Brevet FR2689233A1 — publié le 19931001

La présente invention concerne le domaine des aiguilles pour instrument de mesure indicateur, par exemple pour instrument de mesure indicateur de la vitesse d'un véhicule automobile. Les aiguilles pour instrument de mesure indicateur comprennent généralement, comme représenté sur la figure 1 annexée : un index d'aiguille 10, un contrepoids 20, un canon 30 et un capuchon 40. Comme on le verra par la suite, l'index 10 est formé le plus souvent à base de polycarbonate optiquement transparent. L'index 10 sert alors de guide de lumière pour la lumière émanant de sources lumineuses associées à l'index 10. Ces dispositions permettent d'éclairer l'aiguille sur la majeure partie de sa longueur, voire sur toute sa longueur. Le contrepoids 20 a pour fonction d'équilibrer l'aiguille par rapport à son axe de rotation, malgré la dissymétrie géométrique de celle-ci. Le contrepoids 20 est généralement formé en plomb ou zamack. Le canon 30 est conçu pour permettre le chassage de l'aiguille sur l'extrémité de l'axe du mouvement de l'appareil de mesure. Le canon 30 est généralement solidaire de l'index 10. Le capuchon 40 a pour but de recouvrir le canon 30 ainsi que des structures optiques portées par celui-ci, comme on le verra par la suite. Le capuchon 30 est généralement formé à base de matière thermoplastique. On constate que malgré la présence d'un contrepoids 20, il persiste généralement dans les aiguilles, après assemblage, un déséquilibre par rapport à l'axe du canon 30. Dans les applications envisagées en instrumentation de bord automobile, ce déséquilibre est trop important compte-tenu du couple moteur du mouvement de mesure utilisé par rapport auquel le couple parasite dû au déséquilibre de l'aiguille ne peut être négligé, et de la précision des instruments indicateurs recherchés. Pour ces raisons, il est généralement requis de procéder après assemblage de l'aiguille à une opération de réduction de ce déséquilibre. Au cours de cette opération, l'aiguille assemblée est retouchée par enlèvement de matière du contrepoids. Cette opération d'enlèvement de matière est obtenue généralement par perçage d'un trou de diamètre prédéterminé, de profondeur et de gisement angulaire par rapport à l'axe longitudinal de l'index défini sur un poste d'équilibrage, de sorte que le déséquilibre résiduel par rapport à l'axe du canon soit inférieur à une tolérance définie. Cette opération d'équilibrage est délicate et onéreuse. La présente invention a pour but de réduire le coût de fabrication des aiguilles. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à une aiguille pour instrument de mesure indicateur du type comprenant un index d'aiguille, un contrepoids, un capuchon et un canon, caractérisée par le fait que le contrepoids est réalisé en matériau composite comportant une matrice polymère chargée par des particules d'un matériau dense par rapport à la matrice. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le matériau dense est formé de billes de métal. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les billes de métal sont des billes de bronze ou d'acier. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la matrice polymère est un thermoplastique à base de polyamide. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le métal formant le matériau dense a une masse volumique de l'ordre de 7 grammes par cm3. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le diamètre des billes de métal formant le matériau dense est de l'ordre de lOiL. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la densité moyenne du contrepoids est de l'ordre de 4. 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 précédemment décrite représente une vue schématique en coupe axiale longitudinale d'une aiguille conforme à l'état de la technique, - la figure 2 représente une vue similaire en coupe axiale longitudinale d'une aiguille conforme à la présente invention, - la figure 3 représente une première vue en perspective d'un capuchon conforme à la présente invention, - la figure 4 représente une seconde vue en perspective d'un capuchon conforme à la présente invention, - la figure 5 représente une vue de dessus du même capuchon, - la figure 6 représente une vue de dessous du même capuchon, - la figure 7 représente une vue en coupe axiale longitudinale du même capuchon selon le plan de coupe référencé VII-VII sur la figure 6, - la figure 8 représente une seconde vue en coupe transversale du même capuchon selon le plan de coupe référencé VIII-VIII sur la figure 5, - la figure 9 représente une vue de dessus d'un index conforme à la présente invention, - la figure 10 représente une vue latérale, partiellement en coupe axiale longitudinale du même