Brevet FR2777347A1 — publié le 19991015

INSTRUMENT INDICATEUR DU TYPE A BOBINES CROISEES La présente invention concerne un instrument indicateur du type à bobines croisées prévu pour l'utilisation dans un véhicule ou un appareil industriel général. Comme représenté dans le document JP-Y2-7-14902, un ins- trument indicateur du type à bobines croisées courant comporte un man- drin cylindrique creux et un boîtier de blindage en forme de cuvette. Le mandrin est constitué par des éléments de mandrin supérieur et inférieur, et sa partie inférieure est recouverte par le boîtier de blindage. L'extré- mité supérieure de l'élément de mandrin supérieur présente un cylindre central s'étendant à partir de la surface supérieure d'une unité de bobi- nes croisées disposée autour du mandrin, ce qui forme une espace mort. Le mandrin supporte de façon tournante un axe d'aiguille indicatrice dans des parties de palier supérieure et inférieure du mandrin. Le rotor à ai- mant permanent et l'aiguille indicatrice sont fixés de façon à être entraî- nés par l'unité de bobines croisées, lorsqu'elle est excitée. Pour réduire la taille de l'instrument indicateur, il est nécessaire de réduire l'espace mort et la force de friction entre les parties de palier et l'aiguille indicatrice. La force de friction exige d'augmenter la taille de I'unité de bobines croisées et du rotor à aimant permanent. Un but principal de l'invention est de procurer un instrument indicateur du type à bobines croisées de taille réduite. Un autre but de l'invention est de procurer un mandrin perfec- tionné ayant des paliers et un axe d'aiguille indicatrice qui réduit la fric- tion entre les paliers et l'axe d'aiguille indicatrice. La force de friction est réduite en permettant a un instrument indicateur du type à bobines croi- sées d'avoir un écartement maximal des paliers. Dans un instrument indicateur du type à bobines croisées con- forme à un aspect principal de l'invention, un cylindre central supérieur s'étend à partir d'un mandrin de façon à affleurer la surface supérieure d'une unité de bobines croisées, et un cylindre central inférieur s'étend à travers un boîtier de blindage magnétique jusqu'à une partie se trouvant dans un espace mort à l'arrière du boîtier de blindage magnétique. Dans l'instrument indicateur du type à bobines croisées qui est indiqué ci-dessus, I'axe de l'aiguille est incliné sur l'horizontale d'un an- gle d'environ 20 . Le palier inférieur est de préférence situé 2 à 8 mm en arrière du boîtier de blindage magnétique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente in- vention, ainsi que les fonctions d'éléments associés de la présente in- vention ressortiront davantage de la description détaillée qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe latérale illustrant une partie princi- pale d'un instrument indicateur du type à bobines croisées conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; La figure 2 est un tableau montrant des dimensions, des poids de parties concernant les paliers et des forces de friction des paliers de divers instruments indicateurs; La figure 3 est un schéma montrant les dimensions et les poids qui figurent dans le tableau de la figure 2; et La figure 4 est une coupe latérale illustrant une partie princi- pale d'un instrument indicateur du type à bobines croisées conforme à un second mode de réalisation de l'invention. On décrira un instrument indicateur conforme à un premier mode de réalisation de l'invention en se référant à la figure 1. L'instru- ment indicateur est habituellement monté dans le tableau de bord d'un véhicule, avec son axe longitudinal incliné d'un angle 0, tel que 20 , par rapport à l'horizontale. L'instrument indicateur du type à bobines croisées est constitué par un mandrin cylindrique creux 10, un boîtier de blindage magnétique 20, en forme de cuvette, une plaquette de circuit 30, une unité de bobines croisées 40, un axe d'aiguille indicatrice en acier 50, un cadran 60, un rotor à aimant permanent en ferrite 70, et une aiguille indi- catrice 80. Le mandrin 10 est disposé dans le boîtier de blindage magnéti- que 20 et il est fixé à la plaquette de circuit 30. Le mandrin 10 est cons- titué par un élément de mandrin supérieur 10a et un élément de mandrin inférieur lo0b accouplés ensemble. L'élément de mandrin supérieur 10a a un cylindre central supérieur 11, une structure de bobinage supérieure 14 formée autour du cylindre central 11 et une joue 15 s'étendant à partir de la structure de bobinage supérieure 14. Le cylindre central supérieur 11 comporte un palier supérieur 11a à son extrémité supérieure. La surface