Brevet FR2699997A1 — publié le 19940701

"Système de mesure de course pour la course de com- pression d'un amortisseur" La présente invention concerne un système de mesure de course à deux composants mobiles l'un par rapport à l'autre et une électronique de mesure asso- ciée pour détecter la course de compression d'un amor- tisseur, avec un cylindre ayant un fond fermée et un élément de refoulement mobile alternativement en plon- geant à l'intérieur du cylindre, notamment sous la forme d'un montage piston/tige de piston qui traverse de manière étanche en coulissement la paroi frontale du cylindre opposée au fond du cylindre, un composant du système étant solidaire du cylindre et l'autre com- posant du système étant solidaire de l'élément de15 refoulement. On connaît un système de mesure de course de ce type selon le document DE-OS 40 29 633 Dans ce système connu de mesure de course, les composants du système, mobiles les uns par rapport aux autres, com- portent au moins une bobine de mesure fixée sur le piston de cylindre de l'amortisseur ainsi qu'au moins un élément en une matière influençant l'inductance de la bobine de mesure sur chaque fois l'autre partie de l'ensemble piston/cylindre; l'élément qui influence25 l'inductance possède une structure marquant la posi- tion de réglage dans la direction du mouvement relatif du piston et du cylindre. Selon le document DE-OS 38 21 569 on connaît un système de mesure de course à fonctionnement magné- to-inductif, comparable pour la course de compression d'amortisseur, décrivant en même temps des systèmes de mesure de course par effet capacitif et par effet opto-électrique. Selon une publication de la Société Balluff 7303 Neuhausen (catalogue no 507 D; édition 9001, page 4) on connaît en outre un système de mesure de course par ultrasons (capteur de course transsonar BTL) Dans ce dispositif une tige de mesure est introduite avec un guide d'onde magnétostrictif à travers le fond du cylindre d'un ensemble piston/cylindre à l'intérieur du cylindre et traverse le piston du cylindre; ce piston porte lui-même un aimant permanent servant de détecteur de position L'utilisation du système de me- sure de course par ultrasons selon lequel en principe on mesure le temps de parcours des ondes de torsion le long d'un fil à effet magnétostrictif, pour une grande fiabilité, on arrive à une précision de mesure élevée pour la course du cylindre Par ailleurs, l'utilisa- tion d'un système de mesure de course par ultrasons de la façon décrite, n'est applicable à un amortisseur si toutefois cela est possible, qu'au prix d'inconvé- nients importants Au niveau du piston et/ou du fond du cylindre, on a en effet, dans le cas d'un amortis- seur, généralement des soupapes de commande et d'amor- tissement qui utilisent complètement tout le volume disponible à cet endroit Pour le montage des compo- sants du système, mobiles les uns par rapport aux autres dans le système de mesure de course par ultra- sons, on ne disposerait pas d'une place suffisante En outre, dans le montage décrit des composants du systè- me pour un amortisseur, on aurait des difficultés d'étanchéité considérables Une partie de la surface utile du piston serait perdue ce qui ne pourrait être compensé que par des dimensions plus grandes des élé- ments de l'amortisseur Or, une augmentation des di- mensions se traduirait, abstraction faite du poids plus élevé, ne permettrait pas le montage d'un amor- tisseur équipé d'un système de mesure de course par ultrasons à la place d'un amortisseur classique. La présente invention a pour but, partant de l'état de la technique et des problèmes évoqués ci- dessus, de perfectionner un système de mesure de cour- se du type défini ci-dessus pour la course de compres- sion d'un amortisseur afin d'arriver à des résultats de mesure précis, sûrs, et qui sont notamment très indépendants des influences thermiques. A cet effet, l'invention concerne un dispo- sitif correspondant au type défini ci-dessus, caracté- risé en ce qu'il est en forme de système de mesure de course par ultrasons avec un aimant permanent consti- tuant l'un des composants du système et un guide d'on- de magnétostrictif constituant l'autre composant du système, l'aimant permanent étant monté de manière adjacente à l'élément de refoulement solidairement au cylindre et le guide d'onde magnétostrictif étant pré- vu le long d'un perçage axial de l'élément de refoule- ment en étant relié à l'électronique de mesure et l'élément de refoulement est en un matériau non magné- tique. Le système de mesure de course selon l'in- vention offre en particulier l'avantage de pouvoir utiliser la précision de mesure