Brevet FR3059774A1 — publié le 20180608

La présente invention concerne un capteur de cliquetis pour véhicule automobile. Dans les véhicules à essence, l'allumage du mélange carburant/comburant dans chaque cylindre est commandé par une bougie (dans un moteur Diesel, le mélange carburant/comburant explose par autoallumage lorsqu'il atteint une température prédéfinie d'autoallumage) et doit être réalisé à un moment opportun du cycle de manière à obtenir un rendement optimum de combustion du mélange. Lorsque l'allumage est réalisé trop tôt, des vibrations se produisent, qui peuvent endommager le moteur. Lorsque l'allumage est réalisé trop tard, le rendement du cylindre diminue de manière importante. Un rendement optimum est obtenu pour un allumage réalisé dans un intervalle de temps prédéfini, dans lequel les vibrations sont extrêmement faibles en début d'intervalle et quasiment nulles en fin d'intervalle. Dans ces véhicules, l'autoallumage doit être évité pour garantir que l'allumage a lieu avec l'étincelle de la bougie dans l'intervalle de temps prédéfini. L'autoallumage survenant à un moment inapproprié du cycle peut en outre endommager le cylindre ou le piston en provoquant une surpression à l'intérieur de la chambre de combustion à contretemps. Un autre phénomène susceptible de détériorer cylindre et piston (des moteurs à essence ou Diesel) est le cliquetis. Le cliquetis est une combustion anarchique, avec apparition de zones erratiques dans lesquelles une ou plusieurs combustions naissent spontanément avant d'être en contact avec le front de flamme, entraînant des pics de pression et une résonance de l'explosion sur les parois de la chambre de combustion et du piston. Ces pics de pressions sont très néfastes pour le piston et les chemises du moteur mais également pour le joint de culasse et la bougie. Afin de procéder à l'allumage du mélange dans chaque cylindre pendant 25 l'intervalle de temps optimum ou d'ajuster le mélange carburant/comburant pour prévenir ou réduire le cliquetis, il est connu de surveiller les vibrations de chaque cylindre à l'aide d'un ou plusieurs capteurs de cliquetis. Un tel capteur de cliquetis comprend de manière classique : - un corps comprenant : 30 une embase métallique présentant, notamment, un alésage central pour la réception d'une vis de fixation permettant de fixer le capteur de cliquetis sur le bloc-moteur (le couple appliqué à cette vis de fixation est de l'ordre de 20 N.m), ainsi qu'un anneau-support inférieur pour la réception d'un ensemble de détection, 3059774 2 ledit ensemble de détection, qui comprend usuellement un élément piézoélectrique entre deux contacts, surmontés d'une masse sismique permettant d'amplifier le signal, - une enveloppe périphérique surmoulée, pour la protection de l'ensemble de 5 détection, réalisée en un matériau thermoplastique déposé par surmoulage au moins en partie autour du corps. A noter que, dans toute la description, tout capteur de cliquetis est observé dans une position dans laquelle l'axe central de l'embase est vertical et son anneau-support est en partie inférieure. Les termes et expressions "inférieur", supérieur", "en 10 dessous", "au-dessus", "haut", "bas" etc., sont relatifs à cette position d'observation. Pour que l'enveloppe périphérique puisse remplisse sa fonction de protection de l'ensemble de détection, il est indispensable que le contact entre l'enveloppe et l'embase soit étroit, et ce, à tout moment. Or un interstice peut apparaître entre l'embase et l'enveloppe périphérique, interstice dans lequel de l'eau peut s'infiltrer entraînant de 15 potentiels dommages sur l'ensemble de détection. Cet interstice résulte d'une part du procédé de surmoulage qui ne permet pas de garantir une adhésion totale de l'enveloppe sur l'embase et se traduit par l'apparition d'un jeu de fabrication entre l'embase et l'enveloppe. L'interstice susmentionné résulte aussi des températures élevées auxquelles le capteur de cliquetis est soumis à l'utilisation: un jeu de dilatation s'ajoute, en 20 fonctionnement, au jeu de fabrication en raison d'une dilatation différente de l'embase, métallique, et de l'enveloppe périphérique, plastique (les deux matériaux en présence ayant des coefficients de dilatation à la chaleur différents). Afin de limiter les risques d'infiltration d'eau entre l'embase et l'enveloppe périphérique, il est connu d'utiliser une embase présentant, sur une face périphérique de l'anneau-support inférieur, des rainures de réception du matériau thermoplastique de manière à améliorer l'accroche de l'enveloppe thermoplastique sur l'embase métallique et, partant, l'étanchéité de la jonction entre embase et enveloppe. Le contact entre l'enveloppe et l'embase jonction n'est toutefois pas suffisamment étroit et des défauts d'étanchéité entre l'enveloppe périphérique surmoulée et l'embase métallique sont encore trop souvent constatés. La dilation de l'embase métallique se fait préférentiellement selon un axe perpendiculaire à un axe central qui correspond à l'axe de l'alésage central. