, 31là 34, 46, 64, 60, 73), en matériau électriquement conducteur, notamment en cuivre, qui est accouplé à la pièce de construction mobile et est engagé dans la fente d'air. 2 ) Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le noyau de fer (16, 17, 36, 50) est en forme de U, et la tôle de l'organe d'amortissement (26, 27, 31 à 34, 46, 54, 60, 73) est engagée entre les branches (18, 20, 22 ou 19, 21, 23 ou 71, 74) de l'U. ) Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le noyau de fer (16, 17) est en forme de E. 4 ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement présente une portion plane en forme de plaque (44 ou 45) qui est déplaçable dans la fente à air (40 ou 41) en direction du plan de la plaque. ) Dispositif suivant la revendication 4, caracté- risé en ce que le noyau de fer (36) en forme de U est pourvu entre les portions libres d'extrémité de ses branches (37, 38), d'une armature (39) en matériau magnétiquement conducteur, qui forme la fente d'air (40) avec l'une des branches. ) Dispositif suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que l'armature (39) forme en face de chacune des deux branches (37, 38) du noyau de fer (36) l'une de deux fentes d'air (40, 41). 7 ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie médiane du noyau (36) qui réduit les branches (37, 38) comprend un aimant permanent. 8 ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisé en ce que l'enroulement d'induction (42) est disposé sur l'armature (39). ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 8, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (46) est constitué en forme de U et présente deux branches (44, 45 ou 56-/58, 57/59, 62 à 65) destinées à s'engager dans la fente d'air (40, 41) du noyau (36). ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu deux noyaux de fer (16, 17) disposés dans un même plan. 110) Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les deux noyaux (16, 17) se font face par les portions d'extrémité libres de leurs branches, à dis- tance et en positionsdiamétralement opposées par rapport à un axe de symétrie (A, B) et notamment en positions symétriques par rapport à un plan. 12 ) Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que, entre les faces frontales des portions d'extrémité libres des branches du noyau (16, 17) est disposé un arbre rotatif (15) portant au moins une t8le d'amortissement (28). 13 ) Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la t8le d'amortissement (28) est consti- tuée par un disque, dont le bord est à une distance radiale de l'axe de rotation (A) de l'arbre (15) qui croît avec un angle au centre croissant. ) Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la distance radiale (r), dans la zone d'un angle au centre ou angle de rotation (c) de 0 à 1800, croit, notamment de manière linéaire, et décroît linéairement dans la zone de 180 à 3600 de la rotation. ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 10 à 14, caractérisé en ce que, sur un arbre rotatif commun (15) sont prévues deux t8les d'amortissement identiques (28) en forme de disques, dont chacun peut 9tre engagé par pivotement dans une fente entre la branche médiane (20 ou 21) des deux noyaux (16, 27) en forme de E et une branche extérieure de ces noyaux. ) Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la t8le d'amortissement (56, 57, 58, 59 ou 62, 63, 64, 65) est prévue de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe de symétrie (B) des deux noyaux (36, 50), mais de façon dissymétrique par rapport à cet axe. ) Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est prévu deux tôles d'amortissement (56, 57, 58, 59 ou 62, 63, 64, 65) espacées axialement et pivotables autour de l'axe de symétrie (B). 18 ) Dispositif suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les tôles d'amortissement (56, 57, 58, 59 ou 62, 63, 64, 65) sont disposées par paires chacune dans l'un de deux plans espacés axialement, s'étendant transversalement à l'axe de symétrie (B) et sont reliées entre elles de préfé- rence par une traverse (55) parallèle à l'axe (B). 19 ) Dispositif suivant la revendication 18, caractérisé en ce que les t8les d'amortissement (62, 63 ou 64, 65) situées dans un même plan, sont recourbées vers des c8tés opposés à partir de la traverse commune (60). ) Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les deux noyaux (16, 17) sont disposés, par les faces frontales de leurs extrémités de branches, en face d'un arbre rotatif (15) portant au moins deux t8les d'amortissement (31 à 34) en forme de disques, les deux noyaux étant décalés entre eux à espacement axial par rapport à l'arbre. 210) Dispositif suivant la revendication 20, caractérisé en ce que les tôles d'amortissement (31 à 34) présentent des faces supérieures identiques, notamment limitées par un bord, dont la distance à l'axe de l'arbre (15) croit dans le sens de rotation de l'arbre pour l'une des t8les et décroit pour l'autre. 220) Dispositif suivant la revendication 21, caractérisé en ce que les deux noyaux (16, 17) sont en forme de E et portent chacun, sur leur branche médiane (20, 21) un enroulement d'induction (24, 25),et, à chacun des noyaux, sont affectées deux t8les d'amortissement (31, 32 et 33, 34) en forme de disques limités par une spirale qui peuvent être en- gagées par pivotement entre les deux branches extérieures et la branche médiane de leur noyau respectif, les tôles (33, 34) affectées au second noyau (17) étant disposées sur le c8té opposé de l'arbre (15) par rapport aux deux t8les (31, 32) affectées au premier noyau (16). 230) Dispositif suivant la revendication 22, 1 2459455 caractérisé en ce que la distance radiale (r) du bord (28) de la t8le d'amortissement, pour un angle de rotation s'étendant sur 360 , varie, de préférence linéairement, entre une valeur minimale et une valeur maximale, en fonction de l'angle de rotation. 24 ) Dispositif suivant l'une ou l'autre des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe d'amortisse- ment (72) est constitué par une surface enveloppe semi-cylindri- quz au moins approximativement qui entoure à distance l'une des branches (74) du noyau (70) sur environ la moitié de son pourtour, l'axe de cylindre de cette enveloppe formant son axe de rotation et coincidant notamment avec l'axe longitudinal de la branche passant par le centre de gravité de sa surface frontale. 25 ) Dispositif suivant la revendication 24, com- portant un noyau en forme de E présentant une branche médiane et deux branches extérieures, caractérisé en ce que sur chacune des deux branches extérieures (81, 82) est disposé l'un de deux enroulements cinduction (83, 84), l'organe d'amortissement (73) étant disposé pour pouvoir tourner autour de l'axe longi- tudinal de la branche médiane du noyau. 26 ) Dispositif suivant la revendication 2, caractérise en ce que l'organe d'amortissement est constitué sous forme d'un cadre (96) notammnent d'un cadre rectangulaire. 27 ) Dispositif suivant la revendication 26, caractérisé en ce que le cadre (96) est guidé de façon à pouvoir coulisser parallèlement à un ceté, notammnent à l'un de ses c6tés longitudinaux (97, 9E8). 28 ) Dispositif suivant la revendication 27, caractérisé en ce que les c8tés longitudinaux (103, 104) du cadre sont reliés à chaque extrémité par l'une de deux traverses recourbées en forme de U (101, 102). 29 ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 26 à 28, caractérisé en ce que le cadre (100) est constitué en fil ou bandes de t8les recourbées.