Brevet FR2602280A1 — publié le 19880205

CAPTEUR INDUCTIF POUR L'EMISSION D'UN SIGNAL DESTINE A DECLENCHER UN DISPOSITIF D'ALLUMAGE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, ET DISPOSITIF D'ALLUMAGE COMPORTANT UN TEL CAPTEUR INDUCTIF. L'invention est relative à un capteur inductif pour l'emission d'un signal destiné à déclencher un dispossitif d'allumage pour moteur à combustion interne, capteur du genre de ceux qui comprennent un stator comportant des dents polaires réparties à sa périphérie et un rotor concentrique au stator comportant également des dents polaires propres à défiler en re10 gard de celles du stator lorsque le rotor est entraîné en rotation, le rotor et le stator appartenant à un circuit magnétique comprenant un aimant et ayant des lignes de flux magnétique qui passent par les dents polaires du stator et du rotor et par un entrefer situé entre ces dents, le capteur inductif 15 comprenant en outre une bobine propre à être traversée par le flux magnétique du circuit, flux dont les variations provoquées par la rotation du rotor engendre, par induction, des signaux aux bornes de la bobine. Un tel capteur, dont le rotor est entraîné en rotation 20 par le moteur à combustion interne, à une vitesse égale ou proportionnelle à celle du moteur, engendre des signaux qui nécessitent un module électronique adapté pour commander l'ouverture du circuit primaire d'unebobine d'allumage, en vue de la production d'une étincelle d'allumage dans un cylindre approprié. Le déclenchement de l'allumage est commandé, par le module électronique, lorsque le signal fourni par le capteur inductif franchit, dans un sens déterminé, une valeur de seuil prédéterminée. On a constaté que des parasites viennent s'ajouter au signal produit par le capteur inductif, ces parasites pouvant provoquer des déclenchements intempestifs du dispositif d'allumage. L'invention a pour but, surtout, de fournir un capteur inductif du genre défini précédemment qui réponde mieux que 35 jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et qui, notamment, permette de réduire les parasites dans le signal fourni par le capteur, et permette d'obtenir un fonctionnement fiable du dispositif d'allumage. L'invention a également pour but de conserver au capteur inductif une structure simple et économique. On a pu établir, en vue d'apporter une solution à ce problème, que certains signaux parasites venant perturber le signal produit par le capteur inductif sont dûs à des déplacements relatifs des dents polaires du stator et du rotor sui10 vant une direction sensiblement parallèle à l'axe de rotation, notamment en raison des tolérances etdes jeux de construction. Pour réduire ou supprimer ces parasites, selon l'invention, le capteur inductif, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour compenser les variations de réluctance d'entrefer sensiblement cir-: conférentiel entre les dents polaires du rotor et du stator, en réponse à un déplacement relatif de ces dents suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe de rotation. Dans ces conditions, même si, pour une position an20 gulaire relative déterminée du stator et du rotor, un déplacement relatif des dents du rotor et du stator a lieu, la réluctance de l'espace d'entrefer reste sensiblement constante et il n'y a pratiquement pas de variation du flux magnétique de sorte que les signaux parasites sont réduits-ou supprimés. Avantageusement, les susdits moyens pour compenser les variations d'entrefer sensiblement circonférentiel sont constitués par la forme des dents du rotor et la forme des dents du stator, ces formes étant choisies de telle sorte que les surfaces de ces dents qui interviennent pour la détermi30 nation d'un entrefer orienté sensiblement circonférentiellement diminuent lorsque la dimension de cet entrefer diminue par suite d'un déplacement axial relatif des dents-considérées du stator et du rotor, et, qu'inversement, lesdites surfaces augmentent lorsque l'entrefer augmente par suite d'un tel 35 déplacement axial. Ainsi, l'augmentation de la section de passage offerte au flux magnétique permet de compenser l'augmentation d'entrefer, de sorte que la réluctance de l'espace d'entrefer reste sensiblement constante. Généralement le stator présente