Brevet FR2925673A1 — publié le 20090626

Capteur linéaire avec renvoi d'angle et déplacement à câble Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des capteurs de déplacement, et plus précisément les capteurs de déplacement utilisés dans des dispositifs ou équipements de véhicules automobiles, par exemple dans des dispositifs de freinage ou des dispositifs de freinage assisté. Etat de la technique Les capteurs de déplacement sont déjà bien connus dans 15 leur principe. Ces capteurs linéaires, destinés à mesurer une course axiale d'une pièce coulissant selon une direction axiale dans un bâti, comprennent une partie dite mobile coopérant avec une partie dite fixe. 20 Ladite partie mobile du capteur comprend : -- un élément longitudinal coopérant avec ladite pièce de manière à ce que toute translation de ladite pièce entraîne une translation axiale de ladite partie mobile, - une source de champ magnétique solidaire dudit élément 25 longitudinal à son extrémité de manière à ce que tout déplacement de ladite extrémité haute entraîne celui de ladite source. Ladite partie fixe comprenant un moyen de réception dudit champ magnétique disposé en regard de ladite source et 30 apte à envoyer un signal dit primaire fonction de la course axiale de ladite pièce, vers un transducteur apte à convertir ledit signal primaire en un signal électrique transmis à un connecteur permettant de transférer ledit signal électrique vers un circuit électrique extérieur. Problèmes posés Les capteurs de déplacement de l'état de la technique présentent des problèmes de plusieurs ordres : - d'abord, ils peuvent présenter un problème d'encombrement dans la mesure où ils doivent être implantés dans un espace relativement réduit, en particulier selon ladite direction axiale correspondant à la direction de déplacement de la pièce mobile coulissant dans le bâti fixe, - en outre, ils peuvent présenter des problèmes de fiabilité et/ou d'étalonnage, - enfin, ils peuvent présenter des difficultés de montage, compte tenu notamment de l'accès encombré à ladite pièce mobile. Plus particulièrement, ces problèmes se posent avec encore plus d'acuité quand ces capteurs doivent être implantés sur des dispositifs de freinage ou des dispositifs de freinage assisté. Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est constitué par un 25 capteur linéaire permettant de résoudre les problèmes posés. Un second objet de l'invention est constitué par l'utilisation d'un tel capteur dans des dispositifs ou équipements de véhicules automobiles, par exemple dans des 30 dispositifs de freinage ou des dispositifs de freinage assisté. Description de l'invention Selon l'invention, le capteur linéaire destiné à mesurer une course axiale Lo d'une pièce coulissant selon une direction axiale dans un bâti à paroi transversale perpendiculaire à ladite direction axiale, comprenant une partie dite mobile coopérant avec une partie dite fixe, ladite partie mobile comprenant : - un élément longitudinal coopérant, à son extrémité dite basse, avec ladite pièce grâce à un premier moyen de liaison, de manière à ce que ladite extrémité basse soit mobile selon une course axiale reproduisant celle de ladite pièce mobile, toute translation de ladite pièce entraînant une translation axiale de ladite extrémité basse, un déplacement dudit élément longitudinal avec un déplacement corrélatif de son extrémité dite haute, - une source de champ magnétique solidaire dudit élément longitudinal à son extrémité haute, grâce à un dit second moyen de liaison, de manière à ce que tout déplacement de ladite extrémité haute entraîne celui de ladite source, ladite partie fixe comprenant un moyen de réception dudit champ magnétique en regard de ladite source et apte à envoyer un signal dit primaire fonction de ladite course axiale, vers un transducteur apte à convertir ledit signal primaire en signal électrique S transmis à un connecteur permettant de transférer ledit signal électrique S vers un circuit électrique extérieur. Il est caractérisé en ce que ladite partie fixe