Brevet FR3064321A1 — publié le 20180928

Dispositif de commande comportant un cylindre L'invention se rapporte au domaine des actionneurs, notamment aux actionneurs pour véhicules automobiles et concerne plus particulièrement un dispositif de commande comportant un dispositif de mesure assemblé au corps du cylindre. De tels dispositifs de commande pour véhicules automobiles sont notamment utilisés dans des dispositifs d'embrayage ou de freinage pour véhicules automobiles. De façon connue, de tels dispositifs de commande comportent un cylindre comportant un corps dans lequel un piston coulisse et un boitier fixé au corps du cylindre et dans lequel est logé un dispositif électronique apte à mesurer et délivrer une grandeur physique liée au fonctionnement du cylindre, notamment liée à la 15 position relative du piston dans le cylindre. Généralement, un aimant est arrangé sur le piston et le dispositif électronique comporte un capteur configuré pour détecter le champ magnétique généré par l'aimant. Néanmoins, afin de compenser les perturbations électromagnétiques grandissantes dans les véhicules automobiles, l'aimant arrangé sur le piston doit 20 nécessiter des dimensions grandissantes afin d'obtenir une mesure précise de la position du piston dans le corps du cylindre par le capteur, générant des coûts de production important. En outre, compte-tenu des exigences croissantes de fiabilité dans l'automobile, l'assemblage doit assurer une fixation très précise des boîtiers sur le 25 corps des actionneurs afin d'assurer une bonne précision des capteurs logés dans ces boîtiers. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de commande indifférent aux perturbations électromagnétiques. 30 À cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de commande comportant un cylindre et un dispositif électronique, dans lequel : le cylindre comporte un corps s'étendant le long d'un axe longitudinal et comprenant un alésage interne, et un piston logé dans l'alésage interne et apte à coulisser dans ledit alésage interne selon l'axe longitudinal, 3064321 2 - le dispositif électronique comporte un moyen élastique et un capteur de force apte à mesurer et délivrer une grandeur physique liée à la position du piston dans le corps du cylindre, le moyen élastique étant agencé entre le piston et le capteur de force de sorte que le déplacement du piston dans le corps 5 entraîne une déformation du moyen élastique, et le capteur de force étant apte à mesurer une force exercée par le moyen élastique lors de sa déformation. Avantageusement, un tel dispositif de commande garantit une mesure fiable et précise de la position du piston dans le corps du cylindre. De plus, le dispositif de mesure ne comprend pas d'aimant et n'est donc pas soumis aux perturbations électromagnétiques éventuelles de son environnement. Le dispositif de commande selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou 15 selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le moyen élastique a une première extrémité fixée à une face transversale du piston et une seconde extrémité en appui contre le capteur de force ; - le capteur de force est accolé à une paroi transversale du corps ; - le moyen élastique est un ressort ; 20 - le ressort est un ressort hélicoïdal ou un ressort de compression en élastomère ou un empilement de rondelles Belleville ; - le moyen élastique est un élément en matériau déformable élastique ; - le matériau déformable élastique est un élastomère ; - le moyen élastique et le capteur de force sont logés dans une chambre du 25 corps du cylindre, - la chambre est délimitée par la paroi transversale du corps du cylindre à laquelle est accolée le capteur de force, par l'alésage interne et par la face du piston à laquelle est fixée la première extrémité du ressort ; - la chambre est une chambre à volume variable du corps du cylindre ; 30 - le piston comporte une tige de commande s'étendant selon l'axe longitudinal à partir de la face transversale du piston et traversant un orifice ménagé dans l'ensemble formé par le capteur de force et la paroi transversale du corps du cylindre ; - le moyen élastique entoure la tige de commande ; 35 - le capteur de force est un capteur