d'extrémité supérieure du cylindre central supérieur 11 affleure les surfa- ces supérieures de la structure de bobinage supérieure 14, de la joue 15 et de l'unité de bobines croisées 40. Ceci réduit les espaces morts entre le cadran 60 et le mandrin 10. L'élément de mandrin inférieur 10b com- porte un cylindre central inférieur 12 et une structure de bobinage infé- rieure 16. Le cylindre central inférieur 12 comporte un palier inférieur 12a à son extrémité inférieure. Le cylindre central inférieur 12 s'étend vers le bas à travers un trou 21a du fond 21 du boîtier de blindage, et à travers un trou 31 de la plaquette de circuit, de façon que le cylindre central in- férieur 12 et le palier inférieur 12a puissent être placés dans un espace mort à la surface arrière du boîtier de blindage 20. Par conséquent, I'écartement entre les paliers supérieur et inférieur 11la, 12a peut être augmenté, sans augmentation de la dimension axiale de l'instrument indi- cateur. Le boîtier de blindage magnétique 20 est un élément en forme de cuvette qui est constitué par un matériau magnétique doux tel que le Permalloy ou un alliage de nickel-ferrite, pour former un circuit magnéti- que pour le rotor à aimant permanent 70 et pour arrêter des bruits ma- gnétiques. L'unité de bobines croisées 40 est disposée à la périphérie ex- térieure du mandrin 10 et elle est constituée par une paire de bobines croisées à angles droits. L'unité de bobines croisées 40 génère un champ magnétique composite lorsqu'elle est excitée par un circuit d'attaque qui est monté sur la plaquette de circuit 30. L'axe d'aiguille indicatrice 50 est supporté de façon tournante par les paliers supérieur et inférieur 11a, 12a, et il s'étend vers le haut à partir du trou d'axe 61 du cadran 60. L'axe d'aiguille indicatrice 50 est fixé au milieu du rotor à aimant permanent 70 pour tourner sous l'action de ce dernier. Ainsi, I'axe d'aiguille indicatrice 50 est supporté par les paliers 11la, 12a avec un écartement maximal disponible dans l'instru- ment indicateur, et une force de friction F1 entre l'axe d'aiguille indica- trice 50 et le palier supérieur lia, et une force de friction F2 entre l'axe d'aiguille indicatrice 50 et le palier inférieur 12a, peuvent être réduites, comme on le décrira ultérieurement. Le rotor a aimant permanent 70 est disposé dans la chambre 13 à l'intérieur du mandrin 10, pour tourner sous l'action du champ magnéti- que composite qui est produit par l'unité de bobines croisées 40. L'aiguille indicatrice 80 est supportée au bout de l'axe d'aiguille indicatrice 50 pour balayer la surface avant du cadran 60 de façon à in- diquer le régime du moteur, la vitesse du véhicule ou autres. Sur la figure 3, les forces de friction F1, F2 sont exprimées de la façon suivante: F1 = W1. p. sl, en désignant par W1 un poids de l'axe d'aiguille indicatrice 50 qui est supporté par le palier supérieur, par g un coefficient de friction entre l'axe d'aiguille indicatrice 50 et l'un des paliers, et par sl une aire de surface de contact du palier supérieur 11a avec l'axe d'aiguille indi- catrice 50; et F2 = W2. s2 en désignant par W2 un poids de l'axe d'aiguille indicatrice 50 qui est supporté par le palier supérieur, et par s2 une aire de surface de contact du palier inférieur 12a avec l'axe d'aiguille indicatrice 50. Les poids W1, W2 sont exprimés de la façon suivante W1 = [Wm.Lm + Ws.Ls + Wp.(L + Lp)] cos O / L Wl = [Wm.(M-Lm) + Ws.(L-Ls) - (Wp.Lp)] cos 0 / L avec les notations suivantes: L est un écartement entre les pa- liers supérieur et inférieur 11a, 12a, Ls est une distance entre le centre de gravité de l'axe d'aiguille indicatrice 50 et le palier inférieur 12a, Lm est une distance entre le centre de gravité du rotor à aimant permanent et le palier inférieur 12a, Lp est une distance entre le centre de gra- vité de l'aiguille indicatrice 80 et lepalier supérieur 11a, Wm est un poids du rotor à aimant permanent 70, Ws est un poids de l'axe d'aiguille indi- catrice 50, et Wp est un poids de l'aiguille indicatrice 80. Ainsi, les poids W1, W2 sont inversement proportionnels à l'écartement entre les paliers supérieur et inférieur 11a, 12a. En d'autres termes, les forces de friction F1 et F2 sont inversement proportionnelles à l'écartement entre les paliers supérieur et inférieur 11a, 12a. Du fait que l'écartement entre les paliers supérieur et inférieur lia, 12a est augmenté jusqu'au maximum disponible dans l'instrument indicateur, la friction entre les paliers 11a, 12a et l'axe d'aiguille indica- trice 50 peut être réduite, comme représenté sur la figure 2. La figure 2 donne la liste des forces de friction de divers