un fond sensiblement plan comportant, à sa périphérie, des dents sensiblement orthogonales au plan moyen du fond, tandis que le rotor présente une forme semblable à celle du stator, mais avec sa concavité orientée en sens inverse, le rotor étant situé du 10 même côté du fond du stator que les dents dudit stator, de sorte que les dents du rotor défilent au voisinage de celles du stator, en étant généralement situées radialement vers l'intérieur par rapport aux dents du stator. La forme des dents du rotor et du stator est alors choisie de telle sorte que ces dents présentent un bord d'attaque incliné d'un angle (a) pour le rotor et d'un angle (b) pour le stator par rapport à la direction de l'axe de rotation afin que la distance ----------entre les bords d'attaque, définissant l'espace d'entrefer circonférentiel, considérée pour une position angulaire donnée 20 du rotor, diminue lorsque la distance axiale entre le plan moyen du fond du rotor et le plan moyen du fond du stator augmente, et qu'inversement, la susdite distance entre les bords d'attaque augmente, lorsque la distance entre les plans moyens des fonds du rotor et du stator diminue. De préférence, les angles a et b sont égaux en valeur absolue. Cette valeur peut être choisie de telle sorte que, pour une position angulaire donnée du rotor par rapport au stator, le rapport de la longueurdes bords d'attaque en regard, déterminant un espace d'entrefer sensiblement circonférentiel, 30 à la distance entre ces bords d'attaque reste sensiblement constant si la distance axiale relative entre les dents considérées du stator et du rotor varie. Avantageusement, le contour en élévation des dents du rotor et du stator a la forme d'un trapèze dont la petite 35 base est attenante au fond du rotor ou du stator, et dont-la grande base est éloignée du fond. Ce trapèze est de préférence un trapèze isocèle. L'invention est également relative' à un dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne comportant un cap5 teur inductif tel que défini précédemment. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après, à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence 10 aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, de ces dessins, est une coupe schématique d'un capteur inductif conforme à l'invention. La figure 2 est un diagramme représentant un signal de tension, porté en ordonnée, recueilli aux bornes d'un cap15 teur inductif en fonction du temps porté en abscisse. La figure 3 est une vue développée des dents polaires du rotor et du stator. La figure 4, enfin, est une vue simplifiée en coupe des dents polaires suivant la ligne IV-IV, figure 1. En se reportant à la figure 1 on peut voir un capteur inductif 1 pour l'émission d'un signal destiné à déclencher un dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne. On a reorésenté schématiqumement sous-forme d'un rectangle 2 un module électronique appartenant au dispositif d'allumage qui 25 reçoit, sur son entrée, le signal provenant du capteur 1 et transmis par des conducteurs de liaison 3. Ce module électronique 2 dont la sortie est branchée sur une borne de l'enroulement primaire 4 d'une bobine d'allumage 5 classique, est propre à ouvrir le circuit de cet enroulement primaire pour 30 provoquer une surtension ---------------------------------d'allumage aux bornes de l'enroulement secondaire 6 de la bobine 5. Un interrupteur classique 7, dont la fermeture est commandée par la clé de contact du véhicule, est monté dans le circuit de l'enroulement primaire 4, entre une borne de cet 35 enroulement et la masse. Le capteur 1 comprend un stator 8 comportant des dents polaires 9 réparties à sa périphérie et un rotor 10,. également appelé distributeur de flux, concentrique au stator 8, et qui comporte également des dents polaires 11. Le nombre de dents du rotor peut ktre égal ou différent du nombre de dents du stator, ces nombres étant généralement des nombres pairs. Dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, on utilise fréquemment un stator et un rotor comportant chacun quatre dents réparties de manière régulière sur la circonférence, c'est-à-dire que deux dents 10 successives sont espacées angulairement de 90 . Le rotor 10 est solidaire en rotation d'un arbre 12 