Brevet FR2578018A1 — publié le 19860829

La présente invention concerne les capteurs à caractère électromagnétique, utilisés pour déterminer la position d'une pièce mobile, en relation avec une référence fixe généralement ou, encore, la vitesse de défilement d'une telle pièce mobile. De tels capteurs comprennent, généralement, un corps en matière isolante, contenant, dans un alésage axial, au moins un élé- ment magnétique affleurant l'une des extrémités du corps qui forme, concentriquement à cet élément, une bobine recouverte par un bobinage de fil raccordé à deux conducteurs. Le corps est noyé dans une pro- tection extérieure en matière isolante, afin de soustraire le bobi- nage et les conducteurs aux agressions mécaniques, physiques ou chimiques du milieu environnant. De tels capteurs donnent, généralement, satisfaction pour la fonction devant être assumée. Toutefois, dans certaines applications, on constate que la conception de tels capteurs pose un problème de fiabilité. Ceci est le cas pour les capteurs destinés à être inclus à un milieu fluide subissant des variations de température et de pression. A titre d'exemple, cela est le cas des capteuts inclus à une boîte de changement de rapport de démultiplication à fonctionnement automa- tique, de tels capteurs devant, dans ce cas, assumer la fonction de mesure de vitesse des différents arbres en étant placés dans le fluide hydraulique. Dans les applications ci-dessus, on a constaté que les capteurs n'étaient pas étanches et qu'ils étaient le siège d'une fuite permanente de fluide vers l'extérieur. L'examen de ce problème a permis de constater que la fuite provenait d'une absence de liaison intime entre le corps et sa protection extérieure. Outre l'aspect polluant qui en résulte, une telle fuite a aussi pour conséquence de mettre en relation le fluide et le bobinage qui risque ainsi de subir des dégradations par corro- sion et de rendre alors le capteur inopérant ou peu fiable. L'absence de liaison intime, entre la protection exté- rieure et le corps, même si ces deux éléments sont réalisés à partir d'une même matière première, semble devoir être mise au compte du procédé de fabrication. En effet, lorsque le surmoulage est exécuté, le corps ne peut se réchauffer suffisamment, malgré toutes les pré- cautions prises à l'injection. Il en résulte une absence de liaison intime entre la matière du corps et la matière de la protection extérieure, notamment sur la face frontale, dans le plan de laquelle affleure la face transversale de l'élément magnétique du capteur. Pour tenter de régler un tel problème, on aurait pu penser à surmouler la protection extérieure, de manière à faire ve- nir un voile transversal devant la face frontale pour masquer l'in- tervalle périphérique entre la protection extérieure et le bobinage et recouvrir, également, la face transversale de l'élément magné- tique. Cependant, une telle proposition se heurte à un certain nombre d'obstacles techniques insurmontables. On conçoit que la tech- nique mise en oeuvre pour la réalisation de tels capteurs ne permet à ces derniers de délivrer qu'un signal faible. Par conséquent, pour qu'une telle proposition n'ait pas d'incidence négative sur le fonc- tionnement du capteur, il importe, impérativement, de déterminer avec précision l'épaisseur de la paroi frontale de la protection, de ma- nière à limiter l'entrefer, tout en conférant à cette paroi une résistance mécanique convenable, notamment au poinçonnage. A titre d'exemple, il peut être considéré que, pour un capteur électromagnétique d'usage courant, l'épaisseur de cette pa- roi frontale doit être limitée à 3/10e de mm. Compte tenu des méthodes de surmoulage, on comprend que cette opération ne peut être menée à bien qu'en supportant le corps en porte-à-faux à l'intérieur d'un moule. Si des moyens habituels sont mis en oeuvre pour assurer un tel support, il est pratiquement impossible d'être assuré de pouvoir disposer, dans tous les cas, de façon reproductible sur de grande séries, l'extrémité frontale du corps par rapport au fond du moule, de manière à ménager un inter- valle égal à 3/10e de mm, quelles que soient les variations de tem- -pérature et de pression intervenant au cours d'un cycle d'injection de matière plastique. En réalité, de telles variations du cycle seront respon- sables d'une modification de la position du corps à l'intérieur du moule et conduiront à l'obtention d'une paroi