Brevet FR2560428A1 — publié le 19850830

--i-- POTENTIOMETRE ROTATIF, NOTAMMENT DE MESURE DE POSITION ANGULAIRE. L'invention concerne un potentiomètre rotatif, notam- ment pour la mesure de la position angulaire d'un organe rotatif tel que le papillon des gaz d'un moteur à combustion interne. On connaît des potentiomètres rotatifs du type compre- nant un corps fixe pourvu intérieurement d'une piste résistive contre laquelle est appliqué un balai frot- teur porté par un rotor monté dans le corps et solli- cité par un ressort hélicoïdal dans une position de repos définie par la venue en appui d'une partie du rotor contre une butée du corps. La rotation du rotor permet de faire varier la résis- tance interne du potentiomètre de sorte que le rapport entre les tensions de sortie et d'entrée du potentio- mètre est représentatif de l'angle de rotation du rotor par rapport à sa position de repos. La mesure de ce rapport peut donc être utilisée dans un capteur potentiométrique pour caractériser la position angu- laire d'un organe rotatif par rapport à un repère fixe. Dans les potentiomètres de ce type, lors du montage du rotor dans le corps, il faut éviter tout contact entre le balai frotteur et la piste résistive pour éviter leur détérioration. Cette opération est donc délicate et nécessite dans l'état actuel de la technique d'uti- liser un outil supplémentaire pour plaquer le balai contre le rotor lors du positionnement de celui-ci dans le corps. 49398 11676 - 2 - L'invention vise à fournir un potentiomètre du type précité qui soit d'une construction particulièrement simple tout en permettant de remédier aux inconvénients des potentiomètres de la technique antérieure, notam- ment d'éviter le recours à un outil supplémentaire pour l'introduction du balai dans le corps. A cet effet, l'invention a pour objet un potentiomètre rotatif comprenant un corps fixe présentant une piste résistive, un balai élastique porté par un rotor monté à rotation dans le corps et adapté, en fonctionnement, pour frotter contre la piste résistive, et un ressort interposé entre le corps fixe et le rotor pour sollici- ter ce dernier vers une position de repos, caractérisé en ce que le corps comporte au moins un logement apte à recevoir le balai sans précontrainte ni déformation dans une position initiale d'introduction du rotor dans le corps et à autoriser la venue en contact du balai avec la piste lors du montage du rotor dans le corps par rotation dudit rotor entre sa position d'introduc- tion et sa position de repos. Par ailleurs, les potentiomètres connus du type précité n'offrent:pas la possibilité d'obtenir avec le même corps et le même rotor un rappel du rotor vers sa posi- tion de repos indifféremment dans le sens direct ou dans le sens indirect. En effet, lorsqu'un tel poten- tiomètre est destiné par exemple à mesurer la position angulaire du papillon des gaz d'un moteur à combustion interne, son utilisation rationnelle nécessite d'avoir un même sens de rappel du rotor et du papillon sous l'action de leur ressert de rappel respectif. Dans ce cas, le rotor est entraîné par l'axe du papillon lors de l'augmentation de charge du moteur et n'entrave pas 49398 1 - 3 - le retour du papillon vers la position "pied levé". Dans le cas d'un sens de rappel opposé, le rotor sui- vrait le papillon pendant l'augmentation de charge mais pourrait bloquer son retour vers la position "pied levé". Cette possibilité d'incident justifie la réalisation de deux versions de potentiomètre satisfaisant toutes les configurations possibles tout en présentant un maximum de pièces communes pour des raisons d'économie tant au niveau de la fabrication que du stockage. L'invention permet d'atteindre ce but au moyen d'un potentiomètre tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce que le corps et le rotor présentent un plan axial de symétrie permettant leur assemblage sélectivement avec l'un ou l'autre de deux types de ressort dont l'un rappelle le rotor dans le sens direct et l'autre dans le sens indirect, et en ce que le rotor possède deux zones pour la fixation du balai en l'une ou l'autre de deux positions symétriques par rapport à ce plan, sui- vant le sens de rappel du ressort. Enfin, dans les potentiomètres connus du type précité, le ressort de rappel hélicoïdal a généralement l'une de ses pattes de fixation parallèle à l'axe du ressort et l'autre dans le plan de ses spires. Un trou dans le corps du potentiomètre accueille la première patte alors que la seconde se trouve bloquée par une butée sur le rotor. L'inconvénient d'un tel agencement est que la fixation du ressort dans le corps nécessite beaucoup de dextérité et proscrit tout système de mon- tage automatique. 