Brevet FR2646009A1 — publié le 19901019

La présente invention est relative à un capteur inductif à réluctanoe variable et, plus particulièrement, à un tel capteur à étanchéité améliorée. On utilise couramment dans les véhicules automobiles des capteurs de ce type pour mesurer la vitesse de rotation des roues du véhicule ou de l'arbre de sortie du moteur du véhicule, par exemple. Les signaux formés par les capteurs sont exploités par des calculateurs commandant des dispositifs d'allumage et/ou d'injection formant partie d'un moteur à combustion interne propulsant le véhicule, ou un.dispositif d'antiblocage des roues, par exemple. Ces capteurs sont alors placés dans un environnement très agressif et doivent être soigneusement protégés notamment de projections d'huile, de boue, d'eau, de sel, et de la poussière. Pour ce faire, on place couramment les organes électriques et/ou magnétiques du capteur dans un godet, ce godet étant ensuite fermé par surmoulage d'une matière plastique telle qu'une résine synthétique, qui enrobe les parties du capteur non protégées par le godet. On décrit à la demande de brevet européen No. 278 806 un capteur "monopolaire" de ce type, qui comprend un aimant permanent et une seule pièce polaire mis bout à bout et placés dans un logement intérieur à une carcasse supportant un bobinage électrique, l'ensemble étant placé dans un godet de protection étanche. Les extrémités du bobinage électrique sont reliées à des fils électriques qui sortent du capteur pour alimenter un dispositif d'exploitation des signaux apparaissant aux bornes du bobinage. Un tel capteur est fixé de manière que l'extrémité de la pièce polaire soit placé en regard de la périphérie d'un disque denté tournant avec l'arbre dont on veut mesurer la vitesse de rotation. En défilant devant la pièce polaire, les dents font varier la réluctance d'un circuit magnétique qui traverse le bobinage du capteur et qui se ferme par le disque denté, cette variation de réluctance provoquant l'apparition aux bornes de ce bobinage d'un signal quasi sinusoïdal de période proportionnelle à la vitesse de rotation du disque et au nombre de dents formées sur sa périphérie. On connaît également des capteurs inductifs dits "bipolaires", qui se distinguent des capteurs "mono- polaires" du type décrit ci-dessus en ce qu'ils comprennent, à l'intérieur du bobinage, un aimant permanent d'axe magnétique perpendiculaire à celui du bobinage et deux pièces- polaires accolées à l'aimant de part et d'autre de celui-ci. Les pièces polaires peuvent être écartées l'une de l'autre en fonction du pas des dents du disque, de manière à rendre maximum l'amplitude du signal délivré par le bobinage. On décrit un tel capteur au brevet européen No. 149 217. Dans ce capteur, le bobinage électrique et les cosses de connexion des bornes de ce bobinage à un câble électrique extérieur sont enfermés dans une cavité fermée, d'une part, par une joue d'une carcasse qui porte la bobine et, d'autre part, par un couvercle qui bouche l'extrémité de la cavité non obturée par la joue du porte-bobine. La joue et le couvercle sont tous deux soudés par ultrasons. L'étanchéité de la cavité qui protège le bobinage et les cosses de raccordement dépend donc de la qualité des soudures réalisées par ultrasons sur les deux extrémités de cette cavité. La présente invention a pour but de réaliser un capteur inductif à étanchéité améliorée et, en particulier à un tel capteur dans lequel la cavité qui protège le bobinage et les cosses de raccordement de ce bobinage à un câble extérieur, ne comporte qu'une seule ouverture obturable en une seule opération. La présente invention a encore pour but de réaliser un tel capteur de coût de fabrication réduit et qui présente néanmoins une fiabilité améliorée. On atteint ces buts de l'invention avec un capteur inductif, du type comprenant un aimant permanent accolé à au moins une pièce polaire, un bobinage électrique enveloppant au moins partiellement l'ensemble aimant permanent/pièce polaire, des moyens de connexion des bornes du bobinage à un circuit extérieur d'exploitation des signaux électriques apparaissant entre ces bornes et des moyens de protection des organes électriques du capteur. Suivant l'invention ces moyens de protection comprennent un godet définissant une chambre cylindrique annulaire qui reçoit le bobinage électrique et qui est