Brevet FR2647893A1 — publié le 19901207

Dispositif de mesure de course pour détecter la position relative d'un corps par rapport à un autre ". L'invention concerne un dispositif de mesure de course pour détecter la position relative d'un corps par rapport à un autre corps dans lequel une partie du dispositif de mesure de course entoure plusieurs bobines et est liée à l'un des deux corps. On connaît déjà un dispositif de mesure de course dans lequel une partie du dispsoitif de mesure de course est liée à l'un des corps et une autre partie du dispositif de mesure est liée à l'autre corps, et grace auquel on peut mesurer la position du premier corps par rapport à l'autre corps et dans lequel une pièce du dispositif de mesure de course entourant plusieurs bobines est liée à l'un des deux corps. Le dispositif de mesure de course connu fonctionne selon le principe de transformateur bien connu. On applique à une première bobine une tension d'alimentation. On peut mesurer la tension de mesure induite dans une deuxième bobine et on l'affiche ou on l'exploite de toute autre manière. Chaque bobine est reliée à un corps. Un noyau magnétique doux lié à l'autre corps se déplace entre ces deux bobines. Selon la position respective des deux corps, le couplage électromagnétique des deux bobines est différent et ainsi aussi la tension de mesure dans la deuxième bobine. La tension de mesure dans la deuxième bobine est une mesure pour la position d'un corps par rapport à l'autre. Dans le dispositif de mesure de course connu, il faut que le noyau magnétique doux d'un corps passe relativement près des bobines de l'autre corps. Pour un écartement plus important, le couplage des deux bobines est insuffisant et on n'obtient pas dans la deuxième bobine de tension de mesure valablement exploitable. L'invention est caractérisé en ce que l'autre pièce liée respectivement à l'autre corps du dispositif de mesure de course entoure une bobine en court-circuit. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce qu'à un corps correspond une -bobine d'alimentation et au moins une bobine de mesure. Sur l'autre corps, il y a une bobine en court-circuit. Cette disposition permet une mesure impeccable même pour un grand écartement entre les deux corps. Si on a équipé une pièce du dispositif de mesure de course de seulement deux bobines, c'est-à- dire d'une bobine d'alimentation et d'une bobine de mesure, on obtient une construction de faible hauteur. Si on a équipé l'une des pièces du dispositif de mesure de course d'une bobine d'alimentation et de deux bobines de mesure, on obtient un signal de mesure particulièrement facile à traiter. On a représenté de manière simplifiée un mode de réalisation de l'invention et on explique son fonctionnement de manière plus détaillée dans la description suivante. On peut utiliser le dispositif de mesure de course selon l'invention dans les dispositifs o l'on a besoin de déterminer la position d'un corps par rapport à un autre corps. Selon la position d'un corps par rapport à l'autre corps, on obtient un certain signal de mesure. A chaque position correspond un signal de mesure déterminé. Par le traitement de ce signal, on peut détecter par exemple quel déplacement a eu un corps par rapport à l'autre corps. Sans que cela limite la portée de l'invention, le mode de réalisation de la présente demande de brevet est un exemple d'application à un amortisseur. Le mode de réalisation représenté sur le dessin représente ce qu'on appelle un amortisseur bitubulaire. L'amortisseur bitubulaire comprend essentiellement un cylindre interne 2, un cylindre externe 4, un piston d'amortisseur 6, une tige de piston 8 et une coiffe protectrice 10. Le cylindre interne 2 a une première face frontale 12 et une deuxième face frontale 14. Le cylindre externe 4 a également une première face frontale 16 et une deuxième face frontale 18. La première face frontale 12 du cylindre interne est liée à la première face frontale 16 du cylindre externe 4 par une pièce de tube 19. Au dessus de la première face frontale 16 du cylindre externe 4 dépasse la tige de piston 8. La tige de piston 8 traverse les deux premières faces frontales 12, 16 des deux cylindres 2, 4 et passe dans le cylindre interne 2. La tige de piston