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une nouvelle forme d'embase permettant d'obtenir un capteur de cliquetis à l'étanchéité améliorée. A cette fin, l'invention propose un capteur de cliquetis comportant, de façon classique, un corps comprenant une embase métallique à anneau-support et un ensemble de détection à élément piézoélectrique, ainsi qu'une enveloppe périphérique 3059774 3 surmoulée au moins en partie autour du corps. Le capteur de cliquetis selon l'invention est caractérisé en ce que l'embase comprend de plus une collerette en-dessous de l'anneau-support, dans laquelle des trous d'accroche sont ménagés. Ces trous augmentent l'accroche de l'enveloppe à l'embase et favorisent leur adhésion. 5 Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les trous d'accroche sont répartis sur la collerette de façon périodique autour de l'axe central de l'embase, de sorte que le résultat obtenu en termes d'adhérence et de résistance au désassemblage de l'enveloppe et de l'embase est sensiblement symétrique de révolution. Les trous d'accroche ou l'embase présentent de plus avantageusement l'une 10 ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - 15 - 20 - 25 - 30 - L'embase comporte des trous d'accroche qui présentent un axe de perçage sensiblement parallèle à l'axe central de l'embase ; en variante ou en combinaison, l'embase comporte des trous d'accroche ayant un axe de perçage incliné. Une section par un plan vertical (ou longitudinal) d'un trou d'accroche présente une paroi interne chanfreinée à son extrémité inférieure. En d'autres termes, le trou d'accroche est cylindrique sur une portion supérieure et conique évasé vers le bas sur une portion inférieure. Cette caractéristique améliore plus encore l'accroche de l'enveloppe à l'embase. L'embase comporte des trous d'accroche de section transversale circulaire ; en variante ou en combinaison, l'embase comporte des trous d'accroche de section transversale oblongue. On entend par "section transversale", une section par un plan transversal orthogonal à l'axe central de l'embase (plan horizontal compte tenu de la position d'observation du capteur). La collerette comporte un rebord périphérique s'étendant vers le haut et délimitant avec la face périphérique de l'anneau-support une gorge dans laquelle débouchent les trous d'accroche. A l'instar des trous d'accroche, en piégeant de la matière thermoplastique, la gorge augmente l'adhésion mécanique de l'enveloppe à l'embase. L'anneau-support comporte des créneaux circulaires dans sa face périphérique, qui augmente la ligne de fuite de l'eau d'infiltration entre l'extrémité inférieure du capteur de cliquetis et l'ensemble de détection (le chemin à parcourir pour atteindre l'ensemble de détection pour l'eau s'infiltrant dans le capteur par son extrémité inférieure est ainsi allongé). 3059774 4 - L'embase présente un tronçon supérieur qui comporte une pluralité de rainures circulaires. La présence de ces rainures augmente la ligne de fuite entre l'extrémité supérieure du capteur de cliquetis et l'ensemble de détection. Avantageusement et selon l'invention, ces rainures présentent une profondeur 5 décroissante du haut vers le bas (c'est-à-dire depuis l'extrémité supérieure du capteur vers l'ensemble de détection). En d'autres termes, l'épaisseur de l'embase entre l'alésage central et le fond de chaque rainure augmente d'une rainure à la suivante, du haut vers le bas. La diminution de la profondeur des rainures (ou l'augmentation de l'épaisseur de l'embase au niveau des rainures) depuis 10 l'extrémité supérieure de l'embase vers l'élément de détection (c'est-à-dire du haut vers le bas) permet de compenser la déformation "en pied d'éléphant" que subit l'embase lors du serrage de la vis de fixation. - l'embase est un assemblage de deux pièces, une pièce inférieure comprenant la collerette inférieure et l'anneau-support, et une pièce supérieure. La pièce 15 supérieure présente un épaulement inférieur externe prenant appui sur un épaulement supérieur interne de la pièce inférieure. Les deux pièces sont