Brevet FR2552539A1 — publié le 19850329

L'invention se rapporte à un dispositif pour la détermination de la course du piston d'un appareil hydraulique, pneumatique ou hydropneumatique tel qu'un amortisseur d'oscillations, un ressort pneumatique ou un dispos sitif de suspension hydropneumatique, dans lequel le piston est monté mobile en translation axiale au moyen d'une tige de piston dans un cylindre rempli au moins d'un milieu d'amortissement, cependant qu'une capacité est formée par des électrodes tubulaires dans la cavité intérieure. 10 Un dispositif de ce genre destiné à la mesure de la course du piston sans contact physique est déjà décrit dans la demande de brevet antsrieure de la R F A non publiée antérieurement, n O P 33 21 510 On a constaté que, du fait que les électrodes sont agencéesdans des éléments 15 différents, qui se déplacent l'un par rapport à l'autres l'évaluation des signaux électriques ne peut pas s'effectuer sans problème Le problème de l'évaluation consiste spécialement dans le fait qu'il se manifeste des influences parasites en raison des trop grandes longueurs des 20 conducteurs. Le but de l'invention est doncde perfectionner un dispositi F de ce genre de manière à supprimer les conducteurs de connexion dans toute la mesure possible afin d'viterautant que possible les influences parasites des 25 grandeurs perturbatrices extérieures sur l'évaluation des mesures, en garantissant ainsi la sécurité de l'évaluation de la capacité variable. Selon l'invention, pour résoudre ce problème, il est prévu une première électrode isolée de l'élément qui la porte et une deuxième électrode disposée à distance de la première électrode et dans une position immobilisée en r translation dans la cavité de cette première électrode et ence qu un diélectrique agencé en une position fixe peut être engagé entre la première électrode et la deuxième 35 électrode. Un avantage de cet agencement consiste en ce qu'il ne comporte pas de longueurs de conducteurs défavorables. Les connexions électriques prévues pour les deux électrodes sortent directement de l'élément qui les porte et sont donc étroitement juxtaposées La suppression de lon5 gueurs de conducteurs inutiles évite dans une large mesure l'action des influences parasites de l'extérieur, de sorte qu'on peut obtenir une évaluation sûre des résultats de la mesure Par ailleurs, un avantage consiste en ce que le montage du dispositif de mesure peut être choisi en fonction du type de véhicule, de sorte que le dispositif peut être monté, soit solidaire de la tige du piston, soit solidaire du cylindre; de cette Façon, o, peut éviter d'avoir à le monter sur les masses non suspendues du véhicule et réaliser sans difficultés un montage sur la car15 rosserie Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la première et la deuxième électrodes sont montées dans la cavité de la tige du piston et le diélectrique est fixé dans le cylindre. Un avantage de cette forme de réalisation consiste en ce que les moyens matériels de mesure travaillant sans contact physique peuvent être montés sous la forme d'un sous-ensemble compact dans la cavité de la tige de piston, ce qui permet de réaliser une intégration simple. 25 Etant donné que tous les éléments utilisés sont tubulaires, ils s'adaptent sans difficulté à la géométrie de la tige de piston Le dispositif de ce genre peut être utilisé sans grandes modifications, par exemple, dans la tige de piston d'un amortisseur d'oscillations, d'un res30 sort à gaz ou d'un organe de suspension hydropneumatique. Dans une certaine application, en vue d'adapter le dispositif à une forme de réalisation et à un type de véhicule, la première et la deuxième électrodes sont agencées dans le cylindre et le diélectrique est prévu dans 35 la cavité de la tige de piston. Selon une autre caractéristique essentielle, on pré- -voit un tube céramique en tant que diélectrique Un avantage de l'utilisation d'un tel tube consiste en ce que, grâce aux propriéetés de cette matière, on peut se dispenser d'une compensation de pression et de température dans le dispositif de mesure. Selon une autre forme de réalisation, la surface interne cylindrique du tube céramique est connectée à la surface externe cylindrique de la deuxième électrode par une liaison conductrice de l'électricité