Brevet FR2889379A1 — publié le 20070202

La présente invention concerne un capteur de position sans contact comportant une unité de détection, comportant un élément de détection destiné à transmettre un signal de détection en réponse à une position géométrique d'un élément indicateur mobile par rapport à l'élément de détection. La présente invention concerne en particulier un capteur de positon pouvant être utilisé comme détecteur de proximité à la place d'un interrupteur mécanique. C'est en particulier en rapport avec la construction automobile que l'utilisation croissante de composants électroniques dans les véhicules automobiles a entraîné une tendance consistant à remplacer au moins quelques un des interrupteurs mécaniques conventionnels par des détecteurs de proximité sans contact. Des types de détecteur fonctionnant selon différents principes physiques, comme par exemple des capteurs à effet Hall, mais aussi des détecteurs de proximité à induction ou capacitifs peuvent être envisagés à cet effet. Pour assurer la commutation fiable des feux de freinage lors de l'actionnement de la pédale de frein d'un véhicule automobile, l'utilisation de détecteurs de proximité sans contact à réaction plus rapide que les interrupteurs mécaniques, est en général très favorable. Des exemples d'interrupteurs de pédale sans contact, dans lesquels la position d'un élément indicateur passif par rapport à l'unité de détection est réglable, sont décrits dans le brevet européen EP 0 751 541 B1 ou dans le modèle d'utilité allemand DE 296 23 230 U1. Ces solutions connues présentent toutefois l'inconvénient que l'ajustement de l'élément indicateur par rapport à l'unité de détection est relativement coûteux, exigeant toujours une réaction par l'intermédiaire du signal de sortie électrique de l'unité de détection. Le processus de montage dans le cadre d'une production en grande série exige en particulier trop de temps et trop de frais. Les solutions proposées dans les brevets EP 0751541 Bi et DE 29623230 Ul ne peuvent en outre pas être facilement adaptées à un agencement comportant plusieurs éléments indicateurs, nécessaires pour établir plus d'un point de commutation lors d'une détection de position, ou comportant des éléments indicateurs n'ayant pas la forme de 5 tiges. L'objectif de la présente invention consiste ainsi à fournir un capteur de position sans contact de ce type, permettant un montage économique et rapide ainsi qu'un ajustement similaire entre l'élément indicateur et l'unité de détection, avec une précision suffisante. Cet objectif est réalisé par un capteur de position sans contact, présentant les caractéristiques de la revendication 1, ainsi que par un procédé de montage comprenant les étapes indiquées dans la revendication 9. La présente invention est basée sur l'idée selon laquelle un ajustement automatique peut être assuré lorsque l'élément indicateur est monté dans une position de montage finale par l'intermédiaire d'un dispositif de montage sur une unité d'actionnement, de sorte qu'une position géométrique puisse être modifiée par l'unité d'actionnement, et est fixé dans une position de prémontage sur l'unité de détection de sorte que la position de l'élément indicateur corresponde à une position exactement définie par rapport à l'élément de détection. Un ajustement automatique est ainsi assuré par le fait que l'élément indicateur n'est monté sur l'unité d'actionnement que lorsque l'unité d'actionnement a adopté une position définie de manière exacte, par exemple une position de repos, par rapport à l'unité de détection. Il n'est ainsi pas nécessaire d'utiliser le signal électrique de l'élément de détection pour l'ajustement de l'élément indicateur, le montage étant ainsi nettement simplifié. L'ajustement mécanique automatique selon l'invention permet en outre d'éviter un long processus d'optimisation, tout en assurant une précision de commutation appropriée. Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, l'élément indicateur est retenu par un dispositif de montage, présentant une section transversale pratiquement en U et entourant au moins partiellement l'unité d'actionnement dans l'état de montage final. Ceci assure une retenue sûre de l'élément indicateur, également dans le cas d'une sollicitation mécanique, nécessaire lors de l'utilisation d'un véhicule automobile, en raison de la présence de vibrations. Pour assurer une retenue de l'élément indicateur dans l'état prémonté sur l'unité de détection de sorte que l'unité de détection peut se déplacer librement dans une position définie, et que sa position peut, d'autre part, être modifiée en vue du montage final de sorte à permettre un déplacement libre avec l'unité d'actionnement par rapport à l'unité de détection, le dispositif de montage est exécuté de sorte à pouvoir être déplacé de la position de prémontage dans la position de montage finale dans une direction étant, pour l'essentiel, une direction transversale à la direction d'actionnement de l'élément indicateur. Un positionnement particulièrement exact de l'élément indicateur sur l'unité d'actionnement peut d'autre part être assuré par le fait que le dispositif de montage est guidé par coulissage dans une rainure, agencée sur le boîtier de l'unité de détection. Un enclenchement du dispositif de montage dans la position correspondante constitue une liaison sûre et amovible, pouvant être établie facilement, et pouvant être utilisée tant dans l'état de montage final que dans l'état prémonté. Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, l'élément de détection est constitué par une sonde de Hall, l'élément indicateur comportant un aimant permanent. L'utilisation d'un capteur à effet Hall avec au moins un aimant permanent présente, outre les avantages usuels des dispositifs de mesure sans contact comme l'absence d'usure, également l'avantage d'une grande précision de mesure et d'une détection fiable de la position de l'élément indicateur, dans une large mesure indépendante de la corrosion et d'autres influences perturbatrices. Un capteur à effet Hall est très sensible aux modifications du flux magnétique à tel point que rien que des petits déplacements de l'élément indicateur peuvent être détectés. La caractéristique d'un capteur à effet Hall, c'est-à-dire la dépendance du signal détecté de la position de l'élément indicateur et donc de la position de l'unité d'actionnement, peut être adaptée facilement par le biais de l'adaptation du circuit de détection à effet Hall ou par la programmation de l'électronique d'évaluation en fonction des désirs et des exigences prédéterminés. L'aimant permanent se déplaçant avec l'unité d'actionnement sert alors d'élément indicateur, un capteur à effet Hall monté de manière fixe dans le boîtier de l'unité de détection étant influencé par un changement du flux magnétique dans son environnement, entraînant ainsi un changement de son signal de sortie. Toutefois, cet agencement peut toutefois aussi être remplacé par un élément de détection sous la forme d'un détecteur de proximité à induction (capteur à courant de Foucault), influencé par l'approche d'une plaque métallique. Il est finalement possible d'envisager des systèmes fonctionnant sur une base capacitive ou optique. Les propriétés avantageuses du capteur de position sans contact selon l'invention ressortent tout particulièrement, lorsque l'unité d'actionnement peut être reliée à une pédale de frein, et lorsque le signal du capteur est conçu de sorte à entraîner la commutation d'un feu de freinage en fonction d'une position de la pédale de frein. Les principes selon l'invention peuvent toutefois s'appliquer également à d'autres systèmes de détecteur de proximité ainsi qu'à des systèmes dans lesquels le signal du capteur fournit une information sur la position exacte de l'élément indicateur. De plus, le capteur de position sans contact peut naturellement comporter plus d'un élément de détection et plus d'un élément indicateur. L'invention sera décrite plus en détail ci-dessous, en référence aux formes de réalisation représentées dans les dessins. Des détails similaires ou correspondants sont désignés par les mêmes numéros de référence dans les dessins, dans lesquels: la Figure 1 est une représentation en perspective partiellement explosée du capteur de position selon l'invention dans un état prémonté ; la Figure 2 montre l'agencement de la Figure 1 au cours d'une première étape de montage; la Figure 3 montre l'agencement de la Figure 1 au cours d'une deuxième étape de montage; la Figure 4 montre le capteur de position sans contact dans son état de montage final. La Figure 1 montre comme exemple d'un capteur de position sans contact selon la présente invention un détecteur de proximité, pouvant servir d'interrupteur de pédale sans contact, dans sa position de prémontage. Selon le principe physique de base, le capteur de position 100, désigné ci-dessous également comme détecteur de proximité, englobe une unité de détection 102, pouvant être reliée avec une pédale de frein non représentée, comme dans le cas de l'agencement représenté dans le brevet européen EP 0 751 541 B1, et une unité de détection, fermant lors de l'atteinte d'une position définie de l'unité d'actionnement 102 un circuit non représenté, comportant un feu de freinage. L'unité de détection 104 est fixée de manière fixe sur une plaque de montage 106, par exemple dans la région du plancher d'un véhicule automobile. L'unité de détection englobe un boîtier 108, représenté en partie sous une forme explosée dans les figures, pour pouvoir mieux expliquer le processus de montage. Dans la forme de réalisation spécifique représentée, la position de l'unité d'actionnement 102 est détectée par une sonde de Hall 110, utilisée comme élément de détection, et captant le champ magnétique d'un aimant permanent monté dans l'état final sur l'unité d'actionnement 102. Dans l'état prémonté représenté dans la Figure 1, l'aimant permanent 112, retenu par un dispositif de montage 114, est enclenché sur le boîtier 108 de l'unité de détection 104. Le dispositif de montage 114 est retenu dans des rainures de guidage 116 dans le boîtier 108 et est