élevée du système de mesure de course par ultrasons et de sa très grande indépendance vis-à-vis des influences thermiques sans augmenter les dimensions de l'amortisseur par rapport à celles d'un amortisseur classique et sans nécessiter des moyens particuliers pour assurer l'étanchéité de l'amortisseur. Suivant d'autres caractéristiques avantageu- ses de l'invention, en particulier, dans la réalisa- tion de l'invention, l'aimant permanent peut être mon- té de manière protégée à l'intérieur du cylindre et cela de préférence de façon adjacente à la surface frontale du cylindre opposée au fond du cylindre, à l'endroit o l'on dispose de suffisamment de place et en renonçant par exemple à des installations de fixa- tion particulières, en utilisant le collage de l'ai- mant à la paroi du cylindre. Il est en outre possible de façon avantageu- se de développer les aimants permanents comme des aimants annulaires entourant la tige de piston, en particulier sous la forme d'aimants annulaires à plu- sieurs pôles, pour générer au niveau du guide d'onde à effet magnétostrictif, des champs magnétiques inten- ses, qui conduisent à des impulsions de torsion très fortes pour une impulsion de mesure électrique; ces impulsions se déplacent à la vitesse des ultrasons le long du guide d'onde filiforme vers un convertisseur de l'électronique de mesure. Il s'est en outre avéré comme avantageux de monter le convertisseur à l'extrémité extrême du per- çage de la tige de piston alors qu'à l'extrémité inté- rieure de celui-ci se trouve le chemin d'amortissement des impulsions d'ultrasons car on peut réaliser de cette manière un chemin de mesure s'étendant pratique- ment sur toute la longueur de la tige de piston. Dessins. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés de manière simplifiée aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation préférentiel d'un amortisseur équipé d'un système de mesure de course selon l'inven- tion. la figure 2 est une vue en coupe partielle à échelle agrandie suivant la ligne 2-2 de la figure 1. la figure 3 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation préférentiel d'un amor- tisseur équipé d'un système de mesure de course selon l'invention. Description des exemples de réalisation. De manière détaillée, la figure 1 montre un amortisseur comprenant un cylindre 10 avec un fond d'amortisseur ou de cylindre 12, fermé et un élément de refoulement 15 qui dans l'exemple de réalisation se compose d'un piston 14 et d'une tige de piston 16 A l'intérieur du cylindre 10 se trouve ainsi le piston 14; la tige de piston 16 et son extrémité libre 16 a opposée au piston 14 est en saillie du cylindre 10 A l'extrémité du cylindre 10 opposée au fond 12 du cy- lindre, la tige de piston 16 est guidée en coulisse- ment par un mouvement alternatif dans un joint 18 en plongeant plus ou moins profondément dans le cylindre 10. Comme le dessin l'indique par des traits in- terrompus, le piston 14 peut comporter le cas échéant une soupape d'amortissement 20 éventuellement réglable électriquement dans des conduites de raccordement (non représentée) arrivant de l'extérieur à travers un per- çage axial 16 b traversant. Le système de mesure de course intégré à l'amortisseur est en forme de système de mesure de course par ultrasons composé d'un aimant permanent 22 qui, dans l'exemple de réalisation, est un aimant per- manent annulaire quadripolaire entourant une tige de piston 16 en une matière non magnétique et fixé à l'intérieur du cylindre 10 au voisinage de son extré- mité opposée au fond 12 notamment par collage L'ai- mant permanent 22 forme l'un des deux composants du système de mesure, mobiles l'un par rapport à l'autre. Le second composant du système est un sous-système 24 en forme de tige logé dans le perçage 16 b de la tige de piston 16 et comprenant comme élément principal un guide d'onde 26 magnétostrictif. Le guide d'onde 26 s'étend axialement entre un chemin d'amortissement 28 et un montage de conver- tisseur 30 à l'extrémité libre 16 a de la tige de pis- ton 16; le guide d'onde 26 est entouré entre le che- min d'amortissement 28 et le montage du convertisseur par un tube d'appui 32 non magnétique Une impul- sion de courant servant d'impulsion de mesure fournie au guide d'onde en matière magnétostrictive ou à une ligne électrique traversant ce guide d'onde d'une bou- cle de courant, donne un champ magnétique circulaire entourant le guide d'onde et qui, coopérant avec le champ magnétique ou les champs magnétiques des aimants permanents 22 se traduit par une impulsion de torsion magnétostrictive Cette impulsion se déplace à partir de la position de l'aimant permanent 