Brevet FR2864222A1 — publié le 20050624

Dispositif permettant de connaître la position et de mesurer le déplacement du piston ou de la tige de piston dans la chambre d'un vérin La présente invention a pour objet un dispositif permettant de connaître la position et 10 de mesurer le déplacement du piston ou de la tige de piston dans la chambre d'un vérin. Le contrôle des positions et déplacements d'un piston ou de la tige de piston dans la chambre d'un vérin est réalisé actuellement au moyen d'un capteur rectiligne fournissant à un appareil de mesure un signal électrique qui est fonction de la position d'un curseur lié à l'objet mobile et dont les variations traduisent sa position et son déplacement. Le capteur comporte d'une part un profilé rectiligne maintenu axialement dans le corps du vérin grâce à l'une de ses extrémités logée dans le fond du vérin de manière à traverser le piston et la tige de piston et d'autre part un curseur, fixé sur une bague enfilée sur ledit profilé et solidaire du piston, en contact permanent par frottement avec des pistes conductrices du courant reliées chacune à une borne métallique, située à l'extrémité du profilé logée dans le fond du vérin. Chaque borne métallique est connectée à un fil électrique destinée à être introduit dans un alésage pratiqué dans le fond du vérin de manière que son extrémité libre se situe à l'extérieur du vérin pour la connexion d'un appareil de mesure. Les pistes conductrices du profilé forment ainsi un diviseur de tension dont la valeur de sortie varie en fonction de la position du curseur le long dudit profilé et est proportionnelle à la position du piston. Enfin, une bague entoure l'extrémité du profilé logée dans le fond du vérin de manière à créer une étanchéité entre la chambre du vérin et le milieu extérieur. Toutefois la mise en place du profilé dans le corps du vérin est rendue difficile du fait de la présence des fils électriques qu'il faut faire passer dans l'alésage pratiqué dans le fond du vérin, lequel alésage comporte souvent une partie en angle droit accentuant cette difficulté. L'intégration du capteur est donc contraignante pour l'installateur et le temps de mise en place est important ce qui augmente considérablement le prix de revient du produit. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif permettant de déterminer la position d'un piston ou de la tige de piston d'un vérin et le système de connexion associé permettant d'intégrer rapidement et avec une grande facilité ledit dispositif dans le vérin. Le dispositif selon la présente invention perrnettant de connaître la position et de mesurer les déplacements du piston dans un vérin est du type comprenant un capteur rectiligne linéaire destiné à être intégré dans le corps dudit vérin et se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend une interface de connexion destinée à permettre la connexion électrique entre ledit capteur et un appareil de mesure apte à être positionnée et maintenue dans le fond du vérin et des moyens de connexion rapide de ladite interface audit capteur, ladite interface assurant le maintien en positions angulaire et longitudinale du profilé rectiligne dudit capteur et des moyens d'étanchéité. L'interface peut avantageusement comporter des moyens détrompeurs informant l'installateur du sens de connexion de ladite interface avec le moyen de connexion du profilé. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention l'interface est constituée d'une pièce cylindrique et la connexion rapide entre l'interface et le capteur est réalisée au moyen d'une barrette, solidarisée à l'extrémité du profilé du capteur logée dans le fond du vérin, comportant des fiches femelles destinées à recevoir des broches métalliques solidarisées à l'une des extrémités de ladite pièce permettant d'assurer le contact électrique entre ledit capteur et un appareil de mesure. Le maintien du profilé dans le fond du vérin 35 peut être réalisé au moyen de deux broches de maintien solidarisées à la face d'extrémité de l'interface comportant les broches de connexion électrique, et venant s'insérer chacune, lors de la connexion électrique de cette dernière au capteur, dans une encoche ou un trou