enclenché de sorte à maintenir une distance fixée avec précision entre l'aimant permanent 112 servant d'élément indicateur et l'élément de Hall 110 servant d'élément de détection. Dans la forme de réalisation représentée, cette distance correspond à la distance devant être établie entre l'élément indicateur et le capteur à effet Hall 110, lorsque l'unité d'actionnement 102 se trouve dans une position de repos lors du service ultérieur. Dans cette position de repos, l'unité d'actionnement 102 est déplacée lors du montage dans la direction 118. Il en résulte l'agencement représenté dans la vue en perspective de la Figure 2. Dans la position représentée, l'aimant permanent 112 est fixé dans le boîtier 108 de l'unité de détection 104, à la distance définie avec précision par rapport à la sonde de Hall 110, devant par exemple correspondre ici à la position de repos de l'unité d'actionnement 102, assumée par l'unité d'actionnement 102, en fonction d'un état de repos de la pédale de frein. Selon l'invention, le dispositif de montage 114 est agencé par coulissage dans les rainures 116, de sorte à pouvoir être déplacé en vue du montage sur l'unité d'actionnement 102 dans la direction 120. Cette direction de déplacement s'étend en général transversalement à la direction de coulissage 118 de l'unité d'actionnement 102. La Figure 3 montre l'état de montage final, l'unité d'actionnement 102 se trouvant toujours dans la position de repos. Le dispositif de montage 114 est déplacé de sorte à être enclenché dans l'unité d'actionnement 102, l'aimant permanent 112 pouvant ainsi être déplacé ensemble avec l'unité d'actionnement 102 dans la direction 118. Le boîtier 108 est configuré de sorte que le dispositif de montage 114 peut, dans cette position, être déplacé détection 104 dans la perspective en partie selon l'invention 100 figure montre que le des saillies de guidage de guidage 116 sur le le dispositif de montage de la position prémontée vers la position de montage final. Le dispositif de montage selon la forme de réalisation représentée a en outre une section transversale généralement en U, de sorte à entourer au moins partiellement l'unité d'actionnement 102 dans l'état de montage final et à être enclenché dans celle-ci. L'élément indicateur représenté par des traits pointillés 112 est uniquement agencé à titre d'exemple dans cette position, un quelconque autre positionnement approprié pouvant évidemment être prévu. L'ensemble du processus de montage à ajustement automatique du capteur de position selon l'invention sera décrit en résumé ci-dessous en référence aux Figures 1 à 4. Dans un état prémonté, comme représenté dans la Figure 1, le dispositif de montage en forme de clip 114 et le capteur à effet Hall 110 sont positionnés l'un par rapport à l'autre de sorte à établir une référence de position idéale entre l'aimant permanent 112 et le capteur à effet Hall 110. Le dispositif de montage 114 et retenu par les saillies de guidage 117 dans les rainures de guidage 116. librement par rapport à l'unité de direction d'actionnement 118. La Figure 4 est une vue en explosée du détecteur de proximité dans l'état de montage final. La dispositif de montage 114 15 117, coopérant avec les boîtier 108 pour guider comporte rainures En vue de l'ajustement précis et du montage final, l'unité d'actionnement 102 est mise dans la position de repos représentée dans la Figure 2. En vue du montage de l'aimant permanent 112 sur l'unité d'actionnement 102, le dispositif de montage 114 est à présent glissé au-dessus de l'unité d'actionnement 102, dans la direction 120. Les saillies de guidage 117 se dégagent à cet effet des rainures de guidage 116, l'unité d'actionnement 102 pouvant être déplacée avec l'élément indicateur monté et ajusté 112 par rapport au capteur à effet Hall 110 dans la direction d'actionnement 118. Dans cette position, le dispositif de montage 114 est enclenché dans l'unité d'actionnement 102, le capteur pouvant être actionné de la manière voulue par l'aimant permanent 112, en fonction de la position de la pédale de frein et donc de la position de l'unité d'actionnement 102. L'agencement selon l'invention permet en outre une tolérance de positionnement de l'unité d'actionnement 102, étant donné que l'élément indicateur 112 retenu dans le dispositif de montage 114 peut toujours se déplacer par rapport à un axe dans sa position de pré-enclenchement. Cela signifie que dans la direction d'actionnement 118, il est retenu dans la position de référence (par exemple axe Y), dans la direction du montage 120 il est retenu dans la position de pré-enclenchement (par exemple axe Z), la direction restante (dans ce cas l'axe X) étant ouverte pour une compensation des tolérances (jusqu'à 1 mm). Les principes selon l'invention peuvent fondamentalement être appliqués à tous les capteurs de position, dans lesquels la position d'un élément indicateur mobile est détectée par un élément de détection à montage fixe dans une unité de détection, le signal produit étant transmis à un dispositif d'évaluation ultérieure du signal. Dans le cas