22 à la vitesse des ultrasons, d'une part vers le chemin d'amortisse- ment 22 pour y être absorbée, et, d'autre part, elle arrive sur le convertisseur 30 qui la transforme en un signal électrique fourni à une électronique d'exploi- tation ou de mesure (non représentée) Le temps de parcours de l'impulsion de torsion entre la position de l'aimant permanent 22 et le convertisseur 30 cons- titue ainsi une mesure du chemin parcouru par l'impul- sion de torsion; ce temps correspond exactement à la position du piston 14 dans le cylindre 10 Comme le montage et le fonctionnement d'un système de mesure de course par ultrasons correspondant au type envisagé sont du reste connus et la description ne reprendra pas ici la structure du convertisseur et de l'électro- nique d'exploitation reliée par des lignes 32; 34 au convertisseur 30. Selon la figure 2, le guide d'onde 26 en ma- tière magnétostrictive est un guide d'onde 26 tubulai- re creux; à l'intérieur de ce guide d'onde on a, com- me déjà indiqué, une ligne électrique 27 distincte faisant partie d'une boucle de courant dont la branche de retour passe sous forme de conducteur 27 ' (isolé) le long de la paroi intérieure du tube de protection 32 Une impulsion de courant servant d'impulsion de mesure, envoyée par la ligne électrique 27 passant à l'intérieur du guide d'onde à ultrasons 26, creux, as- sure du fait du champ magnétique circulaire qui lui est appliquée, en coopérant avec au moins un champ ma- gnétique créé par l'aimant permanent 22, une impulsion de torsion engendrée par magnétostriction, qui se dé- place alors de la position de l'aimant permanent 22, à la vitesse des ultrasons, d'une part vers le chemin d'amortissement 28 pour y être absorbée et, d'autre part, vers le convertisseur 30 Le convertisseur 30 en forme de convertisseur de torsion, transforme l'impul- sion d'ultrasons arrivant dans le guide d'onde 26 en un signal électrique fourni à l'électronique de mesu- re De cette manière, on peut mesurer de manière très précise le temps entre l'émission de l'impulsion de courant dans la boucle de courant 27, 27 ' et l'arrivée d'une impulsion de torsion ainsi engendrée sur le con- vertisseur 30 Il est possible de supprimer complète- ment le tube protecteur car les parties correspondan- tes du système de mesure sont de toute manière proté- gées à l'intérieur de la tige de piston 16. Selon la figure 3 du dessin, l'élément de refoulement 15 est réalisé d'une manière comparable à la tige de piston 16 du premier exemple de réalisation; toutefois cet élément possède un diamè- tre légèrement plus grand et n'est pas complété par un piston guidé de manière étanche contre la paroi inté- rieure du cylindre 10 Pour la correspondance maté- rielle esquissée ci-dessus, le corps de base de l'élé- ment de refoulement 15 sera désigné par la référence 16 comme la tige de piston De manière correspondante, le perçage du corps de base porte la référence 16 b et l'extrémité supérieure la référence 16 a Pour les autres parties du système de mesure de course selon la figure 3 on utilisera les mêmes références que pour les parties correspondantes du système de mesure de course de la figure 1. En variante du premier exemple de réalisa- tion, dans le système de mesure de course de la figure 3, l'influence de l'effet d'amortissement se fait à l'aide d'une bobine d'amortissement le cas échéant en forme de bobine d'amortissement réglable ou d'une sou- pape d'amortissement réglable 20 dans la ligne 36 allant d'une ouverture 38 à l'extrémité inférieure du cylindre 10 jusqu'à un accumulateur 40 dans lequel il y a le cas échéant une bulle de gaz 40 a délimitée par une membrane permettant à un volume plus ou moins grand d'un liquide hydraulique de passer du cylindre dans l'accumulateur 40 Lorsque l'élément de refou- lement 15 pénètre dans le cylindre 10, le liquide hy- draulique refoulé peut passer dans l'accumulateur 40, la perte de charge se réglant par l'organe d'étrangle- ment d'amortissement ou la soupape 20. En plus ou en remplacement, il est possible, dans l'exemple de réalisation de la figure 3, de modi- fier la pression et/ou le volume d'un fluide de pres- sion à l'intérieur du cylindre 10 à l'aide d'une pompe 42 reliée à une ouverture 44 à l'extrémité inférieure du cylindre 10 La pompe 42 permet également une ma- noeuvre active de l'amortisseur équipé du système de mesure de course. La description ci-dessus montre clairement qu'un système de mesure de course à ultrasons corres- pondant au type envisagé peut être intégré à un amor- tisseur pour que le piston 14 et le fond 12 du cylin- dre restent disponibles pour le montage des soupapes d'amortissement et