Brevet FR2570822A1 — publié le 19860328

L'invention se rapporte à un convertisseur de pression destiné à convertir une pression en un signal électrique. On a déjà proposé et employé pratiquement une variété de convertisseurs de pression destinés à convertir diverses pressions appliquées à des pistons de moteurs à combustion interne dans les automobiles telles que des pressions d'huile, d'air et de réfrigérant et des pressions pour le conditionne- ment d'air, par exemple, sous toute forme telle que des signaux électriques par exemple. Un convertisseur de pression déjà connu est représenté et décrit dans la demande publiée de modèle d'utilité au Japon nO 205042/82. Le convertisseur de pression déjà connu comprend généralement un chapeau ayant une admission centrale de pres- sion; un corps principal partiellement couvert par le chapeau et ayant un trou central s'étendant verticalement, une surface supérieure profilée et une partie cylindrique de diamètre réduit s'étendant vers le bas, la dite partie cylindrique étant formée dans sa paroi latérale avec une encoche verticale; un diaphrag- me serré entre la face inférieure du chapeau et la face supé- rieure profilée du corps principal; un piston reçu à l'inté- rieur de la partie cylindrique du corps principal pour s'y déplacer verticalement; une tige de piston reliée au piston et s'étendant vers le haut à partir de ce piston à travers le trou dans le corps principal et ayant un disque central faisant corps avec l'extrémité supérieure de la tige; un potentiomètre monté sur la surface extérieure de la partie cylindrique du corps principal; un levier articulé au potentiomètre pour un mouvement vertical et relié au piston à travers l'encoche verticale; un organe inférieur relié à l'extrémité inférieure du corps principal et ayant une borne extérieure s'étendant vers le bas à partir de l'organe inférieur et reliée au poten- tiomètre; un ressort de rappel logé à l'intérieur du corps inférieur pour pousser normalement le piston vers le haut; et une tige de réglage en contact avec le ressort pour régler la force de rappel du ressort. Lorsque la pression dans la chambre délimitée entre la surface interne du chapeau et la surface supérieure du diaphragme augmente en permettant à la pression de se trans- mettre axialement dans la chambre à travers l'admission de pression dans le chapeau, la pression à l'intérieur de la chambre surmonte une force qui résulte de la force du ressort de rappel, de la surface de diaphragme réceptrice de la pression et de la pression introduite, le diaphragme s'abaisse avec le disque d'extrémité de la tige de piston qui à son tour pousse le piston vers le bas dans la partie cylindrique du corps principal pour pousser ainsi le levier s'engageant dans le piston vers le bas. Quand le piston se déplace vers le bas sous l'action d'une pression croissante dans la chambre comme décrit ci- dessus, le levier associé au potentiomètre suit le mouvement descendant du piston et par suite la valeur de la résistance à l'intérieur du potentiomètre varie. Ainsi, il n'est pas nécessaire de convertir le mouvement rectiligne du diaphragme en un mouvement de rotation parce que le potentiomètre n'est pas d'un type tournant mais d'un type à coulissement recti- ligne. Cependant, dans le convertisseur de pression qu'on vient de décrire, comme le piston destiné à recevoir la pression est rappelé par le ressort de rappel, quand il est soumis à la pression, le piston se déplace vers le bas avec frottement dans la direction axiale s'opposant à la force du ressort de rappel et ainsi, la résistance de frottement agit entre le piston et le ressort pour entraîner une perte de pression. Ainsi, quand la pression est convertie en un signal électri- que, le signal électrique ne représente pas la valeur nette de la pression appliquée, C'est pourquoi la présente invention a pour but de proposer un convertisseur de pression qui élimine les inconvé- nients inhérents aux convertisseurs de pression traditionnels. Selon la présente invention, le but recherché est atteint par la disposition selon laquelle le piston supportant la charge et des plaques élastiques annulaires montées sur la piston ne se déplacent pas avec frottement ehtre ces éléments. Dans le convertisseur de pression selon la présente invention, l'inté- rieur d'une partie extérieure de bottier est divisé par un diaphragme en une chambre étanche à l'air placée au-dessus du diaphragme et en communication avec une admission de pression formée dans la partie extérieure de bottier et en une chambre de travail placée au-dessous du diaphragme, un piston est destiné à se déplacer verticalement à travers le trou du diaphragme quand la pression à l'intérieur de la chambre étanche à l'air varie et est supportée à l'intérieur de la chambre de travail par une paire de plaques