Brevet FR3016961A1 — publié le 20150731

L'objet de l'invention concerne le domaine technique des capteurs adaptés pour repérer différentes positions linéaires ou angulaires prises par un mobile au sens général. L'objet de l'invention vise plus précisément le domaine technique des capteurs du type magnétique ou inductif pour détecter les positions d'un mobile. L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des véhicules automobiles en vue d'équiper une boîte de vitesses automatique afin de détecter les vitesses sélectionnées par un opérateur. Dans le domaine technique préféré de l'invention, la sélection des différentes positions d'une boîte de vitesses automatique s'effectue à partir d'un levier commandé généralement en déplacement rectiligne par l'opérateur. Un tel levier permet de sélectionner différentes positions, telles que, par exemple, une position d'arrêt, de marche arrière, neutre ou diverses positions de marche avant. D'une manière classique, le levier de sélection agit sur une tige ou un tiroir de commande hydraulique placé dans le circuit hydraulique pour permettre de sélectionner la position souhaitée de la boîte de vitesses automatique. Dans l'état de la technique, il a été proposé diverses solutions techniques pour repérer les différentes positions prises par le levier de sélection ou le tiroir de commande. Par exemple, le brevet US 5 307 013 décrit un capteur de position comportant un codeur mobile relié à un axe de rotation de commande. Ce codeur est réalisé sous la forme d'une platine possédant plusieurs pistes de codage s'étendant concentriquement par rapport à l'axe de rotation. Chacune des pistes est formée de pâles magnétiques de codage Nord et Sud. Ces éléments de codage sont arrangés sur les pistes de manière que des cellules sensibles de détection, montées en relation des pistes de codage, délivrent une combinaison différente de signaux binaires pour chaque position déterminée du mobile. Un tel capteur permet de reconnaître les différentes positions linéaires prises par un mobile tel qu'un levier de sélection d'une boîte de vitesses automatique à partir des combinaisons différentes de signaux binaires. Ce capteur magnétique présente l'avantage de fonctionner sans frottement mécanique relatif entre le codeur et les cellules de détection. Cependant, l'implantation de ce type de capteur s'avère délicat à mener à bien, compte tenu du faible volume disponible pour sa mise en place. Par ailleurs, en cas de défaillance ou de l'indisponibilité de l'information fournie par ce capteur, la position de l'axe de rotation n'est plus connue. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art 10 antérieur en proposant un système pour détecter des positions déterminées d'un mobile de sélection des vitesses d'une boîte de vitesses, ce système étant capable de fournir une information sur la position du mobile quels que soient les aléas de fonctionnement du capteur de position tout en présentant un encombrement limité. 15 Pour atteindre un tel objectif, l'invention propose un système pour détecter des positions déterminées d'un mobile de sélection des vitesses d'une boîte de vitesses, ce mobile évoluant selon un axe de déplacement en étant couplé en déplacement avec une platine apte à se déplacer relativement par rapport à un support fixe supporté par le mobile qui 20 comporte - un capteur résistif de détermination de la position de la platine par rapport au support, - et un capteur sans contact de détermination de la position de la platine par rapport au support. 25 Selon des modes de réalisation particuliers, le système selon l'invention peut présenter, en outre, l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes : - le capteur résistif détermine la position en rotation de la platine par rapport au support et le capteur sans contact détermine la position en 30 rotation de la platine par rapport au support, - le capteur résistif comporte au moins deux languettes électriques portées par le support et en contact avec des pistes électriques de mesure aménagées sur la platine parallèlement à l'axe de déplacement, avec l'une des pistes comportant une portion de conduction électrique et une portion de non conduction électrique. Un objet de l'invention est donc de proposer un système conçu pour fournir en continu une première information relativement précise sur la position du mobile d'un capteur sans contact et une deuxième information moins précise de la position du mobile à l'aide d'un capteur résistif. Dans le cas d'un dysfonctionnement du capteur sans contact, le système selon l'invention garantit de fournir une information sur la position du mobile, même si cette information présente un degré de précision moins élevé que celui de l'information délivrée habituellement par le capteur sans contact. Un autre objet de l'invention est de garantir un bon fonctionnement du capteur résistif malgré les