index, selon le plan de coupe référencé X sur la figure 9, - la figure 11 représente une vue de dessous du même index, - la figure 12 représente une vue de dessous de l'aiguille conforme à la présente invention, et - la figure 13 représente une vue schématique partielle en perspective du canon relié à l'index conforme à la présente invention. On retrouve sur la figure 2 annexée, l'aiguille comprenant un index 100, un contrepoids 200, un canon 300 et un capuchon 400. Comme indiqué précédemment selon l'invention,le contrepoids 200 est réalisé en matériau composite comportant une matrice polymère chargée de particules d'un matériau dense. La matrice polymère peut être formée d'un matériau thermoplastique ou thermodurcissable. Le matériau de la matrice doit avoir une densité faible. Plus précisément, de préférence, le contrepoids 200 est réalisé à base de polyamide chargé de billes de métal. Il s'agit de préférence d'un métal dont la masse volumique est de l'ordre de 7 g/cm3, par exemple des billes de bronze ou d'acier. Le contrepoids 200 doit présenter une dispersion homogène. Le diamètre des billes est avantageusement de l'ordre de 10F. La masse volumique du matériau moulé composant le contrepoids 200 est avantageusement de l'ordre de 4 g/cm3. Il est important que le matériau composant le contrepoids est une dispersion homogène afin que la position du centre de gravité respecte une tolérance définie. Ainsi, selon la présente invention, le contrepoids 200 peut être réalisé par moulage, selon toute technique connue en soi. Ces moyens permettent d'éviter la nécessité de procéder à un équilibrage ultérieur par enlèvement de matière. Plus précisément encore, selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 2, le contrepoids 200 est intégré au capuchon 400. C'est-à-dire que le contrepoids 200 est réalisé dans la même matière que le capuchon 400 et peut donc être réalisé au cours de l'opération de moulage de ce dernier. L'ensemble ainsi formé du capuchon 400 et du contrepoids 200 peut être fixé sur l'index 100 et/ou sur le canon 300 par tout moyen approprié, par exemple à l'aide de doigts 202, comme représenté sur la figure 2, introduit dans des orifices correspondant formés sur l'index 100 et/ou sur le canon 300. Cette disposition sera décrite plus en détail par la suite. Ainsi, grâce à la présente invention, l'aiguille comprend une pièce de moins que l'état de la technique puisque le contrepoids 200 est intégré au capuchon 400. Le coût de fabrication de l'aiguille en est réduit. Le processus d'assemblage est également facilité. Par ailleurs, l'aiguille obtenue présente une plus grande précision et n'exige pas d'équilibrage statique ultérieur. Bien entendu le matériau formant le contrepoids 200 et le capuchon 400 peut être teinté d'une couleur au choix, généralement noire, et présenter un aspect de surface correspondant à l'esthétique recherché. La géométrie du capuchon 400 et du contrepoids 200 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Pour cette raison, celles-ci ne seront pas décrites dans le détail par la suite. On notera toutefois, que selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, le capuchon 400 comprend deux secteurs cylindriques 410, 412, centrés sur l'axe 302 du canon et une toile 420 transversale à l'axe 302, ou plus précisément plusieurs toiles 420 généralement transversales à l'axe 302, selon 1 'esthétique recherchée. Les deux secteurs cylindriques 410, 412,ménagent entre eux une ouverture ou fenêtre généralement rectangulaire adaptée pour permettre le passage du corps d'index 100. A l'opposé de cette ouverture 430, les deux secteurs cylindriques 410, 412, se prolongent par un talon 440 formé généralement par un bloc parallélépipédique. Plus précisément, le talon 440 est délimité par deux faces latérales parallèles 441, 442, symétriques par rapport à un plan longitudinal de l'aiguille, une face 443 transversale à l'axe 302, et sensiblement coplanaire aux toiles 420 précitées, ainsi qu'une face arrière 444 parallèle à l'axe 302. Le contrepoids 200 est logé essentiellement dans le talon 440 ainsi formé et dans la partie du capuchon 400 diamétralement opposé à l'index 100. