Brevet FR2473249A1 — publié le 19810710

L'invention concerne un détecteur électrique de proximité combiné avec un commutateur électrique et étanche aux liquides sous pression, dont le corps est formé en partie au moins par une douille dont une extrémité est fermée par un élément de fermeture en matériau isolant électrique, derrière lequel la douille contient une bobine détectrice et un noyau à cuvette rece- vant cette bobine, la cuvette étant entourée par la paroi latérale d'un élément encastré appuyé sur un épaulement intérieur, une cloi- son ou une autre partie intérieure de la douille espacée axialement de l'extrémité avant - fermée par ledit élément de fermeture - de la douille, le détecteur comprenant en outre deux joints toriques placés dans des évidements situés axialement à distance l'un derrière l'autre entre la paroi latérale de l'élément encastré et la douille. Un tel détecteur existe déjà sur le marché. Il est utilisé généralement pour détecter les positions de fin de course des pistons de vérins hydrauliques et est monté a cet effet dans la paroi du cylindre du vérin. Le détecteur doit donc être étanche à l'huile sous pression et ce dans des plages de température rela- tivement grandes avec des extrêmes poussées (par exemple entre -30'C et +100C), ce qui n'est pas réalisable par le simple remplis- sage avec de la résine de coulée de la douille habituelle contenant la bobine détectrice avec le noyau à cuvette et des parties du circuit électrique, étant donné que l'adhérence de la résine aux métaux n'est pas particulièrement bonne et que les coefficients de dilatation thermique de métal et de la résine sont trop différents pour pouvoir exclure des phénomères de décollement sur la douille, sans parler du retrait de la résine à la polymérisation. Il n'est pas davantage possible de remédier véritablement à ce problème par les résines de coulée chargées de poudre de quartz utilisées depuis peu, bMen que ces résines se contractent et se dilatent beaucoup moins aux variations de température que les résines de coulée ne contenant pas de charge. L'adhérence à la douille d'une telle résine à charge de poudre de quartz n'est pas meilleure et la liaison entre la résine et les particules de la poudre se relâche sous l'effet des variations de température; or, l'huile hydraulique sous pression pénètre dans les moindres interstices pouvant se former aux inter- faces. Dans le détecteur de proximité connu du type indiqué au début, une pièce en plastique en forme de godet constitue à la fois l'élément de fermeture à l'avant et l'élément encastré, tandis que le noyau à cuvette recevant la bobine détectrice est maintenu contre le côté intérieur de cette pièce en plastique par un remplis- sage de résine de coulée. Ce détecteur connu a deux inconvénients sérieux. Premièrement, la pièce en plastique en forme de godet n'est tenue dans la douille que par de la résine de coulée, laquelle vient de l'arrière et avance jusqu'au joint torique intérieur, ce qui n'assure pas un maintien suffisant en raison de l'adhérence médiocre de la résine à la douille métallique. Deuxièmement, la résine du remplissage qui soutient le noyau à cuvette en ferrite fragile doit être introduite dans l'espace derrière ce noyau, à travers un trou dans une cloison qui est d'un seul tenant avec la douille, divise l'intérieur de la douille et sert d'appui à la pièce en plastique formant élément de fermeture et élément encastré, de sorte qu'il n'est pas possible d'assurer le remplissage complet de l'espace derrière le noyau à cuvette, donc pas davantage son sou- tien mécanique uniforme. Cela suffit déjà pour que le noyau risque d'être brisé lorsque le détecteur est exposé à de l'huile sous pres- sion. Cependant, comme le ferrite du noyau possède un coefficient de dilatation thermique encore bien plus bas que la résine de coulée chargée de poudre de quartz, le soutien mécanique du noyau par le remplissage de résine est encore moins satisfaisant aux basses tempé- ratures. Enfin, avec le détecteur connu, les joints toriques risquent d'être endommagés à l'assemblage du détecteur. Comme ces joints