comprend un moyen de renvoi d'angle coopérant avec ledit élément longitudinal grâce à une partie courbe et transformant ainsi ladite course axiale de ladite extrémité basse en une course radiale de ladite extrémité haute selon une direction dite radiale typiquement perpendiculaire à 3 ladite direction axiale, de manière à ce que ledit capteur présente un faible encombrement axial typiquement inférieur à 3.L0. Les capteurs linéaires selon l'invention résolvent les problèmes posés. En effet : - d'une part, ils présentent un encombrement axial très réduit, au point de ne pas, éventuellement, nécessiter par 10 eux-mêmes, d'espacement axial propre, - d'autre part, ils peuvent être testés et étalonnés avant d'être implantés à la jonction dudit bâti et de ladite pièce mobile coulissant dans ledit bâti fixe, - enfin, leur encombrement, essentiellement radial, 15 facilite leur montage à la jonction dudit bâti et de ladite pièce mobile. Description des figures 20 Les figures 1 à 3 sont des vues en perspective relatives à l'invention. La figure 4 comporte deux vues en coupe 4a et 4b. La figure 1 représente le capteur linéaire 1 comprenant une partie fixe 5 et une partie mobile 4 solidarisée à un 25 piston 2' formant ladite pièce mobile 2. Sur la figure 2, analogue à la figure 1, ladite partie fixe 5 a été représentée après avoir enlevé le couvercle 7b du boîtier rigide 7 logeant notamment la source 41 du champ magnétique et ledit moyen de réception 50 du champ 30 magnétique. La figure 3 représente le capteur linéaire 1, sa partie fixe 5 étant solidarisée à un servo-moteur pneumatique 3' formant ledit bâti 3, sa partie mobile 4 étant solidarisée à un piston 2' formant ladite pièce mobile 2. Les figures 4a et 4b représentent schématiquement les principaux éléments fonctionnels dudit capteur linéaire 1 selon les deux postions extrêmes des dites extrémités basse 400 et haute 401 dudit élément longitudinal flexible 40', la figure 4c représentant une position intermédiaire. Sur la figure 4a, ladite extrémité basse 400 est écartée au maximum de ladite direction radiale 10, alors que, sur la figure 4b, ladite extrémité basse 400 est rapprochée au maximum de ladite direction radiale 10. Description détaillée de l'invention Dans un mode de réalisation avantageux, ledit élément longitudinal 40 est un élément longitudinal flexible 40', par exemple un câble, ledit élément longitudinal flexible 40' s'étendant sans discontinuité de ladite extrémité basse 400 à ladite extrémité haute 401 sur une longueur curviligne 1 > Lo. Ainsi, tout déplacement axial de ladite extrémité basse 400 dudit élément longitudinal flexible 40' entraîne un déplacement radial correspondant de son extrémité dite haute 401. Comme illustré sur les figures 1 à 3, ledit moyen de renvoi d'angle 53 est un renvoi d'angle à 90° 53' comprenant une cavité, par exemple une cavité tubulaire 530 de rayon de courbure moyen R, formant un élément de guidage coudé à 90° pour ladite partie courbe 402 dudit élément longitudinal flexible 40', ladite cavité tubulaire 530 présentant un orifice bas dit axial 531 et un orifice haut dit radial 532. Comme illustré sur les figures 4a, 4b et 4c, ledit élément longitudinal flexible 40' présente une longueur curviligne 1 au moins égale à la somme Lo + lc, la longueur 1c valant 0,5.n.R correspondant à la longueur de ladite partie courbe 402 dudit élément longitudinal 40' toujours présente dans ledit renvoi d'angle 53', ladite longueur curviligne 1 étant égale à la somme 1A + lC + 1R avec 1A et 1R désignant respectivement les longueurs des parties axiale 403 et radiale 404 dudit élément longitudinal flexible 40', comme illustré sur la figure 4c. Selon l'invention, ledit élément longitudinal flexible 40' présente une résistance à la flexion supérieure à une force F nécessaire pour effectuer ledit déplacement dudit élément longitudinal 40', ladite force F étant la force de compression exercée sur ladite extrémité basse 400 dudit élément longitudinal flexible 40' en vue de son déplacement dans un sens dit � aller �, comme illustré sur la figure 4a, de manière à ce qu'il n'y ait pas de flambage de la partie axiale 403 ou de la partie radiale 404 qui pourrait fausser la fiabilité ou la précision de la mesure de ladite course axiale. Avantageusement, et comme illustré sur les figures 4a et 4b, ledit élément longitudinal flexible 40' est un élément longitudinal composite 40" comprenant une âme centrale 405 formant, de préférence, un câble métallique, et une gaine ou peau extérieure 406 apte à réduire le frottement entre ledit élément longitudinal flexible 40' et notamment ledit moyen de renvoi d'angle 53, 53', ladite gaine 406 étant, de préférence, une gaine en téflon. Comme illustré sur les figures 1 à 3, ladite partie fixe 5 comprend avantageusement en outre un boîtier longitudinal 7, de préférence un boîtier rigide, destiné à être fixé audit bâti 3 et de préférence à ladite paroi transversale 30 dudit bâti 3, ledit boîtier 7 comprenant au moins deux parties longitudinales parallèles formant par exemple des cavités longitudinales parallèles, une dite première partie ou cavité 70 dudit boîtier 7 logeant ladite partie radiale 404 dudit élément longitudinal flexible 40' et ladite source 41, et formant un moyen de guidage radial pour ladite source 41, une dite seconde partie ou cavité 71 dudit boîtier (7) logeant ledit moyen de réception 50 et ledit transducteur 51, ledit boîtier 7 comprenant à son extrémité dite supérieure 72 ledit connecteur, et à son extrémité dite inférieure 73 ledit moyen de renvoi d'angle 53, 53'. De préférence, ledit boîtier 7 est formé par coopération d'un fond 7a et d'un couvercle 7b, ledit fond 7a et ledit couvercle 7b étant des pièces moulées en matière plastique de manière à former lesdites cavités 70, 71, ledit moyen de renvoi d'angle 53, 53' et, éventuellement, la partie en matière plastique dudit connecteur 52, ledit couvercle 7b et ledit fond 7a coopérant par soudure ou par encliquetage, de préférence irréversible, d'éléments mâle et femelle en regard. Comme illustré sur la figure 2, ledit orifice axial 531 dudit renvoi d'angle 53' débouche sur un élément tubulaire axial 54 formant un moyen de guidage axial d'une fraction de ladite partie axiale 403 dudit élément longitudinal flexible 40', ledit élément tubulaire axial 54 faisant, de préférence, une pièce monobloc avec ledit boîtier 7. Selon l'invention, ladite source 41 est un aimant permanent 41', ledit aimant permanent 41' comprenant de préférence, au moins sur une partie de sa hauteur, un revêtement latéral 410 apte à faciliter son glissement dans ladite première cavité 70, ledit revêtement latéral 410 étant par exemple un revêtement en téflon. Comme illustré sur la figure 2, ledit capteur 1 comprend un ressort de rappel 8 logé dans ladite première cavité 70, coopérant avec ladite source 41 ou avec ladite partie radiale 404 dudit élément longitudinal flexible 40', ledit ressort 8 exerçant une force F' antagoniste à ladite force F, de manière à ce que, lorsque ledit premier moyen de liaison 6 forme un poussoir 6' solidaire de ladite pièce 2, ledit poussoir 6' comprenant une bague 60 de fixation à ladite pièce 2 et une projection radiale 61 poussant l'extrémité basse 400 dudit élément longitudinal flexible 40' selon ledit mouvement � aller � de ladite pièce en exerçant ladite force F de compression, ladite extrémité basse 400 dudit élément longitudinal flexible 40' reste en contact avec ladite projection radiale 61 lors du mouvement dit � retour � de ladite pièce 2. Comme illustré sur les figures 4a et 4b, ledit moyen de renvoi d'angle 53 comprend un manchon 53" formant un quart de tore de 90°, ledit manchon 53" coopérant avec une cavité correspondante dudit boîtier 7, ledit manchon 53" comprenant ladite cavité tubulaire 530, ledit manchon 53" formant éventuellement une butée pour ledit ressort de rappel 8. Selon l'invention, ledit signal primaire relatif à une position donnée de ladite source 41 mobile par rapport audit moyen de réception 50 fixe, correspond à une mesure d'une grandeur électrique d'un circuit