Brevet FR3025026A1 — publié le 20160226

CAPTEUR DE POSITION LINÉAIRE À EFFET HALL POUR VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un capteur de position linéaire à effet Hall pour véhicule automobile, et un actionneur pour véhicule automobile, comprenant un tel capteur de position linéaire. L'invention vise en particulier un dispositif de commande d'embrayage ou « cylindre émetteur d'embrayage » pour véhicule automobile comprenant un tel capteur de position linéaire à effet Hall. De manière connue, un cylindre émetteur d'embrayage permet de commander hydrauliquement le débrayage et l'embrayage dans un véhicule automobile à boîte de vitesses manuelles. Plus précisément, un tel cylindre émetteur d'embrayage est classiquement mis en oeuvre en entrée d'un circuit hydraulique de commande de l'embrayage, tel que décrit par exemple dans la demande FR-A-2 862 114 au nom de VALEO EMBRAYAGES. Le cylindre émetteur est relié mécaniquement à la pédale d'embrayage, sur laquelle agit le conducteur du véhicule automobile, par une tige. La tige est solidaire d'un piston se déplaçant en translation dans un corps creux du cylindre émetteur d'embrayage, y délimitant une chambre hydraulique de volume variable. Le piston est prévu pour expulser un fluide ou liquide de commande contenu dans la chambre hydraulique en direction de la sortie du circuit hydraulique de commande formée par un cylindre récepteur sensiblement identique au cylindre émetteur. Ainsi, la position du piston dans la chambre hydraulique du cylindre émetteur d'embrayage permet de déterminer l'état embrayé ou débrayé de l'embrayage. Cette information peut notamment être utilisée par le régulateur de vitesse du véhicule automobile, le système de coupure et de démarrage automatique du moteur à combustion interne à l'arrêt du véhicule (connu sous son nom anglais de « stop and start ») ou encore par un frein de parking électrique. 3025026 2 Pour connaitre la position du piston dans le cylindre émetteur d'embrayage, il est connu de munir le piston 10 d'un aimant 12, comme illustré à la figure 1, notamment en surmoulant le piston 10 sur l'aimant 12. Le corps creux inclut alors un circuit intégré de détection de champ magnétique, 5 formant ainsi un capteur de position linéaire à effet Hall avec l'aimant 12 dans le piston 10. L'aimant 12 présente ici une forme cylindrique de section en forme de portion d'anneau, alors que le piston 10 est cylindrique de section circulaire. L'aimant présente une aimantation axiale, c'est-à-dire que les lignes de 10 champ sont sensiblement parallèles à la direction principale d'extension du piston et de l'aimant 12, perpendiculaire au plan de la figure 1, qui correspond également à la direction de déplacement du piston 10. L'aimant 12 est en terre rare, en particulier à base de Néodyme, de Dysprosium ou de Samarium. Ces matières procurent de très bonnes 15 performances magnétiques, en particulier de rémanence, qui permettent de réaliser un capteur à effet Hall performant. Cependant, le coût de ces matériaux à base de terre rare est très élevé. Le but de l'invention est de proposer un capteur de position linéaire à effet Hall perfectionné. 20 À cette fin, l'invention propose un capteur de position linéaire à effet Hall pour véhicule automobile, notamment pour actionneur pour véhicule automobile, en particulier pour cylindre émetteur d'embrayage pour véhicule automobile, comprenant un piston mobile en translation par rapport à une partie fixe du capteur de position, l'un parmi le piston et la partie fixe 25 comprenant un aimant à aimantation diamétrale reçu dans un logement, et l'autre parmi le piston et la partie fixe comprenant un circuit de détection de champ magnétique, l'aimant et le logement étant conformés pour permettre l'insertion de l'aimant dans le logement uniquement dans des positions angulaires de l'aimant dans lesquelles, lorsque l'aimant est axialement au 30 niveau du circuit de détection, la direction de l'aimant au circuit de détection est sensiblement parallèle à la direction des lignes de champs dans l'aimant. 3025026 3 Ainsi, l'invention propose de mettre en oeuvre un aimant à aimantation diamétrale. En outre, l'aimant et le logement sont conformés pour ne permettre l'insertion de l'aimant dans le logement, uniquement dans des 5 positions angulaires de l'aimant permettant d'aligner l'aimant et le circuit de détection selon une direction sensiblement parallèle aux lignes de champs dans l'aimant. Ceci permet d'optimiser l'intensité du champ magnétique capté par le circuit de détection et donc de réduire la sensibilité aux bruits du capteur. 