entraîné à une vitesse égale ou proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, en fonction notamment du nombre de dents du rotor et du nombre de cylindres du moteur. Le rotor 10 15 et l'arbre 12 sont réalisés en une matière ayant une faible réluctance magnétique de manière à faciliter le passage d'un flux magnétique. Le stator 8 est maintenu fixe coaxialement à l'arbre 12; ce stator est solidaire d'un manchon 13, immobilisé en rotation et dans lequel est engagé avec un jeu réduit l'arbre 12. Le stator 20 8 ainsi que le manchon 13 sont réalisés en une matière conductrice du point de vue magnétique, par exemple en acier doux. Un aimant 14 en forme de couronne circulaire, coaxial à l'arbre 12, est disposé contre une face du stator. Le pôle Nord de cet aimant est constitué par une face plane transversale 25 d'extrémité dudit aimant, tandis que le pôle Sud est constitué par l'autre face plane d'extrémité de cet aimant. Les lignes du champ magnétique, au départ de ces faces, sont orthogonales auxdites faces et parallèles à l'axe de l'aimant i4 confondu avec l'axe géométrique A de l'arbre 12. L'aimant 14 est main30 tenu contre le stator 8 par une plaque fixe 15 liée de manière démontable au manchon 13. Le stator 8 et le rotor 10 appartiennent ainsi à un circuit magnétique comprenant l'aimant 14, circuit dont les lignes de flux magnétique schématiquement représentées par les lignes f. passent par les dents polaires du stator et du rotor et par un entrefer situé entre ces dents. Au sujet de cet entrefer, il convient de noter que lorsque le rotor tourne, les dents 11 de ce-rotor défilent devant les dents 9 du stator. Lorsque les dents 10 et 11 ont sensiblement la même position angulaire, les surfaces en regard des dents 10 et 11, déterminant l'entrefer, sont des surfaces périphériques et l'entrefer est essentiellement un entrefer radial. Par contre, comme représenté sur la figure 4, lorsque 10 les dents 10 et 11 sont décalées angulairement, l'entrefer 16 qui sera celui considéré essentiellement dans la suite de la description, est un entrefer orienté sensiblement circonférentiellement et défini par les bords de chant tels que 17 et 18 des dents 9 et 11. Ces bords 17 et 18 seront également appelés dans la description bords d'attaque des dents du rotor et du stator. Le capteur 1 comprend en outre une bobine 19 dont les spires circulaires sont coaxiales à l'axe A, le plan moyen d'une spire étant orthogonal à cet axe. Le flux magnétique traverse 20 le volume intérieur 20 de cette bobine et les variations du flux provoquées par la rotation du rotor 10 engendrent, par induction, des signaux S (figure 2) aux bornes de la bobine 19, bornes qui sont reliées par les conducteurs 3 au module électronique 2. La forme des signaux S apparaît sur la figure 2 o on a porté, en ordonnée, la tension aux bornes de la bobine 19, et en abscisse le temps.La forme du signal S alternatif comprend des branches descendantes 21 sensiblement rectilignes et des branches montantes 22 présentant un point d'inflexion pour 30 la valeur nulle de la tension, ces branches 21 et 22 se raccordant par des arcs correspondant aux valeurs maximales positives et négatives du signal. Le module électronique 2 est agencé pour provoquer l'ouverture du circuit de l'enroulement primaire 4 lorsqu'une 35 branche descendante 21 du signal S franchit, à un instant td un seuil de tension u représenté par une ligne en tirets parallèle à l'axe des temps sur la figure 2. Or, au signal S viennent se superposer des signaux parasites tels que 23 (figure 2) qui peuvent provoquer un franchissement du seuil de tension u dans le sens qui provoque, au niveau du module électronique 2, la commande de l'ouverture du circuit de l'enroulement primaire 4, et donc la production d'une étincelle d'allumage intempestive. On a pu établir qu'un déplacement axial relatif des 10 dents 9 du stator et des dents 11 du rotor, c'est-à-dire un déplacement sensiblement parallèle à l'axe A, dû en particulier aux tolérances de construction, aux jeux inhérents au capteur, et à des vibrations transmises par le moteur, peut provoquer des signaux parasites tels que 23. Pour réduire ou éliminer de tels signaux dûs à des déplacements axiaux relatifs des dents 9 et 11, on prévoit