pratiqué dans le profilé du capteur. Le sens de connexion peut alors être indiqué par la position relative des deux broches de maintien par rapport aux broches de connexion électrique de l'interface. Le support du curseur du capteur est avantageusement associé à un dispositif d'encliquetage permettant la mise en place dudit support dans le piston du vérin, après la mise en place du profilé dans le vérin. Ce dispositif d'encliquetage est constitué d'un anneau déformable réversible en matière plastique destiné à être enfilé sur le profilé, entre le support de curseur et le fond du vérin, de manière que, lors de l'opération consistant à introduire le piston dans la chambre du vérin et lorsque celui-ci arrive en butée au fond du vérin, l'anneau et le support de curseur s'engagent en force dans un logement, ménagé à l'entrée de l'alésage pratiqué dans le piston pour recevoir le profilé, et soient maintenus dans ce dernier pour assurer un bon contact entre le curseur et les pistes conductrices du profilé. Conformément à l'invention l'anneau est conçu de manière à produire, lorsqu'il est en position dans l'alésage, une force suffisante pour lutter contre les efforts de frottement du curseur sur les pistes conductrices du profilé tout en permettant au support dudit curseur de pouvoir glisser en rotation et latéralement sur la face d'appui du logement, sans jeu longitudinal. Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, l'étanchéité entre la chambre du vérin et le milieu ambiant est réalisée par la structure de l'interface. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'invention l'étanchéité autour des broches conductrices de l'interface est réalisée par une technique de moulage ou par perle de verre fondue dans un corps en acier inoxydable. Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs. - la figure la représente une vue en coupe longitudinale d'un vérin hydraulique équipé du dispositif selon l'invention. - la figure lb représente une vue en coupe transversale du fond du vérin. - la figure 2 représente une vue en perspective partielle du dispositif selon l'invention. - les figures 3a, 3b et 3c représentent de 10 manière schématique les étapes du fonctionnement du dispositif d'encliquetage du support de curseur. - la figure 4a représente une vue de profil de l'interface de connexion. - la figure 4b représente une vue en coupe 15 longitudinale de l'interface de connexion. - la figure 4c représente une vue en plan de la face d'extrémité de l'interface 15 comportant les moyens de connexion au capteur. - la figure 5 représente une vue en plan de 20 l'extrémité du profilé destinée à être logée dans le fond du vérin. Si on se réfère aux figures 1 et 2 on peut voir un vérin hydraulique 1 constitué d'un corps de cylindre 10 dont le fond est fermé par un flasque 11, formant le fond du vérin, le flasque 11 destiné à fermer l'autre extrémité n'étant pas représenté, un piston 12 muni de joints d'étanchéité 13 et une tige de piston 14. On notera que pour les vérins qui ne comportent qu'une tige de piston plongeur, le piston 12 peut être remplacé par un système de guidage, et ne comporte pas d'étanchéité. La position du piston 12 et de la tige de piston 14 dans la chambre 15 du corps de cylindre 10 est déterminée au moyen d'un dispositif de détection 2, objet de la présente invention. Le dispositif de détection 2 de la position du piston 14 est constitué d'un capteur rectiligne 20 comportant un profilé 21 dont l'une des extrémités est logée dans le fond il du vérin 1 de manière à maintenir le profilé 21 axialement dans la chambre 15, laquelle extrémité est connectée électriquement à une pièce cylindrique 3, positionnée et maintenue perpendiculairement au profilé 21 dans un logement 3', pratiqué dans le fond il, et permettant de relier le capteur 20 à un appareil de mesure, non représenté. Un alésage 16 est pratiqué axialement dans l'ensemble piston 12 et tige de piston 14 pour recevoir le profilé 21 qui comporte à son extrémité logée dans le fond du vérin 1 une barrette 22 permettant de connecter électriquement l'interface 3 au capteur 20. Le profilé 21 comporte de manière connue sur toute sa longueur, non représentées des pistes