10 De manière préférée, le capteur selon l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - l'aimant a une forme cylindrique, de préférence avec un ou de deux méplats, de préférence encore deux méplats symétriques. - l'aimant est en en forme de barre de préférence de section convexe. 15 - l'aimant comprend, sur une extrémité latérale, l'une parmi une rainure et une nervure, de forme complémentaire à l'autre parmi une rainure et une nervure, réalisée au fond du logement. - l'aimant comprend sur chacune de ses extrémités latérales, une rainure ou une nervure, de forme complémentaire à l'autre parmi une rainure 20 et une nervure, réalisée au fond du logement. - la/les rainure/s et/ou la/les nervures sont de section trapézoïdale. - la ou les rainure/s sur l'aimant sont orientées dans une direction perpendiculaire à la direction d'aimantation de l'aimant. - le piston comprend l'aimant et le logement recevant l'aimant. 25 - l'aimant est en ferrite ou en matériau à base de terre rare. - l'aimant est recouvert d'une couche de revêtement, notamment d'une couche de peinture. L'invention concerne également un actionneur pour véhicule automobile, en particulier cylindre émetteur d'embrayage, comprenant un 30 mécanisme de commande en translation d'une partie mobile de l'actionneur par rapport à un châssis de l'actionneur et un capteur selon l'invention dont le 3025026 4 piston est solidaire ou confondu avec la partie mobile de l'actionneur et la partie fixe est solidaire ou confondue avec le châssis de l'actionneur. La figure 1 est une vue de face d'un premier exemple d'un piston d'un cylindre émetteur d'embrayage d'un véhicule automobile. 5 La figure 2 est une vue de face d'un second exemple d'un piston d'un cylindre émetteur d'embrayage d'un véhicule automobile. La figure 3 montre, en perspective, l'aimant reçu dans le piston de la figure 2. La figure 4 illustre schématiquement en coupe un autre exemple 10 d'aimant pouvant être reçu dans un piston d'un cylindre émetteur d'embrayage d'un véhicule automobile. On entend ici par actionneur, tout dispositif, tel un vérin par exemple, qui permet de réguler le débit ou la pression d'un fluide afin de piloter un autre système dans des conditions particulières. Un cylindre émetteur d'embrayage 15 est un exemple d'un tel actionneur qui permet de commander, en cas d'actionnement de la pédale d'embrayage par le conducteur du véhicule automobile, une variation de pression de fluide dans un cylindre récepteur d'embrayage pilotant l'embrayage du véhicule automobile. Un capteur de position linéaire s'entend ici d'un capteur permettant de 20 capter une variation relative de position d'un élément dit mobile par rapport à un autre élément de référence dit fixe, selon une direction rectiligne. Notamment, un tel capteur permet de capter une translation relative de l'élément mobile par rapport à l'élément fixe. Un capteur à effet Hall s'entend ici d'un capteur reposant sur le 25 principe physique du magnétisme et comprenant notamment une source de champ magnétique et un détecteur de champ magnétique, le champ magnétique émis par la source et détectée par le détecteur variant, ici, en fonction d'une position axiale relative entre la source et le récepteur. Par ailleurs, on entend ici par direction d'aimantation d'un aimant la 30 direction principale ou moyenne des lignes de champ magnétique dans l'aimant. 3025026 5 Enfin, on entend ici par direction axiale la direction du mouvement de translation du piton qui correspond de manière préférée à la direction principale d'extension du piston. Notamment, quand le piston est cylindrique, la direction axiale correspond à la direction de l'axe principal du piston. 5 L'invention se rapporte à un capteur de position linéaire à effet Hall pour véhicule automobile, notamment pour actionneur pour véhicule automobile, en particulier pour cylindre émetteur d'embrayage de véhicule automobile. Le capteur de position linéaire à effet Hall comprend un piston mobile en translation selon un axe par rapport à une partie fixe du capteur de 10 position. Le piston mobile 20, tel qu'il est représenté sur la figure 2, comprend un aimant 22 reçu dans un logement 24 de section complémentaire. La partie fixe du capteur comprend un circuit de détection de champ magnétique, permettant de détecter le champ magnétique émis par l'aimant 15 22 dans le piston 20. Le champ magnétique détecté par ce