élastiques annu- laires ayant chacune une pluralité de pièces élastiques s'étendant radialement, une cale est prévue à l'intérieur de la chambre de travail, un organe d'actionnement est prévu sur le piston pour agir sur la cale, une résistance magnétique est prévue dans une position inférieure de la chambre de travail pour produire une tension de sortie qui varie quand un aimant permanent s'approche et s'écarte de la résistance magnétique et un organe mobile soumis à un ressort est prévu pour pivoter en opposition à la résistance magnétique et supporte l'aimant permanent à son extrémité de tète, l'extré- mité inférieure du piston agissant sur la face supérieure du corps mobile. Selon la présente invention, les plaques élastiques annulaires sont disposées selon un mode pantographique de façon que la direction de travail des plaques élastiques est déterminée par la disposition pantographique et une résistance à friction n'est pas produite entre le piston et les plaques élastiques pour éliminer ainsi la perte de pression de sorte que la pression peut être convertie en un signal électrique représentant de façon précise la valeur -de la pression appliquée. Les buts ci-dessus ainsi que d'autres et les avantages obtenus par la présente invention apparaîtront plus facilement pour les spécialistes à la lecture de la description détaillée qui suit en référence au dessin annexé qui montre une forme d'exécution préférée de l'invention à titre d'exemple sans aucun caractère limitatif et dans lequel: la figure 1 est une coupe verticale du convertisseur de pression utilisant le principe de l'invention; la figure 2 est semblable à la figure 1 mais montre le convertisseur de pression dans sa position de travail; la figure 3 est une vue partielle éclatée en perspective à plus grande échelle du piston et de la paire de plaques élastiques; la figure 4 est une vue partielle éclatée en perspec- tive montrant la coopération entre l'étrier et l'organe mobile; la figure 5 est une vue de face schématique en éléva- tion de la résistance magnétique; et la figure 6 est un graphique montrant la relation entre les pressions admises appliquées à la résistance magnétique et les signaux de sortie de-l'aimant permanent et du circuit électrique représentant les pressions. On décrira maintenant la présente invention en se réfé- rant au dessin annexé qui représente la forme d'exécution préférée du convertisseur de pression construit selon le prin- cipe de l'invention..Le convertisseur de pression comprend de façon générale un corps ou boîtier principal dont fait partie un élément de boîtier extérieur 1 présentant une entrée-centrale de pression 2 en communication avec une source de pression extérieure (non représentée)o Un diaphragme 3 est disposé à l'intérieur en s'étendant à travers l'intérieur de l'élément de boîtier. Le diaphragme 3 est maintenu en place à l'intérieur de l'élément de boîtier 1 au moyen d'un organe intermédiaire annulaire 4 qui est monté dans le boîtier et retient le diaphrag- meo Ce diaphragme 3 délimite une chambre étanche à l'air 5 à l'intérieur de la partie de bottier 1 en communication avec l'admission de pression 2 On a indiqué en 7 et 7a des plaquettes élastiques reçues à l'intérieur de la partie de boîtier 1 en des positions en regard et écartées l'une de l'autre au-dessous du corps inter- médiaire 4 Chacune des plaquettes élastiques est gauchie vers le haut dans sa partie centrale et présente une pluralité de fentes s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la région centrale gauchie pour établir une pluralité de languettes élastiques 8, 8.... La région centrale gauchie de la pla- quette élastique 7 (7a) est percée d'un trou 90oUn piston 10 est disposé à l'intérieur de la partie de boîtier 1 pour s'y déplacer verticalement et porte la tige de piston 11 qui s'étend à travers les trous alignés 9, 9 dans les régions centrales des plaquettes élastiques 7, 7a Une cale cylindrique 12 est disposée entre les plaquet- tes opposées 7 et 7a pour serrer la plaquette élastique supé- rieure 7 en coopération avec l'organe intermédiaire 4 et présente une ouverture centrale 13 à travers laquelle s'étend la tige 11 du piston 10. Le bottier comprend de plus un élément de boîtier intérieur 15 monté à l'intérieur de la partie de bottier extérieure 1 et serrant la plaquette élasti- que inférieure 7a en coopération avec la cale 12. Ainsi l'inté- rieur du bottier est divisé par le diaphragme 3 en formant la chambre étanche à l'air 5 mentionnée ci-dessus au-dessus du diaphragme et une chambre de travail 17 au-dessous du diaphragme. Le piston 10 est destiné à se déplacer vers le haut et vers le bas à l'intérieur de la chambre de travail 17 soumise à la charge de l'intérieur de la chambre 5 étanche à l'airo Le piston 10 est muni à son extrémité supérieure d'un premier organe