49398 11676 Suivant l'invention, ce problème est résolu grâce au fait que le ressort est un ressort hélicoïdal présen- tant à ses extrémités des pattes de blocage s'étendant radialement dans le plan des spires du ressort et dont l'une est apte à être engagée axialement dans des moyens d'immobilisation ménagés dans le corps et l'autre à prendre appui contre une première surface de butée du rotor. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode de sa réalisation donné uniquement à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur les- quels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée, avec arrachement partiel, du rotor et du corps d'un potentiomètre conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 3 du potentiomètre représenté pen- dant une phase intermédiaire de son assemblage; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2; - la figure 4A est une vue en coupe analogue à la figure 4 représentant le potentiomètre après assem- blage définitif; - la figure 5 est une vue en plan d'un levier d'entrai- nement du rotor; et 49398 11 - 5 - -- la figure 6 est une vue en plan d'une variante de ressort permettant le rappel du rotor dans le sens opposé à celui du mode de réalisation des figures 1 à 4A. En se reportant aux figures l à 5, le potentiomètre représenté comprend essentiellement un corps 1 dans lequel un rotor 2 portant un balai frotteur électri- quement conducteur 3 et un levier d'actionnement 4 est sollicité vers sa position de repos par un ressort hélicoïdal 5a. Le corps 1 présente sensiblement la forme d'une cuvette, par exemple en matière plastique moulée, dont le fond 6 est percé d'un trou 7 également délimité par un prolongement tubulaire 8 faisant saillie depuis le fond 6 de la cuvette. Le prolongement tubulaire 8, de hauteur inférieure à la paroi périphérique 9 de la cuvette, délimite avec celle-ci et le fond 6 une cavité 10. La surface extérieure du prolongement tubulaire 8 est cylindrique tandis que la surface intérieure de la paroi 9 comprend une partie cylindrique prolongée tan- gentiellement par deux portions planes ou faiblement incurvées définissant une section sensiblement en forme de V, de sorte que la cavité 10 comprend une zone annu- laire 11 de section constante se raccordant à une deu- xième zone 12 formant un logement à section en V. La surface intérieure de la paroi 9 est revêtue, sur une hauteur sensiblement égale à celle du prolongement tubulaire 8, d'une piste électriquement résistive 13 avec laquelle, en position assemblée du potentiomètre, le balai frotteur 3 est en contact. A ses extrémités voisines du fond du logement 12, la piste est connectée à des conducteurs (non représentés) de raccordement à une source d'alimentation électrique. 49398 11676 Enfin, deux butées 14 et]5 font saillie dans le loge- ment 12 depuis le fond 6 du corps 1. Ces butées, dont le rôle sera expliqué ci-après, sont disposées de part et d'autre d'un plan passant par l'axe du trou 7 et par le fond du logement 12 et qui constitue pour le corps 1 un plan de symétrie dont la trace est repré- sentée par la ligne 2-2 de la figure 3. Le rotor 2, qui présente comme le corps 1 un plan de symétrie axial et est de préférence réalisé dans le même matériau que celui-ci, comprend une tête 16 à partir de laquelle font saillie dans le même sens un axe 17 destiné à être reçu à rotation dans le trou 7 formant portée et une portion de jupe 18 en forme de secteur cylindrique. L'axe 17 et la portion de jupe 18 délimitent entre eux un espace annulaire dans lequel, en position assemblée du potentiomètre, pénètrent le prolongement tubulaire 8 et le ressort 5a. La portion de jupe 18 présente deux bords latéraux d'extrémité 19 et 20 qui jouent un rôle de butée explicité ci-après. Le balai frotteur 3 est fixé sur la portion de jupe 18, au voisinage du bord 19 ou du bord 20 suivant qu'il s'agit de l'une ou l'autre des versions du potentio- mètre, c'est-à-dire à rappel dans le sens direct ou dans le sens indirect. Grâce à sa symétrie par rapport à un plan longitudinal, le même balai 3 peut être uti- lisé dans les deux cas. Ce balai 3 est connecté à une borne de sortie par des moyens conventionnels non représentés. Le ressort hélicoïdal 5a présente à ses extrémités opposées des pattes de blocage 21a, 22a s'étendant radialement dans le plan des spires du ressort. - 7 - Le ressort 5a correspondant au mode de réalisation des figures i à 4A est bobiné de manière à exercer sa force de rappel dans le sens direct tandis que le ressort 5b représenté à la figure 6 et destiné à réaliser l'autre version du