conductrices destinées à être reliées aux fiches femelles 23 de la barrette 22. On peut voir également un support de curseur 4 logé dans une cavité 17, ménagée à l'entrée de l'alésage 16 du piston 12, supportant un curseur 42 en contact avec les pistes conductrices du profilé 21. Le support de curseur 4 est maintenu bloqué dans le logement 17 grâce à un anneau 40, représenté sur la figure 2, en matière plastique présentant une certaine élasticité. Le support de curseur 4 est constitué par une 25 bague 41 en matériau isolant du courant électrique, enfilée sur le profilé 21 à l'instar de l'anneau 40, laquelle bague 41 supporte le curseur 42 assurant un bon contact électrique avec les pistes du profilé. Les pistes du profilé 21 et le curseur 42 30 forment un diviseur de tension dont la valeur de sortie est rnesurée aux bornes de la barrette 22 par l'appareil de mesure via la pièce 3 formant une interface de connexion. Le potentiomètre constitué par les pistes du profilé sur lesquels se déplace le curseur 42 établit donc une relation de proportionnalité entre la valeur de la tension, par exemple, ou de la résistance mesurée aux bornes de la barrette 22 et la position du curseur 42 solidaire du piston 12 dont on veut traduire le déplacement et/ou repérer la position. On peut voir également sur la figure 2 et sur les figures 4a et 4b et la figure 5 que la pièce 3 comporte des moyens de connexion 31 permettant de la connecter électriquement à la barrette 22 du profilé 21 par embrochage, lesquels moyens de connexion 31 sont reliés à des fils de connexion 32 pour la connexion à un appareil de mesure. Les moyens de connexion 31 se présentent sous la forme de trois broches métalliques 34 alignées et régulièrement espacées, la broche centrale étant disposée dans l'axe de la pièce 30, et destinées à être introduites chacune dans une fiche femelle 23 de la barrette 22. On peut voir que l'interface! 3 comporte également sur sa face d'extrémité 33 des moyens de connexion mécanique 35 avec le profilé 21 se présentant sous la forme de deux broches:36, s'étendant perpendiculairement de l'une des faces d'extrémité 33 de la pièce 3, parallèlement aux broches conductrices du courant 34, et sont disposées de part et d'autre de ces dernières. Les broches de maintien 36 sont destinées à être introduites dans des gorges 24 pratiquées dans les parois latérales du profilé 21 pour positionner correctement le profilé 21 et sa barrette 22 dans le fond 11 et maintenir le profilé 21 en position. En outre comme on peut le voir sur la figure 4c 25 les deux broches 36 sont décalées par rapport aux broches de connexion électrique 34 pour servir de détrompeur et donner à l'installateur une indication sur le sens de connexion de l'interface 3 avec la barrette 22. L'interface de connexion 3 comporte une gorge 30 périphérique 37 destinée à recevoir un joint torique 38 (figures 1 et 2) permettant de créer une étanchéité et une barrière de pression entre la chambre 15 du vérin 1 et le milieu ambiant. L'étanchéité autour des broches conductrices 34 35 peut être réalisée par exemple par une technique de moulage, pour des matériaux de type plastique, ou par une perle de verre fondue dans un corps en acier inoxydable ou autre. La pièce 3 est maintenue dans son logement 3' pratiqué dans le fond 1] au moyen d'une butée mécanique, non représentée, l'empêchant de sortir lorsqu'on applique la pression à l'intérieur du vérin 1. On peut voir sur la figure lb qu'un joint 5 torique 25 est placé autour de la barrette 22 pour améliorer le maintien du profilé dans le fond li du vérin 1. Si on se réfère maintenant à la figure 3a on peut voir que la mise en place du support de curseur 4 est effectuée après avoir mis en place le profilé 21 dans le fond 11 du vérin 1 en enfilant l'anneau 40 et le support de curseur 4 sur le profilé 21 puis en introduisant le piston 12 dans la chambre 15 du vérin 1 sur le profilé 21 qui lorsqu'il vient en butée contre le fond 11 du vérin 1 a pour effet (figure 3b) d'engager en force l'anneau 40 et le support de curseur 4 dans le logement 17 du piston 12 prévu pour les recevoir. Le logement 17 destiné à recevoir l'anneau 40 et le support de curseur 4 possède