d'actionnement 18 ayant un diamètre plus grand que celui de l'ouverture 13 à travers la cale 12. Un second organe d'actionnement 20 ayant pratiquement le même diamètre que le premier organe d'actionnement 18 est placé dans une rainure annulaire 19 de la tige de piston 11 en une position intermé- diaire entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure de cette tige et est en butée contre une rondelle 21 montée sur la tige de piston. L'extrémité inférieure de la tige de piston 11 est formée avec une face d'extrémité arrondie 22. Un étrier 24 pratiquement en U est fixé à la paroi de base de la partie intérieure de boîtier 15 au moyen d'une vis et une résistance magnétique traditionnelle 27 est attachée à la surface interne de l'une des branches verticales 26 de l'étrier 24. La résistance magnétique 27 est -formée par deux éléments de résistance magnétique 27a, 27b dont la tension de sortie varie quand un aimant permanent s'approche ets'écarte des éléments de résistance magnétique. Les éléments de résis- tance magnétique 27a, 27b de la résistance magnétique 27 ont la même caractéristique et sont destinés à être exp osés au champ magnétique de l'aimant permanent 30 et les éléments de résistance ont des bornes 36, 37, 38 qui leur sont reliées respectivement (la borne 37 étant commune aux deux éléments). La surface extérieure de l'autre branche verticale 28 est formée près de son extrémité supérieure avec une encoche algue 29 pour recevoir la saillie latérale de forme correspondante 32 à l'extrémité de base d'un élément mobile 31 à l'extré- mité de tête duquel est attaché l'aimant permanent 300 L'organe mobile 31 peut pivoter autour de la saillie aiguë 32 coopérant avec l'encoche 29 dans la branche à étrier 28 et un ressort 33 s'étend entre l'extrémité inférieure de la branche d'étrier 28 et l'extrémité de tête de l'organe mobile 31 en étant fixé. à ces extrémités. On a indiqué en 35 une vis de réglage destinée à se visser dans la partie intérieure de bottier 15 et adaptée pour régler la position de l'aimant permanent 30 par rapport à la résistance magnétique 27 en déplaçant versle haut ou vers le bas le fond de l'étrier 24 à l'une de ses extrémités au moyen de la vis de réglage. L'organe mobile 31 se déplace vers le haut et vers le bas en décrivant un arc autour de l'arête d'appui à l'intersection avec l'encoche 29 sans toucher la résistance magnétique et la valeur de résis- tance R1 à travers les bornes 36, 37 et la valeur de résis- tance R2 à travers les bornes 37, 38 varient selon les posi- tions des éléments de résistance magnétique 27a, 27b par rapport à l'aimant permanent 30, respectivement pour convertir ainsi la position de l'aimant permanent 30 en un signal électrique. Le piston 10 est normalement rappelé vers le haut par l'action des plaquettes élastiques annulaires 7, 7a dans lesquelles le second organe d'actionnement 20 bute contre la face inférieure de la cale 12. Dans cette position dans laquelle le piston 10 est rappelé vers le haut, l'organe mobile 31 est aussi rappelé élastiquement vers le haut par la force du ressort 33 pour rencontrer la face d'extrémité arrondie 22 de la tige de piston 11. Quand la pression à l'intérieur de la chambre étanche à l'air 5 qui est en communication avec la source de pression extérieure à travers l'admission de pression 2 augmente, une force vers le bas est appliquée au piston 10 par le diaphragme 3 de sorte que le piston 10 se trouve poussé élastiquement vers le bas contre la force des deux plaquettes annulaires 7, 7a qui rappellent normalement le piston vers le haut. Dans ce cas, le sens de fonctionnement du piston 10 est déterminé pantographiquement par les plaquettes élastiques annulaires 7, 7a et en même temps le piston est soumis à une force de réaction s'opposant à la pression qui lui est appliquée de sorte que le piston convertit la pression en un mouvement rectiligne. Ainsi, le piston 10 et les plaquettes élastiques annulaires 7, 7a ne produisent pas de résistance par frottement entre ces éléments quand le piston 10 se déplace vers le haut et vers le bas et il en résulte qu'il n'y a pas de perte de pression. - Quand le piston 10 se déplace vers le bas, la face d'extrémité arrondie 22 dela tige de piston 11 pousse l'organe mobile 31 vers le bas pour faire varier la tension de sortie provenant de la résistance magnétique 27 par la position rela- tive de l'aimant permanent 30 à l'extrémité de tête de l'orga- ne mobile 31 par rapport à la résistance magnétique 27 pour convertir la pression en un signal électrique. La figure 6 montre la relation entre la pression d'entrée et la résistance de sortie. Sur cette figure, la ligne A est une courbe de pression ascendante et la ligne B est une courbe de pression descendante. Bien que la différence entre les lignes A et B (divergence sur la figure 