Brevet FR3020660A1 — publié le 20151106

La présente invention concerne un dispositif de commande hydraulique ainsi que son procédé de fabrication et son utilisation dans un système de commande d'embrayage ou de freinage. L'invention s'applique plus particulièrement au domaine des commandes hydrauliques utilisées, notamment, dans les systèmes d'embrayage ou les systèmes de freinage des véhicules automobiles. Ces dispositifs hydrauliques comportent généralement un maître cylindre dit cylindre émetteur renfermant un piston dont la tige est reliée à une pédale (d'embrayage ou de frein) qui est actionnée par le conducteur du véhicule. Dans les systèmes d'embrayage, ce maître cylindre est raccordé via une conduite de fluide hydraulique à un cylindre aval dit cylindre récepteur qui agit directement sur les moyens permettant de coupler (phase d'embrayage) ou de découpler (phase de débrayage) le volant moteur de la boîte de vitesse. Pour optimiser le fonctionnement de la commande hydraulique, certains modes de réalisation proposent d'équiper le cylindre émetteur de moyens permettant de détecter la position du piston. Or, le cylindre et le piston sont généralement réalisés dans des matériaux amagnétiques tels que des matières plastiques rigides et/ou des polymères thermodurcissables. Dans ces variantes, le piston porte alors axialement un aimant permanent susceptible de coopérer avec un capteur électromagnétique monté à l'extérieur dudit cylindre et destiné à assurer le suivi de sa course. De tels modes de réalisation sont décrits, notamment, dans le DE 10 323797B4 et le DE 10 2008057107A1 où la liaison entre l'aimant et le piston est assurée, respectivement, par collage ou au moyen d'un pion fixé dans un alésage central du piston en bloquant l'aimant de façon intercalaire. Cependant, ces pratiques antérieures ne sont pas satisfaisantes du fait que, dans le premier cas, le piston doit pouvoir offrir une suface de contact avec l'aimant suffisamment importante ce qui pose un problème hydraulique et, dans le second cas, la surface utile de l'aimant se révèle trop faible pour obtenir des mesures précises par le capteur. En outre, ces modes de réalisation nécessitent d'utiliser des aimants de terres rares dont les dimensions sont assez faibles et qui sont relativement onéreux. Le choix de matériaux magnétiques dont le coût serait meilleur marché conduirait, avec des capteurs identiques, à concevoir des aimants trop gros qui seraient alors incompatibles avec la structure compacte des pistons et des cylindres émetteurs existants. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques de manière satisfaisante et performante en proposant une solution simple à mettre en oeuvre industriellement et économiquement avantageuse. Ce but est atteint selon l'invention au moyen d'un dispositif de commande hydraulique, caractérisé en ce que la fixation de l'aimant sur ledit piston est assurée au moyen de sa seule force d'attraction par un élément de liaison au moins partiellement métallique, solidaire dudit piston. Selon une première caractéristique avantageuse de l'invention, ledit élément de liaison au moins partiellement métallique est intégré audit piston. Selon une variante spécifique et avantageuse, ledit aimant comprend un corps 25 au moins partiellement cylindrique. De préférence, le rayon du corps dudit aimant correspond sensiblement au rayon intérieur du cylindre. 30 Selon une autre variante, ledit élément de liaison comprend une lame métallique disposée longitudinalement et parallèlement à l'axe dudit piston. 20 De préférence, ledit piston comprend une cavité longitudinale formant logement pour ledit aimant. Selon une variante, ledit aimant est posé sur un méplat longitudinal. Selon encore une autre variante, ledit élément de liaison comprend une languette ou une rondelle métallique disposée transversalement à l'axe du piston. De préférence, ledit aimant est alors un anneau monté coaxialement autour d'un embout prolongeant intérieurement ledit piston. Selon une variante spécifique, ledit élément de liaison comporte une patte d'ancrage dans ledit piston. Dans ce cas, le piston présente une rainure dans laquelle est engagée la patte d'ancrage dudit élément de liaison. Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un dispositif tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce que ledit piston est réalisé par moulage d'une matière plastique sur ledit élément de liaison constitué d'un matériau au moins partiellement métallique. Encore un autre objet de l'invention est un système de commande d'embrayage ou de freinage pour véhicule automobile comprenant un organe de manoeuvre susceptible d'être actionné par le conducteur, un cylindre récepteur raccordé cinématiquement à des moyens d'accouplement et de désacouplement de l'embrayage ou du frein et un dispositif selon l'invention définie ci-dessus, caractérisé en ce que le piston est cinématiquement relié à l'organe de manoeuvre tandis que le cylindre émetteur est hydrauliquement relié au cylindre récepteur. L'entrefer (c'est à dire la distance entre le capteur et l'aimant et donc le piston), est directement lié à la précision de la mesure et à l'immunité aux interférences. En d'autres termes, plus l'entrefer est grand, plus la précision de la mesure se dégrade et plus elle est perturbée. Or, le dispositif de commande de l'invention permet de réduire l'entrefer entre le capteur fixe et l'aimant mobile à l'intérieur du cylindre ce qui améliore les performances et la fiabilité de la mesure. En outre, grâce à l'invention, il est possible de réduire le coût du dispositif en remplaçant les aimants en terres rares qui sont chers par des aimants réalisés par frittage à partir de matériaux magnétiques plus traditionnels qui sont donc moins onéreux. Bien que ce changement puisse entraîner une augmentation significative des dimensions de l'aimant, il est possible, avec la technique de l'invention, de conserver une liaison stable avec le piston tout en améliorant le guidage de l'attelage piston-aimant. L'invention permet de réduire également les dimensions générales de l'aimant tout en concentrant la matière ferromagnétique au plus près du capteur électromagnétique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, accompagnée des dessins explicités ci-après. La figure 1A représente une vue partielle en perspective d'un premier mode de réalisation du dispositif de commande hydraulique selon l'invention. Les figures 1B, 1C et 1D représentent des vues partielles en coupe respectivement transversale et longitudinale du dispositif de l'invention, selon la variante de piston de la figure 1A.30 Les figures 2A et 2B représentent des vues partielles en coupe respectivement transversale et longitudinale d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Les figures 3A, 3B et 3C représentent des vues en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation de l'ensemble du dispositif de l'invention selon trois variantes. La figure 4 est un schéma de principe d'un système de commande d'embrayage selon l'invention. Le dispositif représenté sur les figures est destiné à servir de commande hydraulique d'embrayage dans des véhicules automobiles, comme illustré par la figure 4. Il comprend, notamment, un cylindre émetteur 1 (représenté sur les figures 3A, 3B, 3C et schématiquement sur la figure 4) renfermant un piston mobile 2. Tant le cylindre que le piston sont réalisés par moulage de matières plastiques rigides (thermoplastiques,thermodurcissables,...) non conductrices et 20 amagnétiques. L'extrémité interne du piston 2 porte un aimant permanent 3 qui coopére avec un capteur électromagnétique C monté à proximité ou sur la paroi extérieure du cylindre 1. La tige 23 (figure 1A) du piston 2 est sollicitée, directement ou indirectement, 25 par appui du conducteur du véhicule sur un organe de manoeuvre constitué ici de la pédale P d'embrayage (représentée de façon schématique sur la figure 4). Le déplacement de l'aimant 3 avec le piston 2 dans le cylindre 1, est détecté, suivi et mesuré par le capteur C (figures 3A, 3B et 3C) qui est connecté, par 30 ailleurs, à des moyens de traitement du signal (non représentés) intégrés à l'embrayage E. Un cylindre récepteur R (figure 4) est raccordé cinématiquement à des moyens d'accouplement et de désacouplement de l'embrayage E (ou du frein dans un système de freinage) et à un dispositif selon l'invention tel que décrit ci-après, dans lequel le piston 2 est cinématiquement relié à l'organe de manoeuvre tandis que le cylindre émetteur 1 est hydrauliquement relié au cylindre récepteur R. La fixation de l'aimant 3 sur le piston 2 est assurée, selon l'invention, au moyen de sa seule force d'attraction sur un élément de liaison 4 au moins partiellement métallique, solidaire