maintenues assemblées par l'enveloppe périphérique surmoulée. - L'embase (et plus précisément la pièce supérieure lorsque l'embase est formée de deux pièces assemblées) comporte une collerette supérieure qui s'étend 20 radialement au-dessus de l'ensemble de détection. Cette collerette supérieure augmente la ligne de fuite entre l'extrémité supérieure de l'embase et l'élément de détection. L'invention s'étend à un véhicule comprenant un capteur de cliquetis selon l'invention. Par véhicule, on entend aussi bien un véhicule routier motorisé à deux, trois ou 25 quatre roues, tel que par exemple un véhicule automobile, qu'un véhicule du type aéronef, tel que par un exemple un hélicoptère, ou bien encore un véhicule du type motoneige. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets 30 semblables. - La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un capteur de cliquetis selon l'invention. - La figure 2 est une vue en perspective de l'embase du capteur de cliquetis de la figure 1. 35 - La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un deuxième mode de réalisation d'un capteur de cliquetis selon l'invention. 3059774 5 La figure 4 est une vue en perspective de l'embase du capteur de cliquetis de la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective du capteur de cliquetis des figures 3 et 4 (embase et enveloppe assemblées). 5 La figure 6 est une vue en coupe axiale d'un troisième mode de réalisation d'un capteur de cliquetis selon l'invention. La figure 7 est une vue en perspective de l'embase du capteur de cliquetis de la figure 5. Tous les capteurs de cliquetis C illustrés comprennent un corps de détection 10 de vibrations et une enveloppe périphérique 2 de protection du corps réalisée en un matériau thermoplastique déposé par surmoulage au moins en partie autour dudit corps. Le corps comprend une embase métallique 1 et un ensemble de détection 3. L'embase métallique 1 comprend, du haut vers le bas, c'est-à-dire depuis son extrémité supérieure 11 jusqu'à son extrémité inférieure 12 (les références 11 et 12 15 désignant également les extrémités respectivement supérieure et inférieure du capteur de cliquetis C) : - un tronçon supérieur 5, - un tronçon central 9 s'étendant en regard (radialement) de l'ensemble de détection 3, le tronçon supérieur 5 ayant un diamètre externe 20 maximal égal au diamètre externe maximal du tronçon central 9 et pouvant avoir un diamètre externe minimal inférieur s'il est pourvu de rainures circulaires 51 comme dans les deux exemples des figures 1 à 5, - un anneau-support 6 sur lequel repose l'ensemble de détection 3, 25 l'anneau-support 6 ayant un diamètre externe maximal supérieur au diamètre externe maximal du tronçon central 9, - et, selon l'invention, une collerette 7 percée de trous d'accroche 8. Par définition, la collerette 7 s'étend radialement au-delà de l'anneau-support 6, c'est-à-dire qu'elle possède un diamètre externe supérieur 30 au diamètre externe maximal de l'anneau-support 6. De préférence, les trous d'accroche 8 sont répartis de façon périodique autour d'un axe central A de l'embase. De préférence, l'embase, considérée sans les trous d'accroche, est symétrique de révolution. C'est le cas de tous les exemples illustrés. L'embase 1 comprend également un alésage central 10 pour la réception 35 d'une vis de fixation (non représentée) permettant l'ancrage de l'embase -et du capteur de cliquetis C- dans le bloc moteur. 3059774 6 L'ensemble de détection 3 comprend une pluralité de composants tels que, par exemple, un élément piézo-électrique 31, des éléments de contact électrique 32, 33, une masse sismique 34 servant à amplifier le signal, et des éléments isolants. L'isolation électrique entre l'ensemble de détection 3 et l'embase métallique 1 est assurée par une 5 couche de matériau thermoplastique de l'enveloppe 2 entre le tronçon central 9 de l'embase et l'ensemble de détection 3, et par une rondelle isolante 35 entre le contact 32 et l'anneau-support 6. L'enveloppe périphérique 2 comprend une portion 21 formant capot autour de l'embase 1 et une portion 22 formant embout de connexion, la portion 22 délimitant une 10 prise 23 qui intègre un contact électrique 24 et est destinée à recevoir une fiche complémentaire pour la connexion du capteur de cliquetis C à un câble de liaison (non représenté) relié à un calculateur du véhicule (non représenté). Les trois modes de réalisation illustrés diffèrent par ailleurs, par les caractéristiques suivantes concernant leur embase. 