piézoélectrique ; 3064321 3 le dispositif électronique comporte une unité de traitement apte à délivrer une information liée à la position du piston dans le corps du cylindre à partir du signal électrique généré par le capteur de force, l'unité de traitement étant fixée sur le corps du cylindre ; 5 le cylindre est un cylindre d'embrayage de véhicule automobile ou un cylindre de freinage ; le cylindre est un cylindre hydraulique ou un cylindre pneumatique ; le cylindre est un cylindre de type émetteur ou récepteur ; le corps du cylindre et/ou le piston sont réalisés principalement en matière plastique. Un autre objet de l'invention concerne un procédé de mesure de la position d'un piston dans un corps d'un cylindre d'un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de mesure d'une grandeur physique liée à la position du piston dans le corps du cylindre par le capteur de force du dispositif de commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et illustratifs, en référence à la figure annexée qui illustre une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention. Sur la figure, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l'invention. Dans la description et les revendications, on utilisera, les termes "externe" et "interne", ou « extérieur » et « intérieur » ainsi que les orientations "axiale" et "radiale" pour désigner, selon les définitions données dans la description, des éléments du cylindre de commande hydraulique. Par convention, l'orientation "radiale" est dirigée orthogonalement à l'axe X de coulissement du piston du cylindre déterminant l'orientation "axiale" et, de l'intérieur vers l'extérieur en s'éloignant dudit axe. Les termes "externe" et "interne" ou « extérieur » et « intérieur » sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre, par référence à l'axe X, un élément proche de l'axe est ainsi qualifié d'interne par opposition à un élément externe situé radialement en périphérie. Par 3064321 4 ailleurs, les termes "arrière" AR et "avant" AV sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre selon la direction axiale. La figure 1 illustre un dispositif de commande 1 selon un mode de 5 réalisation préféré de l'invention. Le dispositif de commande 1 comporte un cylindre 10 ayant un corps 12 globalement tubulaire s'étendant axialement le long d'un axe longitudinal, noté X. Le corps 12 comporte un alésage interne 14 logeant un piston 16. Le piston 16 est apte à coulisser dans l'alésage interne 14 selon l'axe longitudinal X. Le 10 piston 16 comporte une tige de commande 17 s'étendant selon l'axe longitudinal X à partir d'une face transversale du piston. Le corps 12 comporte à l'avant une première chambre 18 à volume variable, dit chambre avant 18, qui est délimitée axialement, d'avant en arrière, par une paroi transversale avant 20 du corps 12, par l'alésage interne 14 et par une 15 face avant 22 du piston 16. En outre, la chambre avant 18 est configurée pour recevoir un fluide 24. Par exemple, le fluide comporte un gaz ou un liquide ou un mélange de gaz et de liquides. De préférence, le fluide 24 comprend majoritairement de l'huile. En outre, le corps 12 comporte à l'arrière une seconde chambre 25 à 20 volume variable, dit chambre arrière 25, qui est délimitée axialement, d'avant en arrière, par une face arrière 26 du piston 16 opposée à la face avant 22 du piston, par l'alésage interne 14 et par une paroi transversale arrière 28 du corps 12 opposée à la paroi transversale avant 20 du corps. Les variations de volume à un instant donné des chambres avant 18 et arrière 25 sont complémentaires de sorte 25 que le volume total des volumes des chambres avant 18 et arrière 25 est invariant au cours du temps. Par ailleurs, le corps 12 du cylindre peut être réalisé d'une seule pièce ou d'au moins deux parties, à savoir une partie avant et une partie arrière qui sont solidarisées l'une à l'autre. 