Avec une 10 couche interne conductrice de ce genre, on peut exclure la Fente d'huile déterminée par les tolérances En principe, cette fente d'huile se comporte comme un deuxième diélectrique, de sorte que, en raison des tolérances et de la variation de l'écartement qui en résulte, il se ma15 ni Feste dans la grandeur de mesure des dispersions qui sont maintenant exclues par la liaison conductrice de l'électricité selon l'invention. Selon une forme préférée de réalisation, pour constituer la liaison conductrice de l'électricité, la surfa20 ce interne cylindrique du tube céramique est munie d'une enduction métallique. Pour renforcer encore la conductibilité électrique, et selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une bague conductrice de l'électricité, montée sur 25 la surface externe cylindrique de la deuxième électrode, et dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur du diélectrique. Pour l'évaluation de la capacité variable, avec compensation simultanée de la pression et de la température, 30 et dans une autre forme de réalisation de l'invention, toutes les électrodes sont agencées immobilisées en translationl'une par rapport à l'autre et isolées de l'élément qui les porte, la première et la deuxième électrodes étant séparées l'une de l'autre par un diélectrique, et la troi35 sième électrode est placée à distance de la deuxième électrode de manière qu'un corps tubulaire puisse plonger dans le volume internédiaire. in avantage de cet agencement consiste dans la suppression des longueurs de conducteurs d'isavantaseuses Les connexions électriques prévues pour les diverses électrodes émergent directement de l'élément et sont donc étroitement juxtaposées La suppression des longueurs de conducteurs inutiles évitent dans une large mesure l'effet des influences parasites agissant de l'extérieur de sorte qu'on peut obtenir une évaluation sure des résultats de 10 la mesure Par ailleurs, un avantage consiste en ce que le montage du dispositif de mesure peut être choisi en fonction du type de véhicule, de sorte que le dispositif peut être monté, soit solidaire de la tige de piston, soit solidaire du cylindre; de cette faoon, on peut évi15 ter le montage sur les masses non suspendues du véhicule et on peut réaliser un montage sur la carrosserie. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, toutes les électrodes sont agencées dans la cavité de la tige de piston, un isolant étant prévu entre 20 la surface externe de la première électrode et la surface interne cylindrique de la tige du piston, et le corps tubulaire est relié rigidement au cylindre. Un avantage de cette forme de réalisation consiste en ce que le dispositif de mesure matériel travaillant sans contact physique peut être logé comme un sous-ensemble compact, dans la cavité de la tige du piston, de sorte qu'il est possible d'obtenir une intégration simple. Tous les éléments utilisés sont tubulaires et s'adaptent donc à la tige de piston de forme tubulaire Un 30 tel dispositif de mesure peut être utilisé sans grandes modificationts, par exemple, dans la tige du piston d'un amortisseur d'oscillations, d'un ressort pneumatique ou d'un organe de suspension hydropneumatique. Un autre avantage consiste en ce que toutes les 35 connexions, ainsi que le condensateur proprement dit, sont logés dans la tige du piston Ceci apporte la possi- bilité de monter l'électronique d'évaluation sans qu'on n'ait à craindre d'influences parasites de l'accélération puisque la tige du piston est habituellement fixée à la carrosserie de sorte que, pendant la marche aucune accé5 lération notable n'agit sur la tige du piston. Pour exploiter la géométrie de la tige de piston creuse et, en même temps; tous les avantages d'économie et de technique de fabrication, il est prévu dans une forme de réalisation d'utiliser comme isolant un tube de 10 matière céramique. Une autre caractéristique avantageuse consiste à utiliser comme corps tubulaire un corps conducteur de l'électricité mis à la masse Ce corps tubulaire est fixé dans le fond du cylindre et, lors de la pénétration de la 15 tige du piston, il plonge entre la deuxième et la troisième électrodes La première et la deuxième électrodes forment une capacité fixe et sont mises à profit pour-la mesure compensatrice des