obturée de manière étanche à une des extrémités du godet, et une chambre cylindrique centrale, entourée par la chambre annulaire, pour recevoir l'aimant permanent et la pièce polaire, cette chambre centrale étant obturée de manière étanche à l'autre extrémité du godet. Cette autre extrémité du godet porte, sur la paroi externe de la chambre annulaire, au moins une nervure radiale continue courant sur toute la circonférence de l'extrémité du godet, cette nervure radiale étant surmoulée avec un matériau d'étanchéité et de protection mécanique noyant la partie du capteur qui déborde du godet, Jusqu'au départ d'un câble électrique formant partie des moyens de connexion. Ainsi, suivant la présente invention, le bobinage électrique du capteur et ses moyens de connexion au câble extérieur sont-ils hermétiquement enfermés et protégés dans une cavité du capteur par une seule opération de surmoulage d'une extrémité de cette cavité. Suivant une autre caractéristique avantageuse du capteur selon l'invention, la section droite de la chambre centrale est conformée complémentairement à celle de l'ensemble aimant/pièce polaire, de manière à assurer et maintenir une orientation prédéterminée de cet ensemble par rapport à l'axe de cette chambre. Suivant encore une autre caractéristique avantageuse du capteur selon l'invention, le godet est réalisé par surmoulage de l'ensemble aimant/pièce polaire, autour d'au moins une partie de cet ensemble. D'autres caractéristiques et avantages du capteur selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe du capteur selon l'invention, prise suivant le trait de coupe A de la figure 2, la figure 2 est une vue en coupe du capteur selon l'invention, prise suivant le trait de coupe B de la figure 1, et la figure 3 est une vue en coupe partielle et agrandie d'une partie du capteur suivant l'invention, prise suivant le trait de coupe C de la figure 1. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé o le capteur suivant l'invention est représenté en coupe dans un plan passant par l'axe d'un bobinage électrique 1 et par l'axe de sortie d'un câble électrique 2 raccordé aux extrémités du bobinage i par des cosses 3 partiellement représentées à la figure 2. Suivant la présente invention, le capteur comprend un godet de protection 4, en forme de doigt de gant partiellement retourné. Le godet 4 comprend essentiel- lement une paroi cylindrique interne 5 délimitant une chambre interne 6, une paroi cylindrique externe 7 coaxiale à la paroi 5 et enveloppant cette dernière de manière que soit délimitée entre les deux parois une chambre annulaire 8 qui reçoit le bobinage électrique 1. La chambre centrale 6 est fermée, à une extrémité du godet par une paroi circulaire 9 tandis que la chambre annulaire 8 est fermée à l'autre extrémité du godet par une paroi annulaire 10. Le capteur représenté est du type bipolaire et comprend donc un aimant permanent 11 de forme allongée dont l'axe magnétique est perpendiculaire à l'axe X du godet, comme il est bien connu dans la technique. Sur les deux pôles de cet aimant sont plaqués des pièces polaires 12 et 13 de même longueur. Comme représenté sur la coupe partielle de la figure 3, prise suivant le trait de coupe C de la figure 1, l'ensemble constitué par l'aimant 11 et les pièces polaires 12 et 13 présente une section complémentaire de celle de la chambre 6, délimitée par la paroi cylindrique 5. Suivant une disposition avantageuse du capteur selon l'invention, cette section est conformée de manière à définir une orientation prédéterminée de l'aimant et des pièces polaires, sans possibilité de rotation autour de l'axe X de la chambre 6. Sur cette figure il apparaît que des sections des pièces polaires 12 et 13 affectent la forme d'un trapèze isocèle alors que la section de l'aimant 11 a une forme rectangulaire. Il est clair que ces pièces, logées dans une chambre de forme complé- mentaire, ne peuvent tourner autour de l'axe X de la chambre 6. Bien entendu, d'autres formes de sections pourraient être adoptées pour atteindre ce résultat. Comme il est bien connu, un tel capteur est conçu pour coopérer avec un disque à périphérie dentée, solidaire en rotation d'un arbre dont on veut mesurer la vitesse. Le capteur comprend une douille 14 dans laquelle peut passer un moyen de fixation tel qu'un boulon, par exemple, pour fixer le capteur dans une position