30 Le corps 12 peut être réalisé en matière plastique, par exemple en polyamide 6-6 renforcé, en métal par moulage ou forgeage puis usinage, ou être réalisé en partie en métal et en partie en plastique. Le piston 16 est réalisé en métal ou en plastique. Ce type de cylindre est notamment destiné à être utilisé dans des systèmes 35 hydrauliques de commande d'embrayage pour véhicule automobile qui comportent 3064321 5 un cylindre de type émetteur, dit émetteur ou cylindre de commande, qui est relié par un circuit hydraulique à un cylindre de type récepteur, dit récepteur. Ainsi, le récepteur comporte également un corps présentant un alésage interne dans lequel coulisse un piston, celui-ci étant apte à agir sur la butée d'un embrayage, par 5 exemple par l'intermédiaire d'une tige de commande agissant sur une fourchette d'embrayage. En fonctionnement, l'émetteur est destiné à expulser vers le récepteur un fluide, tel que de l'huile, qui est contenu dans sa chambre avant, notamment une chambre hydraulique pour un cylindre hydraulique. Lorsque le conducteur débraye, 10 la tige de commande 17 du cylindre 10 est déplacée de telle sorte que le piston 16 du cylindre 10 chasse le fluide hydraulique en direction du récepteur de manière à actionner l'embrayage. Le dispositif de commande 1 comporte en outre un dispositif électronique 30 comprenant un moyen élastique 32 et un capteur de force 34 apte à mesurer et 15 délivrer une grandeur physique liée à la position du piston 16 dans le corps 12 du cylindre10. Le moyen élastique 32 et le capteur de force 34 sont logés dans la chambre arrière 25 du corps 12 du cylindre 10. Le moyen élastique 32 est agencé entre le piston 16 et le capteur de 20 force 34 de sorte que le déplacement du piston 16 dans le corps 12 entraîne une déformation du moyen élastique 32. Le capteur de force 34 est apte à mesurer la force exercée par le moyen élastique 32 lors de sa déformation. De préférence, le capteur de force 34 est un capteur piézoélectrique. 25 Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le capteur de force 34 est accolé à la paroi transversale arrière 28 du corps 12. Avantageusement, le moyen élastique 32 est un ressort 36 ayant une première extrémité 40 fixée à la face transversale arrière 26 du piston 16 et une seconde extrémité 44 en appui contre le capteur de force 34. Le déplacement du 30 piston 16 dans le corps 12 entraîne, notamment une déformation du ressort 36 selon l'axe longitudinal X. De préférence, le ressort 36 est un ressort hélicoïdal. Alternativement, le ressort 36 est un ressort de compression en élastomère ou un empilement de rondelles Belleville. 3064321 6 Dans un autre mode de réalisation non représenté, le moyen élastique peut être un élément en matériau déformable élastique ayant une première extrémité fixée à la face transversale arrière du piston et une seconde extrémité en appui contre le capteur de force. Le matériau déformable élastique peut être un 5 élastomère, tel que du caoutchouc. La tige de commande 17 s'étend selon l'axe longitudinal X à partir de la face transversale arrière 26 du piston 14. Elle est conformée pour traverser un orifice 46 ménagé dans l'ensemble formé par le capteur de force 34 et la paroi transversale arrière 28 du corps 12 du cylindre 10. Avantageusement, le ressort 36 entoure la tige de commande 17. En fonctionnement, toujours dans le cas d'un cylindre de type émetteur d'un dispositif de commande hydraulique d'embrayage, lorsque le conducteur débraye, la tige de commande 17 du cylindre 10 est déplacée de telle sorte que le piston 16 du cylindre 10 chasse le fluide hydraulique en direction du récepteur de 15 manière à actionner l'embrayage. Ainsi, lorsque le conducteur débraye, la tige de commande 17 est déplacée de sorte que le piston 16 coulisse dans l'alésage interne 14 d'arrière en avant réduisant ainsi le volume de la chambre avant 18 contenant le fluide hydraulique 24 et augmentant par conséquent le volume de la chambre arrière 25 dans laquelle le ressort 36 se décompresse. La force appliquée 20 par le ressort 36 sur le capteur de force 34 diminue. Inversement, lorsque la chambre avant 18 se remplit de fluide hydraulique 24, son volume augmente tandis que le volume de la chambre arrière 25 diminue d'autant par le déplacement du piston d'avant en arrière. Le ressort 36 est alors de plus en plus comprimé que le volume de la chambre avant 18 25 augmente, générant ainsi une force de plus en plus grande sur le capteur de force 34. En outre, le