influences de la température et de la pression. La deuxième et la troisième électrodes entre lesquelles plonge le tube servent à déterminer la course du piston par mesure de la capacité variable Un avantage de cette construction consiste en ce que la capacité diminue sous l'effet de la plongée du tube mie à la mas25 se entre ladeuxiàme et la troisième électrodes, puisque la surface effective du condensateur décroît. Une autre forme essentielle de réalisation de l'invention consiste en ce que le corps tubulaire est composé d'un tube non conducteur de l'électricité Dans cette 30 construction, on tire parti de l'avantaoe consistant en ce que le tube non conducteur de l'électricité se comporte comme un diélectrique et que, de cette façon, on peut obtenir une connexion en parallèle de deux capacités lorsque le tube plonge entre la deuxième et la troisième éleo35 trodes Cette connexion en parallèle résulte de la différence de diélectrique puisque le tube isolant et le milieu présent dans la partie restante (par exemple l'huile minérale) présentent des constantes diélectriques di FFérentes Lorsqu'on effectue la mesure de la capacité variable, cette propriété est représentée par une connexion en parallèle de deux capacités, la capacité totale étant formée par l'addition de deux capacités élémentaires. Selon une forme particulièrement avantageuse de réalisation d'un corps tubulaire, ce corps est constitué par un tube de matière plastique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, de plusieurs exemples de réalisation, et en regard des dessins annexés sur lesquels, la figure I représente en coupe un amortisseur d'os15 cillations dans lequel un condensateur tubulaire est agencé dans la cavité de la tige du piston; la figure 2 représente en coupe un amortisseur d'oscillations dans lequel le condensateur est agencé dans la cavité de la tige du piston; la figure 3 est un diagramme course du piston/capacité pour un condensateur cylindrique muni d'une compensation de température. L'amortisseur d'oscillations représenté sur la figure I est essentiellement composé du cylindre 1, du piston 25 2, ainsi que de la tige de piston 3 Dans la cavité 4 du piston 2 se trouve le milieu amortisseur servant pour l'amortissement des oscillations Pour la fixation de l'amortisseur dans le véhicule, il est prévu des moyens de fixation 5 et 6. La tige de piston 3, réalisée sous une forme creuse, renferme la première électrode 8 et la deuxième électrode 11 La première électrode 8 étant isolée de la tige de piston 3 par une couche isolante 7 Entre la première électrode 8 et la deuxième électrode 11, se trouve un es 35 pace intercalaire 12. Etant donné que la première électrode 8 est agencée à distance de la deuxième électrode 11, le corps tubulaire 13 peut plonger dans l'espace intermédiaire 12 pendant le fonctionnement de l'amortisseur dans le véhicule. Sous l'effet de la plongée du corps tubulaire 13, qui est fixé dans le fond 4 du cylindre 1, il se produit une variation de la capacité entre la première électrode 8 et la deuxième électrode 11. Dans cette forme de réalisation, on utilise un tube céramique en qualité de corps tubulaire 13 Lors de la plongée du tube céramique 13 entre la première électrode 8 et la deuxième électrode 11, il se produit une variation de la capacité La variation de capacité résulte de la variation du diélectrique. Cette variation du diélectrique résulte du fait que 15 le tube céramique présente une constante diélectrique de celle de l'huile minérale qui est utilisée comme liquide amortisseur Lors de la plongée du tube céramique 13, la surface plongeante joue le rôle de diélectrique. Pour exclure dans toute la mesure possible la pré20 sence d'une fente d'huile dans le volume intercalaire 12, le tube céramique 13 porte une surface conductrice de l'électricité sur sa surface interne cylindrique 9 Cet effet conducteur de l'électricité est renforcé par le fait qu'il est prévu une bague conductrice de l'électricité 25 10 sur la surface externe de la deuxième électrode 11. La possibilité de placer les électrodes 8 et 11,soit dans la tige de piston creuse 3, soit dans le cylindre 1 donne naissance à des possibilités avantageuses de connexion pour les conducteurs d'amenée 15; ces derniers 30 peuvent être montés sur la surface externe du