circuit de détection varie en fonction de la position du piston 20 par rapport à la partie fixe du capteur. L'aimant 22 présente ici une forme de cylindre. L'aimant 22 est à aimantation diamétrale, c'est-à-dire que les lignes de champ magnétique dans 20 l'aimant s'étendent selon un diamètre de la section transversale de l'aimant. L'aimant 22 est ici en ferrite anisotrope, ce qui en réduit le coût par rapport à un aimant en terre rare. En variante cependant, l'aimant est en terre rare. L'aimant 22 est réalisé de préférence par compression par voie sèche 25 ou voie humide, la compression par voie sèche étant préférée du fait de son coût réduit. Tel qu'illustrés à la figure 2, l'aimant 22 et le logement24 sont de sections circulaires. Cependant, l'aimant 22 présente des rainures 26, 28 sur ses extrémités latérales. Le logement 24 présente une nervure 30 complémentaire sur son fond, permettant de positionner l'aimant 22 dans le 3025026 6 logement 24 selon deux positions angulaires distinctes seulement, ces deux positions angulaires étant symétriques. Dans ces positions angulaires, lorsque l'aimant 20 est axialement au niveau du circuit de détection dans le capteur, la direction depuis l'aimant 20 5 vers le circuit de détection est parallèle à la direction des lignes de champs dans l'aimant 25. L'aimantation diamétrale de l'aimant, conjuguée au positionnement angulaire adéquat de l'aimant dans le logement et donc relativement au circuit de détection dans le capteur, relativement aux lignes de champ magnétique dans l'aimant, donne un niveau d'induction plus élevé 10 au niveau du circuit de détection qu'une aimantation axiale. Le capteur présente ainsi une sensibilité aux bruits plus faible. La course de lecture du capteur s'en trouve élargie. Le signal de sortie du capteur est également plus linéaire. Bien entendu, l'aimant 22 peut ne présenter de rainure que sur une 15 extrémité latérale. La présence d'une rainure sur chacune de ces deux surfaces latérales permet un positionnement indifférent dans les deux sens d'insertion de l'aimant 22 dans le logement 24. Les rainures 26, 28 et la nervure dans le logement sont ici à section trapézoïdale. Ceci permet d'insérer facilement la nervure dans la rainure et de 20 bloquer ensuite la rotation relative de l'aimant par rapport au logement. Bien entendu, d'autres formes des rainures et de la nervure sont envisageables. Les rainures 26, 28 peuvent être réalisées par usinage, notamment quand l'aimant est en terre rare, après la compression de l'aimant. Cependant, les rainures 26, 28 dans l'aimant 22 sont de préférence 25 réalisées au moyen de l'outil de compression mis en oeuvre pour former l'aimant 22. Ainsi, la formation des rainures 26, 28 ne nécessite pas d'opération d'usinage. Ceci limite le nombre d'étapes de procédé pour obtenir l'aimant 22. Les rainures 26, 28 sont de préférence orientées selon une direction 30 perpendiculaire à la direction des lignes de champ dans l'aimant, ceci afin de conserver un maximum de matière au plus près du circuit de détection. 3025026 7 L'aimant 22 peut être recouvert d'un revêtement pour éviter que des particules ou des éclats ne se détachent de l'aimant, notamment dans le cas où les rainures sont réalisées par usinage. Une couche de peinture peut notamment recouvrir l'aimant. 5 La figure 4 présente un autre exemple d'aimant 22. L'aimant 22 de la figure 4 présente une forme cylindrique à section oblongue. Plus précisément, l'aimant 22 présente une forme de cylindre à section circulaire avec deux méplats 30, 32 symétriques. Les méplats sont de préférence parallèles à la direction d'aimantation dans l'aimant. Le logement présente alors une section 10 complémentaire pour recevoir l'aimant 22 selon deux positions angulaires. Les méplats 30, 32 peuvent être réalisés par rectification. Un capteur de position linéaire à effet Hall tel que décrit peut notamment être mis en oeuvre dans un actionneur pour véhicule automobile, en particulier dans un cylindre émetteur d'embrayage. L'actionneur peut alors 15 comprendre un mécanisme de commande en translation d'une partie mobile de l'actionneur par rapport à un châssis de l'actionneur et un capteur tel que décrit ci-avant. Le piston est alors solidaire ou confondu avec la partie mobile de l'actionneur et la partie fixe est solidaire ou confondue avec le châssis de l'actionneur. Le mécanisme de commande en translation peut être de toute 20 nature. Un tel actionneur pour véhicule automobile peut notamment être un système