potentiomètre exerce sa force de rappel dans le sens indirect. Enfin, le levier 4 présente également un plan de symé- trie longitudinal pour pouvoir être utilisé indiffé- remment avec l'une ou l'autre version du potentiomètre et peut être avantageusement réalisé en tôle découpée et pliée. Il comporte à l'une de ses extrémités un moyen d'assemblage 24 adéquat permettant d'assurer sa fixation sur l'extrémité libre de l'axe 17 du rotor 2, et à son autre extrémité deux languettes laté- rales bombées 23a et 23b disposées symétriquement de part et d'autre d'une languette longitudinale 25 repliée entre les deux languettes latérales. Ce levier est plus particulièrement destiné à permettre l'utili- sation du potentiomètre comme capteur de la position angulaire d'un papillon dont le levier de commande vient prendre appui contre la surface extérieure con- vexe de l'une ou l'autre des languettes latérales 23a et 23b suivant la version considérée, la languette lon- gitudinale 25 permettant d'éviter que le contact avec le levier de commande se fasse entre les languettes latérales. On décrira maintenant le montage du potentiomètre à rappel dans le sens direct correspondant au mode de réalisation des figures 1 à 4A. En premier lieu, on vient placer le ressort 5a dans le corps 1, autour du prolongement tubulaire 7, en 49398 11676 - 8 - engageant l'une de ses pattes de blocage 21a entre les butées 14 et 15 (figure 3). On présente ensuite le rotor 2,.équipé d'un balai 3 fixé du côté approprié sur la portion de jupe 18, de manière à engager l'axe 17 dans le trou 7. On effectue cette opération dans une position angulaire relative du corps 1 et du rotor 2 telle que le balai frotteur 3 se trouve à l'aplomb du logement 12, position d'introduction dans laquelle les plans de symétrie axiale du corps 1 et du rotor 2 sont sensiblement en coïncidence. Le profil du logement 12, considéré en coupe transversale, est tel que, dans cette position, il permet au balai frotteur élastique 3 d'y pénétrer librement, sans précontrainte de ce dernier et sans contact avec la piste 13 revêtant la surface inté- rieure de la paroi 9. Le rotor 2 peut alors être engagé plus à fond dans le corps 1, jusqu'à ce que le bord inférieur de la portion de jupe 18 vienne en appui contre le bord supérieur des butées 14 et 15, dans la position représentée aux figures 2 et 4. Le rotor 2 est ensuite tourné dans le sens indirect représenté par la flèche F à la figure 4A jusqu'à ce que, dans un premier temps, le bord latéral 20 de la portion de jupe 18 vienne en contact avec l'autre patte de blocage 22a du ressort puis repousse celle-ci en appliquant progressivement une précontrainte au ressort 5a. Au cours de cette rotation, le balai frot- teur élastique 3 passe du logement 12 à la zone annu- laire 11 et vient s'appliquer élastiquement contre la piste potentiométrique 13 suivant un mode de frottement analogue à celui d'utilisation. Le mouvement de rota- tion précité du rotor 2 est poursuivi jusqu'au moment - 9 - o la portion de jupe 18 dégage complètement la butée : le rotor peut alors être enfoncé dans le corps 1 jusqu'à ce que le bord inférieur de la portion de jupe 18 soit en contact avec le fond de la cavité 10, puis libéré. Le rotor 2 est alors retenu dans le corps 1 grâce à la précontrainte du ressort 5a qui, par sa patte 22a appliquée contre le bord latéral 20, solli- cite l'autre bord latéral 19 de la portion de jupe 18 contre la butée 15, ce qui correspond à la position de repos du potentiomètre. L'assemblage de ce dernier peut être complété par le montage du levier 4 sur l'extrémité de l'axe 17 qui fait saillie hors du corps 1 et par la fixation d'un couvercle (non représenté) sur ce dernier pour y enfermer le rotor 2 et le ressort SA. Pour la réalisation d'un potentiomètre à rappel dans le sens indirect, seulesdiffèrent la fixation du balai 3 sur le rotor 2 et la forme du ressort. On utilise alors le ressort 5b qui est symétrique du ressort 5A par rap- port à un plan axial passant par l'une des pattes de fixation et on monte le balai 3 sur le rotor dans une position symétrique, par rapport au plan de symétrie axial du rotor, de celle représentée par exemple à la figure 4. Le potentiomètre décrit permet donc de s'affranchir de l'utilisation de tout outil supplémentaire pour la mise en place du balai et assure le contact de ce dernier avec la piste potentiométrique selon un angle d'attaque favorable quelque soit la version. La liaison balai- piste potentiométrique étant particulièrement délicate, le potentiomètre décrit associe la simplicité et la qualité du montage, qui peut être aisément automatisé. 