6) soit causée principalement par le piston 10 et le diaphragme 3, car il n'y a pas de contact de friction entre les plaquettes élastiques annulaires 7, 7a et la tige de piston 11 dans la disposition pantographique selon la présente invention, le convertisseur de pression peut être établi selon une structure compacte. Avec la construction exposée ci-dessus et la disposi- tion des éléments du convertisseur de pression selon la présen- - te invention, cette invention entraîne les effets ci-après: 1) Les plaques élastiques annulaires destinées à appli- quer au piston une charge en opposition à la pression à appliquer au piston retiennent le piston selon un mode panto- graphique et il n'y a pas de frottement produit entre les plaquettes élastiques et le piston car les plaquettes élasti- ques agissent pour éliminer une résistance de frottement éventuelle qui serait produite par le fonctionnement des plaquettes élastiques de sorte qu'il n'y a pas de perte de pression et aucune erreur ne se présente quand la pression est convertie en un signal électrique. 2) Comme le piston est supporté suivant un mode panto- graphique par les plaquettes élastiques annulaires, le sens de fonctionnement du piston est déterminé par les plaquettes élastiques et le piston peut être soumis à une force de réaction opposée à la pression à lui appliquer de sorte que la pression peut être effectivement convertie en un mouvement rectiligne. 3) La résistance magnétique comprenant les éléments de résistance magnétique est établie dans la zone de conversion o la position du piston est adaptée pour convertir la pression en un déplacement et ainsi, le convertisseur de pression est de construction très simple et de faible poids, de sorte qu'il peut être établi selon une structure compacte. Bien qu'on nuit représenté et décrit en détail qu'une seule forme d'exécution, on comprendra que cet exemple n'a aucun caractère l mitatif et qu'on pourrait envisager diverses variantes sans sortir du cadre de l'invention revendiquée. 257O822 R E V E N D I C A T I 0 N S. 1. Convertisseur de pression comprenant un corps principal composé d'une partie extérieure de boîtier (1) ayant une admission centrale de pression (2) et d'une partie intérieure de bottier (15); un diaphragme (3) disposé à l'intérieur de ladite partie extérieure de bo î.tier (1) à travers laquelle. il s'étend en divisant le bottier en une chambre étanche à l'air (5) au-dessus dudit diaphragme et une chambre de travail (17) au- dessous du diaphragme; un piston (10) reçu dans ladite chambre de travail pour s'y déplacer verticalement en réponse à la pression de ladite chambre étanche à l'air (5) exercée à travers ledit diaphragme (3) et ayant un organe d'actionnement (22) à une extrémité; une paire de plaquettes élastiques annulaires (7, 7a) opposées et écar- tées verticalement en entourant ledit piston (10), une cale (12) interposée entre ladite paire de plaquettes élastiques sur lesquelles agit ledit organe d'actionnement; un aimant permanent (30) disposé dans une partie inférieure de ladite chambre de travail (17); une résistance magnétique (27) disposée à l'intérieur de ladite chambre de travail en regard dudit aimant permanent et destinée à produire une tension de sortie qui varie quand l'aimant permanent s'approche et s'écarte de la résistance magnétique; un organe mobile (31) supportant ledit aimant permanent à l'une de ses extrémités; et un ressort (33) attaché à ladite partie intérieure de bot- tier et audit organe mobile pour pousser normalement ledit organe mobile (31) contre ledit piston (10).o 2. Convertisseur de-pression selon la revendication 1, comprenant en outre un organe intermédiaire (4) disposé entre ledit diaphragme (3) et la plaquette élastique supérieure (7) pour retenir le diaphragme (3) en position. 3. Convertisseur de pression selon la revendication 1, dans lequel ladite paire de plaquettes élastiques (7, 7a). forme une structure de pantographe pour supporter ledit piston (10) de façon à empêcher un mouvement à frottement du piston (10) par rapport aux plaquettes élastiques (7, 7a). 4. Convertisseur de pression selon la revendication 1, dans lequel ledit piston (10) comprend une tige de piston (11) s'étendant vers le bas à partir du piston et ayant une face S2570822 d'extrémité arrondie (22) à son extrémité inférieure pour agir sur ledit organe mobile (31), o Convertisseur de pression selon la revendication 1, comprenant de plus un étrier (24) pratiquement en U pour supporter ledit organe mobile à son extrémité de base. 6o Convertisseur de pression selon la revendication 5, dans lequel ladite résistance magnétique (27) est attachée à une branche verticale dudit étrier (24) et ledit aimant permanent (36) est attaché à l'extrémité de tête dudit organe mobile (31) supporté par l'autre branche verticale de l'étrier (24)