Brevet FR2867237A1 — publié le 20050909

La présente invention concerne un dispositif télescopique tel qu'un amortisseur utilisable par exemple dans une suspension de véhicule automobile. Un amortisseur comprend généralement un cylindre recevant à coulissement une tige. Dans certaines applications automobiles, comme par exemple pour réaliser un amortissement variable ou effectuer des corrections d'assiettes, il est nécessaire de connaître la position et/ou la vitesse de la tige par rapport au cylindre. Des amortisseurs incorporant un dispositif de détection de positions de la tige par rapport au cylindre ont dans ce but été réalisés. Il existe ainsi des amortisseurs ayant une tige qui est agencée pour présenter une caractéristique magnétique dont la valeur varie le long de la tige. Le dispositif de détection est fixe par rapport au cylindre et mesure la valeur de cette caractéristique. Il est alors possible de déduire la position de la tige à partir de la valeur mesurée. Un tel dispositif de détection présente un caractère intrusif qui rend la structure de l'amortisseur relativement complexe. Un but de l'invention est de fournir un dispositif télescopique à détection de position qui soit simple et fiable. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif télescopique comprenant un cylindre recevant à coulissement une tige, et un dispositif de détection d'une position de la tige par rapport au cylindre, la tige comportant des singularités magnétiques agencées le long de la tige en motifs dont au moins un a une configuration particulière pour constituer un motif de référence et le dispositif de détection comprenant un ensemble d'au moins deux détecteurs magnétiques qui sont fixes par rapport au cylindre et qui sont disposés de façon adjacente selon une direction axiale de la tige de telle manière que l'ensemble de détecteurs ait un champ couvrant une zone de la tige ayant une dimension axiale supérieure à une dimension axiale du motif de référence. Ainsi, la détection du motif de référence par l'ensemble de détecteurs peut être immédiatement rapprochée d'une position de la tige par rapport au cylindre. Les autres motifs peuvent être identiques de telle manière que la position est déterminée par comptage des motifs depuis le motif de référence ou la tige peut présenter plusieurs motifs de référence. La configuration des motifs peut être choisie de telle manière que le signal fourni par les détecteurs présente une transition franche lors du passage d'un motif à l'autre. Ceci facilite la distinction des motifs entre eux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif télescopique selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 est une vue schématique partielle en élévation et avec écorché d'une tige du dispositif télescopique selon le premier mode de réalisation, - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 de la tige du dispositif télescopique selon une première variante du premier mode de réalisation, les figures 4 et 5 sont des vues schématiques partielles en coupe longitudinale de la tige du dispositif télescopique, selon une deuxième et une troisième variantes du premier mode de réalisation, - la figure 6 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une tige du dispositif télescopique, selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 7 est une demi-vue analogue à celle de la figure 6 d'une tige du dispositif télescopique, selon un 5 troisième mode de réalisation. L'invention est ici décrite en application à un dispositif télescopique formant un amortisseur de suspension de véhicule automobile. En référence à la figure 1 et conformément au premier mode de réalisation, l'amortisseur, généralement désigné en 1, comprend de façon connue en soi un cylindre 2 recevant à coulissement une tige 3 représentée schématiquement. En référence également à la figure 2, la tige 3 comporte des singularités magnétiques agencées le long de la tige en motifs dont au moins un a une configuration particulière pour constituer un motif de référence. La tige 3 comprend ainsi un noyau 4 en matériau amagnétique qui est pourvu extérieurement de gorges 5, 6 délimitant entre elles des collerettes 7, 8. Les gorges 5 ont une largeur identique. La gorge 6 a une largeur différentes de celle des gorges 5. Les gorges 5, 6 reçoivent respectivement des couches magnétiques 9, 10 de largeur correspondante. Les couches magnétiques 9, 10 ont une surface externe qui affleure la surface externe des collerettes 7, 8 de telle manière que la tige 3 a une surface extérieure lisse. Ceci permet d'assurer un bon contact de la surface extérieure avec les éléments d'étanchéité non représentés qui équipent de façon classique le cylindre 2. Les collerettes 7 ont une largeur identique. La collerette 8 a une largeur différente de celle des collerettes 7. Les couches magnétiques 9, 10 et les collerettes 7, 35 8 constituent des singularités magnétiques. La couche 10 et la collerette 8 forment chacune un motif unique, représentatif d'un point particulier sur l'axe de la tige 3. Ces motifs sont qualifiés de motifs de référence. Les couches 9 et les collerettes 7 forment des motifs que l'on qualifie de relatifs puisqu'ils peuvent permettre de localiser un point