contraintes liées d'une part aux dimensions réduites pour l'implantation du capteur et d'autre part au mouvement alterné de la platine mobile. Pour atteindre un tel objectif, le système pour détecter des positions déterminées d'un mobile de sélection des vitesses d'une boîte de vitesses selon l'invention comprend une languette électrique de contact qui comporte un premier pli délimitant d'un côté, une branche de fixation sur le support et du côté opposé, une branche de contact avec la piste de mesure, s'étendant en vis-à-vis de la branche de fixation et présentant jusqu'à une extrémité libre, une longueur déterminée de préférence inférieure à la longueur de la branche de fixation. De plus, le système selon l'invention peut présenter, en outre, une ou plusieurs, voire toutes les caractéristiques additionnelles suivantes : - la branche de contact de la languette électrique comporte entre le premier pli et l'extrémité libre, un deuxième pli avec une concavité tournée vers la branche de fixation, le deuxième pli présentant à l'opposé de sa concavité, une surface convexe de contact avec la piste électrique de mesure, - le deuxième pli de la branche de contact de la languette électrique délimite d'un côté, une partie terminale et du côté opposé, une partie 3016 96 1 4 intermédiaire formant avec la partie terminale un angle compris entre 180° et 90° la branche de contact de la languette électrique comporte entre le premier pli et le deuxième pli, un troisième pli avec une convexité tournée 5 vers la branche de fixation, la branche de contact de la languette électrique comporte à partir de son extrémité libre, une découpe de sorte que la branche de contact présente deux ailes sur une partie de sa longueur, - les branches de fixation de la languette électrique sont montées sur 10 le support à l'aide d'un tuteur de positionnement, - les languettes électriques du capteur résiste sont reliées à une source d'alimentation électrique, - le capteur sans contact comporte une série de pistes de codage aménagées sur la platine parallèlement selon l'axe de déplacement, chacune 15 des pistes étant formée d'éléments de codage avec une grandeur physique, des éléments de détection étant montés sur le support en relation des pistes de codage et adaptés pour délivrer une combinaison différente de signaux binares pour chaque position déterminée de l'axe de rotation. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite 20 ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue en perspective montrant un exemple de réalisation d'un système conforme à l'invention. La Figure 2 est une vue en perspective partielle du système illustré à 25 la Fig. 1 permettant de montrer des éléments caractéristiques du système selon l'invention. La Figure 3 est une vue analogue à la Fig. 2 avec retrait du support permettant de montrer les éléments caractéristiques des capteurs. La Figure 4 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation 30 d'une languette électrique de contact conforme à l'invention. La Figure 5 est une vue de côté de la languette électrique de contact conforme à l'invention illustrée à la Fig. 4. La Fig. 1 illustre un exemple de réalisation d'un système 1 adapté pour détecter les positions d'un mobile 2 de sélection d'une vitesse d'une boite de vitesses d'un véhicule. Ce mobile 2 évolue selon un axe de déplacement A linéaire ou angulaire. Dans un exemple préféré de réalisation illustré sur les 5 dessins, le mobile 2 est un axe commandé en rotation sur lui-même selon l'axe A selon ses deux sens de rotation, par le levier manoeuvré par l'utilisateur pour sélectionner une vitesse. Cet axe rotation 2 est apte à occuper différentes positions angulaires stables sur une plage angulaire limitée par exemple de l'ordre d'une valeur légèrement inférieure à 90°. Par 10 exemple, l'axe de rotation 2 constitue une tige de commande insérée dans le circuit hydraulique de commande d'une boîte de vitesses automatique au sens général. Le système 1 comporte une platine mobile 3 assujetti ou couplé en rotation à l'axe de rotation 2. La platine mobile 3 s'étend ainsi dans un plan 15 sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation 2 selon une plage angulaire de l'ordre de 90° pour présenter une forme de quart de disque. De manière classique, la platine mobile 3 comporte sur son bord externe, des crans 4 pour la réception ou le logement d'un doigt d'indexation des vitesses. A l'opposé de son bord externe, la platine mobile 3 comporte un 20 prolongement 31 servant à l'assemblage par tous moyens appropriés, avec l'axe de rotation 2. La platine mobile 3 est apte à se déplacer en rotation relativement par rapport à un support fixe 5 supporté par l'axe de rotation 2. Le support fixe 5 se présente sous la forme d'un boîtier pourvue d'une bague 51 engagée librement autour de l'axe de rotation 2. 