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, mais bien entendu non limitatif, le contrepoids 200 est délimite essentiellement par une facette avant 204 plane, parallèle à l'axe 302 et perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal de l'aiguille, ainsi que par une facette inférieure 206 généralement plane et perpendiculaire à l'axe 302. Comme indiqué précédemment, les moyens de fixation du capuchon 400 et du contrepoids 200 sur le canon et l'index 100 sont formés avantageusement de doigts conçus pour pénétrer dans des orifices correspondant ménagés dans l'index 100 et/ou le canon 300. Plus précisément, selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, il est ainsi prévu trois doigts 202, 450, 452. Les doigts 202, 450, 452, ont leur axe parallèle à l'axe 302 de l'aiguille. Le doigt 202 fait saillie sur la face inférieure 206 du contrepoids 200. Son axe est contenu dans le plan de symétrie longitudinal de l'aiguille. Les deux doigts 450, 452, sont symétriques par rapport au plan longitudinal de l'aiguille. Ils sont sensiblement diamétralement opposés par rapport à l'axe 302, sur l'intérieur des secteurs cylindriques 410, 412. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, l'index 100 est solidaire du canon 300. Bien entendu cette disposition n'est pas impérative. Par ailleurs l'index 100 et le canon 300 peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Pour cette raison, leur structure ne sera pas décrite dans le détail par la suite. On notera d'ailleurs que l'index 100 et le canon 300 représentés sur les figures annexées sont conformes aux dispositions décrites et représentées dans la demande de brevet français déposée par la Demanderesse le 13 Février 1991 sous le nO 91 01662, à laquelle on se réfèrera utilement pour la bonne compréhension de la présente invention. L'index 100 est réalisé en matériau optiquement transparent. Elle est réalisée de préférence par moulage d'un matériau thermoplastique. Il s'agit très avantageusement, mais non limitativement de polycarbonate. L'index 100 comprend un corps allongé 110 solidaire du canon 300. Le corps 110 s'étend selon un axe général longitudinal 111. Le canon 300 est centré sur l'axe 302 précité. L'axe 311 et l'axe 302 sont sécants. Ils définissent un plan de symétrie principal pour Aiguille. Ce plan de symétrie est perpendiculaire aux figures 9, 11, 5, 6 et 12. Le même plan de symétrie principal défini par les axes 111 et 302 est parallèle aux figures 2, 7 et 10. Le corps allongé 110 de l'index 100 est défini par une face longitudinale avant 120, visible par l'utilisateur, deux faces longitudinales latérales 124, 126, une face longitudinale arrière 130 et une face transversale extrême 132. La face longitudinale avant 120, visible par l'utilisateur, est de préférence plane. Elle est effilée en éloignement du canon 130. En d'autres termes, ses bords longitudinaux 121, 122, convergent en direction de la face d'extrémité 132. Les deux faces latérales longitudinales 124, 126, sont planes. Elles convergent d'une part, en éloignement du canon 300. Elles convergent d'autre part, et cela est une caractéristique importante de la présente invention, en éloignement de la face avant 120. La face arrière longitudinale 130 se raccorde, par ses bords longitudinaux 125, 127, respectivement sur les faces latérales 124, 126. La face longitudinale arrière 130 est de préférence une surface convexe cylindrique de révolution autour d'un axe normal au plan de symétrie principal défini par les axes 111 et 302. Plus précisément, l'axe de la surface inférieure 130 est de préférence sécant d'une droite 131 référencé sur la figure 10, qui est elle-même contenue dans le plan de symétrie principal défini par les axes 111 et 302. La droite 131 est parallèle à l'axe 302. Cette droite 131 est adjacente à la zone de raccordement du corps d'index 110 sur le canon 300. L'axe de la surface arrière 130 est situé à une distance importante du corps de Aiguille, typiquement de l'ordre de six fois la longueur du corps allongé 110 de l'index. Ainsi, comme cela est visible notamment sur la figure 10, la hauteur des faces latérales 124, 126, diminue en direction de l'extrémité 132 du corps 110. De préférence, comme cela est visible sur les figures 9 et 10, la hauteur des faces latérales 124, 126, au niveau de l'extrémité ou pointe 132 de l'aiguille, est sensiblement égale à la largeur de la face avant 120 à ce niveau. Comme indiqué précédemment, le canon 300 est centré sur un axe 302 normal à l'axe 111 du corps allongé 110 et définissant avec celui-ci un plan de symétrie longitudinal principal pour l'aiguille. Le canon 300 est conçu pour être engagé sur un arbre de commande centré sur l'axe 302 et apte à entraîner l'aiguille en rotation. L'arbre de commande peut être par exemple formé de l'arbre de sortie d'un logomètre. Le canon 300 comprend une plaque de base 310 orthogonale à l'axe 302. Plus précisément, la plaque de base 310 est formée de deux poutres orthogonales 320, 330. La poutre 320 s'étend perpendiculairement au plan de symétrie principal, soit de part et d'autre de l'axe 111 et de l'axe 302. La poutre 330 s'étend parallèlement à l'axe 111, à l'opposé du corps allongé 110, par rapport à l'axe 302. Les deux poutres 320, 330, sont coplanaires. Les deux