cylindre 1 ou de la tige de piston 3 sous la forme de broches de raccordement Les électrodes 8 et 11 sont maintenues immobilisées en translation relative et le corps tubulaire 13 l'est également Ce corps tubulaire 13 est toutefois 35 agencé dans l'élément opposé, de sorte que pendant le fonctionnement de l'amortisseur, il se produit une trans- lation télescopique des éléments et que le condensateur tubulaire désiré peut développer son action. L'amortisseur représenté sur la figure 2 est essentiellement composé du cylindre 1, du piston 2 ainsi que de la tige de piston 3 Le milieu d'amortissement servant à l'amortissement des oscillations est contenu dans la cavité 4 du cylindre 1 Des moyens de fixation 5 et 6 sont prévus pour fixer l'amortisseur au véhicule. Dans la tige de piston 3, qui est réalisée sous une 10 forme creuse, se trouvent la première électrode 17 et la deuxième électrode 18 La première électrode 17 est isolée de la tige de piston 3 par un tube 19 en matière plastique Entre la première électrode 17 et la deuxième électrode 18, se trouve un diélectrique 20 A une certaine 15 distance de la deuxième électrode 18, est agencée une troisième électrode 21 Pendant le fonctionnement de l'amortisseur dans le véhicule, le corps tubulaire 23 peut plonger dans l'espace intercalaire 22 compris entre la deuxième électrode 18 et la troisième électrode 21 Sous 20 l'effet de la plongée du corps tubulaire 23, qui est fixé au fond 4 du cylindre 1, il s'établit une capacité variable entre la deuxième électrode 18 et la troisième électrode 21 La première électrode 17 forme au contraire une capacité fixe en combinaison avec la deuxième élec25 trode 18. Lorsqu'on utilise un corps tubulaire 23 conducteur de l'électricité, ce corps doit être mis à la masse par l'intermédiaire du fond 24 du cylindre Dans ce cas, on est en présence du mode de fonctionnement suivant: dans l'état d'extension de la tige de piston 3, les trois électrodes forment deux capacités fixes Lors de la plongée du corps tubulaire 23, qui est conducteur de l'électricité et mis à la masse, la capacité formée entre la deuxième électrode 21 diminue parce que la surface efficace du 35 condensateur décroît. Par ailleurs, il est également possible de réaliser le corps tubulaire 23 sous la forme d'une tube non conducteur de l'électricité Par exemple, il est approprié d'utiliser pour cela un tube de matière plastique Si l'on prévoit un tube de matière plastique en qualité de corps tubulaire 23, lors de la plongée du tube de matière plastique entre la deuxième électrode 18 et la troisième électrode 21, on obtient'un montage en parallèle de deux condensateurs Les deux capacités différentes sont dues à la différence des diélectriques de sorte que la cape10 cité totale de la deuxième électrode 18 et de la troisième électrode 21 est le résultat de l'addition des deux capacités individuelles Cette différence de capacité résulte du fait que le tube de matière plastique et l'huile minérale qui est prévue comme liquide d'amortissement 15 présentent des constantes diélectriques différentes Lors de la plongée du tube de matière plastique, la surface enfoncée du corps tubulaire 23 se comporte comme un diélectrique La capacité variable travaille alors conformément à la formule: Ctot (t) = C Cb Dans cette formule Ctrt capacité totale Ctct C = capacité individuelle, milieu 1 (par exemple, huile minérale) Cb capacité individuelle, milieu 2 (par exemple, matière plastique) Sur la figure 3, on a représenté un diagramme dans lequel on a indiqué la capacité d'un condensateur cylindrique de ce genre en fonction de la course du piston, Dans ce cas, la capacité individuelle Ca décroît progressivement pendant la plongée du piston 2 tandis que la capacité individuelle Cb à laquelle le corps tubulaire 23 est utilisé comme diélectrique croît constamment Les deux capacités individuelles s'ajoutent et forment la caractéristique Ctot' Le fait que les électrodes 17, 18 et 21 sont montées, soit dans la tige de piston creuse 3, soit dans le cylindre 1, apporte des possibilités avantageuses de connexion pour les conducteurs d'amenée 25 puisque ces derniers peuvent être montés, soit sur la surface externe du cy5 lindre 1, soit sur celle de la tige de piston 3, sous la simple forme de broches de connexion Les électrodes sont tenues sans possibilité de déplacement relatif en translation, le corps tubulaire 23 étant lui aussi monté immobilisé en translation mais dans l'élément opposé Avec 10 cette construction,pendant le fonctionnement d'un amortisseur d'oscillations, il se produit une pénétration télescopique des éléments l'un à l'intérieur de l'autre, de sorte que l'on obtient le condensateur tubulaire désiré. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. Il REVENOICATIONS 1 Dispositif pour la détermination de la course du piston d'un appareil hydraulique, pneumatique ou hydropneumatique tel qu'un amortisseur d'oscillations, un ressort pneumatique ou un dispositif de suspension hydropneu5 matique, dans lequel le piston est monté mobile en translation axiale au moyen d'une tige de piston dans un cylindre rempli d'au moins un milieu d'amortissement, cependant qu'une capacité est formée par des électrodes tubulaires dans la cavité intérieure, caractérisé en ce qu'il 10 est prévu une première électrode ( 8, 17) isolée de l'élément qui la porte et une deuxième électrode ( 11, 18) disposée à une certaine distance de la première électrode (a, 17) et en une position immobilisée en translation dans la cavité de cette première électrode, et en ce qu'un 15 diélectrique ( 13) agencé en une position fixe peut plonger entre la première électrode ( 8) et la deuxième électrode ( 11). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première électrode ( 8) et la deuxième élec20 trod (t 11) sont agencées dans la cavité de la tige de piston ( 3) et que le diélectrique ( 13) est fixé dans le cylindre ( 13. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première électrode ( 8) et la deuxième élec25 trode ( 11) sont agencées dans le cylindre ( 1) et que le diélectrique est prévu dans la cavité de la tige de piston ( 3). 4 Dispositi F selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un tube en céramique t 13) en quali30 té de diélectrique. Dispositif selon, la revendication 4, caractérisé en ce que la surface interne cylindrique ( 9) du tube céramique ( 13) est reliée à la surface externe cylindrique de la deuxième électrode ( 11) par une liaison conductrice -de l'électricité. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour constituer la liaison conductrice de l'électricité, la surface cylindrique ( 9) du tube cérami5 que ( 13) est munie d'une enduction métallique. 7 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur la surface externe cylindrique de la deuxième électrode ( 11), est montée une bague conductrice de l'électricité ( 10) dont le diamètre extérieur correspond 10 au diamètre intérieur du diélectrique. 8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première électrode ( 17) et la deuxième électrode ( 18) forment une capacité fixe tandis que la deuxième électrode ( 18) et la troisième électrode ( 21) forment 15 la capacité variable et en ce que toutes les électrodes ( 17, 18, 21) sont montées immobiles en translation les unes par rapport aux autres et sont isolées de l'élément qui les porte, la première électrode ( 17) et la deuxième électrode ( 18) étant séparées l'une de l'autre par un 20 diélectrique ( 20), et en ce que la troisième électrode ( 21) est placée à distance de la deuxième électrode ( 18) de manière qu'un corps tubulaire ( 23) puisse plonger dans l'espace intercalaire ( 22) 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé 25 en ce que toutes les électrodes ( 17, 18, 21) sont agencées dans la cavité de la tige du piston ( 13), un isolant étant prévu entre la surface externe de la première électrode ( 17) et la surface interne cylindrique de la tige de piston ( 13), et en ce que le corps tubulaire ( 23) 30 est relié rigidement au cylindre ( 1). Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on utilise comme isolant une tube de matière plastique ( 19). 11 Dispositif selon la revendication 8, caractéri35 sé en ce qu'il y est prévu un tube conducteur de l'électricité mis à la masse en qualité de corps tubulaire ( 23). 12 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps tubulaire ( 23) est constitué par un tube non conducteur de l'électricité. 13 Dispositif selon la revendication 12, caractéri5 sé en ce que le corps tubulaire ( 23) est constitué par un tube de matière plastique.