des dimensions diamétrales sensiblement égales à celles de l'anneau 40 et une profondeur sensiblement égale à celle des deux épaisseurs réunies de l'anneau 40 et du curseur 4 tandis que le bord externe 18 présente une saillie I8's'étendant vers l'axe du piston. Ainsi l'anneau 40 se rétreint, du fait de son élasticité, au passage de la saillie 18', puis revient par extension, une fois dans le logement 17, en butée contre le chanfrein interne 19 de la saillie 18' maintenant le support de curseur 4 en position dans le logement 17 (Fig.3c). On peut voir également sur les figures 3a,3b et 3c que le bord de l'anneau 40 est chanfreiné de manière à le centrer par rapport à l'entrée de l'alésage lors de son passage dans le logement, afin d'éviter qu'il ne soit détérioré ou déformé. En outre cette structure de l'anneau 40 permet de produire une force suffisante pour lutter contre les efforts de frottement du curseur 42 sur les pistes conductrices du profilé, mais permet également au support 4 du curseur 43 de glisser sur la face d'appui du logement 17 pour ne pas détériorer le capteur 20 ou le curseur 42 lors des mouvements relatifs de la tige 14, rotation ou jeu latéral, par rapport au corps 10 du vérin 1. On notera que la barrette 22 peut être positionnée à l'extrémité du profilé 21 du capteur 20 soit longitudinalement comme c'est le cas sur les figures soit transversalement. Le dispositif de contrôle de la position d'un piston ou de la tige de piston d'un vérin selon l'invention simplifie la mise en place et le raccordement électrique du capteur et de son curseur dans le vérin permettant d'obtenir un gain de temps de montage important et notamment la suppression des opérations consistant à faire de la soudure et à enrouler des fils autour du capteur, ainsi que des opérations consistant à faire passer lesdits fils du logement de l'extrémité du profilé du capteur vers l'extérieur du vérin, diminuant le coût d'intégration et de montage du capteur. En outre la dissociation du capteur et de l'interface permet de gagner du temps de fabrication du capteur, par rapport aux capteurs actuels qui nécessite la mise en place d'une bague. Le dispositif selon la présente invention présente un système de connexion simplifié et un encombrement réduit conjuguant la réalisation des contacts électriques et le maintien en position du capteur dans le fond du vérin. REVENDICATIONS 1. Dispositif (2) permettant de connaître la position et de mesurer les déplacements du piston (14) ou de la tige de piston (12) dans la chambre (15) d'un vérin (1) du type comprenant un capteur rectiligne linéaire (20) , caractérisé en ce que le capteur rectiligne linéaire (20) comporte d'une part un profilé (21) rectiligne maintenu axialement dans le corps du vérin grâce à l'une de ses extrémités logée dans le fond du vérin de manière à traverser le piston et la tige de piston et d'autre part un curseur (42), fixé sur une bague (41), dite support de curseur, enfilée sur ledit profilé et solidaire du piston, le support de curseur (4) étant associé à un anneau (40) déformable en matière plastique enfilé sur ledit profilé (21), entre le support de curseur (4) et le fond (11) du vérin (1) , de manière que, lors de l'opération consistant à introduire le piston (12) dans la chambre (15) du vérin (1) et, lorsque le piston arrive en butée au fond du vérin, l'anneau (40) et le support de curseur (4) puissent être engagés en force dans un logement (17) ménagé à l'entrée de l'alésage (16) du piston (12) recevant le profilé (21) et être maintenus dans ledit logement. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de l'ouverture d'entrée de l'alésage (16) est inférieur au diamètre de l'anneau (40). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau (40) est conçu de manière à produire une force suffisante pour lutter contre les efforts de frottement du curseur (43) sur les pistes conductrices du profilé (21) tout en permettant au support (4) dudit curseur (43) de pouvoir glisser en rotation et latéralement sur la face d'appui du logement (17), sans jeu longitudinal. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'anneau (40) associé au support (30) de curseur (4) est chanfreiné.