Brevet FR2829573A1 — publié le 20030314

munition. La présente invention est relative à un capteur de la position dlun mobile sur une trajectoire suivie par ce mobile. On connait, notamment du document DE-A-29 23 644 ou du document EP-A-798 541, un tel capteur comprenant des première et deuxTème pièces mobiles l'une par rapport à 1 T autre, l'une des pièces étant solidaire du mobile et 1 T autre fixe. La première pièce définit un circuit magnétique présentant un ou plusieurs entrefers dont l'un au moins est garni d'un détecteur délivrant un signal représentatif de l' induction magnétique régnant dans cet entreter. Un tel détecteur peut étre constitué, par exemple, par un détecteur à effet Hall ou par une résistance électrique sensible à l' induction, comme cela est bien connu. La deuxième pièce comprend un aimant permanent en relation de couplage avec le circuit magnétique de la première pièce, de manière à induire par ses poles un flux magnétique dans ce circuit. L T intensité du flux magnétique induit est fonction de la position relative des deux pièces, et donc de la position du mobile sur sa trajectoire. Le détecteur placé dans l'entrefer délivre un signal proportionnel à cette intensité à des moyens électroniques qui en déduisent une mesure de cette position. Les capteurs connus de ce type sont tributaires de la sensibilité du détecteur utilisé. Quand celui-ci est à effet Hall, en particulier, il ne fonctionne de manière satisfaisante que si l'aimant permanent est capable de plonger le détecteur dans une région o l' induction magnétique est de l'ordre de 10 mT, au moins. Il faut pour ce faire utiliser des aimants réalisés en des matériaux coûteux. Dans certaines industries, telle l'industrie automobile, ceci n'est pas compatible avec des objectifs de fabrication à coût contenu qui s'imposent le plus souvent dans les fabrications en grande série destinées à un large public. La présente invention a donc pour but de réaliser un capteur du type décrit ci-dessus, fonctionnant de manière satisfaisante avec des aimants permanents à coût de fabrication peu élevé, tels des aimants en ferrite, par exemple. On atteint ce but de l' invention, ainsi que dTautres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un capteur magnétique de la position d'un mobile sur une trajectoire suivie par le mobile, comprenant des première et deuxième pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une des pièces étant solidaire dudit mobile et l'autre fixe, ladite première définissant un circuit en matériau ferromagnétique présentant au moins un entrefer garni d'un détecteur délivrant un signal représentatif de l' induction magnétique régnant dans ledit entrefer, ladite deuxième pièce comportant un aimant permanent en relation de couplage magnétique avec ladite première pièce pour fermer ledit circuit magnétique, le capteur étant remarquable en ce que la première pièce comprend une partie tubulaire et une partie en forme de tige s'étendant selon l'axe de ladite partie tubulaire, lesdites parties étant couplées magnétiquement, à une extrémité, par ladite deuxTème pièce dont ledit aimant permanent présente une aimantation radiale et, à l'autre extrémité, par des moyens de concentration de flux magnétique dans ledit entrefer, ce dernier étant délimité par lesdits moyens de concentration et l'extrémité en regard de la partie en forme de tige de ladite première pièce. Comme on le verra plus loin en détail, la concentration de flux précitée permet de faire fonctionner correctement le détecteur utilisé, notamment lorsque celui-ci est à effet Hall, et ceci bien que ce capteur incorpore un aimant permanent à faible coût de fabrication, tel qu'un aimant en ferrite par exemple. Suivant d'autres caractéristiques, optionnelles, du capteur suivant 1linvention: - les moyens de concentration présentent, en section par un plan perpendiculaire à l' axe de la première pièce, une surface qui décroît quand la section se rapproche de l'entrefer, - la surface de la section terminale desdits moyens de lo concentration est supérieure à celle de la surface sensible du détecteur, - le détecteur est un détecteur à effet Hall, - l'aimant permanent est de forme allongée, complémentaire de celle de la partie tubulaire de la première pièce, de manière à pouvoir pénétrer dans celle-ci, la partie en forme de tige de cette pièce traversant un trou axial de l'aimant, - l'aimant permanent prend la forme d'une rondelle circulaire percée d'un trou central, la rondelle étant associce à des premier et deuxième guides de flux magnétiques tutulaires, coaxiaux à la rondelle et fixés à cette dernière au niveau de la périphérie du trou et de la périphérie de la rondelle respectivement, lesdits premier et deuxième guides tuLulaires étant mobiles axialement avec la rondelle en regard desCites parties en forme de tige et tubulaire, respectivement, de ladite première pièce. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une représentation schématique, en coupe axiale, d'un premier mode de réalisation du capteur suivant l' invention, - la figure 1A est une vue agrandie du détail A de la figure 1, et - la figure 2 est une représentation schématique, en coupe axiale, d'un deuxième mode de réalisation du capteur suivant l T invention. On se rétère à la figure 1 du dessin annexé o il apparait que le capteur représenté comprend des première et deuxième pièces 1 et 2, respectivement, mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une quelconque des deux pièces étant solidaire d'un mobile, grâce à des moyens non représentés, alors que l'autre est fixe par rapport à ce mobile. La pièce 1 est réalisce en un matériau ferromagnétique, tel que du fer doux par exemple, de manière à constituer un circuit magnétique. Pour ce faire, elle comprend une partie tubulaire la, avantageusement cylindrique de révolution, et une partie lb en forme de tige droite qui s'étend suivant l'axe X de la partie cylindre la. La partie lb en forme de tige s'étend d'une extrémité fermée lc de la partie tuLulaire la jusqu'au-delà d'une extrémité ouverte opposée de cette partie la. La pièce 2 est constituée par un aimant permanent de forme allongée, sensiblement complémentaire de celle de la paroi interne de la partie tubulaire la de la pièce 1, de manière à pouvoir pénétrer dans celle-ci. Elle est donc cylindrique de révolution dans le mode de réalisation représenté, de diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre de la paroi interne de la partie la. Elle est aussi percée d'un trou axial 3 traversé par la partie lb en forme de tige de la pièce 1. Cette partie lb sert ainsi de guide de déplacement de l'aimant 2 sur l'axe X, aussi bien à l'extérieur de la partie la de la pièce 1 qu'à l'intérieur de celle-ci. L'aimant permanent 2 est à aimantation radiale, comme illustré par les flèches radiales f orientées du sud S au nord- N depuis le trou 3 vers la surface extérieure de l'aimant. On comprend qu'une telle aimantation radiale permet d'induire dans toute la partie cylindrique la de la pièce 1 un flux magnétique dont les lignes de force se bouclent sur le pôle sud S par l'intermédiaire du fond lc de la partie en forme de tige lb, avec traversée d'un entrefer 4 délimité d'un côté par ce fond lc et, de l'autre côté, par l'extrémité en regard de la tige lb. Un détecteur 5 sensible à l' induction magnétique est placé dans cet entreter 4, comme cela apparaît plus clairement sur la vue agrandie du détail A, représentée à la figure 1A. Ce détecteur 5 peut être constitué par une résistance électrique sensible à l' induction ou, avantageusement, par un détecteur à effet Hall. On comprend que l'intensité du flux magnétique induit par l'aimant dans le circuit magnétique (la, lb, lc) est proportionnel à l'enfoncement _ de l'aimant dans la pièce 1. Le détecteur 5 délivre alors un signal électrique représentatif de cet enfoncement, et donc de la position du mobile sur l' axe X, à des moyens électroniques 6 concus pour en déduire une mesure de cette position. Comme on l'a vu plus haut, le détecteur 5 ne fonctionne correctement que s'il est soumis à une induction magnétique de 10 mT environ, au moins. Pour atteindre ce niveau d' induction avec un capteur comprenant un aimant 2 réalisé à bon marché, en ferrite par exemple, l' invention propose d'incorporer au capteur de la figure 1 des moyens de concentration, au niveau de l'entrefer 4, du flux magnétique circulant dans le circuit (la, lb, lc). Pour ce faire le fond lc de ce circuit présente, par exemple, une forme sensiblement tronconique dont la section par un plan perpendiculaire à l' axe X présente une surface qui décroît quand cette section se rapproche de l'entrefer 4. On comprend que les lignes de force de l' induction magnétique dans le cTrcuit qui s'épanouissent dans toute la partie tuLulaire la de la pièce 1 à partir de la surface externe de l'aimant 2, convergent radialement dans le fond lc vers l'entrefer 4, en se concentrant ainsi avant de traverser cet entrefer, pour se boualer sur l'aimant 2, à travers la paroi du trou axial 3 percé dans cet aimant. Cette concentration, par lTeffet de "lentille" magnétique tiré de la forme tronconique donnée, suivant l' invention, au fond lc de la pièce 1, permet de relever considérablement le niveau de l' induction magnétique dans l'entrefer, dans le rapport S1JS2 de la surface Sl de la section droite annulaire de la partie la de la pièce 1, à la surface S2 de l'extrémité du fond lc qui délimite un côté de l'entrefer 4. Ce rapport peut étre très élevé. Avantageusement, la surface S2 sera supérieure à celle de la partie sensible du détecteur à effet Hall 5, pour éviter tout effet de bord nuisant à l'homogénéité de l' induction dans cette partie sensible, et donc à la précision du signal délivré par le détecteur. A titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, c'est ainsi que l'extrémité du fond lc, de surface S2, pourra présenter un diamètre de 2 à 3mm environ, si la partie sensible du détecteur présente un diamètre de lmm environ. On a représenté à la figure 2 du dessin annexé un autre mode de réalisation de la présente invention, qui se distingue du précédent seulement par la structure de la pièce aimantée. Sur cette figure 2, il apparait que cette pièce aimantée 2' est constituée d'un aimant