15 Dans le premier mode réalisation (fig. 1 et 2), ainsi que dans le troisième mode de réalisation (fig. 6 et 7), les trous d'accroche 8 de l'embase sont tous identiques, avec une section circulaire. Ils présentent, du haut vers le bas, une portion supérieure de section constante puis une portion inférieure évasée de section croissante formant un chanfrein 81. En variante, les trous d'accroche (ou certains d'entre eux) peuvent être de 20 section constante sur toute leur hauteur, c'est-à-dire qu'ils peuvent être entièrement cylindriques. Dans le deuxième mode de réalisation (fig. 3 à 5), l'embase comprend des trous d'accroche 8 circulaires identiques à ceux des premier et troisième modes de réalisation et deux trous d'accroche 82 (non visibles à la figure 4) oblongs diamétralement 25 opposés. Les trous oblongs peuvent être entièrement cylindriques ou présenter un chanfrein inférieur comme les trous circulaires précédemment décrits. La collerette inférieure 7 du deuxième mode de réalisation (fig. 3 et 4) comporte de plus un rebord 71 qui s'étend axialement vers le haut et qui délimite donc, avec l'anneau-support 6, une gorge 72. La gorge 72 contribue à piéger de la matière 30 thermoplastique pour renforcer l'assemblage embase/enveloppe. L'anneau-support 6 du premier mode de réalisation présente des créneaux 61 s'étendant sur tout son pourtour (c'est pourquoi de tels créneaux ont été qualifiés de créneaux circulaires plus haut). Dans l'exemple illustré, ces créneaux ont une section (coupe par tout plan axial contenant l'axe central A de l'embase) trapézoïdale mais cette 35 section pourrait avoir une autre forme, par exemple carrée ou en queue d'aronde. Ces créneaux augmentent la ligne de fuite entre l'extrémité inférieure 12 de l'embase et l'ensemble de détection 3. Le troisième mode de réalisation (fig.6 et 7) est lui-aussi 3059774 7 pourvu de créneaux circulaires au niveau de son anneau-support, ce qui n'est pas le cas du deuxième mode de réalisation (fig.3 à 5). Le tronçon supérieur 5 du premier mode de réalisation (fig.1 et 2) présente des rainures 51 s'étendant sur tout son pourtour, appelées rainures supérieures dans la 5 description générale supra. Dans l'exemple illustré, ces rainures supérieures 51 ont une section (dans tout plan axial) carrée mais cette section pourrait avoir une autre forme, par exemple trapézoïdale ou en queue d'aronde. Ces rainures supérieures 51 augmentent la ligne de fuite entre l'extrémité supérieure 11 de l'embase et l'ensemble de détection 3. Le deuxième mode de réalisation (fig. 3 à 5) est lui-aussi pourvu de rainures supérieures au 10 niveau de son tronçon supérieur 5. Il présente aussi des rainures supérieures sur une partie supérieure de son tronçon central 9, notamment en regard de la masse sismique 34, ce qui n'est pas le cas du tronçon central du premier mode de réalisation, qui est entièrement cylindrique. Les rainures supérieures 51 du premier mode réalisation (fig.1 et 2) présente une profondeur (radialement) constante, tandis que les rainures 15 supérieures 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, etc. du deuxième mode de réalisation présentent une profondeur décroissante du haut vers le bas, avec un diamètre externe maximal qui reste constant c'est-à-dire que la rainure 51d "part" du même cylindre externe mais est moins profonde que la rainure 51a (de sorte que les fonds des deux rainures ne sont pas inscrits dans le même cylindre). Autrement dit, l'épaisseur de matière des tronçons 20 supérieur et central de l'embase au niveau des rainures augmente du haut vers le bas d'une rainure à la suivante. Cette augmentation de l'épaisseur compense la déformation (avec un écrasement de l'épaisseur de l'embase plus important en partie basse du tronçon central 9) que subit l'embase lors du montage du capteur de cliquetis C dans le bloc moteur. 25 L'embase du troisième mode de réalisation (fig. 6 et 7) est formée de deux pièces 13, 14 tandis que l'embase des premier et deuxième modes de réalisation est formée d'une seule pièce. La pièce 13 comporte le tronçon supérieur 5 et le tronçon central 9 de l'embase, tandis que la pièce 14 comporte l'anneau-support 6 et la collerette inférieure 7. A la jonction entre les deux pièces, un épaulement externe 15 de la pièce 13 30 repose sur un épaulement interne 16 de la pièce 14. La conception de l'embase en deux pièces présente divers avantages. Elle permet de prévoir une collerette supérieure 52, qui augmente de façon significative la ligne de fuite entre l'extrémité supérieure 11 et l'ensemble de détection 3 et contribue à la résistance de l'assemblage embase/enveloppe : l'enveloppe se retrouve enserrée entre la collerette supérieure 52 et 35 l'anneau-support 6 prolongé de la collerette inférieure 7, tout en assurant le maintien entre les pièces 13 et 14 qu'elle encapsule. La création d'une collerette supérieure dans une embase en une seule pièce telle celle du premier mode de réalisation est aussi possible 3059774 8 mais elle est moins avantageuse (si l'embase est réalisée par usinage) car elle oblige à partir d'une pièce brute ayant un plus large diamètre externe et entraine une perte importance de matière. La réalisation d'une embase en deux pièces comme illustrée est particulièrement simple et peu onéreuse. 