frontale d'épaisseur essentiellement variable, entre plusieurs capteurs fabriqués. Si cette épaisseur est, par exemple, égale à 2/10e de mm, au lieu de 3/10e, il est possible de considérer qu'il s'agit là d'un gain pour l'entrefer, toutefois compensé par une pénalité quant à la résistance mécanique. Si, par contre, l'épaisseur de cette paroi passe à 4/10e de mm, la résistance mécanique est accrue, mais alors le signal fourni est affecté d'une perte pouvant atteindre 10 % de sa grandeur, ce qui est important lorsqu'on veut réaliser des cap- teurs électromagnétiques à rapport performance/volume élevé. L'incertitude de fabrication avec un tel procédé condui- rait donc à l'obtention de capteurs à caractéristiques non reproduc- tibles et, surtout, de fonctionnement non fiable. L'objet de l'invention est de remédier au problème ci- dessus, en proposant un nouveau capteur et son procédé de fabrica- tion permettant d'obtenir des produits fiables, sûrs, résistants, susceptibles d'être fabriqués en grande série, ayant des caractéris- tiques de fonctionnement reproductibles, sans altération variable du signal qu'ils émettent et capables d'établir, lors de leur montage, une étanchéité totale entre le milieu extérieur et un volume fluide dans lequel ils sont plongés. Pour atteindre les buts ci-dessus, l'objet de l'inven- tion est caractérisé en ce qu'il comprend: - un corps comportant des moyens de centrage con- centrique extérieur, - une protection extérieure formée par: un godet tubulaire en matière isolante fermé à une extrémité par une paroi transversale et ouvert à l'autre qui est bordée par une collerette d'ancrage, ce godet étant enfilé concentriquement sur les moyens de centrage du corps, 5. et par un enrobage en matière isolante - occupant l'intervalle délimité entre le corps et le godet et formant hors du godet une embase d'appui enrobant la collerette d'ancrage et la partie du corps s'étendant hors du godet. Diverses autres caractéristiques ressortent de la des- cription faite ci-dessous en référence au dessin annexé qui montre, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. I est une coupe-élévation du capteur électroma- gnétique conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe transversale prise selon la li- gne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe-élévation partielle d'un élément constitutif de l'objet de l'invention, illustrant une variante de réalisation. Selon les fig. I et 2, le capteur de l'invention comprend une protection extérieure 1 dans laquelle est noyé un corps 2 réalisé en une matière isolante moulée. Le corps 2 peut comporter, à l'une de ses extrémités et selon l'exemple illustré, une barrette 3 s'éten- dant perpendiculairement au corps 2 avec lequel elle forme une pièce monobloc en "L". La barrette 3 comporte une pince 4 et, le long de ses côtés longidutinaux, des ailes 5 pour assurer le maintien et le guidage d'un câble 6 comprenant, par exemple, deux conducteurs élec- triques 7. Bien que cela ne soit pas représenté, il doit être con- sidéré que le corps 2 peut comporter des moyens propres de contact électrique, tels que des languettes. De même, la barrette 3 pourrait être formée, non pas perpendiculairement à l'une des extrémités du corps 2, mais dans le prolongement de ce dernier, le cas échéant. Le corps 2 forme, à l'opposé de la barrette 3, une 2 578 0 18 bobine 8 délimitée par deux joues 9 et 10 définissant un noyau cen- tral de périphérie circulaire. La bobine 8 présente, en son centre, un logement cylindrique Il se prolongeant axialement, au moins en partie, à l'intérieur du corps 2. Le logement 1l est réservé au mon- tage d'au moins un élément métallique 12 à caractère magnétique, de préférence formé par une pièce magnétique 12a et une pièce polaire 12b prévue pour affleurer la face transversale de la joue 10. La bobine 8 supporte un enroulement d'un fil conducteur émaillé, formant un bobinage 13 contenu par le noyau cylindrique entre les joues 9 et 10. Les extrémités du fil de bobinage 13 sont raccordées aux conducteurs électriques 7 ou aux contacts à languette. Selon l'invention, le corps 2 est réalisé pour comporter des moyens de centrage concentrique extérieur, de tels moyens étant formés, d'une part, par la joue extrême 10 et, d'autre part, par une collerette de centrage 16 venue de moulage sur le corps 2, à proxi- mité de la partie de ce dernier jouxtant la barrette 3. La colle- rette 16 présente