Brevet FR2692351A1 — publié le 19931217

La présente invention concerne le domaine des capteurs de grandeurs physiques ou électriques, par exemple les capteurs de déplacement. La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement, application dans la réalisation d'un capteur de rotation intégré dans un roulement de moyeu de roue ou d'essieu de véhicule automobile. Un tel capteur de rotation intégré dans un roulement d'essieu de véhicule automobile délivre un signal représentatif de la vitesse de rotation de l'essieu. Il peut être utilisé pour piloter différents équipements du véhicule, par exemple un indicateur de vitesse, un totalisateur de distance parcourue, un ordinateur de bord ou encore un sytème antipatinage ou un système antiblocage. On a déjà proposé de nombreux capteurs de déplacement, y compris des capteurs de rotation. On a également déjà proposé d'intégrer des capteurs de rotation dans des roulements de moyeu de roue ou d'essieu de véhicule automobile. Les capteurs connus comprennent généralement un boitier qui loge un transducteur électrique et des moyens de connexion du transducteur à des moyens d'exploitation externes. La présente invention a cependant pour but de perfectionner les capteurs de déplacement connus en proposant un nouveau capteur de structure simple, à faible coût et particulièrement fiable. La présente invention a également pour but de proposer un capteur résistant aux agressions physicochimiques et à la température, et présentant un encombrement réduit. Ces buts sont atteints selon la présente invention grâce à un capteur du type comprenant - un boitier qui loge - un transducteur électrique et - des moyens de connexion du transducteur à des moyens d'exploitation externes, caractérisé par le fait que les moyens de connexion comprennent - un câble de type coaxial assurant la liaison avec les moyens d'exploitation externes et - un circuit imprimé souple en matériau électriquement isolant présentant au moins une patte incurvée et comportant au moins deux pistes en matériau électriquement conducteur sur lesquelles les broches de connexion du transducteur sont respectivement soudées, et deux anneaux en matériau conducteur reliés respectivement auxdites pistes, l'un de ces anneaux étant placé au niveau de ladite patte incurvée de sorte que les deux anneaux soient coaxiaux et puissent être engagés respectivement sur les deux conducteurs du câble coaxial et soudés sur ceux-ci. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront 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 en coupe axiale longitudinale d'un capteur conforme à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, et - la figure 2 représente une vue en perspective des moyens de connexion conforme au mode de réalisation préférentiel de la présente invention. Le capteur conforme au mode de réalisation préférentiel de la présente invention, représenté sur les figures 1 et 2 annexées, est destiné à être assemblé sur la cage fixe, interne ou externe, d'un roulement de moyeu de roue ou d'essieu de véhicule automobile. Plus précisément ce capteur est destiné à être placé radialement par rapport à l'axe du moyeu ou de l'essieu, en regard de la tranche de la cage mobile, externe ou interne, du roulement, de sorte que le capteur détecte la rotation relative des deux cages du roulement. A cette fin la cage mobile du roulement comporte de préférence un élément spécifique adapté pour être détecté par le capteur. Plus précisément encore, de préférence le transducteur du capteur conforme à la présente invention est formé d'une sonde à effet Hall. Dans ce cas, ledit élément spécifique porté par la cage mobile du roulement est formé par une cible magnétique, par exemple un aimant plastoferrite multipolaire. Le capteur conforme à la présente invention représenté sur les figures 1 et 2 annexées comprend - un boitier 100, - un couvercle 200, - une sonde à effet Hall 300, - un coussinet 400 en matériau élastique, - un circuit imprimé souple 500 revêtu de pistes en matériau électriquement conducteur 510, - un câble coaxial 600 et - un jonc 700. Le boitier 100 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation en fonction de la place disponible sur son lieu d'implantation. De préférence ce boitier 100 comprend une chemise 102 centrée autour d'un axe 104 et obturé de façon étanche à une extrémité 106 par une paroi 108 transversale à l'axe 104. Le cas échéant la surface externe de la chemise 102 peut comporter des structures adaptées pour assurer la fixation du capteur sur un support associé. Le boitier 100 est avantageusement muni à sa seconde extrémité 110, d'un épanouissement 112 orienté radialement vers l'extérieur. Le décrochement radial 113, formé entre cet épanouissement 112 et la surface externe 103 de la chemise 102 sert de butée au boitier 100 contre le carter sur lequel le capteur est fixé. Le couvercle 200 est adapté pour être fixé sur la seconde extrémité 110 du boitier 100. Plus précisément le couvercle 200 est surmoulé sur le câble coaxial 600. La surface externe du couvercle 200 présente de préférence deux portions 210, 212 axialement juxtaposées, respectivement externe et interne. Les deux portions 210, 212 sont de préférence centrées sur l'axe 104. La portion externe 210 présente avantageusementune section identique à la seconde extrémité 110 du boitier 100. En revanche la portion interne 212 présente une section identique au logement interne 114 défini au niveau de l'épanouissement 112 de sorte que cette portion interne 212 puisse être engagée dans ledit logement 114. En position d'engagement du couvercle 200 sur le boitier 100, le décrochement radial 214, défini entre les deux portions 210 et 212, repose contre la face transversale d'extrémité 116 du boitier 100. Le couvercle 200 et le boitier 100 sont de préférence réalisés par moulage de matériau thermoplastique. De préférence le couvercle 200 est fixé sur le boitier 100 par soudure aux ultra-sons, afin de sceller le boitier de capteur. A cette fin, le couvercle 200 et le boitier 100 sont formés à base du même matériau, très avantageusement à base du matériau commercialisé par la Société General Electric Plastics sous la dénomination Ultem. Ce matériau Ultem est composé de polyetherimide. Il est de préference chargé de fibres de verre, par exemple à 30%. Le transducteur électrique 300 est placé à l'intérieur du boitier 100 à proximité du fond transversal 108. Plus précisément le transducteur électrique 300 est placé en regard de la face interne de la chemise 102, soit parallèlement à l'axe 104. De préférence, la paroi de la chemise 102 du boitier 100 présente une épaisseur réduite en regard du transducteur électrique 300. Le transducteur électrique 300 est immobilisé en position dans le boitier 100 par tous moyens appropriés. Le transducteur électrique 300 est avantageusement immobilisé dans le boitier grâce au coussinet 400. Celuici est formé en matériau élastique électriquement isolant, par exemple en matériau élastomère. Sa section au repos- est au moins complémentaire de la section du boitier laissée libre par le transducteur électrique 300. Ainsi le transducteur électrique 300 est bloqué élastiquement dans le boitier 100 et plaqué contre la surface interne de celui-ci lorsque le coussinet 400 est engagé dans le boitier 100. Si nécessaire le coussinet 400 peut lui même être bloqué en position dans le boitier 100 par tous moyens appropriés, par exemple par collage. Le coussinet 400 sert également de cale d'immobilisation et de positionnement du transducteur 300 lors de la phase d'assemblage du capteur. Selon une variante de réalisation non représentée sur les figures annexées, on peut prolonger ce coussinet 400 en direction du couvercle 200 de sorte que ce coussinet 400 entoure le câble coaxial 600 et forme un joint annulaire étanche entre la surface externe du câble 600 et la surface interne du boitier 100, pour renforcer la protection du transducteur 300. Comme indiqué précédemment, le transducteur 300 est de préférence formé d'une sonde à effet Hall. Il s'agit avantageusement d'un sonde à deux broches de sortie. A titre d'exemple non limitatif, le transducteur électrique 300 peut être formé par le dispositif commercialisé par la société Honeywell sous la référence S 41. Un tel transducteur est formé d'un