doivent avoir une surdimension radiale pour assurer l'étanchéité entre la douille et la pièce en plastique dans le sens axial, ils sont tordus et écrasés à l'emboltement de la pièce en plastique dans la douille, au point qu'ils sont souvent endommagés sérieusement après l'assemblage et ne peuvent plus garantir l'étanchéité. L'invention vise à apporter un détecteur électrique de proximité qui résiste aux liquides sous pression et sur lequel les différences entre les coefficients de dilatation thermique de la résine de coulée et d'autres matériaux utilisés, le métal d'une douille et le ferrite d'un noyau par exemple, de même que la faible adhérence de la résine de coulée au métal, ne peuvent pas avoir les effets nuisibles comme sur le détecteur connu décrit ci-dessus. Partant d'un détecteur comme défini au début, on obtient ce résultat, selon une caractéristique-essentielle de l'invention,par le fait que l'élément de fermeture est réalisé comme une pièce séparée de l'élément encastré et est tenu par une liaison par sOreté de forme et pressé axialement contre le joint torique extérieur par des moyens de retenue prévus sur la douille, que l'élément encastré possède un fond et affecte à peu près la forme d'un godet et que l'espace entre la pièce de fermeture et le fond de l'élément encastré est au moins presque complètement rempli par le noyau à cuvette avec la bobine détec- trice. Dans la construction selon l'invention, le noyau ne s'appuie donc pas sur un épaulement intérieur, une cloison ou une autre partie de la douille par l'intermédiaire d'un remplissage de résine de coulée mais par l'intermédiaire du fond de l'élément encastré en forme de godet. De plus, le joint torique extérieur n'est pas à forcer dans une ouverture quelconque à l'assemblage du détecteur parce qu'il remplit sa fonction d'étanchéité sous l'effet d'une pression axiale exercée sur lui par lapièce de fermeture. Enfin, la pièce de fermeture, l'élément encastré; le noyau à cuvette et la bobine détectrice sont maintenus en place dans la douille par une liaison ou assemblage par sûreté de forme. Donc, alors que la résine de coulée dans le détecteur connu doit soutenir et maintenir méca- niquement, étancher, isoler électriquement et, éventuellement, dissi- per en plus de la chaleur, ces différentes fonctions sont accomplies dans le détecteur selon l'invention par des pièces métalliques et des joints hydrauliques (joints toriques), la résine de coulée n'ayant plus qu'un petit rôle de stabilisateur et ne remplissant plus que les interstices de l'enroulement de la bobine et de petits inter- valles entre la pièce de fermeture, la bobine, le noyau à cuvette, l'élément encastré et la douille. Les moyens de retenue prévus sur la douille-peuvent Itre constitués, par exemple, d'un écrou à chapeau. Cependant, dans une forme de réalisation préférée du détecteur selon l'invention, le bord de la douille est rabattu sur la pièce de fermeture et il est recommandé de doter l'extrémité considérée de la douille d'un épaulement intérieur, sur lequel s'appuie la pièce de fermeture. Celle-ci est formée le plus simplement par un disque, mais qui présente avantageusement un gradin dans la zone marginale de son coté extérieur pour le bord rabattu de la douille, de sorte que le disque ne peut pas se bomber lorsque ce bord est rabattu. Ce rabattement produit en même temps le maintien par sûreté de forme donc fiable de la pièce de fermeture et l'application d'une pres- sion axiale sur le joint torique extérieur, de sorte que celui-ci s'applique partout de façon étanche contre les surfaces coopérantes. Le noyau à cuvette doit être isolé électriquement de la douille métallique. Cette fonction est assurée dans le détec- teur connu par la résine de coulée, dans laquelle le noyau flotte en quelque sorte. Dans une forme de réalisation préférée du détec- teur selon l'invention, l'élément encastré est une pièce en alliage léger d'aluminium à haute résistance mécanique (Duralumin), dont la surface est anodisée dure, de sorte que la couche d'anodisation dure agit comme couche isolante. Un autre avantage de cette construc- tion