deux encocâes 17 ménagées à partir de la périphérie, selon deux directions sensiblement parallèles, pour permettre l'enga- gement et le passage des conducteurs 7 ou contacts à languette rac- cordés au bobinage 13. Selon l'invention, la protection extérieure I comprend un godet tubulaire cylindrique 18 en matière isolante, de préférence réalisé par moulage de la même matière isolante que celle du corps 2. Le godet 18 comporte une extrémité fermée par une paroi transversale 19, de faible épaisseur constante. Cette paroi 19, venue de moulage, peut être obtenue de façon à présenter une épaisseur exactement con- trôlée, reproductible en cas de fabrication en grande série du godet 18. A l'opposé de la paroi transversale 19, le godet 18 comporte une extrémité ouverte 20 bordée par une collerette d'ancrage 21 qui peut être formée par une couronne périphérique, de section transversale constante ou comportant des aspérités, des empreintes négatives ou positives. La fig. I montre que la collerette d'ancrage 21 peut com- porter aussi une encoche 22 d'engagement de la partie correspondante de la barrette 3. Le godet 18 est enfilé sur le corps 2, pour coopérer avec la joue 10 et la collerette 16, de manière à occuper une position exactement centrée sur le corps 2 qui est immobilisé angulairement par la coopération de la barrette 3 et de l'encoche 22. L'engagement est effectué de manière à amener la face interne de la paroi frontale 19 du godet 18 en contact avec la face extérieure transversale de la joue 10 qui détermine ainsi une position d'engagement en butée axiale. L'assemblage est effectué après équipement complet du corps 2 et liaison électrique entre le bobinage 13 et les conduc- teurs 7 ou contacts à languette. Dans cet état, l'assemblage obtenu est soumis à une opé- ration d'enrobage d'une matière isolante, de préférence de même com- position que le corps 2 et le fût 18. L'enrobage 23 est exécuté de manière à occuper totalement l'intervalle entre la face périphérique interne du godet 18 et le corps 2 et, à cet égard, les encoches 17 sont mises à profit pour assurer un bon cheminement de la matière lors de l'injection et éviter toute création de zone de moindre cir- culation ou d'absence de circulation susceptible de laisser subsister des vides. En ce sens, la fig. 2 montre que la collerette 16 est, également, réalisée, de manière à comporter une ou plusieurs ouver- tures 17a, situées de façon sensiblement diamétralement opposée aux encoches 17. L'exécution de l'enrobage 23, par tout procédé approprié, est aussi réalisée de manière à former une embase d'appui 24 empri- sonnant la collerette d'ancrage 21, la barrette 3, ainsi que le câble 6, les conducteurs 7 ou la base des contacts à languette. L'embase d'appui est réalisée pour comporter une face plane de con- tact 25 bordant le godet 18. L'enrobage 23 et l'embase 24 sont formés d'une seule pièce et confèrent ainsi, aux différents éléments constitutifs du capteur électromagnétique, un caractère monobloc. Ainsi que cela apparaît à la fig. 1, le capteur obtenu peut être engagé à travers une portée 26 prévue dans une paroi 27, par exemple d'une boîte de changement de rapports de démultiplica- tion à fonctionnement automatique. La construction selon l'invention, illustrée par la fig. 1, permet de constater que la partie active du capteur, plongeant dans le fluide, ne comporte aucune interface susceptible de représenter un cheminement de fuite possible et que l'interface existant entre certains des éléments constitutifs est limitée uniquement à celle résultant du surmoulage de l'embase d'appui 24 sur la collerette 21. Toutefois, cette interface est alors disposée extérieurement au fluide et peut être convenablement isolée par un joint d'étanchéité 28, tel qu'un joint torique. Le joint torique 28 peut être monté dans une gorge 29 délimitée dans un collet 30 formé à la périphérie du godet 18. La fig. 3 montre que la gorge 29 peut aussi être ménagée dans la colle- rette 21 comportant alors, à cet effet, un retour 21a en direction de la face frontale 19. Dans un tel cas, le joint d'étanchéité 28 coopère alors, non plus avec la portée 26 d'engagement du capteur, mais avec la face d'appui extérieure de la paroi 27. De façon à obtenir un appui certain de l'élément magné- tique 12 contre la paroi transversale 19 et bénéficier ainsi de la précision de réalisation en épaisseur de cette dernière pour limiter à une valeur connue