de l'application exemplaire, l'unité d'actionnement 102 constitue un élément d'une pédale de frein (non représenté), se trouvant dans la position représentée dans la Figure 3 dans une position de repos. Lors de l'actionnement de la pédale de frein, l'unité d'actionnement 102 se déplace dans la position représentée dans la Figure 4, l'aimant permanent servant d'élément indicateur 112 étant soulevé par le détecteur de proximité, la sonde de Hall 119. Cela entraîne un changement du signal de sortie de l'interrupteur, permettant la commande des feux de freinage. REVENDICATIONS 1. Capteur de position sans contact comportant une unité de détection (104), comportant un élément de détection (110) destiné à émettre un signal de détection en réponse à une position géométrique d'un élément indicateur (112) par rapport à l'élément de détection (110); l'élément indicateur (112) étant monté dans une position de montage finale par l'intermédiaire d'un dispositif de montage (114) sur une unité d'actionnement (102), sa position géométrique pouvant ainsi être changée par l'unité d'actionnement (102); le dispositif de montage (114) étant configuré de sorte à pouvoir être fixé sur l'unité de détection (104) dans une position de prémontage. 2. Capteur de position sans contact selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de montage (114) a une section transversale pratiquement en U, et entoure au moins partiellement l'unité d'actionnement (102) dans l'état de montage final. 3. Capteur de position sans contact selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de montage (114) peut être déplacé de la position de prémontage vers la position de montage finale dans une direction (120) pouvant être coulissée de manière pratiquement transversale à une direction d'actionnement (119) de l'élément indicateur (112). 4. Capteur de position sans contact selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de montage (114) est guidé par coulissage dans une rainure (116) sur un boîtier (108) de l'unité de détection (104). 5. Capteur de position sans contact selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de montage (114) est enclenché dans l'unité de détection (104) dans la position de prémontage. 6. Capteur de position sans contact selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de montage (114) est enclenché dans l'unité d'actionnement (102) dans la position de montage finale. 7. Capteur de position sans contact selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de détection (110) comporte au moins une sonde de Hall, l'élément indicateur (112) englobant au moins un aimant permanent. 8. Capteur de position sans contact selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel l'unité d'actionnement (102) peut être reliée à une pédale de frein, le signal de détection étant conçu de sorte à entraîner la commutation d'un feu de freinage en fonction d'une position de la pédale de frein. 9. Procédé de montage d'un capteur de position sans contact, comportant une unité de détection, comportant un élément de détection pour émettre un signal de détection en réponse à une position géométrique d'un élément indicateur par rapport à l'élément de détection, le procédé comprenant les étapes ci-dessous: fixation de l'élément indicateur dans la position de prémontage sur l'unité de détection; positionnement d'une unité d'actionnement dans une position définie par rapport à l'unité de détection; déplacement de l'élément indicateur dans une position de montage finale, dans laquelle il est fixé sur l'unité d'actionnement de sorte que sa position géométrique par rapport à l'unité de détection peut être modifiée par l'unité d'actionnement en vue d'émettre le signal de détection. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'élément indicateur est retenu dans un dispositif de montage. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le dispositif de montage est coulissé de la position de prémontage vers la position de montage finale dans une direction s'étendant de manière pratiquement transversale à la direction d'actionnement de l'élément indicateur. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le dispositif de montage est guidé de manière mobile dans une rainure sur un boîtier de l'unité de détection. 13. Procédé selon au moins une des revendications 9 à 12, dans lequel le dispositif de montage et enclenché dans l'unité de détection dans la position de prémontage. 14. Procédé selon au moins une des revendications 9 à 13, dans lequel le dispositif de montage est enclenché dans l'unité d'actionnement dans la position de montage finale. 15. Procédé selon au moins une des revendications 9 à 14, dans lequel l'élément de détection comporte au moins une sonde de Hall, l'élément indicateur englobant au moins un aimant permanent. 16. Procédé selon au moins une des revendications 9 à 15, dans lequel l'unité d'actionnement peut être reliée à une pédale de frein, le signal de détection étant conçu de sorte à entraîner la commutation d'un feu de freinage en fonction d'une position de la pédale de frein.