bille-manivelle, une vanne EGR ou vanne de recirculation des gaz d'échappement, un capteur de pédale de frein. Dans le cas d'un cylindre émetteur d'embrayage, le piston du capteur est confondu avec le piston du 25 cylindre émetteur d'embrayage. Le piston est destiné à être relié mécaniquement à la pédale d'embrayage d'un véhicule automobile. Le piston est déplacé dans un corps creux du cylindre émetteur d'embrayage, formant une chambre de fluide de commande délimitée par le piston. Le corps creux reçoit le circuit détecteur de champ magnétique. Ainsi, l'action du conducteur 30 sur la pédale d'embrayage commande une translation du piston qui peut être mesurée au moyen du capteur. La translation du piston induit un refoulement 3025026 8 de fluide de commande hors de la chambre, vers un circuit hydraulique de commande de l'embrayage. L'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits en ci-avant mais est susceptibles de nombreuses variantes. 5 Notamment, l'aimant peut présenter une forme cylindrique, de toute section. L'aimant peut également présenter une forme de barre, de toute section, une section convexe étant cependant préférée pour optimiser la quantité de matière magnétisable de l'aimant pour un encombrement donné 10 de l'aimant. En lieu et place des rainures, l'aimant peut comprendre des nervures, le logement présentant alors une rainure de forme complémentaire à ces nervures. Enfin, en variante, le piston peut comprendre le circuit de détection et 15 la partie fixe le piston. REVENDICATIONS1. Capteur de position linéaire à effet Hall pour véhicule automobile, notamment pour actionneur pour véhicule automobile, en particulier pour cylindre émetteur d'embrayage pour véhicule automobile, comprenant un piston (20) mobile en translation par rapport à une partie fixe du capteur de position, l'un parmi le piston (20) et la partie fixe comprenant un aimant (22) à aimantation diamétrale reçu dans un logement (24), et l'autre parmi le piston (20) et la partie fixe comprenant un circuit de détection de champ magnétique, l'aimant (22) et le logement (24) étant conformés pour permettre l'insertion de l'aimant (22) dans le logement (24) uniquement dans des positions angulaires de l'aimant dans lesquelles, lorsque l'aimant (22) est disposé axialement au niveau du circuit de détection, la direction de l'aimant (22) au circuit de détection est sensiblement parallèle à la direction des lignes de champs dans l'aimant (22). 2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel l'aimant (22) a une forme cylindrique, de préférence avec un ou de deux méplats (30 ; 32), de préférence encore deux méplats symétriques (30 ; 32). 3. Capteur selon la revendication 2, dans lequel l'aimant (22) est en en forme de barre de préférence de section convexe. 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'aimant (22) comprend, sur une extrémité latérale, l'une parmi une rainure (26 ; 28) et une nervure, de forme complémentaire à l'autre parmi une rainure et une nervure, réalisée au fond du logement (24). 5. Capteur selon la revendication 4, dans lequel l'aimant (22) comprend sur chacune de ses extrémités latérales, une rainure (26 ; 28) ou 3025026 10 une nervure, de forme complémentaire à l'autre parmi une rainure et une nervure, réalisée au fond du logement (24). 6. Capteur selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la/les rainure/s 5 (26 ; 28) et/ou la/les nervures sont de section trapézoïdale. 7. Capteur selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel la ou les rainure/s (26 ; 28) sur l'aimant sont orientées dans une direction perpendiculaire à la direction d'aimantation de l'aimant (22). 10 8. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le piston (20) comprend l'aimant (22) et le logement (24) recevant l'aimant (22). 15 9. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'aimant (22) est en ferrite ou en matériau à base de terre rare. 10. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'aimant (22) est recouvert d'une couche de revêtement, 20 notamment d'une couche de peinture. 11. Actionneur pour véhicule automobile, en particulier cylindre émetteur d'embrayage, comprenant un mécanisme de commande en translation d'une partie mobile de l'actionneur par rapport à un châssis de 25 l'actionneur et un capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes dont le piston (20) est solidaire ou confondu avec la partie mobile de l'actionneur et la partie fixe est solidaire ou confondue avec le châssis de l'actionneur.