Brevet FR2653228A1 — publié le 19910419

La présente invention concerne un capteur électrique de vitesse pour véhicules automobiles. On a proposé depuis longtemps des ensembles de transmission de mouvement destinés à être intercalés entre la boîte de vitesses d'un véhicule automobile et le tableau de bord de celui-ci. Ces ensembles conçus pour transmettre, à partir de la sortie de la boîte de vitesses, une information de mouvement jusqu'au tableau de bord, afin d'actionner les différents irrdicateurs du tableau de bord utilisant les informations mécaniques de vitesse, comportent le plus souvent une prise de mouvement, un flexible sous gaine, mis en rotation par la boîte de vitesses, et un élément de raccordement au tableau de bord. On a exigé également depuis plusieurs années de disposer d'un signal électrique représentatif de la vitesse, par exemple pour servir de signal d'entrée à un calculateur de bord ou à un régulateur de vitesse. Pour cette raison on a également proposé depuis plusieurs années des capteurs électriques de vitesse transmetteur de mouvement. Ces capteurs comprennent d'une part un moyen transmetteur de mouvement formé le plus souvent d'un arbre conçu pour être accouplé d'un côté avec une prise de mouvement provenant de la boîte de vitesses, de l'autre côté avec un élément de raccordement au tableau de bord et comprennent d'autre part un moyen transducteur, générant un signal électrique représentatif de la vitesse de rotation de l'arbre. Ce moyen transducteur est le plus souvent formé d'une roue dentée associée à un système optique ou d'un aimant associé à un élément détecteur tel qu'une sonde à effet Hall, une bobine, ou un interrupteur à lame souple. De tels capteurs électriques de vitesse transmetteur de mouvement sont par exemple décrits dans les documents DE-A-3001823, FR-A-2242801, FR-A-2343254 et US-A-4047106. Les capteurs électriques de vitesse transmetteur de mouvement déjà proposés ont rendu de grands services. Toutefois, ils ne donnent pas entière satisfaction. En particulier, dans les véhicules automobiles modernes, la transmission mécanique du mouvement a perdu beaucoup d'intérêt. En revanche, notamment pour des questions d'encombrement, il serait souhaitable de placer les capteurs de vitesse au plus prêt de la boîte de vitesses Cependant, se faisant, le capteur de vitesse placé sous le capot moteur devrait supporter des températures pouvant atteindre 1500C, voire 1700C, alors que les capteurs actuellement disponibles ne sont généralement pas conçus pour supporter des températures dépassant llO"C. Par ailleurs, les capteurs classiques jusqu'ici proposés présentent une étanchéité qui laisse à désirer. La présente invention a pour but de proposer un nouveau capteur électrique de vitesse pour véhicules automobiles, qui puisse supporter des températures de l'ordre de 1700C, qui présente une étanchéité parfaite, tout en étant par ailleurs robuste, fiable, précis et économique. Ces différents buts sont atteints, selon la présente invention, grâce à un capteur électrique de vitesse comprenant - un arbre conçu pour être accouplé à rotation, par une première extremité, à un élément lié à la sortie de la boîte de vitesses, - une gaine logeant l'arbre, - un embout moulé sur une première extrémité de la gaine et conçu pour un raccordement étanche avec l'ensemble logeant l'élément lié à la sortie de boîte de vitesses, et - un boîtier étanche moulé sur la seconde extrémité de la gaine, le boîtier définissant un palier de guidage à rotation de l'arbre et logeant un transducteur électrique de vitesse associé à l'arbre. L'utilisation d'une gaine sur laquelle sont surmoulés l'embout et le boîtier, comme préconisé par la présente invention, permet de déporter au moins légèrement le transducteur électrique par rapport à la boîte de vitesses, tout en garantissant une parfaite étanchéité au capteur. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le transducteur électrique de vitesse associé à l'arbre comprend un aimant annulaire et un corps en matériau thermoplastique est surmoulé d'une pièce sur l'arbre, tel que le corps surmoulé porte rigidement l'aimant annulaire. L'utilisation d'un palier unique pour guider l'arbre à rotation, associée au corps surmoulé portant rigidement l'aimant annulaire permet un centrage très précis de l'aimant, donc une information de vitesse précise et fiable. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique générale en coupe longitudinale d'un capteur électrique de vitesse conforme à la présente invention et, - la figure 2 représente une vue en coupe transversale du même capteur. Comme indiqué précédemment, le capteur électrique de vitesse conforme à la présente invention comprend pour l'essentiel un arbre 100, une gaine 200, un embout 300 et un boîtier 400 qui loge un transducteur électrique de vitesse 500. L'arbre 100 est formé d'un barreau allongé. L'arbre 100 doit être rigide à la torsion, pour assurer une transmission de mouvement de rotation. L'arbre 100 peut par contre présenter une certaine souplesse à la flexion. Ltarbre 100 est de préférence réalisé en acier, très avantageusement en acier type 100 Pb2. L'arbre 100 est conçu pour être accouplé par une première 102 de ces extrémités à un