choisie parmi : résistance, capacité, impédance. Ledit signal électrique S est un signal linéaire SL, ledit signal linéaire SL étant éventuellement obtenu par traitement dudit signal électrique S grâce à un moyen électronique ou grâce à un étalonnage, de manière à ce que le rapport OSL/AL soit constant pour toute variation ASL du signal S résultant d'une variation AL de ladite course de ladite pièce. Comme illustré sur la figure 3, ladite partie fixe 5 dudit capteur 1 est solidarisée audit bâti 3 grâce à un support intermédiaire 9. Ledit support 9 comprend une partie axiale 91 et une partie radiale 92 assemblée à ladite paroi transversale 30 par une pluralité de moyens de fixation 90. Un autre objet de l'invention est constitué par l'utilisation d'un capteur selon l'invention dans des dispositifs ou équipements de véhicules automobiles, par exemple dans des dispositifs de freinage ou des dispositifs de freinage assisté. Dans une utilisation particulièrement intéressante, ladite pièce 2 est un piston 2' et ledit bâti 3 est un maître-cylindre et/ou un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage 3', de manière à détecter le déplacement axial dudit piston 2' dans ledit maître-cylindre et/ou dans ledit servomoteur 3'. Exemples de réalisation Les figures 1 à 4b constituent des exemples de réalisation de capteurs linéaires 1 selon l'invention. La figure 3 illustre en outre l'utilisation de tels 5 capteurs dans un dispositif de freinage. Avantages de l'invention Le dispositif selon l'invention possède de nombreux avantages. Il peut être implanté avec un encombrement 10 réduit. Il peut être testé individuellement avant d'être assemblé à un ensemble comprenant ledit bâti 3 et ladite pièce mobile 2. Liste des repères 15 Capteur linéaire 1 Direction radiale 10 Pièce mobile 2 Piston 2' Direction axiale 20 20 Bâti 3 Servomoteur ou Maître-cylindre. 3' Paroi transversale .. 30 Partie mobile de 1 .. 4 Elément longitudinal .. 40 25 Elément longitudinal flexible. 40' Elément composite . 40" Extrémité basse . 400 Extrémité haute . 401 Partie courbe de 40 . 402 30 Partie axiale de 40 . . 403 Partie radiale de 40 . 404 Ame centrale .. 405 Gaine extérieure . 406 Source de champ magnétique . 41 Aimant permanent 41' Revêtement latéral . 410 Second moyen de liaison . 42 Partie fixe de 1 . . . 5 Moyen de réception 50 Transducteur 51 Connecteur 52 Moyen de renvoi d'angle . 53 Renvoi d'angle à 90° .. 53' Manchon formant 53 .. 53" Cavité tubulaire .. 530 Orifice bas axial. . . 531 Orifice haut radial. . 532 Elément tubulaire axial . 54 Premier moyen de liaison .. .. 6 Poussoir . .. . 6' Bague de fixation à 2 . . . . 60 Projection radiale . 61 Boîtier rigide de 1 7 Fond de 7 7a Couvercle 7b Première partie ou cavité . 70 Seconde partie ou cavité . 71 Extrémité supérieure . 72 Extrémité inférieure 73 Ressort de rappel 8 Support de 1 . . 9 Moyen de fixation à 3, 30 . . . 90 Partie axiale 91 Partie radiale 92 REVENDICATIONS 1. Capteur linéaire (1) destiné à mesurer une course axiale Lo d'une pièce (2) coulissant selon une direction axiale (20) dans un bâti (3) à paroi transversale (30) perpendiculaire à ladite direction axiale (20), comprenant une partie dite mobile (4) coopérant avec une partie dite fixe (5), ladite partie mobile (4) comprenant: - un élément longitudinal (40) coopérant, à son extrémité dite basse (400), avec ladite pièce (2) grâce à un premier moyen de liaison (6), de manière à ce que ladite extrémité basse (400) soit mobile selon une course axiale reproduisant celle de ladite pièce mobile (2), toute translation de ladite pièce (2) entraînant une translation axiale de ladite extrémité basse (400), un déplacement dudit élément longitudinal (40) avec un déplacement corrélatif de son extrémité dite haute (401), - une source (41) de champ magnétique solidaire dudit élément longitudinal (40) à son extrémité haute (401), grâce à un dit second moyen de liaison (42), de manière à ce que tout déplacement de ladite extrémité haute (401) entraîne celui de ladite source (41), ladite partie fixe (5) comprenant un moyen de réception (50) dudit champ magnétique en regard de ladite source (41) et apte à envoyer un signal dit primaire fonction de ladite course axiale, vers un transducteur (51) apte à convertir ledit signal primaire en signal électrique S transmis à un connecteur (52) permettant de transférer ledit signal électrique S vers un circuit électrique extérieur, et caractérisé en ce que ladite partie fixe (5) comprend un moyen de renvoi d'angle (53) coopérant avec ledit élément longitudinal (40) grâce à une partie courbe (402) et transformant ainsi ladite course axiale de laditeextrémité basse (400) en une course radiale de ladite extrémité haute (401) selon une direction dite radiale (10) typiquement perpendiculaire à ladite direction axiale (20), de manière à ce que ledit capteur (1) présente un 5 faible encombrement axial typiquement inférieur à 3.Lo. 2. Capteur selon la revendication 1 dans lequel ledit élément longitudinal (40) est un élément longitudinal flexible (40'), par exemple un câble, ledit élément 10 longitudinal flexible (40') s'étendant sans discontinuité de ladite extrémité basse (400) à ladite extrémité haute (401) sur une longueur curviligne 1 > Lo. 3. Capteur selon la revendication 2 dans lequel ledit 15 moyen de renvoi d'angle (53) est un renvoi d'angle à 90° (53') comprenant une cavité, par exemple une cavité tubulaire (530) de rayon de courbure moyen R, formant un élément de guidage coudé à 90° pour ladite partie courbe (402) dudit élément longitudinal flexible (40'), ladite 20 cavité tubulaire (530) présentant un orifice bas dit axial (531) et un orifice haut dit radial (532). 4. Capteur selon la revendication 3 dans lequel ledit élément longitudinal flexible (40') présente une longueur 25 curviligne 1 au moins égale à la somme Lo + lc, la longueur lc valant 0,5.n.R correspondant à la longueur de ladite partie courbe (402) dudit élément longitudinal (40') toujours présente dans ledit renvoi d'angle (53'), ladite longueur curviligne 1 étant égale à la somme 1A + 30 le + 1R avec lA et 1R désignant respectivement les longueurs des parties axiale (403) et radiale (404) dudit élément longitudinal flexible (40'). 5. Capteur selon une quelconque des revendications 2 à 4 dans lequel ledit élément longitudinal flexible (40') présente une résistance à la flexion supérieure à une force F nécessaire effectuer ledit déplacement dudit élément longitudinal flexible (40'), ladite force F étant la force de compression exercée sur ladite extrémité basse (400) dudit élément longitudinal flexible (40') en vue de son déplacement dans un sens dit � aller �. 6. Capteur selon une quelconque des revendications 2 à 5 dans lequel ledit élément longitudinal flexible (40') est un élément longitudinal composite (40") comprenant une âme centrale (405) formant, de préférence, un câble métallique, et une gaine ou peau extérieure (406) apte à réduire le frottement entre ledit élément longitudinal flexible (40') et notamment ledit moyen de renvoi d'angle {53, 53'), ladite gaine (406) étant, de préférence, une gaine en téflon. 7. Capteur selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel ladite partie fixe (5) comprend en outre un boîtier longitudinal (7), de préférence un boîtier rigide, destiné à être fixé audit bâti (3) et de préférence à ladite paroi transversale (30) dudit bâti (3), ledit boîtier (7) comprenant au moins deux parties longitudinales parallèles formant par exemple des cavités longitudinales parallèles, une dite première partie ou cavité (70) dudit boîtier (7) logeant ladite partie radiale (404) dudit élément longitudinal flexible (40') et ladite source (41), et formant un moyen de guidage radial pour ladite source mobile (41), une dite seconde partie ou cavité (71) dudit boîtier (7) logeant ledit moyen de réception (50) et ledit transducteur (51), ledit boîtier(7) comprenant à son extrémité dite supérieure (72) ledit connecteur, et à son extrémité dite inférieure (73) ledit moyen de renvoi d'angle (53, 53'). 