est solidaire du piston d'amortissement 6 grâce à son extrémité se trouvant dans le cylindre interne 2. La tige de piston 8 est reliée à une première masse 20 par l'autre extrémité qui sort du cylindre externe 4. La deuxième face frontale 18 du cylindre externe 4 est reliée à une deuxième masse 22. La première masse 20 est par exemple un châssis de véhicule et la deuxième masse 22 est par exemple un essieu de véhicule. Le piston d'amortisseur 6 peut coulisser axialement sur la chemise interne 24 du cylindre interne 2. Une chambre interne du cylindre interne 2 est partagée par le piston d'amortisseur 6 en une première chambre de travail 26 et en une deuxième chambre de travail 28. Sur le dessin, la première chambre de travail 26 est au-dessus et la deuxième chambre de travail 28 est en-dessous du piston d'amortisseur 6, de sorte qu'entre le cylindre externe 4 et le cylindre interne 2, on forme une chambre d'équilibrage 30. Les deux chambres de travail 26, 28 et la chambre d'équilibrage 30 sont remplies au moins partiellement d'un agent de pression. Les deux chambres de travail 26, 28 sont reliées par une première soupape 32 ménagée dans le piston d'amortisseur 6 et par une deuxième soupape 34 également ménagée dans le piston d'amortisseur. Dans la deuxième face frontale 14 du cylindre interne 2 sont ménagées une troisième soupape 36 et une quatrième soupape 38. Par pénétration de la tige de piston 8 dans le cylindre interne 2 l'agent de pression s'écoule hors de la deuxième chambre de pression 28, par la première soupape 32 dans la première chambre de travail 26. Ainsi, on déplace dans la deuxième chambre de travail 28 plus d'agent de pression qu'il ne peut s'en écouler dans la première chambre de travail 26. C'est pourquoi, par pénétration de la tige de piston 8, une partie de l'agent de pression passe de la deuxième chambre de travail 28 par la quatrième soupape 38 dans la chambre d'équilibrage 30. Lors de la pénétration de la tige de piston 8 dans le cylindre interne 2, la deuxième soupape 34 et la troisième soupape 36 sont fermées. L'agent de pression peut s'écouler de la deuxième chambre de travail 28 dans la première chambre de travail 26 par la première soupape 32 sans freinage notable. Un freinage de l'agent de pression déterminant l'amortissement de l'amortisseur, a lieu pendant la pénétration de la tige de piston 8 dans le cylindre interne 2 par freinage de l'agent de pression au passage de la quatrième soupape 38. Quand la tige de piston 8 sor- du cylindre interne 2, l'agent de pression sort de la première chambre de travail 26 par la deuxième soupape 34 pour aller dans la deuxième chambre de travail 28. Dans la deuxième chambre de travail 28, il peut s'écouler cependant plus d'agent de pression que ce qui est refoulé de la première chambre de press-on 26. C'est pourquoi de l'agent de pression s'écoule de la chambre d'équilibrage 30 par la troisième soupape 36 dans la deuxième chambre de travail 28. L'agernt de pression s'écoule par la troisième soupape 36 largement sans freinage. Un amortissement lors de la sortie de la tige de piston 8 est provoqué par le freinage de l'agent de pression lors de son passage dans la deuxième soupape 34. Lors de la sortie de la tige de piston 8 du cylindre interne 2, la premi.ère soupape 32 et la quatrième soupape 38 sont fermées. Un joint 42 placé dans la pièce de tube 19 entre les deux premières faces frontales 12, 16 du cylindre interne 2 et du cylindre externe 4 empêche une fuite de la première chambre de travail 26 vers l'extérieur, le long du jeu de guidage 44 entre la tige de piston 8 et la pièce de tube 19. Un trou 46 relie à la chambre d'équilibrage 30 une partie du jeu de guidage situé entre le joint 42 et la première chambre de travail 26. Le trou 46 sert à protéger le joint 42 d'une pression trop élevée consécutive au courant entraîné par la remontée de la tige de piston 8. La coiffe de protection 10 est reliée à l'extrémité du piston 8 relié à la première masse 20. La coiffe de protection 10 entoure au moins partiellement le cylindre externe 4. Sur une partie cylindrique 48 de la coiffe de protection 10, on a placé une bobine d'alimentation , une première bobine de mesure 52 et une deuxième bobine de mesure 54. La partie cylindrique 