circuit intégré qui réunit une sonde à effet Hall et un circuit de traitement associé. Ce transducteur comprend de façon connue en soi deux broches de connexion 302, l'une qui reçoit une tension de polarisation et l'autre qui délivre un signal de sortie. Le circuit imprimé souple 500 muni de pistes électriquement conductrices 510 peut être formé de tous circuits imprimés souples connus de l'homme de l'art. Il peut s'agir par exemple d'un circuit imprimé à base du produit commercialisé sous la dénomination Kapton par la société Dupont de Nemours. Le Kapton est formé de polyimide. Bien entendu le circuit imprimé 500 pourrait être formé de tous produits équivalents. Les pistes 510 sont déposées sur le circuit imprimé souple 500 par toutes techniques connues de l'homme de l'art. Il peut s'agir par exemple d'un dépôt par sérigraphie ou encore d'une conformation par photogravure. Le circuit imprimé souple 500 s'étend essentiellement parallèlement à l'axe 104 dans le boitier 100. Comme représenté sur la figure 2, le circuit imprimé souple 500 comprend de préférence deux pistes 512 et 516 qui cheminent le long du circuit imprimé 500 et se terminent à une extrémité par des anneaux respectifs 514 et 518. Les deux anneaux 514 et 518 sont espacés axialement sur le circuit imprimé souple 500. Des orifices 520, 522 sont percés au centre des anneaux 514, 518. Les broches de connexion 302 du transducteur 300 sont soudées sur l'extrémité des pistes 512, 516 opposée aux anneaux 514 et 518. le circuit imprimé souple 500 possède une patte 530 découpée dans son contour et pliée sensiblement à 900 autour d'une ligne de pliage 532 sensiblement transversale à l'axe 104. Cette patte 530 est formée au niveau de l'anneau intermédiaire 514. L'extension de la patte 530 est telle que l'orifice 520 et l'anneau 514 associé soient centrés sur l'axe 104, bien que comme indiqué précédemment le circuit imprimé support 500 s'étende essentiellement parallèlement à l'axe 104. L'extrémité du circuit imprimé 500 sur laquelle est placé le second anneau 518 est également repliée sensiblement à 900, autour d'une ligne de pliage 534 sensiblement transversale à l'axe 104, de sorte que l'orifice 522 et l'anneau 518 soient également centrés sur l'axe 104 tout en étant axialement espacés de l'anneau 514 précité. Lorsque le couvercle 200 est engagé sur le boitier 100, le câble 600 s'étend coaxialement à l'axe 104. On aperçoit sur les figures 1 et 2 annexées l'âme 602, le premier revêtement électriquement isolant interne 604, le blindage coaxial 606 et le ' revêtement électriquement isolant externe 608 du câble coaxial 600. Ce câble coaxial 600 est dénudé pour rendre accessible l'âme 602 et le blindage 606. Ainsi l'âme 602 peut être engagée dans l'anneau 514 et soudée sur celui-ci, tandis que le blindage 606 peut être engagé dans le second anneau 518 et soudé sur celui-ci. On comprend ainsi que les deux broches 302 de connexion du transducteur électrique 300 sont reliées respectivement à l'âme 602 et au blindage 606. De préférence, l'âme 602 reçoit le signal de sortie, avantageusement un signal de sortie logique, du transducteur 300, tandis que le blindage 606 reçoit le signal de polarisation. La gaine externe 608 du câble 600 est formé de préférence d'un polymère réticulé pour garantir une bonne immunité à l'égard de l'environnement externe. De préférence le câble coaxial 300 est du type à blindage 606 dit "guipé", c'est à dire que le câble coaxial 300 comprend un blindage 606 formé par simple enroulement sur le revêtement isolant 604 et non pas par une tresse. Le câble coaxial 300 présente en lui même une bonne souplesse et autorise ainsi tout débattement requis, contrôlé par la suspension, entre le moyeu ou l'essieu et le chassis du véhicule. Le câble coaxial 300 est par ailleurs choisi pour sa bonne tenue mécanique, le fait qu'il peut être aisément dénudé et qu'il permet un bon positionnement relatif des pièces associées. Comme indiqué précédemment, le couvercle 200 est surmoulé sur le câble coaxial 600. Pour garantir une parfaite immobilisation du couvercle surmoulé 200 sur le câble coaxial 600, on fixe de préférence, par sertissage, le