5 Les caractéristiques des divers modes de réalisation illustrés peuvent être combinées. Par exemple, des rainures circulaires supérieures peuvent être ménagées dans la pièce 13 juste en dessous de la collerette supérieure 52 du troisième mode de réalisation. Une gorge 72 peut être prévue dans le premier mode de réalisation. D'autres combinaisons et d'autres variantes sont possibles, dès lors qu'elles restent dans le cadre 10 délimité par les revendications annexées. A titre d'exemples, l'ensemble de détection n'est pas limité à celui illustré ; les trous d'accroche peuvent présenter des sections diverses et variées et leur axe de perçage peut être incliné (c'est-à-dire non parallèle à l'axe central A); etc. Ainsi, les trous d'accroche, selon l'invention permettent une meilleure 15 accroche de la matière de l'enveloppe autour de l'embase, et réduisent considérablement les effets de la dilatation de l'embase selon l'axe perpendiculaire à l'axe central. La paroi chanfreinée des trous d'accroche, le rebord périphérique, la gorge, les créneaux circulaires, les rainures circulaires permettent d'améliorer encore plus l'étanchéité du capteur de cliquetis. 20 REVENDICATIONS1. Capteur de cliquetis (C) comprenant : - un corps comportant : - un ensemble de détection (3) apte à mesurer des vibrations, - une embase métallique (1) présentant un anneau-support (6) sur lequel repose l'ensemble de détection (3), - une enveloppe périphérique (2) pour la protection de l'ensemble de détection, réalisée en un matériau thermoplastique déposé par surmoulage au moins en partie autour du corps, caractérisé en ce que l'embase (1) comporte une collerette inférieure (7) en dessous de 10 l'anneau-support (6) et en ce que la collerette inférieure (7) est percée de trous d'accroche (8; 82). 2. Capteur de cliquetis (C) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous d'accroche (8; 82) sont répartis sur la collerette inférieure de façon périodique autour d'un axe central (A) de l'embase. 15 3. Capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des trous d'accroche (8; 82) présente un axe de perçage sensiblement parallèle à un axe central (A) de l'embase. 4. Capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des trous d'accroche (8) présente une paroi interne chanfreinée (81) à 20 une extrémité inférieure. 5. Capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la collerette inférieure (7) comporte un rebord périphérique (71) s'étendant vers le haut et délimitant avec une face périphérique de l'anneau-support (6) une gorge (72) dans laquelle débouchent les trous d'accroche (8; 82). 25 6. Capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau-support (6) comporte des créneaux circulaires (61) dans une face périphérique. 7. Capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (1) présente un tronçon supérieur (5) qui comporte une pluralité de 30 rainures circulaires et en ce que ces rainures circulaires (51a-51e) présentent une profondeur décroissante d'une rainure à la suivante du haut vers le bas. 3059774 8. Capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (1) est un assemblage de deux pièces (13, 14), à savoir une pièce inférieure (14) comprenant la collerette inférieure (7) et l'anneau-support (6), et une pièce supérieure (13), les deux pièces étant maintenues assemblées par l'enveloppe 5 périphérique (2). 9. Capteur de cliquetis (C) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce supérieure (13) présente un épaulement inférieur externe (15) prenant appui sur un épaulement supérieur interne (16) de la pièce inférieure (14). 10. Capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en 10 ce que l'embase (1) comporte une collerette supérieure (52) qui s'étend radialement au-dessus de l'ensemble de détection (3). 11. Véhicule comprenant un capteur de cliquetis (C) selon l'une des revendications précédentes.