48 de la coiffe de protection 10 est constituée de préférence de matière plastique. La bobine d'alimentation 50 et les deux bobines de mesure 52, 54 sont intégrées par moulage dans la partie cylindrique 48 de la coiffe de protection 10. Sur la face externe de paroi 56 du cylindre externe 4, on a disposé une bobine en court- circuit 60. La bobine en court-circuit 60 est protégée des influences de l'environnement au moins en partie par un boîtier 62 constitué de matière plastique. Comme la partie cylindre 48 de la coiffe de protection 10 n'est reliée que d'un côté à la tige de piston 8 et par suite des influences négatives de l'environnement, auxquelles est soumis en partie l'amortisseur, il faut qu'il y ait entre la pièce cylindrique 48 et la bobine en court- circuit 60 avec le boîtier 62 un jeu 64 relativement important. On a placé la bobine d'alimentation 50 sur la partie cylindrique 48 de la coiffe de protection 10 de telle façon que la bobine d'alimentation 50 entoure la bobine en court-circuit 60 pour chaque position de la tige de piston 8. La bobine d'alimentation 50 se trouve entre les deux bobines de mesure 52, 54. La première bobine de mesure 52 se rapproche d'un côté, axialement de la bobine d'alimentation 50, et sur le côté opposé axialement de la bobine d'alimentation 50 se trouve la deuxième bobine de mesure. La première bobine de mesure 52 se trouve du côté de la face de la bobine de mesure 50 tournée vers la première masse 20. La deuxième bobine de mesure 54 se trouve du côté de la face de la bobine de mesure 50 tournée vers la deuxième masse 22. La première bobine de mesure 52 a une longueur telle que même lorsque la tige de piston 8 est entièrement introduite, elle dépasse au moins légèrement au dessus de la bobine en court-circuit 60, axialement, dans la direction de la première masse 20. La deuxième bobine de mesure 54 est d'une longueur telle que même lorsque la tige de piston est complètement sortie, elle dépasse au moins un peu de la bobine en court-circuit 60, axialement, en direction de la deuxième masse 22. La bobine en court-circuit 60 est constituée essentiellement d'un matériau 66 électriquement conducteur enrobé de matériau isolant et enroulé en une couche, de préférence. On peut bobiner le cas échéant en plusieurs couches. Le matériau électriquement conducteur 66 est par exemple un fil de cuivre isolé. Le matériau conducteur électrique 66 s'arrête sur une force frontale de la bobine en court- circuit 60 tournée vers la première masse 20, par sa première extrémité 68 et le matériau électriquement conducteur 66 s'arrête sur une face frontale de la bobine en court-circuit 60 tournée vers la deuxième masse 22, par sa deuxième extrémité 70. La première extrémité 68 du matériau électriquement conducteur 66 est reliée au moyen d'une pièce électriquement conductrice 72 à la deuxième extrémité 70 du matériau 66 électriquement conducteur. La pièce électriquement conductrice 72 est par exemple un fil de cuivre recouvert de matière plastique. La bobine d'alimentation 50, la première bobine de mesure 52 et la deuxième bobine de mesure 54 sont reliées par un câble 74 à une électronique 76. Le câble 74 est constitué de plusieurs conducteurs électriques, chaque fois deux conducteurs sont reliés à la bobine d'alimentation 50 et aux deux bobines de mesure 52, 54. L'électronique 76 alimente la bobine d'alimentation 50 en tension d'alimentation grâce au câble 74. Une première tension de mesure induite dans la première bobine de mesure 52 peut être envoyée par le câble 74 dans l'électronique 76. Une deuxième tension de mesure induite dans la deuxième bobine de mesure 54 peut être également envoyée par le câble 74 dans l'électronique 76. Par suite de la tension d'alimentation appliquée à la bobine d'alimentation 50, il s'écoule dans la bobine d'alimentation 50 un courant d'alimentation. La tension d'alimentation est une tension alternative avec une allure sinusoïdale de préférence. Le courant d'alimentation dans la bobine d'alimentation 50 provoque un champ magnétique alternatif. Celui-ci induit dans la bobine en court- circuit 60 une tension. Mais cette tension est en court-circuit. Le courant de court-circuit qui la parcourt s'écoule dans tout le bobinage de matériau électriquement