jonc 700 sur le câble 600 préalablement au surmoulage du couvercle 200, de sorte que le jonc 700 fasse au moins légèrement saillie sur la surface externe du câble 600. Le jonc 700 est avantageusement formé de métal. Il est de préférence fendu radialement. Le couvercle 200 est de préférence centré sur l'axe du câble coaxial 600. L'homme de l'art appréciera que le capteur conforme à la présente invention comprend un nombre de pièces relativement limité, peut être assemblé rapidement et de par sa conception présente un risque de défaut extrèmement réduit. Ces paramètres permettent d'assurer faible coût et fiabilité, comme indiqué dans le préambule. En outre le capteur est très résistant aux agression physico-chimiques en raison de son étanchéité. Il est également résistant à la température et présente un encombrement particulièrement réduit. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1.Capteur de grandeur physique ou électrique, notamment de déplacement, du type comprenant - un boitier (100) qui loge - un transducteur électrique (300) et - des moyens (500, 600) de connexion du transducteur (300) à des moyens d'exploitation externes, caractérisé par le fait que les moyens de connexion comprennent - un câble (600) de type coaxial assurant la liaison avec les moyens d'exploitation externes et - un circuit imprimé souple (500) en matériau électriquement isolant présentant au moins une patte incurvée (530) et comportant au moins deux pistes (510) en matériau électriquement conducteur sur lesquelles les broches de connexion (302) du transducteur (300) sont respectivement soudées, et deux anneaux (514, 518) en matériau conducteur reliés respectivement auxdites pistes (510), l'un de ces anneaux (514) étant placé au niveau de ladite patte incurvée (530) de sorte que les deux anneaux (514, 518) soient coaxiaux et puissent être engagés respectivement sur les deux conducteurs (602, 606) du câble coaxial (600) et soudés sur ceux-ci. 2.Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit imprimé souple (300) est formé de polyimide. 3.Capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le câble coaxial (600) est du type guipé, comprenant un blindage (606) enroulé. 4.Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un couvercle (200) soudé sur le boitier (100), de préférence par soudure aux ultra-sons. 5.Capteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le couvercle (200) et le boitier (100) sont réalisés en matériau thermoplastique, de préférence en polyetherimide. 6.Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le transducteur électrique (300) est immobilisé dans le boitier (100) grâce à un coussinet (400) en matériau élastique. 7.Capteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le couvercle (200) est surmoulé sur le câble coaxial (600), et que le câble coaxial (600) s'étend parallèlement à l'axe du boitier (100). 8.Capteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que un jonc (700) est serti sur le câble (600) avant surmoulage du couvercle (200). 9.Capteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend - un boitier (100), - un couvercle (200) fixé sur le boitier (100), - un transducteur électrique formé d'une sonde à effet Hall (300) placée dans le boitier (100), - un coussinet (400) en matériau élastique qui immobilise la sonde à effet Hall (300) dans le boitier (100), - un circuit imprimé souple (500) revêtu de pistes en matériau électriquement conducteur (510) soudées sur les broches de connexion du transducteur électrique (300), - un câble coaxial (600) dont les deux conducteurs sont soudés sur les pistes (510) du circuit imprimé souple (500) et - un jonc (700) serti sur le câble coaxial (600) avant sertissage du couvercle (200) sur ce câble (600). 1O.Capteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un coussinet élastique qui entour le câble coaxial (600) pour former un joint annulaire d'étanchéité entre ce câble (600) et le boitier (100) ll.Capteur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il est installé sur une cage de roulement, de préférence sur une cage de roulement de moyeu de roue ou d'essieu de véhicule automobile