du piston. Cet élément de liaison 4 est une pièce qui est soit intégrée au piston lors de la réalisation de ce dernier par moulage et, par exemple, par surmoulage direct du piston sur cette pièce, soit rapportée et fixée mécaniquement sur le piston 15 après son moulage. La solution la plus simple et la plus économique consiste à utiliser une pièce métallique, par exemple, en fer ou en acier ou en un alliage ferro-magnétique. Une variante pourrait consister aussi à réaliser l'élément de liaison sous forme 20 d'une partie avant du corps de piston dans laquelle sont noyées, lors du moulage, des particules métalliques avec une densité suffisante pour établir la force d'attraction nécessaire à la fixation de l'aimant choisi. Dans le mode de réalisation des figures 1A, 1B, 1C et 1D, l'aimant 3 est 25 constitué d'un corps partiellement cylindrique pourvu d'une base 32 à face inférieure plane. La partie cylindrique 31 du corps de l'aimant est située ici sur sa face supérieure tandis que sa partie inférieure 32 présente une section en paralélépipède, comme illustré par la figure 1A qui représente le piston 2 et 30 l'aimant 3 sans le cylindre. De préférence, le piston 2 comprend une cavité longitudinale 20 formant logement pour l'aimant 3. La base de l'aimant 3 est posée ici sur le fond de la cavité 20 où est monté l'élément de liaison métallique 4. Cette disposition permet d'optimiser les caractéristiques du champ magnétique créé par l'aimant et de réduire ses dimensions en conséquence. La force d'attraction de l'aimant sur l'élément de liaison est déterminée de façon à assurer, à elle-seule, la retenue de l'aimant sur le piston, en toutes circonstances, quelle que soit la position du piston dans le cylindre. Cette force est déterminée au préalable tant par le choix de l'aimant (dimensions, densité, matériau, propriétés magnétiques,...) que par la structure et la position de l'élément de liaison 4. La cavité 20 permet le calage de l'aimant et participe, le cas échéant, à assurer la stabilité du champ magnétique. La partie supérieure cylindrique 31 de l'aimant fait saillie à l'extérieur du logement 20 comme illustré, notamment, sur la figure 1A, en venant à proximité immédiate de la paroi interne du cylindre 1 en réduisant ainsi l'entrefer. Dans ce mode de réalisation illustré aussi par les figures 1B, 1C et 1D, l'élément 4 est réalisé sous forme d'une lame métallique 41a disposée longitudinalement et parallèlement à l'axe du piston 2. Dans la variante de la figure 1C, l'élément de liaison 4 comporte une patte 42a s'étendant ici perpendiculairement à la lame 41a et assurant son ancrage dans le corps du piston 2. A cet effet, le piston présente une rainure 21 dans laquelle est engagée la patte d'ancrage 42a de l'élément de liaison. L'ancrage de la patte 42a peut aussi bien se faire soit par insertion forcée, après moulage du piston avec sa rainure 21 comme illustré par la figure 1C, soit par enrobage de la patte 42a avec la matière plastique du piston 2 directement lors de sa fabrication par moulage, comme illustré en coupe par la figure 1D où la patte 42a s'étend dans le prolongement de la lame 41a. Une autre variante non représentée pourrait consister à fixer la lame 41a par introduction et coulissement dans deux gorges latérales symétriques s'étendant parallèlement au fond du logement 20. Selon une autre variante représentée sur les figures 2A et 2B, l'élément de liaison 4 est réalisé sous forme d'une languette métallique 41b disposée transversalement à l'axe du piston, à l'extrémité arrière de la cavité 20. La languette 41b possède également une patte 42b d'ancrage insérée dans une rainure 21 du piston 2. Il serait aussi possible, à titre de variante non représentée, de poser l'aimant sur un simple méplat réalisé à la périphérie du piston, à condition que la force d'attraction avec l'élément de liaison, situé sous sa base ou à l'arrière, soit suffisante pour éviter tout déplacement latéral ou décalage néfaste de l'aimant lors du mouvement du piston. Cette dernière variante, est plus particulièrement adaptée à des aimants dont le corps est tel que le rayon de la partie cylindrique est égal à celui du piston et/ou très proche de celui du cylindre. Dans ce contexte, la paroi interne du cylindre assure alors le guidage quasi-coulissant de l'aimant mû par le piston 2 en créant un entrefer très faible avec le 25 capteur C