l'entrefer de fonctionnement, le procédé de l'in- vention prévoit de faire communiquer le logement 11 avec un trou 31 délimité axialement dans le corps 2, pour s'ouvrir à l'opposé de la joue 10. Ce trou 31 est prévu pour que, lors de la phase d'injection de la matière constitutive de l'enrobage 23 et de l'embase 24, la matière amenée à pénétrer dans ce trou applique, sur la face corres- pondante de l'élément 12, la pression d'injection forçant cet élément à coulisser axialement à l'intérieur du logement 11, pour que sa face extrême soit plaquée contre la face interne de la paroi frontale 19. Le trou 31 peut être combiné avec l'exécution d'un logement Il de longueur supérieure à celle de l'élément 12, de manière qu'après déplacement axial de ce dernier sous l'influence de la pression d'injection de la matière d'enrobage, cette matière forme une carotte épaulée 32 occupant le trou 31 et, en partie, le logement Il et s'opposant à tout risque ultérieur de déplacement axial en retrait de l'élément magnétique 12. REVENDICATIONS I - Capteur électromagnétique, du type comprenant un corps (2) en matière isolante contenant un élément (12) magnétique axial et formant une bobine coaxiale (8) supportant un bobinage (13) raccordé à deux éléments conducteurs (7) longeant le corps qui est noyé dans un enrobage protecteur, caractérisé en ce qu'il comprend: - un corps (2) formant des moyens (10, 16) de cen- trage concentrique extérieur, - une protection extérieure (1) formée par: un godet tubulaire (18) en matière isolante fermé à une extrémité par une paroi trans- versale (19) et ouvert à l'autre qui est bordée par une collerette d'ancrage (21), ce godet étant enfilé concentriquement sur les moyens du corps, et par un enrobage (23) en matière isolante occupant l'intervalle délimité entre le corps et le godet et formant hors du godet une embase d'appui (24) enrobant la colle- rette d'ancrage et la partie du corps s'étendant hors du godet. 2 - Capteur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le godet (18) est associé au corps, de manière que la paroi transversale (19) de son extrémité fermée soit en con- tact avec la face transversale en regard de l'élément magnétique du corps. 3 - Capteur électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le godet (18) délimite une-gorge (29) de montage d'un joint d'étanchéité. 4 - Capteur électromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la gorge (29) est ménagée périphériquement dans la partie du godet située à proximité de l'embase d'appui. - Capteur électromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la gorge (29) est ménagée dans le godet, dans le même plan que la face d'appui de l'embase. 6 - Capteur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps délimite un alésage axial (11) for- mant un logement pour l'élément magnétique (12), un tel logement étant prolongé, dans la partie du corps dirigée vers l'embase, par un trou traversant (31) occupé par la matière constitutive de l'embase. 7 - Capteur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alésage axial (11) présente une longueur supérieure à celle de l'élément magnétique et ménage avec le trou traversant (31) un volume occupé par une carotte épaulée (32) de ma- tière de surmoulage. 8 - Capteur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (2) comporte une barrette (3) s'éten- dant perpendiculairement à l'axe du corps. 9 - Capteur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (2) comporte une barrette (3) s'éten- dant parallèlement à l'axe du corps (2). - Procédé de fabrication d'un capteur électromagnéti- que selon l'une des revendications I à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à: - réaliser par moulage d'une matière isolante un corps délimitant une bobine, présentant un loge- ment concentrique à la bobine et comportant des moyens de connexion électrique, - constituer sur la bobine un bobinage d'un fil électrique isolant raccordé aux moyens de con- nexion électrique, - réaliser par moulage d'une matière isolante un godet ayant une paroi frontale d'épaisseur dé- terminée et susceptible d'être enfilée sur le corps jusqu'en appui de cette paroi contre la bobine, - réaliser un enrobage pour, d'une part, occuper tout le volume libre entre le corps et le godet pour recouvrir la bobine et établir une liaison o intime entre ledit corps et le godet et, d'autre part, former une embase d'appui sur une paroi de fixation.