sur l'axe de la tige 3 en partant d'un motif de référence comme cela sera expliqué par la suite. L'amortisseur 1 comprend également un dispositif de détection pour détecter une position de la tige 3 par rapport au cylindre 2. Le dispositif de détection comprend une barrette 11 de détecteurs magnétiques 12 adjacents. Les détecteurs 12 sont ici des détecteurs à effet HALL. La barrette 11 est fixée sur le cylindre 2 et s'étend parallèlement à la tige 3 en regard de la surface extérieure de celle-ci. Par cette disposition et la juxtaposition des champs des détecteurs magnétiques 12 (également appelés champ ou cônes de sensibilité), la barrette 11 a un champ global couvrant une zone de la surface extérieure de la tige 3 qui présente une dimension axiale supérieure à une dimension axiale des motifs de référence. Les détecteurs magnétiques 12 sont reliés à une unité de traitement 13 dans laquelle sont mémorisées les positions des motifs de référence sur la tige 3. Le fonctionnement du dispositif de détection va maintenant être décrit. Pour une position donnée de la tige 3 par rapport au cylindre 2 et donc à la barrette 11, les détecteurs 12 en regard d'une collerette vont émettre un signal représentatif de la présence de la collerette tandis que les détecteurs 12 en regard d'une gorge vont émettre un signal représentatif de la présence de la gorge. Si la collerette en question est une collerette 8 ou la gorge en question est une gorge 6, la zone de la tige 3 en regard de ces détecteurs 12 est identifiée de sorte que l'unité de traitement 13 peut en déduire la position de la tige 3. En revanche, si la collerette en question est une collerette 7 ou la gorge en question est une gorge 5, cette seule information ne suffit pas à identifier la zone de la tige 3. Lors du fonctionnement de l'amortisseur 1, la tige 3 est amenée à coulisser dans le cylindre 2. Après qu'un motif de référence a été identifié et le mouvement se poursuivant, l'unité de traitement effectue un comptage des motifs relatifs de sorte que l'unité de traitement peut à tout moment déterminer la distance séparant la zone de la tige 3 en regard des détecteurs magnétiques 12 et le motif de référence identifié. A partir de cette information, l'unité de traitement peut déterminer la position de la tige 3 par rapport au cylindre 2. Selon une première variante et en référence à la figure 3, La tige 3 comprend ainsi un noyau 14 en matériau magnétique qui est pourvu extérieurement de gorges 15, 16 délimitant entre elles des collerettes 17, 18. Les gorges 15 ont une largeur identique. La gorge 16 a une largeur différentes de celle des gorges 15. Les gorges 15, 16 reçoivent respectivement des couches amagnétiques 19, 20 de largeur correspondante. Les couches amagnétiques 19, 20 ont une surface externe qui affleure la surface externe des collerettes 17, 18 de telle manière que la tige 3 a une surface extérieure lisse. Le fonctionnement du dispositif selon cette variante est identique à celui précédemment décrit. Selon une deuxième variante et en référence à la figure 4, le noyau 14 est recouvert d'une couche de remplissage 21 qui est en matériau amagnétique. La couche de remplissage remplit les gorges 15, 16 et recouvre les collerettes 17, 18 en présentant une surface extérieure 22 lisse. La couche de remplissage 21 peut par exemple être déposée par projection thermique ou par électrolyse. Selon une troisième variante et en référence à la figure 5, la tige 3 comprend un noyau 24 en matériau magnétique qui est pourvu extérieurement de gorges 25, 26 délimitant entre elles des collerettes 27, 28. Les gorges 25, 26 et les collerettes 27, 28 ont comme précédemment des largeurs différentes pour former des motifs de référence et des motifs relatifs. Le noyau 24 est reçu dans un tube 29 en matériau amagnétique ayant une surface extérieure 30 lisse. Le tube 29 peut simplement procurer à la tige 3 une surface extérieure lisse simplifiant l'étanchéité avec le cylindre 2 ou assurer également un rôle de renforcement mécanique. Dans les modes de réalisation qui vont maintenant être décrits, la tige 3 a une structure différente de celles précédemment décrites mais le principe de fonctionnement du dispositif de détection reste le même. En référence à la figure 6 et selon le deuxième mode de réalisation, la tige 3 comporte un noyau central 50 en matériau amagnétique ou magnétique sur lequel sont enfilées en alternance des rondelles 51 constituées d'aimant permanent et des rondelles 52 en matériau amagnétique. Les aimants permanents émettent un champ magnétique radial. Plus précisément, les rondelles 51.a émettent un champ magnétique radial vers l'extérieur et les rondelles 51.b émettent un champ magnétique radial vers l'intérieur. Les rondelles 51 et 52 ont ici des épaisseurs différentes de telle manière que chaque rondelle 51, 52 forme une singularité magnétique constituant un motif de référence. En référence à la figure 7 et selon le troisième mode de réalisation, la tige 3 comprend un noyau amagnétique 60 sur laquelle sont formées des zones magnétiques polarisées 61 de forme annulaire émettant un champ magnétique axial. Les zones magnétiques polarisées 61 sont disposées et orientées de telle manière qu'elles forment un