en vis à vis ce qui permet une détection électromagnétique plus précise. En effet, l'entrefer minimum est délimité, à la fois, par l'épaisseur de paroi du cylindre 1 (et, le cas échéant, aussi celle du boitier du capteur C), les différents jeux d'assemblage (notamment, entre le boitier et la paroi du cylindre) et 30 l'écartement entre l'aimant et la paroi interne du cylindre. D'une certaine façon, l'aimant 3 qui prolonge ainsi le corps du piston joue alors aussi le rôle de piston. Dans le mode de réalisation de la figure 3A, le piston 2 se prolonge vers l'intérieur du cylindre 1 par un embout 22 ou téton sur lequel est monté l'élément de liaison 4. L'aimant 3 est constitué d'un anneau, d'une bague ou d'un rouleau présentant un conduit central 30 et qui est monté coaxialement autour de l'embout 22. L'élément de liaison 4 est alors formé d'une rondelle métallique 41c fixée transversalement à l'axe du cylindre 1, sur l'embout 22 à sa jonction avec le corps du piston 2. Dans la variante spécifique de la figure 3B, la rondelle 41c est pourvu d'une collerette 42c destinée à l'ancrage dans une rainure circulaire du corps du piston 2. Selon une autre variante non représentée, la rondelle est constituée d'un clip à branches élastiques encliqueté sur un téton ou ergot central porté par le piston. Dans les variantes des figure 3B et 3C, l'embout 22 ne fait pas saillie au-delà de la rondelle 41c et l'aimant 3 est alors formé d'un cylindre plein qui vient se plaquer au contact direct de la rondelle 41c. Dans ces variantes, l'aimant 3 présente un diamètre sensiblement égal à celui du piston 2 qui très légèrement inférieur au diamètre intérieur du cylindre 1 de façon à réduire l'entrefer avec le capteur C. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif de commande hydraulique comprenant un cylindre (1) qui renferme un piston (2) dont l'extrémité interne porte un aimant permanent (3) susceptible de coopérer avec un capteur électromagnétique (5) monté à l'extérieur dudit cylindre, caractérisé en ce que la fixation de l'aimant (3) sur ledit piston (2) est assurée au moyen de sa seule force d'attraction par un élément de liaison (4) au moins partiellement métallique, solidaire dudit piston. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de liaison (4) est intégré audit piston. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit aimant (3) comprend un corps au moins partiellement cylindrique. 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le rayon du corps dudit aimant (3) correspond sensiblement au rayon intérieur du cylindre (1). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément de liaison (4) comprend une lame métallique (41a) disposée longitudinalement et parallèlement à l'axe dudit piston (2). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piston (2) comprend une cavité longitudinale (20) formant logement pour ledit aimant (3). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit aimant (3) est posé sur un méplat longitudinal. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément de liaison (4) comprend une languette (41b) ou une rondelle (41c) métallique disposée transversalement à l'axe du piston (2). 9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit aimant (3) est un anneau monté coaxialement autour d'un embout (22) prolongeant intérieurement ledit piston (2). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément de liaison (4) comporte une patte d'ancrage (42a, 42b, 42c) dans ledit piston (2). 11. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit piston (2) présente une rainure (21) dans laquelle est engagée la patte d'ancrage (42a, 42b, 42c) dudit élément de liaison (4). 12. Procédé de fabrication d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piston (2) est réalisé par moulage d'une matière plastique sur ledit élément de liaison (4) constitué d'un matériau au moins partiellement métallique. 13. Système de commande d'embrayage ou de freinage pour véhicule automobile comprenant un organe de manoeuvre susceptible d'être actionné par le conducteur, un cylindre récepteur raccordé cinématiquement à des moyens d'accouplement et de désacouplement de l'embrayage ou du frein et un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le piston est cinématiquement relié à l'organe de manoeuvre tandis que le cylindre émetteur est hydrauliquement relié au cylindre récepteur.25