est que le noyau à cuvette est dans ce cas monté dans une pièce métallique, la pièce encastrée en alliage léger d'aluminium, et est ainsi protégé de façon sare contre une surcharge mécanique. Enfin, il est recommandé de recouvrir la face tour- née vers la pièce de fermeture de l'ensemble formé par le noyau et la bobine détectrice avec une couche de résine de coulée qui affleure le côté frontal de la pièce encastrée. On obtient ainsi une surface d'appui plane pour la pièce de fermeture, ce qui garan- tit que le noyau à cuvette est toujours chargé uniformément par la pression hydraulique et ne peut pas être sollicité en flexion, ce qui est très important compte tenu de la fragilité à la rupture du matériau ferritique du noyau. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est une vue en élévation partiellement en coupe axiale d'un détecteur de proximité selon l'invention. Le détecteur de proximité représenté possède une douille 10 qui forme une partie du corps du détecteur et dont l'intérieur est divisé par une cloison 16 qui est d'un seul tenant avec la douille en une chambre avant 12 et une chambre arrière 14. Cette dernière contient une plaque à circuit imprimé 18 avec une partie du circuit électronique du détecteur de proximité, tandis que la chambre avant 12 contient une pièce encastrée 20 en forme de godet, un noyau à cuvette 22 et une bobine détectrice 24. La pièce encastrée 20 est en alliage léger d'alu- minium à haute résistance mécanique. Elle se compose d'une paroi latérale 20a et d'un fond 20b et présente dans cette paroi et dans ce fond des gorges annulaires 20c, 20d pour la réception de joints toriques 28 et 30. Le noyau à cuvette 22 et la bobine détectrice 24 sont de construction conventionnelle mais ils sont dimensionnés de manière que les faces extrêmes dirigées vers l'extérieur ne soient pas tout à fait à ras de la face extrême extérieure de la pièce encastrée 20 mais soient situées légèrement en retrait, dans un but qui sera expliqué par la suite. La douille 10 possède un premier épaulement inté- rieur lOa qui sert à la réception d'un joint torique 32 et un second épaulement intérieur lob, situé du côté extérieur, qui sert à l'appui d'un disque de fermeture 34. Ce disque présente dans la zone marginale de son côté extérieur un gradin 34a, dans lequel a été rabattu le bord avant lOd de la douille 10. Les différentes dimensions ont été choisies de telle manière que, au rabattement de ce bord, non seulement le disque de fermeture 34 est pressé contre l'épaulement intérieur lOb de la douille 10, une pression axiale est en outre exercée sur les joints toriques 32 et 30, de sorte qu'il n'est pas nécessaire que le joint 32 possède une surdimension radiale pour qu'il soit appliqué de façon parfaitement étanche contre la douille 10, la pièce encastrée 20 et le disque de ferme- ture 34. La pression axiale exercée par le disque 34 sur la pièce 20 déforme en outre le joint torique 30 de telle manière que ce joint étanche parfaitement bien l'intervalle entre le fond 20b de la pièce 20 et la surface d'appui du joint sur la cloison 16, ce qui représente un autre avantage important de la construction selon l'invention. Le disque de fermeture 34 peut être fait de tout matériau électriquement isolant convenant à cette application, par exemple en matière plastique, verre, un matéiau céramique étanche, et ainsi de suite. Pour isoler électriquement le noyau à cuvette 22 de la douille métallique 10, la pièce encastrée 20 en alliage léger d'aluminium à haute résistance mécanique a été anodisée dure puisque la couche d'anodisation dure ainsi formée a des propriétés isolantes suffisantes. Le branchement électrique de la bobine détec- trice 24 est réalisé par une connexion 50 à plusieurs conducteurs qui s'étend à partir de la plaquette à circuit imprimé 18 à tra- vers un trou 16a de la cloison 16, un trou 20a de la pièce 20 et une fente ménagée dans le noyau 22 et s'étendant jusqu'à la bobine détectrice 24. L'assemblage du détecteur selon l'invention se déroule comme suit: La bobine détectrice 24 et le noyau à cuvette 22 sont tout d'abord placés dans