des moyens C (figure 3) pour compenser les variations de l'entrefer 16 sensiblement circonférentiel entre les dents polaires 11 du rotor et les dents polaires 9 du stator en réponse à un dépla20 cement relatif de ces dents suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe A de rotation. Généralement, le stator 8 présente un fond 24 plan comportant, à sa périphérie, les dents 9 sensiblement orthogonales au plan moyen du fond. Le stator 8 peut être réalisé à partir d'une pièce plate en acier dont les dents sont repliées sensiblement à 900. Le rotor 10 présente une forme semblable à celle du stator, et comporte un fond plan 25; les dents 11 sont situées à la périphérie de ce fond et sont sensiblement orthogonales à 30 son plan moyen. Le rotor 10 est situé du même côté du fond 24 du stator que les dents 9 de ce stator; la concavité du rotor 10 est orientée en sens inverse de celle du stator 8 et les dents 11 du rotor sont situées radialement vers l'intérieur par rap35 port à celles 9 du stator. Il est à noter que le fond 25 du ro- tor peut être constitué par des branches formant une sorte d'étoile et n'ayant une partie commune que dans leurs zones centrales fixées sur I'arbre 12. Les moyens C pour compenser les variations de réluc5 tance des entrefers tels que 16 sensiblement circonférentiels sont avantageusement constitués par la forme des dents 9 du stator et la forme des dents 11 du rotor comme représenté en développé sur la figure 3. Ces formes sont choisies de telle sorte que les sur10 faces de ces dents qui interviennent pour la détermination d'un entrefer 16 orienté sensiblement circonférentiellement diminuent lorsque la dimension de cet entrefer diminue par suite d'un déplacement axial relatif des dents 9 et 11 considérées du stator et du rotor, et, qu'inversement, lesdites surfaces 15 augmentent lorsque l'entrefer augmente par suite d'un tel déplacement axial. Plus précisément, selon la représentation en développé de la figure 3, les dents 9 du stator restent immobiles, tandis que les dents 11 du rotor se déplacent en translation, dans le 20 plan de la figure, par exemple de la gauche vers la droite suivant le sens de la flèche M. Les dents 11 se trouvent dans un plan différent de celui des dents 9 du stator. ---------____________________________________________________________--------------------------- Il est clair que lors de la rota25 tion du rotor, les dents 11, dans leur représentation en développé, passent derrière les dents 9. L'axe de rotation du rotor 10 est situé en dehors du plan de la figure 3, par exemple en arrière de ce plan et est orthogonal à la direction M du mouvement. Le rotor 8 et le stator 10 ont été représentés en trait plein sur la figure 3 à un instant donné, pour une position angulaire relative dans laquelle les dents 11 du rotor sont décalées par rapport aux dents 9 du stator d'un angle o(,représenté sur la figure 4 qui correspond à une coupe horizon35 tale des dents 9 et 11 du stator et du rotor dans une position correspondant sensiblement à celle de la vue en développé de la figure 3. Dans une telle position, le flux magnétique passe des dents 9 aux dents 11, ou inversement, par l'entrefer sensiblement circonférentiel 16 déterminé par les bords de chant ou 5 bords d'attaque 17 et 18 évoqués précédemment.Les surfaces des dents 9 et 11 qui interviennent pour la détermination de cet entrefer 16 sont donc égales au produit de la longueur 1 (figure 3), des parties en regard des bords 17 et 18, par l'épaisseur radiale telle que h (figure 4) des dents 9 et 11. on suppose, -------------------------10 pour simplifier, que cette épaisseur h est la même pour les dents 9 et 11. L'épaisseur h étant constante, les surfaces des dents 9 et 11 qui interviennent pour la détermination de l'entrefer 16 sont donc proportionnelles à la longueur 1 et varient avec cette longueur. La dimension de l'entrefer 16 qui correspond à la distance entre les bords 17 et 18 a été désignée par e sur la figure 3. La réluctance de l'entrefer 16, ou en quelque sorte la résistance au passage du flux magnétique opposée par cet entrefer,augmente lorsque la distance e augmente, et inversement; cette réluctance par contre, pour une distance e constante, diminue lorsque la distance 1 augmente. A