élément lié à la sortie de la boîte de vitesses. Pour cela la première extrémité 102 de l'arbre 100 doit être non symétrique de révolution, par exemple de section externe carrée. Cette section carrée peut être obtenue par tous moyens classiques appropriés, par exemple par meulage ou pressage. Pour le reste, l'arbre 100 présente de préférence une section droite circulaire constante. La seconde extrémité 104 de l'arbre 100, logée dans le boîtier 400 est conçue pour porter un élément du transducteur électrique 500, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. La gaine 200 loge l'arbre 100. Toutefois, la gaine 200 présente une longueur inférieure à celle de l'arbre 100, de sorte que ce dernier émerge largement, par chacune de ses extrémités 102, 104, de la gaine 200. La gaine 200 peut être formée d'une gaine flexible. Il peut s'agir par exemple d'une gaine composée d'une armature métallique pourvue d'un revêtement plastique tel qu'un revêtement en polypropylène. La gaine 200 peut encore être du type à spires jointives connu de l'homme de l'art. L'embout 300 est placé sur la première extrémité 102 de l'arbre 100. L'embout 300 est surmoulé sur une première extrémité 202 de la gaine 100. Plus précisément encore, selon la représentation donnée sur la figure 1, l'embout 300 présente un canon 302 surmoulé sur l'extrémité 202 de la gaine 200. Ce surmoulage de l'embout 300 sur la gaine 200 permet d'assurer une étanchéité parfaite du capteur à ce niveau. L'embout 300 est conçu pour être raccordé de façon étanche avec l'ensemble logeant l'élément lié à la sortie de la boîte de vitesses destiné à être accouplé à l'arbre 100. Cependant l'embout 300 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Pour cette raison, la géométrie de l'embout 300 ne sera pas décrite en détail par la suite. On notera simplement que selon le mode de réalisation représenté sur la figure I annexée, l'embout 300 est formé d'un corps symétrique de révolution autour de l'axe de l'arbre 100. Si nécessaire, comme représenté sur la figure I, l'embout 300 peut présenter, sur sa surface externe, des gorges annulaires recevant un ou des joints toriques d'étanchéité 304. De préférence, comme représenté sur la figure 1, l'embout 300 reçoit, dans son espace interne, une bague 306 apte à limiter le débattement de l'arbre 100. La bague 306 présente une surface externe 307 complémentaire de la chambre interne 301 de l'embout 300, de sorte que la bague 306 puisse être immobilisée fermement à l'intérieur de l'embout 300. En revanche, la bague 306 présente un alésage interne 308 de diamètre supérieur au plus grand incombrement de l'arbre 100, de sorte que la bague 306 limite les débattements de l'arbre 300 mais autorise néanmoins un libre centrage de celui-ci. De préférence, l'embout 300 est réalisé à base de polyamide. Le boîtier 400 est conçu pour loger de façon étanche le transducteur électrique 500 prévu sur la seconde extrémité 104 de l'arbre 100. Le boîtier 400 est moulé de façon étanche sur la seconde extrémité 204 de la gaine 200. Plus précisément encore, de préférence, le boîtier 400 est formé de deux coquilles 402, 404, moulées séparément, dont l'une moulée sur la gaine 200, puis assemblées, de préférence par ultrasons, au niveau de la zone de jonction 406. L'assemblage par soudure aux ultrasons offre l'avantage d'une parfaite étanchéité. Selon la représentation donnée sur la figure I annexée, on notera que la coquille 402 du boîtier 400 présente un canon 403 surmoulé sur l'extrémité 204 de la gaine. Le canon 403 de la coquille 402 est symétrique du canon 302 de l'embout 300 précité. Les coquilles 402, 404, du boîtier 400 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Pour cela on ne décrira pas par la suite dans le détail la géométrie des coquilles 402 et 404 représentées sur la figure 1. On notera cependant que les coquilles 402, 404 définissent une chambre principale 408 généralement symétrique de révolution autour de l'axe de l'arbre 100, et une chambre auxiliaire 410 qui communique latéralement avec la chambre 408. Par ailleurs, et c'est là une caractéristique importante de la présente invention, la coquille 404 définit un fourreau 412, venu de moulage, servant de palier apte à guider l'arbre 100 à rotation. On notera que le fourreau 412 constitue le seul palier guidant l'arbre 100 à rotation autour de son axe. La demanderesse a déterminé que l'utilisation d'un seul palier permet un guidage plus précis et plus fiable, car moins sujet à usure que deux paliers. Par ailleurs, l'utilisation d'un seul palier conduit à une réalisation simple des coquilles 402, 404. De préférence les coquilles 402, 404, du boîtier sont réalisées en polyamide. Le transducteur électrique 500 comprend un aimant annulaire 510 porté par l'arbre 100 et une sonde à effet Hall 530 associée. Plus précisément l'aimant annulaire 510 est porté par un corps 512 surmoulé sur la seconde extrémité 104 de l'arbre 100. Selon la représentation donnée sur la figure 1 annexée, le corps surmoulé 512 comprend un manchon cylindrique 514 enveloppant l'arbre 100. L'aimant 510 est placé sur l'extrémité du manchon cylindrique 514 la plus rapprochée de la première extrémité 102 de l'arbre 100. Le corps surmoulé comprend en