49398 11676 - 10 - En outre, les deux versions du potentiomètre, suivant le sens de rappei du rotor, peuvent être réalisées avec des pieces communes à l'exception du seul ressort. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. C'est ainsi, par exemple, que le logement 12 pourrait être réalisé sous la forme de deux gorges distinctes symétriques par rapport au plan de symétrie du corps, ou que la forme des butées, de la portion de jupe, etc. pourrait être différente tout en jouant le même rôle. On remarquera enfin que le trou 7 et l'axe 17 présentent chacun deux zones de diamètres différents raccordées par un épaulement et qui assurent le guidage de l'axe 17 du rotor dans le corps 1 suivant un double palier. 49398 I - 11 - REVENDICATIONS 1. Potentiomètre rotatif comprenant un corps fixe pré- sentant une piste résistive, un balai élastique porté par un rotor monté à rotation dans le corps et adapté, en fonctionnement, pour frotter contre la piste résis- tive, et un ressort interposé entre le corps fixe et le rotor pour solliciter ce dernier vers une position de repos, caractérisé en ce que le corps (1) comporte au moins un logement (12) apte à recevoir le balai (3) sans précontrainte ni déformation dans une position initiale d'introduction du rotor (2) dans le corps (1) et à autoriser la venue en contact du balai (3) avec la piste (13) lors du montage du rotor dans le corps par rotation dudit rotor (2) entre sa position d'in- troduction et sa position de repos. 2. Potentiomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (1) et le rotor (2) présentent un plan axial de symétrie permettant leur assemblage sélectivement avec l'un ou l'autre de deux types de ressort (Sa, 5b) dont l'un rappelle (5a) le rotor (2) dans le sens direct et l'autre (5b) dans le sens indirect, et en ce que le rotor (2) possède deux zones pour la fixation du balai (3) en l'une ou l'autre de deux positions symétriques par rapport à ce plan, sui- vant le sens de rappel du ressort. 3. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le ressort est un ressort hélicoïdal (5a; 5b) présentant à ses extrémi- tés des pattes de blocage (21a,.22a; 21b, 22b) s'éten- dant radialement dans le plan des spires du ressort et dont l'une (21a; 21b) est apte à être engagée 49398 11676 - 12 - axialement dans des moyens d'immobilisation (14, 15) ménagés dans le corps (1) et l'autre (22a; 22b) à prendre appui contre une première surface de butée (19, ) du rotor (2). 4. Potentiomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (1) présente la forme d'une cuvette dont le fond (6) est percé d'un trou (7) également délimité par un prolongement tubulaire (8) ménageant avec la paroi périphérique (9) de la cuvette une cavité (10) comprenant une zone annulaire (11) de sec- tion constante dans laquelle le balai (3) est en appui élastique contre la piste (13) et une deuxième zone constituant ledit logement (12). 5. Potentiomètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rotor (2) comprend un axe (17) reçu à rotation dans ledit trou (7) et terminé par une tête (16) présentant au moins un appendice (18) délimitant ladite première surface de butée (19, 20) et une deuxième surface de butée (20, 19) apte à prendre appui, dans la position de repos, contre des moyens de butée (14, 15) ménagés dans le corps (1). 6. Potentiomètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit appendice est une portion de jupe (18) qui porte le balai (3) et délimite avec l'axe (17) un espace annulaire dans lequel pénètrent le prolongement tubulaire (8) et le ressort (5a; 5b) et dont les bords latéraux (19, 20) constituent les première et deuxième surfaces de butée. 7. Potentiomètre selon la revendication 5 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que les - 13 - moyens d'immobilisation du ressort et de butée pour le rotor sont constitués par deux butées (14, 15) faisant saillie depuis le fond de la cavité (10) de part et d'autre dudit plan de symétrie et entre lesquelles est immobilisée ladite patte (21a, 21b) de blocage du res- sort (5a, 5b), lesdites butées (15, 14) coopérant sélectivement avec l'une ou l'autre desdites surfaces de butée (19, 20) suivant le sens de rappel du ressort (5a, 5b). 8. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un levier (4) d'actionnement du rotor (2) présentant, de part et d'autre d'un plan longitudinal de symétrie, deux lan- guettes latérales bombées d'appui (23a, 23b) entre les- quelles est repliée une languette longitudinale (25). 9. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que le guidage de l'axe (17) du rotor dans le corps (1) s'effectue par un double palier. 49398 11676