conducteur 66 de la bobine de court- circuit 60 et produit à son tour sur toute la longueur de la bobine en court-circuit un champ magnétique. Le courant qui s'écoule dans le matériau électriquement conducteur 66 de la bobine en court-circuit 60 induit dans la première bobine de mesure 52, suivant la course de la bobine de court-circuit 60 dans la première bobine de mesure 52, une première tension de mesure. Le courant qui s'écoule dans le matériau électriquement conducteur 66 induit aussi dans la deuxième bobine de mesure 54 suivant la course d'immersion de la bobine de court-circuit 60 dans la deuxième bobine de mesure 54, une deuxième tension de mesure. La première tension de mesure et la deuxième tension de mesure représentent une mesure de la position de la bobine de court-circuit 60 par rapport à la coiffe de protection 10, grâce à la bobine d'alimentation 50 et aux deux bobines de mesure 52, 54. La première et la deuxième tension de mesure peuvent être évaluées à l'aide de l'électronique 76 de manière connue, au besoin on peut les afficher et/ou les injecter dans une boucle d'asservissement en tant que valeur réelle. Il est particulièrement avantageux que la bobine en court-circuit 60 puisse être utilisée partout et qu'il ne soit pas nécessaire de sortir de câble ou autre pièce de la bobine en court-circuit 60. On peut insérer par moulage la bobine en court-circuit entièrement dans une matière plastique et ainsi la protéger de manière optimale des influences de l'environnement. L'agencement de la bobine d'alimentation 50, des deux bobines de mesure 52, 54 et de la bobine en court-circuit 60 n'est donné qu'à titre d'exemple. Naturellement, on pourrait aussi placer la bobine en court-circuit 60 sur la coiffe de protection 10 et la bobine d'alimentation 50, ainsi que les deux bobines de mesure 52, 54 sur la chemise extérieure 56 du cylindre extérieur 4. On dispose cependant de manière avantageuse les bobines 50, 52, 54, de telle sorte qu'on puisse avoir une liaison simple et sans problème entre l'électronique 76 et les bobines 50, 52, 56, grâce au câble 74. Il est particulièrement favorable dene pas être obligé d'avoir de câble allant à la bobine en court-circuit 60. Ainsi peut-on utiliser sans problème la bobine en court-circuit et de manière avantageuse sur des pièces o l'introduction d'un câble serait problématique ou impossible. La bobine d'alimentation 50, la première bobine de mesure 52, la deuxième bobine de mesure 54, le câble 74, l'électronique 76 et la bobine en court- circuit 60 forment ensemble un dispositif de mesure de course. La première masse 20, la tige de piston 8, le piston d'amortisseur 6, la coiffe de protection 10 avec les bobines 50, 52, 54 sont stables l'un par rapport à l'autre et on peut donc les considérer comme un corps. Le cylindre interne 2, le cylindre externe 4, la deuxième masse 22 et la bobine en court-circuit sont également immobiles les uns par rapport aux autres et peuvent donc être considéré, comme un autre corps.-Les deux corps font partie d'un dispositif. Les deux corps du dispositif peuvent coulisser l'un par rapport à l'autre. Avec le dispositif de mesure de course de l'invention, on peut saisir la position d'un des deux corps par rapport à l'autre. Dans le mode de réalisation de l'invention, l'un des corps se déplace par rapport à l'autre corps, de sorte que la distance de la bobine en courtcircuit par rapport aux bobines 50, 52, 54 reste essentiellement constante. Cela signifie que la profondeur de pénétration se modifie mais que l'écartement 64 reste constant. Mais il est aussi possible de disposer les bobines 50, 52, 54, 60 sur les deux corps, de telle façon que le déplacement d'un corps par rapport à l'autre ne modifie pas la profondeur de pénétration, mais change l'écartement de la surface de la bobine en court-circuit 60 vis-à-vis de la bobine d'alimentation 50 et/ou de la première/deuxième bobine de mesure 52 ou 54. Dans ce cas aussi se modifie la première et/ou la deuxième mesure de tension et l'électronique 76 peut déterminer l'écartement des deux corps. Au lieu de deux bobines de mesure 52, 54, on peut aussi n'utiliser que l'une des bobines de mesure 52, 54. Si on n'utilise que la bobine de mesure 52, la partie cylindrique 48 