permanent 2'a en forme de rondelle circulaire à aimantation radiale et percée d'un trou central 7, et de premier et deuxième guides de flux cylindriques 8 et 9 respectivement, fixés sur l'aimant permanent 2'a au niveau de la périphérie du trou 7 et de la périphérie de l'aimant respectivement. Les guides 8 et g enveloppent respectivement la partie en forme de tige lb et la partie tuLulaire la de la pièce 1, en prolongeant celle ci pour constituer ensemble un circuit magnétique généralement conforme à celui de la figure 1. Le mode de réalisation de la figure 2 est avantageux en ce que la fabrication de l'aimant, en forme de rondelle de faible épaisseur, est plus facile et donc moins coûteuse, et en ce que les guides de flux assurent aussi un guidage mécanique, par l'extérieur, de meilleure qualité. Il apparaît maintenant que l' invention permet bien dlatteindre le but annoncé, à savoir fabriquer à coût lo contenu un capteur magnétique de position dont les performances sont comparables à celles qui seraient obtenues, sans l' invention, avec un capteur de coût de fabrication plus élevé. Il apparaît aussi que l' invention apporte dlautres avantages. C'est ainsi que le capteur présentant une symétrie de révolution autour de son axe, aucun couple parasite ne s'exerce sur celle des deux pièces du capteur qui est mobile, le guidage de cette pièce en étant simplifié. La fabrication et l'assemblage du capteur sont également simplifiés du fait que toutes les pièces le constituant sont tutulaires. Le guidage de l'aimant par la tige centrale améliore l'insensibilité du capteur à des déplacements orientés dans une direction autre que celle de l'axe de la tige. Bien entendu l' invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que les modes de réalisation décrits ci-dessus, concus pour détecter la position d'un mobile sur une trajectoire rectiligne, pourraient être aisément adaptés par l'homme de métier à une trajectoire curviligne, en donnant une forme correspondante à l'axe longitudinal du capteur. REVENDICATIONS 1. Capteur magnétique de la position d'un mobile sur une trajectoire suivie par ledit mobile, comprenant des première (1) et deuxième (2, 2) pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une des pièces étant solidaire dudit mobile et l'autre fixe, ladite première pièce (1) définissant un circuit en matériau ferromagnétique présentant au moins un entrefer (4) garni dlun détecteur (5) délivrant un signal représentatif de l' induction magnétique régnant dans ledit entrefer (4), ladite deuxième pièce (2, 2') comportant un aimant permanent en relation de couplage magnétique avec ladite première pièce (1) pour fermer ledit circuit magnétique, le capteur comprenant en outre des moyens (6) alimentés par ledit signal pour en déduire une me sure de ladite position, caractéri sé en ce que ladite première pièce (1) comprend une partie tutulaire (la) et une partie en forme de tige (1) s'étendant selon l'axe (X) de ladite partie tubulaire (la), lesdites parties étant couplées magnétiquement, à une extrémité, par ladite deuxième pièce (2, 2') dont ledit aimant permanent (2, 2'a) présente une aimantation radiale et, à l'autre extrémité, par des moyens de concentration (lc) de flux magnétique dans ledit entreter (4), ce dernier étant délimité par lesdits moyens de concentration (lc) et l'extrémité en regard de la partie en forme de tige (lb) de ladite première pièce (1). 2. Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (lc) de concentration de flux présentent en section par un plan perpendiculaire à l'axe (X) de la première pièce (1), une surface qui décroît quand la section se rapproche dudit entrefer (4). 3. Capteur conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la surface (S1) de la section terminale desdits moyens de concentration est supérieure à celle (S2) de la surface sensible du détecteur. 4. Capteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit détecteur (5) est un détecteur à effet Hall. 5. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit aimant permanent (2) est de forme allongée, complémentaire de celle de la partie tutulaire (la) de ladite première pièce (1), de manière à pouvoir pénétrer dans celle-ci, la partie (lb) en forme de tige de cette pièce (1) traversant un trou axial lo (3) dudit aimant (2). 6. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit aimant permanent (2'a) prend la forme d'une rondelle circulaire percée d'un trou central (7), ladite rondelle étant associée à des premier (8) et deuxième (9) guides de flux magnétiques tubulaires, coaxiaux à la rondelle et fixés à cette dernière au niveau de la périphérie du trou (7) et de la périphérie de la rondelle, respectivement, lesdits premier (8) et deuxième (9) guides tuLulaires étant mobiles axialement avec la rondelle en regard desdites parties en forme de tige (lb) et tuLulaire (la), respectivement, de ladite première pièce (1). 7. Capteur conforme à l'une quelcouque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite partie tuLulaire (la) présente un axe longitudinal rectiligne (). 8. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite partie