outre deux flasques transversaux 516, 518, venus de moulage avec le manchon 514 et qui encadrent l'aimant 510. Comme représenté sur la figure 1 annexée, la partie du manchon cylindrique 514, au-delà de l'aimant 510, est engagée dans le fourreau 412, formant palier, de la coquille 404. Comme indiqué précédemment, cette disposition permet un centrage précis de l'aimant 510. A titre d'exemple préférentiel, mais non limitatif, le corps surmoulé 512 est réalisé en polysulfure de phenylène (PPS). De préférance l'aimant 510 est du type à aimantation radiale. I1 s'agit avantageusement d'un aimant de type ALNICO. On notera que le flasque 518 sert de butée axiale à l'arbre 100. En effet, il repose contre l'extrémité axiale 413 du fourreau 412 prévu sur la coquille 404. Ainsi, le flasque 518 limite les déplacements de l'arbre 100 vers la coquille 404. La sonde à effet Hall 530 est supportée à l'intérieur du boîtier 400 en regard de l'aimant 510. La sonde à effet Hall 530 peut être supportée dans une chambre définie par des nervures venues de moulage sur l'intérieur des coquilles 402, 404, et/ou par les liaisons électriques 532 de la sonde qui sont elles-mêmes fixées sur une plaquette de circuit imprimé 540, de façon connue en soi. La plaquette 540 est logée dans la chambre auxiliaire 410 du boîtier. Elle est formée de préférence à base de céramique. La plaquette 540 porte les composants classiques de polarisation de la sonde. La plaquette 540 est reliée à des connexions électriques 542 qui traversent de façon étanche la coquille 404 et sont accessibles à l'extérieur du boîtier, au niveau d'un corps de connecteur 420 défini sur la coquille 404. On notera que l'un des avantages important de la présente invention est de permettre la réalisation de l'ensemble du carter du capteur à l'aide de seulement quatre éléments la gaine 200, l'embout 300, et les deux coquilles 402, 404. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Par exemple, si nécessaire, on peut adapter la seconde extrémité 104 de l'arbre 100, de sorte que cette extrémité 104 puisse être accouplée, avec transmission de mouvement à rotation, à un flexible ou équivalent, conduisant à un afficheur prévu sur le tableau de bord. Il suffit pour cela de prévoir par exemple un carré d'entraînement ou équivalent sur la seconde extrémité 104 de l'arbre 100 et d'adapter en conséquence la coquille 404 pour permettre un raccordement étanche de celle-ci sur la gaine du flexible ou équivalent. REVENDICATIONS 1. Capteur électrique de vitesse caractérisé par le fait qu'il comprend - un arbre (100) conçu pour être accouplé à rotation, par une première extrémité (104), à un élément lié à la sortie de la boîte de vitesses, - une gaine (200) logeant l'arbre (100), - un embout (300) moulé sur une première extrémité (202) de la gaine (200) et conçu pour un raccordement étanche avec l'ensemble logeant l'élément lié à la sortie de boîte de vitesses, et - un boîtier (400) étanche moulé sur la seconde extrémité (204) de la gaine (200), le boîtier définissant un palier (412) de guidage à rotation de l'arbre (100) et logeant un transducteur (500) électrique de vitesse associé à l'arbre (100). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transducteur électrique de vitesse (500) associé à l'arbre (100) comprend un aimant annulaire (510) et caractérisé par le fait qu'un corps en matériau thermoplastique (512) est surmoulé d'une pièce sur l'arbre (100), tel que le corps surmoulé (512) porte rigidement l'aimant annulaire (510). 3. Capteur selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé par le fait que le corps surmoulé (512) est en polysulfure de phenylène. 4. Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'arbre (100) est en acier. 5. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la gaine (200) est une gaine flexible du type composé d'une armature métallique pourvue d'un revêtement plastique. 6. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la gaine (200) est une gaine flexible du type à spires jointives. 7. Capteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'embout (300) et le boîtier (400) sont réalisés à base de polyamide. 8. Capteur selon l'une des revendications I à 7, caractérisé par le fait que le boîtier (400) est formé de deux coquilles (402, 404) assemblées par soudure aux ultrasons. 9. Capteur selon l'une des revendications 1 à 8 prises en combinaison avec la revendication 2, caractérisé par le fait que le corps surmoule (512) définit un manchon cylindrique (514) qui enveloppe l'arbre (100) et deux flasques transversaux (516, 518) qui encadrent l'aimant annulaire (510). 10. Capteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le manchon cylindrique (514) est engagé dans un fourreau complémentaire (412) venu de moulage sur la surface interne du boîtier (404) et tenant lieu de seul palier de guidage à rotation de l'arbre (100). 11. Capteur selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que l'un des flasques (516, 518) sert de butée axiale à l'arbre (100). 12. Capteur selon l'une des revendications 1 à 11 combinées avec la revendication 2, caractérisé par le fait que l'aimant annulaire (510) coopère avec une sonde à effet Hall (530) supportée dans le boîtier (400).