25 Conformément à l'invention, le système 1 comporte un capteur résistif 6 de détermination de la position du mobile 2 et dans l'exemple illustré de la position en rotation de la platine mobile 3 (c'est-à-dire de l'axe de rotation 2) par rapport au support fixe 5 et un capteur sans contact 7 de détermination de la position du mobile 2 et dans l'exemple illustré de la 30 position en rotation de la platine mobile 3 (c'est-à-dire de l'axe de rotation 2) par rapport au support fixe 5. Le système 1 est ainsi apte à délivrer en 3016 96 1 6 continu, deux informations sur la position de l'axe de rotation 2, provenant d'une lecture mécanique et d'une lecture magnétique ou inductive. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 2 et 3, le capteur résistif 6 comporte au moins deux et dans l'exemple illustré, deux languettes électriques 81, 82 portées par le support fixe 5. Les languettes électriques 81, 82 sont en contact avec respectivement des pistes électriques de mesure 91, 92 aménagées sur la platine mobile 3 parallèlement à l'axe de déplacement A. Dans l'exemple illustré sur les dessins, les pistes électriques de mesure 91, 92 sont réalisées de manière concentrique selon l'axe de rotation 2 c'est-à-dire que les pistes électriques de mesure 91, 92 sont réalisées selon des arcs de cercle concentriques et centrés selon l'axe de rotation 2. Dans le cas où le mobile se déplace linéairement selon l'axe A, alors les pistes électriques de mesure 91, 92 sont aménagées parallèlement entre elles et à l'axe de déplacement linaire A. La platine mobile 3 comporte ainsi une première piste électrique de mesure 91 qui est voisine ou la plus proche de l'axe de rotation 2. Cette première piste électrique de mesure 91 comporte un matériau conducteur électrique avec lequel la languette électrique 81 est en contact sur toute la plage de rotation de la platine mobile 3. La platine mobile 3 comporte une deuxième piste électrique de mesure 92 comportant au moins une portion de conduction électrique 9a et au moins une portion de non conduction électrique 9b. Cette deuxième piste électrique de mesure 92 comporte une portion de conduction électrique 9a réalisée par un matériau conducteur électrique qui s'étend de manière contiguë avec le matériau conducteur électrique de la première piste électrique de mesure 91. Par exemple, la première piste électrique et la portion de conduction électrique 9a de la deuxième piste électrique sont réalisés par un matériau conducteur électrique porté par la platine mobile 3. Dans ce cas, il est à noter qu'apparait un ressaut ou un épaulement entre la jonction de la portion de conduction électrique 9a et la portion de non conduction électrique 9b. La languette électrique 82 est en contact avec cette deuxième piste électrique de mesure 92 sur toute la plage de rotation de la platine mobile 3. Ainsi, au cours de la rotation de la platine mobile 3, la languette électrique 82 est en contact soit avec la portion de conduction électrique 9a soit avec la portion de non conduction électrique 9b. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation illustrée plus particulièrement aux Fig. 4 et 5, chaque languette électrique 81,82 comporte un premier pli 13 délimitent d'un côté, une branche de fixation 14 sur le support fixe 5 et du côté opposé, une branche de contact 15 avec la piste de mesure en relation de laquelle elle s'étend. Cette branche de contact 15 s'étend en vis-à-vis de la branche de fixation 14 et présente jusqu'à une extrémité libre 151, une longueur de préférence inférieure à la longueur de la branche de fixation 14. Tel que cela ressort clairement de la Fig. 5, le premier pli 13 présente par exemple un profil en arc de de cercle. De préférence, la branche de fixation 14 comporte une partie 141 sensiblement rectiligne se prolongeant jusqu'au premier pli 13, par une partie incurvée 142. Cette partie incurvée 142 et la branche de contact 15 convergent ainsi vers le premier pli 13. La partie incurvée 142 et la branche de contact 15 présentent entre eux un angle aigu par exemple compris entre 0° et 90° et par exemple de l'ordre de 15°. Cette configuration de la languette électrique permet d'obtenir un effet ressort assurant un appui permanent de la branche de contact 15 sur la piste électrique tout en présentant un encombrement limité puisque la branche de fixation 14 et la branche de contact 15 s'étendent en vis-à-vis l'une de !'autre. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, la branche de contact 15 de la languette électrique comporte entre le premier pli 13 et l'extrémité libre 151 de la branche de contact, un deuxième pli 18 avec une concavité tournée vers la branche de fixation 14. Le deuxième pli 18 présente à l'opposé de sa concavité, une surface convexe 19 de contact avec la piste électrique de mesure. Cette surface convexe 19 assure l'obtention d'un bon contact électrique entre la languette électrique et la piste électrique de mesure. 