la pièce encastrée 20 en forme de godet puis les interstices de l'enroulement de la bobine et les petits intervalles qui subsistent entre la pièce 20, le noyau 22 et la bobine 24 sont remplis d'une résine de coulée. Cette résine forme en même temps une mince couche recouvrant les faces avant de la bobine 24 et du noyau 22 et dont la face extérieure affleure la face avant de la pièce encastrée 20, ce qui donne une surface d'appui parfaite pour le disque de fermeture 34. Après le raccor- dement de la bobine détectrice 24 à la plaquette à circuit imprimé 18 par la connexion 50, la chambre arrière 14, le trou 16a de la cloison et l'intervalle entre la pièce encastrée 20 et la douille 10 sont remplis de résine de coulée, jusqu'au joint torique arrière ou tout au plus jusqu'au joint torique 28. Gràce à ces deux joints, la résine ne peut pas pénétrer jusqu'au joint torique 32 dans cet intervalle, de sorte que le joint 32 reste toujours élas- tique et peut continuer à assurer de façon fiable l'étanchéité vis- à-vis de l'huile hydraulique qui tente de pénétrer par l'avant. 24732-49 R E V E N-D I C A T I 0 N S 1 - Détecteur électrique de proximité combiné avec un commutateur électrique et étanche aux liquides sous pression, dont le corps est formé en partie au moins par une douille dont une extrémité est fermée par un élément de fermeture en matériau iso- lant électrique, derrière lequel la douille contient une bobine détectrice et un noyau à cuvette recevant cette bobine, la cuvette étant entourée par la paroi latérale d'un. élément encastré appuyé sur un épaulement intérieur, une cloison ou une autre partie inté- rieure de la douille espacée axialement de l'extrémité avant - fermée par ledit élément de fermeture - de la douille, le détecteur compre- nant en outre deux joints toriques placés dans des évidements situés axialement à distance l'un derrière l'autre entre la paroi latérale de l'élément encastré et la douille, caractérisé en ce que l'élément de fermeture (34) est réalisé comme une pièce séparée de l'élément encastré (20) et est tenu par une liaison par sreté de forme et pressé axialement contre le joint torique extérieur (32) par des moyens de retenue (10d) prévus sur la douille (10), que l'élément encastré (20) possède un fond (20b) et affecte à peu près-la forme d'un godet et que l'espace entre la pièce de fermeture (34) et le fond (20b) de l'élément encastré est au moins presque complètement rempli par le noyau à cuvette (22) avec la bobine détectrice (24). 2 - Détecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le bord d'une extrémité de la douille (10) est rabattu sur la pièce de fermeture (34). 3 - Détecteur selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la douille 00) présente à une extrémité un épaule- ment intérieur(lOb) sur lequel s'appuie la pièce de fermeture (34). 4 - Détecteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce de fermeture (34) est un disque. - Détecteur selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 4, caractérisé en ce que la pièce de fermeture (34) pré- sente dans la zone marginale de son côté extérieur un gradin (34a) pour le bord rabattu (10d) de la douille. 6 - Détecteur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'un remplissage de résine de coulée est prévu de façon en soi connue dans la douille (10) der- rière le joint torique intérieur (28 ou 30). 7 - Détecteur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'élément encastré (20) est une pièce en alliage léger d'aluminium à haute résistance méca- nique dont la surface est anodisée dure. 8 - Détecteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la face tournée vers la pièce de fermeture (34) de l'ensemble formé par le noyau à cuvette (22) et la bobine détectrice (24) est recouverte par une couche de résine de coulée qui affleure la face extrême de l'élément encastré (20). 9 - Détecteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la douille (10) présente à une extrémité un épaulement intérieur (la) situé près de la pièce de fermeture (34) et destiné à-recevoir et à soutenir le joint torique extérieur (32).