branches de la poutre 320 situées respectivement de part et d'autre du plan de symétrie principal défini par les axes 111 et 302 possèdent chacune un orifice traversant 322, 324. Les axes de ces orifices traversants 322, 324, sont parallèles à l'axe 302. Les orifices 322, 324, ont pour but de recevoir les tétons 450, 452, venus de moulage sur le capuchon 400, pour fixer celui-ci. La seconde poutre 330 possède également un orifice traversant 332. L'axe de cet orifice 332 est parallèle à l'axe 302 et situé dans le plan de symétrie principal de Aiguille. L'orifice 332 est conçu pour recevoir le doigt 202 venu de moulage sur le contrepoids 200, pour la fixation de celui-ci. Le canon 300 centré sur l'axe 302 fait saillie sur la face arrière 312 de la plaque de base 310. Le canon 300 possède un canal 340 conçu pour recevoir l'arbre de commande précité, par exemple l'arbre de sortie d'un logomètre. De préférence, le canal 340 n'est pas cylindrique de révolution autour de l'axe 302, pour permettre un détrompage, c'est-à-dire définir une position relative univoque entre le canon 300, donc l'aiguille, et l'arbre de commande. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées, le canal 340 a une forme hémicylindrique. Un tel canal 340 est conçu pour recevoir une pièce intermédiaire elle-même chassée sur l'arbre de commande, comme défini dans la demande de brevet FR-A-2594540. Sur sa surface avant 314, la plaque de base est munie d'une structure de réflexion 350. Le but de cette structure 350 est de renvoyer en direction du corps allongé 110 la lumière provenant d'une source lumineuse. Très avantageusement, cette source lumineuse est placée sur l'arrière de l'aiguille et conçue pour diriger les rayons parallèlement à l'axe 302, en direction de celle-ci. Les rayons dirigés vers l'aiguille peuvent provenir directement de la source lumineuse. Cependant, de préférence, les rayons sont dirigés vers l'aiguille par l'intermédiaire d'un guide optique à effet de prisme. De tels guides à effet de prisme aptes à diriger la lumière provenant d'une source lumineuse parallèlement à l'axe de l'arbre de commande d'une aiguille sont bien connus de l'homme de l'art et ne seront donc pas décrits plus en détail par la suite. La structure de réflexion 350 est plus précisément prévue entre la poutre 322 et le corps 110. La structure de réflexion 350 possède une face arrière 352 généralement plane et orthogonale à l'axe 302. Ainsi, la lumière provenant de la source lumineuse, et/ou du guide optique intercalé, avec une incidence parallèle à l'axe 302, traverse la face arrière 352 de la source de réflexion 350, sans déviation. Sur l'avant la structure de réflexion 350 est définie essentiellement par trois surfaces de réflexion une surface centrale 354 et deux surfaces latérales 356, 358. Ces surfaces de réflexion 354, 356, 358, sont définies généralement par des génératrices à 450 des axes 111 et 302, afin de travailler à la façon d'un prisme pour renvoyer la lumière arrivant sur l'aiguille avec une incidence parallèle à l'axe 302, dans une direction générale parallèle à l'axe 111, soit en direction du corps allongé 110. Les surfaces de réflexion 354, 356, 358, peuvent être planes. Cependant, de préférence les surfaces 354, 356 et 358 sont des surfaces coniques, convexes centrées sur un axe parallèle à l'axe 302 et contenues dans le plan de symétrie longitudinale de l'aiguille. La majeure partie de la lumière traversant la face arrière 352 de la surface de réflexion et qui parvient sur la surface de réflexion centrale 354 est renvoyée par effet de prisme en direction de la face arrière 130 du corps allongé 110, comme représenté sur la figure 10 sous la référence A. Ainsi, cette surface arrière 130 reçoit de la lumière sur la totalité de sa longueur. La surface arrière 130 renvoie elle-même par réflexion la lumière qu'elle reçoit en direction de la face avant 120. Le cas échéant, la face arrière 130 peut être munie d'un revêtement coloré ou diffusant. Une partie de la lumière renvoyée par la face de réflexion centrale 354 parvient, par ailleurs, sur les surfaces latérales 124, 126, du corps allongé 110. Enfin, les deux faces latérales de réflexion 356, 358, renvoient, respectivement en direction des faces latérales 124, 126, la lumière qui traverse la face arrière 352. La lumière qui parvient sur les faces latérales 124, 126, subit une série de réflexion telle que, comptetenu de la convergence des faces latérales 124, 126, en éloignement de la face avant 120, la lumière avance progressivement en direction de la face avant 120 de l'aiguille. L'ensemble des réflexions ainsi définies par les surfaces 354, 356, 358, la face arrière 130 et les faces latérales 124, 126, permet d'éclairer les flans 124, 126, du corps d'aiguille 110 et d'obtenir une luminosité sensiblement homogène sur la totalité de la longueur du corps 110. Selon le mode de réalisation précédemment décrit, le contrepoids 200 est intégré au capuchon 400 et l'ensemble ainsi formé et assemblé ultérieurement grâce aux doigts 202, 450, 452, sur l'index 100 solidaire du canon 300. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, l'index 100 solidaire du canon 300 d'une part, et le capuchon 400 solidaire du contrepoids 200 d'autre part, peuvent être moulés simultanément en biinjection de deux matières sur une même presse, suivant toute méthode connue en soi. Cette variante supprime l'opération indépendante d'assemblage par thermocompression ou soudure par ultrasons de l'index 100 et de l'ensemble formé du capuchon solidaire du contrepoids. La bi-injection permet de supprimer toute dispersion sur la position relative de l'index 100 et du capuchon 400 due aux tolérances inévitables sur les positions des doigts 202, 450, 452, et réduit encore les dispersions résultantes sur la position du centre de gravité de l'aiguille assemblée. De préférence, pour former le contrepoids 200 solidaire du capuchon 400 comme représenté sur les figures annexées, on prévoit au moins un point d'injection à la base de l'un des secteurs cylindriques 410, 412, le cas échéant deux points d'injection respectivement à la base de chacun de ces deux secteurs. Bien entendu la présente 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. REVENDICATIONS 1. Aiguille pour instrument de mesure indicateur du type comprenant un index d'aiguille (100), un contrepoids (200), un capuchon (400) et un canon (300), caractérisée par le fait que le contrepoids (200) est réalisé en matériau composite comportant une matrice polymère chargée par des particules d'un matériau dense par rapport à la matrice. 2. Aiguille selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le matériau dense comprend des billes de métal. 3. Aiguille selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que le matériau dense comprend des billes de bronze ou d'acier. 4. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le matériau dense comprend un métal dont la masse volumique est de l'ordre de 7 grammes par cm3. 5. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le matériau dense comprend des billes de métal d'un diamètre de l'ordre de 10 > . 6. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le matériau polymère est un thermoplastique, de préférence un polyamide. 7. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la densité moyenne du contrepoids est de l'ordre de 4; 8. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que le contrepoids (200) est intégré au capuchon (400) de l'aiguille. 9. Aiguille selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le contrepoids comprend un pigment coloré, de préférence de couleur noire. 10. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que le contrepoids (200) est fixé sur l'index (100) de l'aiguille à laide de doigts d'assemblage (202). 11. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que l'index (100) de l'aiguille d'une part, et le capuchon (400) solidaire d'un contrepoids (200) d'autre part, sont surmoulés simultanément en bi-injection de deux matières sur une même presse. 12. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que l'index (100) d'aiguille comprend une pièce formée d'un corps allongé en matériau optiquement transparent solidaire d'un canon (300) et qui possède au moins une face avant (120), et deux faces latérales (124, 126) qui convergent en éloignement de la face avant, le canon (300) possédant au moins une structure apte à renvoyer la lumière provenant d'une source lumineuse en direction des faces latérales (124, 126) du corps. 13. Aiguille selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le corps en matériau optiquement transparent (110) possède une face inférieure (130) généralement cylindrique de révolution. 14. Aiguille selon l'une des revendications 12 ou ou 13, caractérisée par le fait que le canon (300) comprend deux surfaces de réflexion (356, 358) aptes à renvoyer la lumière provenant d'une source lumineuse en direction respectivement de chacune des faces latérales (124, 126) du corps. 15. Aiguille selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée par le fait que le canon (300) comprend une surface de réflexion (354) apte à renvoyer la lumière provenant d'une source lumineuse en direction de la face inférieure (130) du corps en matériau optiquement transparent. 16. Aiguille selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée par le fait que le matériau composant le contrepoids (200) présente une dispersion homogène.