8. Capteur selon la revendication 7 dans lequel ledit boîtier (7) est formé par coopération d'un fond (7a) et d'un couvercle (7b), ledit fond (7a) et ledit couvercle (7b) étant des pièces moulées en matière plastique de manière à former lesdites cavités (70, 71), ledit moyen de renvoi d'angle (53, 53') et la partie en matière plastique dudit connecteur (52), ledit couvercle (7b) et ledit fond (7a) coopérant par soudure ou par encliquetage, de préférence irréversible, d'éléments mâle et femelle en regard. 9. Capteur selon une quelconque des revendications 3 à 8 dans lequel ledit orifice axial (531) dudit renvoi d'angle (53') débouche sur un élément tubulaire axial (54) formant un moyen de guidage axial d'une fraction de ladite partie axiale (403) dudit élément longitudinal flexible (40'), ledit élément tubulaire axial (54) faisant, de préférence, une pièce monobloc avec ledit boîtier (7). 10. Capteur selon une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel ladite source (41) est un aimant permanent (41'), ledit aimant permanent (41') comprenant de préférence, au moins sur une partie de sa hauteur, un revêtement latéral (410) apte à faciliter son glissement dans ladite première cavité (70), ledit revêtement latéral (410) étant de préférence un revêtement en téflon. 11. Capteur selon une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant un ressort de rappel (8) logé dans laditepremière cavité (70), coopérant avec ladite source (41) ou avec ladite partie radiale (404) dudit élément longitudinal flexible (40'), ledit ressort (8) exerçant une force F' antagoniste à ladite force F, de manière à ce que, lorsque ledit premier moyen de liaison (6) forme un poussoir (6') solidaire de ladite pièce (2), ledit poussoir (6') comprenant une bague (60) de fixation à ladite pièce (2) et une projection radiale (61) poussant l'extrémité basse (400) dudit élément longitudinal flexible (40') selon ledit mouvement � aller � de ladite pièce en exerçant ladite force F de compression, ladite extrémité basse (400) dudit élément longitudinal flexible (40') reste en contact avec ladite projection radiale (61) lors du mouvement dit � retour � de ladite pièce (2). 12. Capteur selon une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel ledit moyen de renvoi d'angle (53) comprend un manchon (53") formant un quart de tore de 90°, ledit manchon (53") coopérant avec une cavité correspondante dudit boîtier (7), ledit manchon (53") comprenant ladite cavité tubulaire (530), ledit manchon (53") formant éventuellement une butée pour ledit ressort de rappel (8). 13. Capteur selon une quelconque des revendications 1 à 12 dans lequel ledit signal primaire relatif à une position donnée de ladite source (41) mobile par rapport audit moyen de réception (50) fixe, correspond à une mesure d'une grandeur électrique d'un circuit choisie parmi résistance, capacité, impédance. 14. Capteur selon une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel ledit signal électrique S est un signal linéaire SL, ledit signal linéaire SL étant éventuellementobtenu par traitement dudit signal électrique S grâce à un moyen électronique ou grâce à un étalonnage, de manière à ce que le rapport ASL/AL soit constant pour toute variation ASL du signal S résultant d'une variation AL de ladite course de ladite pièce. 15. Capteur selon une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel ladite partie fixe (5) est solidarisée audit bâti (3) grâce à un support intermédiaire (9). 16. Utilisation d'un capteur selon une quelconque des revendications 1 à 15 dans des dispositifs ou équipements de véhicules automobiles, par exemple dans des dispositifs de freinage ou des dispositifs de freinage assisté. 15 17. Utilisation selon la revendication 16 dans laquelle ladite pièce (2) est un piston (2') et dans laquelle ledit bâti (3) est un maître-cylindre et/ou un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage (3'), de manière à 20 détecter le déplacement axial dudit piston (2') dans ledit maître-cylindre et/ou ledit servomoteur pneumatique d'assistance au freinage (3').10