3016 96 1 8 Selon un exemple préféré de réalisation, le deuxième pli 18 de la branche de contact 15 de la languette électrique délimite d'un côté, une partie terminale 21 et du côté opposé, une partie intermédiaire 22 formant avec la partie terminale 21 un angle compris de l'ordre de 110°. Cette partie 5 intermédiaire 22 s'étend jusqu'au premier pli 13. Selon l'exemple de réalisation illustré, un troisième pli 24 avec une convexité tournée vers la branche de fixation 14 est aménagé dans cette partie intermédiaire 22. Ainsi, la branche de contact 15 de la languette électrique comporte entre le premier pli 13 et le deuxième pli 18, un troisième pli 24. 10 Selon une variante préférée de réalisation, la branche de contact 15 de la languette électrique comporte à partir de son extrémité libre 151, une découpe 26 de sorte que la branche de contact présente deux ailes 27 sur une partie de sa longueur. Avantageusement, cette découpe 26 est aménagée au-delà du deuxième pli 18 de manière à disposer par les deux 15 ailes 27, de deux surfaces de contact avec la piste électrique de mesure garantissant un bon contact avec cette dernière. Selon une variante avantageuse de réalisation, chaque branche de fixation 14 de la languette électrique est montée sur le support fixe 5 à l'aide d'un tuteur de positionnement 29. Par exemple, ce tuteur de 20 positionnement 29 est surmoulé sur la partie 141 sensiblement rectiligne de la branche de fixation 14 et possède des moyens de montage du type glissière pour être monté sur le support fixe 5. La branche de fixation 14 présente à partir du tuteur de positionnement 29 et à l'opposé du premier pli 13, des plots de raccordement 30 à une source d'alimentation électrique. 25 Le fonctionnement du capteur résistif 6 découle directement de la description qui précède. Le capteur résistif 6 délivre une information correspondant à une position angulaire de la platine mobile 3 ou de l'axe de rotation 2 lorsque la languette électrique 81 est en contact avec la première piste électrique de mesure 91 et que la languette électrique 82 est en contact 30 avec la portion de conduction électrique 9a de la deuxième piste électrique de mesure 92. Lorsque la languette électrique 81 est en contact avec la première piste électrique de mesure 91 tandis que la languette électrique 82 est en contact avec la portion de non conduction électrique 9b de la deuxième piste électrique de mesure 92 alors le capteur résistif ne délivre aucune information pour une autre position angulaire déterminée de la platine mobile 3 ou de l'axe de rotation. Le capteur résistif 6 permet de fournir une information sur la position de l'axe de rotation quelle que soit l'information de position fournie par le capteur sans contact 7. Le capteur sans contact 7 comporte une série de pistes de codage 32 aménagées sur la platine mobile 3 concentriquement entre elles selon l'axe de rotation. Les pistes de codage 32 au nombre de cinq dans l'exemple i ustré, sont réalisées selon des arcs de cercle concentriques et centrés selon l'axe de rotation 2. De préférence, les pistes de codage 32 sont aménagées sur la platine mobile 3 de manière que les pistes électriques de mesure 91, 92 se trouvent situées entre l'axe de rotation 2 et les pistes de codage 32. Chacune des pistes de codage 32 est formée par des éléments de codage avec une grandeur physique. Des éléments de détection 33 sont montés sur le support en relation des pistes de codage et en particulier sur un circuit imprimé 34 logé dans le support fixe 5. De manière connue, chaque élément de détection 33 est monté en relation d'une piste de codage 32. Les éléments de détection 33 au nombre de cinq dans l'exemple illustré, sont adaptés pour délivrer une combinaison différente de signaux binaires pour chaque position déterminée de l'axe de rotation. Selon un exemple préféré de réalisation, le capteur de position 7 est du type magnétique, de sorte que les éléments de codage possèdent un caractère magnétique et les éléments de détection 33 sont des cellules de détection magnétique, telles que des cellules à effet Hall par exemple. Bien entendu, l'objet de l'invention peut s'appliquer à un capteur de position 7 mettant en oeuvre une grandeur physique différente. Ainsi, le capteur peut être du type inductif, de sorte que les pistes de codage 32 sont formées par des éléments de codage de type inductif, tandis que les éléments de détection 33 sont des éléments de détection de type inductif. De manière classique, les éléments de détection 33 sont sensibles à la valeur de la grandeur physique des éléments de codage, de sorte que chaque élément de détection 33 occupe : - un premier état binaire lorsque la valeur de la grandeur physique est inférieure à un seuil, - un second état binaire lorsque la valeur de la grandeur physique est supérieure audit seuil, - un état binaire déterminé (premier ou second) lorsque lesdits éléments de détection ne se trouvent pas situés en regard d'une piste de 10 codage. Le système selon l'invention permet donc de délivrer en fonctionnement normal, une première information de position provenant du capteur sans contact et une deuxième d'information de position provenant du capteur à contact électrique. Dans le cas du dysfonctionnement du capteur sans 15 contact, le système selon l'invention continue de délivrer l'information de position délivrée par le capteur à contact, même si cette information est moins précise que l'information habituellement délivrée par le capteur sans contact. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les Figures, le système 1 20 selon l'invention est conçu pour détecter les positions angulaires du mobile 2. Comme indiqué ci-dessus, le système 1 est adapté pour détecter les positions du mobile 2 évaluant selon un axe de déplacement linéaire A. Selon cette variante de réalisation, le capteur résistif 6 et le capteur sans contact 7 sont adaptés pour déterminer les positions linéaires de la platine 3 25 par rapport au support 5. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS1 - Système pour détecter des positions déterminées d'un mobile (2) de sélection des vitesses d'une boîte de vitesses, ce mobile (2) évoluant selon un axe de déplacement (A) en étant couplé en déplacement avec une platine (3) apte à se déplacer relativement par rapport à un support fixe (5) supporté par le mobile, caractérisé en ce qu'il comporte : - un capteur résistif (6) de détermination de la position de la platine par rapport au support, - et un capteur sans contact (7) de détermination de la position de la platine par rapport au support. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur résistif (6) détermine la position en rotation de la platine par rapport au support et en ce que le capteur sans contact (7) détermine la position en rotation de la platine par rapport au support. 3 - Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur résistif (6) comporte au moins deux languettes électriques (81, 82) portées par le support et en contact avec des pistes électriques de mesure (91, 92) aménagées sur la platine parallèlement à l'axe de déplacement, avec l'une des pistes comportant une portion de conduction électrique et une portion de non conduction électrique. 4 - Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la languette électrique de contact comporte un premier pli (13) délimitant d'un côté, une branche de fixation (14) sur le support (5) et du côté opposé, une branche de contact (15) avec la piste de mesure, s'étendant en vis-à-vis de la branche de fixation et présentant jusqu'à une extrémité libre, une longueur déterminée de préférence inférieure à la longueur de la branche de fixation. 5 - Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la branche de contact (15) de la languette électrique comporte entre le premier pli (13) et l'extrémité libre (151), un deuxième pli (18) avec une concavité tournée vers la branche de fixation, le deuxième pli présentant à l'opposé de sa concavité, une surface convexe (19) de contact avec la piste électrique de mesure. 3016 96 1 12 6 - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième pli (18) de la branche de contact (15) de la languette électrique délimite d'un côté, une partie terminale (21) et du côté opposé, une partie intermédiaire (22) formant avec la partie terminale (21) un angle compris 5 entre 180° et 90°. 7 - Système selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la branche de contact (15) de la languette électrique comporte entre le premier pli (13) et le deuxième pli (18), un troisième pli (24) avec une convexité tournée vers la branche de fixation. 10 8 - Système selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la branche de contact (15) de la languette électrique comporte à partir de son extrémité libre (151), une découpe (26) de sorte que la branche de contact (15) présente deux ailes (27) sur une partie de sa longueur. 9 - Système selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que 15 les branches de fixation (15) de la languette électrique sont montées sur le support à l'aide d'un tuteur de positionnement (29). 10 - Système selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les languettes électriques (81, 82) du capteur résistif (6) sont reliées à une source d'alimentation électrique. 20 11 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur sans contact (7) comporte une série de pistes de codage (32) aménagées sur la platine (3) parallèlement selon l'axe de déplacement, chacune des pistes (32) étant formée d'éléments de codage avec une grandeur physique, des éléments de détection (33) étant montés sur le support en relation des 25 pistes de codage (32) et adaptés pour délivrer une combinaison différente de signaux binaires pour chaque position déterminée de l'axe de rotation (2).