types d'instruments indicateurs A-F. Chacun des instruments indicateurs A-F a différentes tailles de diverses parties indiquées sur la figure 3. Le palier inférieur 12a de l'instrument indicateur A ne s'étend pas à partir de la surface arrière du boîtier de blindage 20, c'est-à-dire qu'on a Lt = 0, et la dimension axiale (L - Lt) de l'instrument indicateur n'est pas faible (14 mm). Bien que la dimension axiale (L - Lt) de l'ins- trument indicateur B soit courte (7,86 mm), le poids total Wt est grand (12,83). D'autre part, la dimension axiale (L - Lt) des instruments indica- teurs C-F est faible et le poids total Wt est plus faible que celui de l'ins- trument indicateur B, et l'instrument indicateur F qui a le plus grand écartement (15,86 mm) a le plus faible poids total Wt (89,6 mN). On décrira en se référant à la figure 4 un instrument indicateur conforme à un second mode de réalisation de l'invention. La plaque de cadran 60 comporte un trou d'axe 61a ayant un diamètre intérieur légè- rement supérieur au diamètre extérieur du cylindre central supérieur 11, et le cylindre central supérieur 11 s'étend à partir des surfaces supérieu- res de la joue 15 de façon que sa surface supérieure affleure la supé- rieure de la plaque de cadran 60. Il est donc possible d'obtenir une lon- gueur suffisante pour l'écartement entre les paliers supérieur et inférieur 11a, 12a, sans augmentation de l'espace mort ou de la taille du mandrin 10. D'autres parties et fonctions sont les mêmes que dans le pre- mier mode de réalisation. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être ap- portées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Instrument indicateur du type à bobines croisées compre- nant: un cadran (60) ayant un trou d'axe (61); un axe (50) ayant une ex- trémité d'axe s'étendant à travers le trou d'axe (61); une aiguille indica- trice (80) supportée par l'extrémité d'axe; un boîtier de blindage magnéti- que (20) en forme de cuvette; une unité de mandrin (10) ayant un man- drin supérieur (10a), un mandrin inférieur (lOb) et une chambre centrale (13), et disposé à l'intérieur du boîtier de blindage (20), le mandrin supé- rieur (10a) ayant un cylindre supérieur (11) supportant une partie supé- rieure de l'axe (50) et une structure de bobinage supérieure (15) dispo- sée autour du cylindre central supérieur (11) pour définir une espace de bobinage supérieur, le mandrin inférieur ayant un cylindre central infé- rieur (12) pour supporter une partie inférieure de l'axe (50) et une struc- ture de bobinage inférieure (16) disposée autour du cylindre central infé- rieur (12) pour définir un espace de bobinage inférieur; une unité de bo- bines croisées (40) disposées dans les espaces de bobinage supérieur et inférieur, de façon que la surface supérieure de l'unité de bobines croi- sées (40) affleure la surface supérieure de la structure de bobinage su- périeur (15), et que la surface inférieure de l'unité de bobines croisées (40) affleure la surface inférieure de la structure de bobinage inférieur (16); et un rotor à aimant permanent (70) disposé dans la chambre cen- trale (13) de l'unité de mandrin (10), et fixé à l'axe (50), pour entraîner celui-ci; caractérisé en ce que le boîtier de blindage magnétique (20) comporte un trou traversant (21a) dans son fond, et le cylindre central inférieur (12) s'étend à travers ce trou traversant (21a), derrière le boîtier de blindage magnétique (20). 2. Instrument indicateur du type à bobines croisées selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaquette de circuit (30) fixée à l'arrière du boîtier de blindage (20). 8 2777347 3. Instrument indicateur du type à bobines croisées selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe (50) est incliné d'un angle d'environ 20 par rapport à l'horizontale. 4. Instrument indicateur du type à bobines croisées selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cylindre central inférieur (12) s'étend jusqu'à une partie située 2 à 8 mm en arrière du boîtier de blindage magnétique (20). 5. Instrument indicateur du type à bobines croisées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le trou d'axe (61) a un diamètre supérieur à un diamètre extérieur du cylindre central supérieur (11), et le cylindre central supérieur (11) s'étend à partir des surfaces supérieures de la joue de façon à affleurer la surface du cadran (60). 6. Instrument indicateur du type à bobines croisées selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cylindre central supérieur (11) a une surface supérieure disposée de façon à affleurer la surface supérieure de l'unité de bobines croisées (40).