un instant donné, par exemple pour l'instant correspondant à la position angulaire relative du stator et du rotor représentée sur les figures 3 et 4, un déplacement des dents 11 considéré du rotor 10, par rapport aux dents 9 du stator peut se produire suivant une direction, représentée par la double flèche L sur la figure 3, sensiblement parallèle à l'axe de rotation A de la figure 1. Sur la partie gauche de la figure 3, on a représenté en trait mixte une position que peut prendre une dent 11 du rotor du fait d'un tel déplacement; cette position correspond à un éloignement, suivant la direction axiale, du rotor 10 par rapport au stator 8. La longueur 1 des parties en regard des dents 9 et 11, intervenant pour la détermination de l'entrefer 16 va diminuer. Si aucune disposition particulière n'était prise, une telle diminution de la longueur 1 provoquerait une augmentation de la réluctance de l'entrefer 16 et donc une variation du flux magnétique pouvant engendrer, aux bornes de la bobine 19, un signal parasite tel que 23 (figure 2). Grâce à la forme des dents 9 et 11 prévue par l'invention, lors d'une telle diminution de la longueur 1 (correspondant, sur la gauche de la figure 3, au passage de la dent 11 de sa position en trait plein à la position en trait mixte) 10 la dimension e de l'entrefer 16 diminue, par suite du déplacement axial relatif, et compense, au moins partiellement,les variations de la longueur 1. Si le déplacement de la dent 11, suivant la direction j,s'effectue dans le sens inverse, comme illustré sur ia partie droite de la figure 3 par une position représentée en tirets, la dimension e de l'entrefer augmente; la variation de réluctance magnétique, qui normalement devrait en résulter, est compensée, au moins en partie, par l'augmentation de la longueur 1 des parties en regard desbords 17 et 18. De préférence, la forme des dents 11 et 9 est choisie de telle sorte que ces dents présentent un bord d'attaque 18, 17, incliné respectivement d'un angle a pour le rotor 10 et d'un angle b pour le stator 8 par rapport à la direction de l'axe de rotation A. De préférence, les angles a et b sont 25 égaux en valeur absolue. Dans ces conditions, comme visibled'après la figure 3, la distance e entre les hords d'attaque diminue, pour une position-angulaire donnée du rotor à un instant donné, lorsque la distance axiale k entre le plan moyen du fond du rotor 10 et le plan moyen du fond du stator 8 aug30 mente, et inversement la distance e augmente lorsque la distance k diminue. -Les angles a et b sont déterminés afin d'entretenir des performances magnétiques constantes, quelle que soit l'évolution de k. Avantageusement, on choisit les angles a et b de 35 telle sorte que le rapport 1/e reste sensiblement constant. Généralement, les bords 26 et 27 des dents 11 et 9, opposés aux bords d'attaque 17 et 18 sont symétriques de ces bords d'attaque par rapport à une direction parallèle à celle de l'axe de rotation de telle sorte que le capteur 1 puisse fonctionner indifféremment pour un sens de rotation ou pour le sens de rotation opposé avec les mêmes performances. Le contour en élévation des dents 9 et 11, comme visible sur la figure 3, a la forme d'un trapèze dont la petite base est attenante au fond du stator ou du rotor, tandis que 10 la grande base est éloignée de ce fond. Le trapèze est de préférence un trapèze isocèle. Le fonctionnement du capteur 1 conforme à l'invention résulte immédiatement des explications précédentes. La rotation du rotor 10 par rapport au stator 8 pro15 voque, aux bornes de la bobine 19 des signaux ayant l'allure de ceux de la figure 2, pour la commande de l'allumage. Toutefois, grâce aux dispositions de l'invention, et aux formes adoptées pour les dents 9 et 11, les signaux parasites tels que ceux illustrés en 23 sur la figure 2, sont réduits ou suppri20 més. Il en résulte une diminution ou même une suppression des allumages intempestifs et un meilleur fonctionnement du dispositif d'allumage et du moteur à combustion interne. Ces résultats sont obtenus d'une manière économique, sans modification sensible de l'encombrement et du prix du 25 capteur. REVENDICATIONS 1. Capteur inductif pour l'émission d'un signal destiné à déclencher un dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne, comprenant un stator (8) comportant des dents polaires (9) réparties à sa périphérie et un rotor (10) concentrique au stator comportant également des dents polaires (11) propres à défiler en regard de celles du stator lorsque le rotor est entraîné en rotation, le rotor et le stator appartenant à un circuit magnétique comprenant un aimant (14) et ayant 10 des lignes de flux magnétique (f) qui passent par les dents polaires du stator (9) et du rotor (11) et par un entrefer situé en ces dents, le capteur inductif comprenant en outre une bobine (19) propre à être traversée par le flux magnétique du circuit, flux dont les variations provoquées par la rotation 15 du rotor (10) engendrent, par induction, des signaux (S) aux bornes de la bobine (19), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (C) pour compenser les variations de réluctance d'entrefer sensiblement circonférentiels (16) entre les dents polaires du rotor (11) et du stator (9) en réponse à un dé20 placement relatif de ces dents suivant une direction (.) sensiblement parallèle à l'axe de rotation (A). 2. Capteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les susdits moyens (C) pour compenser les variations d'entrefer sensiblement circonférentiels sont cons25 titués par la forme des dents (11) du rotor et la forme des dents (9) du stator, ces formes étant choisies de telle sorte que les surfaces de ces dents qui interviennent pour la détermination d'un entrefer (16) orienté sensiblement circonférentiellement diminuent lorsque la dimension (e) de cet entrefer 30 (16) diminue par suite d'un déplacement axial relatif des dents (9, 11) considérées du stator et du rotor, et, qu'inversement lesdites surfaces augmentent lorsque l'entrefer (16) augmente par suite d'un tel déplacement axial. 3. Capteur selon la revendication 2 dans lequel.le stator (8) présente un fond (24) sensiblement plan comportant, a sa périphérie, des dents (9) sensiblement orthogonales au plan moyen du fond, tandis que le rotor (10) présente une forme semblable à celle du stator, mais avec sa concavité orientée en sens inverse, le rotor (10) étant situé.du même 5 côté du fond (24) du stator que les dents (9) dudit stator, de sorte que les dents (11-) du rotordéfilent au voisinage de celles du stator, en étant généralement situées vers l'intérieur par rapport aux dents du stator, caractérisé par le fait que la forme des dents (11, 9) du rotor et du stator est choisie de telle sorte que ces dents présentent un bord d'attaque (18, 17) incliné d'un angle (a) pour le rotor et d'un angle (b) pour le stator par rapport à la direction de l'axe de rotation (A) à--afin que la distance (e) entre les bords d'attaque, définissant l'espace d'entrefer circonférentiel (16), consi15 dérée pour une position angulaire donnée du rotor (10), diminue lorsque la distance axiale (k) entre le plan moyen du fond (25) du rotor et le plan moyen du fond (24) du stator augmente, et qu'inversement, la susdite distance (e) entre les bords d'attaque augmente, lorsque la distance (k) entre les plans 20 moyens des fonds du rotor et du stator diminue. 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les angles (a) et (b) sont égaux en valeur absolue. 5. Capteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que la valeur des angles (a) et (b) est choisie 25 de telle sorte que, pour une position angulaire donnée du rotor (10) par rapport au stator, le rapport de la longueur (1) des bords d'attaque en regard, déterminant un espace d'entrefer (16) sensiblement circonférentiel, à la distance (e) entre ces bords d'attaque reste sensiblement constant si la distance axiale relative entre les dents considérées du stator et du rotor varie. 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le contour en élévation des dents (11, 9) du rotor et du stator a la forme d'un trapèze 35 dont la petite base est attenante au fond du rotor ou du stator, et dont la grande base est éloignée du fond. 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le trapèze est un trapèze isocèle. 8. Dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne, à capteur inductif, caractérisé par le fait que ce capteur inductif est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7.