que les surfaces actives du piston ne soient pas diminuées par l'intégration du système de mesure de course En outre, l'aimant permanent 22 peut être protégé sans que cela ne pose des problèmes de construction, en l'intégrant à l'intérieur de l'alésage du cylindre, le sous-système 24 avec le gui- de d'onde 26 étant protégé à l'intérieur d'un perçage de la tige de piston qui sort de manière classique du cylindre et est rendu étanche par rapport au cylindre. Cela permet d'utiliser un système de mesure de course par ultrasons, très précis pour détecter la course de compression d'un amortisseur, système dont la préci- sion n'est pratiquement pas influencée par des varia- tions de température considérables susceptibles de se produire à l'intérieur d'un amortisseur. Il est clair que partant des exemples de ré- alisation décrits ci-dessus, l'homme du métier dispose de nombreuses possibilités pour modifier et/ou complé- ter les moyens offerts sans sortir du cadre de l'in- vention Il est en particulier possible, dans la ré- alisation de l'invention, d'utiliser la tige de piston creuse elle-même comme tube de protection pour le gui- de d'onde ce qui est particulièrement avantageux pour des petits amortisseurs dont la tige de piston a un diamètre relativement réduit. R E V E N D I C A T I O N S 1) Système de mesure de course à deux com- posants mobiles l'un par rapport à l'autre et une électronique de mesure associée pour détecter la cour- se de compression d'un amortisseur, avec un cylindre ayant un fond fermée et un élément de refoulement mo- bile alternativement en plongeant à l'intérieur du cy- lindre, notamment sous la forme d'un montage pis- ton/tige de piston qui traverse de manière étanche en coulissement la paroi frontale du cylindre opposée au fond du cylindre, un composant du système étant soli- daire du cylindre et l'autre composant du système étant solidaire de l'élément de refoulement, caracté- risé en ce qu'il est en forme de système de mesure de course par ultrasons avec un aimant permanent ( 22) constituant l'un des composants du système et un guide d'onde ( 26) magnétostrictif constituant l'autre compo- sant du système, l'aimant permanent ( 22) étant monté de manière adjacente à l'élément de refoulement ( 15) solidairement au cylindre ( 10) et le guide d'onde ( 26) magnétostrictif étant prévu le long d'un perçage axial ( 16 b) de l'élément de refoulement en étant relié à l'électronique de mesure et l'élément de refoulement ( 15) est en un matériau non magnétique. 2 ) Système de mesure de course selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que l'aimant perma- nent ( 22) est monté à l'intérieur du cylindre ( 10). ) Système de mesure de course selon la re- vendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'aimant permanent ( 22) est monté sur le cylindre ( 10) de ma- nière adjacente à l'extrémité du cylindre ( 10) opposée au fond du cylindre. ) Système de mesure de course selon l'une des revendications 1 à 3, avec un élément de refoule- ment en forme d'ensemble piston/tige de piston, avec il un piston d'amortisseur logé de manière mobile en translation à l'intérieur du cylindre et dont la face frontale opposée au fond du cylindre est reliée à l'extrémité intérieure de la tige de piston, le second composant étant solidaire du piston, caractérisé en ce que le guide d'onde ( 26) magnétostrictif est prévu le long d'un perçage axial ( 16 b) de la tige de piston ( 16) et la tige de piston ( 16) est en une matière non magnétique. 50) Système de mesure de course selon la re- vendication 4, caractérisé en ce que le guide d'onde ( 26) est relié à l'électronique de mesure au niveau de l'extrémité extérieure de la tige de piston ( 16). ) Système de mesure de course selon la re- vendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'aimant permanent ( 22) est en forme d'aimant permanent annu- laire entourant la tige de piston ( 16). ) Système de mesure de course selon la re- vendication 6, caractérisé en ce que l'aimant perma- nent annulaire ( 22) est un aimant permanent multipo- laire à au moins deux aimants partiels ayant un pôle magnétique radialement à l'intérieur et un pôle magné- tique radialement à l'extérieur. ) Système de mesure de course selon la re- vendication 7, caractérisé en ce que l'aimant perma- nent annulaire ( 22) comporte quatre aimants partiels. ) Système de mesure de course selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'à l'ex- trémité intérieure du guide d'onde ( 26), dans le per- çage ( 16 b) de l'élément de refoulement ( 15) on a un chemin d'amortissement ( 28) pour les impulsions de torsion circulant le long du guide d'onde ( 26).