code de BRUIJN. Avec un tel agencement, la barrette il de détecteurs magnétiques 12 ne se trouve jamais en face de la même combinaison de zones magnétiques polarisées 61 au cours du déplacement de la tige 3 d'une position extrême à l'autre de sorte que le signal global fourni pas les détecteurs magnétiques 12 est différent pour chaque position de la tige 3. Chaque combinaison de zones magnétiques polarisées 61 vue par la barrette 11 constitue ainsi un motif de référence. Il est donc nécessaire que la barrette 11 ait un champ couvrant une zone de la tige 3 qui ait une dimension axiale supérieure à une dimension axiale d'une telle combinaison. Le noyau 60 est reçu dans un tube 62 en matériau amagnétique ayant une surface extérieure 63 lisse. Le noyau 60 et les zones magnétiques polarisées 61 peuvent également en variante être recouverts d'une couche de protection. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'invention ait été décrite en relation avec un amortisseur de suspension de véhicule automobile, l'invention n'est pas limitée à cette application et peut être utilisée également dans tout dispositif télescopique comme des vérins, des éléments d'accouplement élastique... Les détecteurs 12 peuvent être également des détecteurs magnétorésistifs. Bien que l'ensemble formés par les détecteurs 12 ait été décrit sous la forme d'une barrette, les détecteurs 12 peuvent être indépendants les uns des autres et par exemple simplement alignés sur une direction commune. La tige 3 peut également comporter en variante un noyau amagnétique ou mangétique ayant une surface externe recouverte de parties magnétiques et amagnétiques formant les motifs. Les parties magnétiques et amagnétiques sont par exemple des anneaux de faible épaisseur qui ont des largeurs différentes pour former des motifs de référence ou des motifs relatifs. Dans tous les modes de réalisation décrits précédemment, le noyau peut être reçu dans un tube qui assure une fonction de protection des singularité magnétique et/ou une fonction de renforcement mécanique de la tige, ou qui procure une surface externe lisse à la tige. Dans le premier mode de réalisation, les motifs de référence peuvent être obtenus par la variation de la largeur des gorges et/ou de l'espacement des gorges. Dans le premier mode de réalisation, pour obtenir une surface externe lisse de la tige, il est possible de recouvrir la tige d'une couche de protection par exemple à base de chrome dur. Les singularités magnétiques peuvent être réalisées en combinant les modes de réalisation décrits. REVENDICATIONS 1. Dispositif télescopique (1) comprenant un cylindre (2) recevant à coulissement une tige (3), et un dispositif de détection d'une position de la tige par rapport au cylindre, caractérisé en ce que la tige comporte des singularités magnétiques agencées le long de la tige en motifs (5, 6, 7, 8; 15, 16, 17, 18; 25, 26, 27, 28: 51, 52; 61) dont au moins un (6, 8; 16, 18; 26, 28) a une configuration particulière pour constituer un motif de référence et en ce que le dispositif de détection comprend un ensemble (11) d'au moins deux détecteurs magnétiques (12) qui sont fixes par rapport au cylindre et qui sont disposés de façon adjacente selon une direction axiale de la tige de telle manière que l'ensemble de détecteurs ait un champ couvrant une zone de la tige ayant une dimension axiale supérieure à une dimension axiale du motif de référence. 2. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (3) comprend un noyau amagnétique (4) pourvu extérieurement de gorges (5, 6) qui reçoivent une couche de matériau magnétique (9, 10). 3. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (3) comprend un noyau magnétique {14; 24) pourvu extérieurement de gorges (15, 16; 25, 26) agencées pour former les motifs. 4. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les gorges (15, 16) reçoivent une couche de matériau amagnétique (19, 20). 5. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matériau amagnétique (21) recouvre le noyau (24) et a une surface extérieure lisse (22). 6. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ce noyau (14) est reçu dans un tube (29) en matériau amagnétique ayant une surface extérieure lisse (30). 7. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (3) comprend une portion formée selon une direction axiale d'un empilement d'éléments aimantés (51) de façon permanente et d'éléments amagnétiques (52), au moins un des éléments ayant une épaisseur particulière pour former le motif de référence. 8. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments aimantés (51) sont agencés pour engendrer un champ magnétique radial et comprennent des éléments aimantés (51.a) dont le champ magnétique est orienté vers l'extérieur et des éléments aimantés (51.b) dont le champ magnétique est orienté vers l'intérieur. 9. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (3) comprend une portion formée selon une direction axiale d'une succession de zones magnétiques polarisées (61) de façon permanente pour émettre un champ magnétique axial. 10. Dispositif télescopique (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la succession de zones magnétiques polarisées est agencée pour former un code de BRUIJN.