préci- sément ajustée, propre à disposer l'extrémité externe de l'ensemble 11, 12, 13 constitué par l'aimant et les pièces polaires, en regard de la périphérie du disque denté. L'axe magnétique de l'aimant 11 doit être alors disposé parallèlement au plan du disque. C'est pourquoi il est important de fixer avec précision la position de cet axe par rapport au capteur. Le défilement des dents du disque en face de l'extrémité de l'aimant et des pièces polaires fait varier la réluctance d'un circuit magnétique traver- sant le bobinage du capteur, comme il est bien connu. Cette variation de réluctance correspond alors à une variation de flux qui induit dans la bobine une différence de potentiel disponible aux bornes du bobinage et transmise par le câble 2 jusqu'à un dispositif d'exploi- tation. Le signal électrique exploité par ce dispositif est généralement de forme quasi sinusoïdale et la fréquence de ce signal est une fonction de la vitesse de rotation de l'arbre surveillé. Comme on l'a vu plus haut, l'espacement des pièces polaires 12 et 13 peut être ajusté pour maximiser l'amplitude du signal en fonction du pas des dents du disque. Sur la figure 1 du dessin annexé, il apparaît que le bobinage 1 est constitué de spires Jointives d'un fil électrique enroulé sur une carcasse 15 généralement cylindrique. Cette carcasse présente des joues 16 et 17 de diamètre extérieur complémentaire de celui de la chambre annulaire 8, ces joues servant à retenir les spires de l'enroulement du bobinage. La carcasse est dimensionnée de manière à pouvoir être glissée, après avoir été garnie du bobinage 1, dans la chambre annulaire 8, par l'extrémité ouverte de celle-ci. Dans cette position, selon l'invention, la carcasse 15 obture l'ouverture de cette chambre annulaire de manière étanche pour assurer la protection du bobinage 1 contenu dans la chambre annulaire. Suivant un premier mode de réalisation de l'invention (non représenté) on obtient cette étanchéité à l'aide d'un joint torique convenablement disposé dans une gorge, entre la face interne de la paroi cylindrique 7 et la tête de la carcasse. Suivant un deuxième mode de réalisation-représenté à la figure 1, on raccorde d'abord électriquement le câble 2 au bobinage 1 et on surmoule une tête 19 sur la carcasse de manière à noyer le raccordement électrique tout en formant des godrons annulaires 21 de diamètre ajusté au diamètre de la face intérieure de la paroi 7 du godet 4 sur laquelle ils s'appuient, une fois le capteur assemblé, comme on le verra plus loin. Des nervures 22 sont formées aussi autour de l'extrémité du câble pour des objectifs d'étanchéité qui seront explicités dans la suite. On remarque encore, sur le godet du capteur selon l'invention, des nervures radiales circulaires 18 qui débordent de la surface extérieure de ce godet. Ces nervures Jouent un rôle important dans l'étanchéité du capteur selon l'invention, ainsi qu'on l'explique dans la suite en liaison avec la description d'un procédé de fabrication du capteur suivant l'invention. Suivant une caractéristique avantageuse de ce procédé de fabrication, le godet 4 est formé directement sur l'ensemble constitué par l'aimant permanent 11 et ses pièces polaires 12 et 13, assemblés comme représenté à la figure 1, par surmoulage de cet ensemble. Apres réalisation des connexions électriques entre le câble 2 et le bobinage 1, et surmoulage de la tête 19 conformée comme indiquée ci-dessus, on insère l'ensemble ainsi constitué dans le godet 4 de manière que la tête 19 obture l'ouverture annulaire de la chambre 8. Les godrons 21 s'appuient alors sur la face interne de la paroi 7 du godet en assurant l'étanchéité du joint ainsi formé, de manière à protéger le bobinage 1 de toute infiltration, d'eau, de poussière, de boues, etc... On place ensuite la douille 14 et le godet 4 garni de la carcasse et du bobinage, dans un moule, et on surmoule à l'aide d'une matière plastique convenable, telle qu'une résine synthétique, toutes les parties du capteur qui débordent du godet 4. Le volume 20 ainsi surmoulé englobe les nervures 18 et les nervures 22 (voir figure 1), de manière que ces nervures soient noyées par la matière de moulage en assurant ainsi l'étanchéité du capteur grâce à l'effet de chicanes établi par ces nervures. La matière de moulage noie également la tête de carcasse 19. On peut assurer une bonne étanchéité