de la coiffe de protection 10 peut être plus courte que dans le cas d'utilisation de deux bobines de mesure 52, 54. On peut disposer soit la bobine d'alimentation 50, soit une des bobines de mesure 52, 54 de façon à ce qu'elle entoure toujours la bobine en court-circuit. Pour deux bobines de mesure 52, 54, il est possible de manière avantageuse d'utiliser la différence des deux tensions de mesure pour faire l'exploitation ultérieure. La bobine d'alimentation et les deux bobines de mesure 52, 54 peuvent être branchées ensemble de manière connue avec l'électronique 76, comme c'est représenté par exemple page 190 dans le "Manuel de mesure électrique des grandeurs mécaniques" de 1967 par Christoph Rohrbach. Dans ce cas à la place de la bobine en court-circuit de l'invention 60, on utilise un noyau en fer magnétique doux. Rohrbach'indique pour son dispositif de mesure de course représenté, page 190, qu'un inconvénient consiste dans un faible coefficient d'efficacité. Si on remplace de manière inventive le noyau de fer magnétique doux du dispositif de mesure de course indiqué par Rohrbach par la bobine en court-circuit 60, on peut nettement améliorer le coefficient d'efficacité et la plage de linéarité. Ainsi est-il possible de manière avantageuse de choisir l'écartement entre la bobine en court-circuit 60 et les autres bobines 50, 52, 54 à une valeur assez élevée et tout de même d'obtenir des tensions de mesure suffisamment importantes et bien exploitables dans les bobines de mesure 52, 54. Un avantage particulier du dispositif de mesure de course de l'invention est qu'on peut choisir un plus grand écartement 64 que dans le dispositif de mesure de course connu, tout en obtenant cependant des signaux suffisamment importants et bien exploitables. L'écartement 64 peut être choisi nettement supérieur à 6 mm. La possibilité de pouvoir largement dimensionner, l'écartement 64 simplifie notablement la construction, la fabrication et le choix des matériaux à utiliser, notamment pour un amortisseur. Des petits déplacements radiaux de la coiffe de protection 10 par rapport aux cylindres 2, 4 ne peuvent pas, ou pratiquement pas fausser le résultat de mesure grâce à l'écartement 64 relativement important. Même pour un écartement 64 important, les tensions de mesure induites dans les bobines de mesure 52, 54 sur toute la course mesurée, qui correspond par exemple à la course du piston d'amortisseur, sont presque linéaires. Pour une fréquence appropriée de la tension d'alimentation de la bobine d'alimentation 50, la température n'a pas, ou pratiquement pas d'influence sur le résultat de mesure. La fréquence appropriée dépend de la nature et de la réalisation des bobines , 52, 54, 60. Pour le dispositif de mesure de course de l'invention, on peut mesurer des courses avec une faible influence de la température, sans contact et très rapidement. L'alimentation et l'exploitation est possible avec les circuits intégrés du commerce. Le dispositif de mesure de course selon l'invention peut être utilisé dans tout dispositif dans lequel deux corps coulissent l'un par rapport à l'autre et dont on doit repérer la position relative de l'un par rapport à l'autre. Le dispositif de mesure de course selon l'invention n'est pas limité seulement à une application aux amortisseurs. Notamment, on peut utiliser le dispositif de mesure de course pour tous les types de jambe de force à ressort, par exemple, à des jambes de force avec des éléments pneumatiques, REVENDICATIONS 1') Dispositif de mesure de course d'un ensemble de deux corps pouvant coulisser pour détecter la position d'un des corps par rapport à l'autre corps, dans lequel une pièce du dispositif de mesure de course entourant plusieurs bobines est liée à l'un des deux corps, caractérisé en ce que l'autre pièce liée respectivement à l'autre corps du dispositif de mesure de course entoure une bobine en court-circuit (60). 2') Dispositif de mesure de course selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du dispositif de mesure de course comprend une bobine d'alimentation (50) et une bobine de mesure (52, 54). 32) Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du dispositif de mesure entoure une bobine d'alimentation (50) et deux bobines de mesure (52, 54).