entre les deux surmoulages en choisissant convenablement les matières utilisées pour chacun d'eux de manière à assurer une bonne adhérence de l"une sur l'autre. La matière de moulage du volume 20 emprisonne aussi dans une position prédéterminée la douille 14 qui sert à la fixation du capteur dans une position relative prédéterminée par 8rapport à une roue dentée solidaire de l'arbre dont on veut mesurer la vitesse de rotation. g REVENDICATIONS 1. Capteur inductif du type comprenant un aimant permanent (11) accolé à au moins une pièce polaire (12, 13), un bobinage électrique (1) enveloppant au moins partiellement l'ensemble aimant permanent/pièce polaire, des moyens de connexion (3) des bornes du bobinage à un circuit extérieur d'exploitation des signaux électriques apparaissant entre ces bornes et des moyens de protection des organes électriques du capteur, caractérisé ence que ces moyens de protection comprennent un godet (4) définissant une chambre cylindrique annulaire (8) qui reçoit le bobinage électrique (1) et qui est obturée de manière étanche à une des extrémités du godet, et une chambre cylindrique centrale (6), entourée par la chambre annulaire (8), pour recevoir l'aimant permanent (11) et la pièce polaire (12, 13), cette chambre centrale étant obturée de manière étanche à l'autre extrémité du godet. 2. Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite autre extrémité du godet porte, sur la. paroi externe (7) de la chambre annulaire, au moins une nervure radiale (18) continue courant tout autour de l'extrémité du godet, cette nervure radiale étant surmoulée avec un matériau d'étanchéité et de protection mécanique noyant la partie du capteur qui déborde du godet, jusqu'au départ d'un câble électrique (2) formant partie des moyens de connexion. 3. Capteur conforme a l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la section droite de la chambre centrale est complémentaire de celle de l'ensemble aimant/pièce polaire, de manière à définir une orientation fixe prédéterminée de cet ensemble par rapport à l'axe de cette chambre. 4. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le godet (4) est réalisé par surmoulage de l'ensemble aimant/pièce polaire, autour d'au moins une partie de cet ensemble. 5. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bobi- nage (1) est formé sur une carcasse (15) conformée de manière à pouvoir être glissée dans la chambre annulaire par une ouverture annulaire de celle-ci disposée au niveau de l'extrémité obturée de la chambre centrale. 6. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre centrale est ouverte sur l'extérieur, l'ensemble aimant/pièce polaire débordant de cette chambre centrale. 7. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'aimant (11) et la pièce polaire (11, 12) sont accolés bout à bout dans la chambre centrale. 8. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'aimant et la pièce polaire sont accolés longitudinalement dans la chambre centrale. 9. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend deux pièces polaires parallèles (12, 13) accolées longitu- dinalement à un aimant (11), de part et d'autre de celui- ci. 10. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la carcasse (15) qui porte le bobinage comprend des moyens d'obturation (19) complémentaires de la section de la chambre annulaire pour empêcher un écoulement vers le bobinage (1) du matériau d'étanchéité surmoulé sur la partie du capteur qui déborde du godet. 11. Capteur conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que ces moyens d'obturation comprennent au moins un joint torique interposé entre la face interne de la paroi externe (7) du godet (4) et la carcasse (15). 12. Capteur conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que ces moyens d'obturatiion comprennent une tête (19) surmoulée sur l'extrémité du câble (2) et sur les connexions de ce câble au bobinage (1). 13. Capteur conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que la tête (19) comporte des godrons (21) d'étanchéité qui viennent en appui sur la face interne de la paroi externe (7) du godet (4); 14. Capteur conforme à la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comprend un volume (20) de matière plastique formé par surmoulage de l'extrémité nervurée (22) du câble (2), de la tête (19) et d'une douille (14) de fixation du capteur.