dispositif électronique 30 comporte une unité de traitement 50 apte à délivrer une information liée à la position du piston 16 dans le corps du cylindre à partir du signal électrique généré par le capteur de force 34. L'unité de 30 traitement 50 est fixée sur le corps 12 du cylindre 10. Par ailleurs, le dispositif électronique 30 peut comporter un connecteur (non illustré) permettant de raccorder le dispositif électronique, et notamment l'unité de traitement 50, à d'autres composants électriques et électroniques, tels qu'une unité de pilotage d'un véhicule automobile, de manière à autoriser l'échange de 35 données entre le cylindre et son environnement. 3064321 7 Un dispositif de commande selon l'invention permet de mettre en oeuvre un procédé de mesure de la position d'un piston dans un corps de cylindre selon l'invention en mesurant une grandeur physique liée à la position du piston dans le 5 corps du cylindre par le capteur de force du dispositif de commande. Autrement dit, le capteur de force du dispositif de commande mesure la force exercée par le moyen élastique et la retranscrit en une position du piston dans le corps du cylindre. Avantageusement, un tel dispositif de commande selon l'invention permet ainsi de garantir une mesure fiable et précise de la position du piston dans le corps du cylindre sans l'utilisation d'un aimant et donc sans soumettre le dispositif de mesure aux perturbations électromagnétiques éventuelles de son environnement. Selon l'invention, le cylindre peut être un cylindre de type émetteur ou récepteur. En outre, le cylindre du dispositif de commande peut être notamment un 15 cylindre d'embrayage de véhicule automobile ou un cylindre de freinage pour véhicule automobile. Par ailleurs, le cylindre peut être un cylindre hydraulique ou un cylindre pneumatique. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle 20 comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou 25 « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (1) comportant un cylindre (10) et un dispositif électronique (30), dans lequel : le cylindre (10) comporte un corps (12) s'étendant le long d'un axe longitudinal (X) et comprenant un alésage interne (14), et un piston (16) logé dans l'alésage interne (14) et apte à coulisser dans ledit alésage interne selon l'axe longitudinal (X), le dispositif électronique (30) comporte un moyen élastique (32) et un capteur de force (34) apte à mesurer et délivrer une grandeur physique liée à la position du piston (16) dans le corps (12) du cylindre, le moyen élastique (32) étant agencé entre le piston (16) et le capteur de force (34) de sorte que le déplacement du piston (16) dans le corps (12) entraîne une déformation du moyen élastique (32), et le capteur de force (34) étant apte à mesurer une force exercée par le moyen élastique (32) lors de sa déformation. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel le moyen élastique a une première extrémité (40) fixée à une face transversale (26) du piston (16) et une seconde extrémité (44) en appui contre le capteur de force (34), le capteur de force (34) étant accolé à une paroi transversale (28) du corps (12). 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, dans lequel le moyen élastique et le capteur de force (34) sont logés dans une chambre (25) du corps (12) du cylindre (10), la chambre (25) étant délimitée par la paroi transversale (28) du corps (12) du cylindre à laquelle est accolée le capteur de force (34), par l'alésage interne (14) et par la face transversale (26) du piston (16) à laquelle est fixée la première extrémité (40) du ressort (36). 4. Dispositif de commande selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le piston (16) comporte une tige de commande (17) s'étendant selon l'axe longitudinal (X) à partir de la face transversale (26) du piston (16) et traversant un orifice (46) ménagé dans l'ensemble formé par le capteur de force (34) et la paroi transversale (28) du corps (12) du cylindre (10). 3064321 9 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, dans lequel le moyen élastique entoure la tige de commande (17). 6. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 dans lequel le moyen élastique est un ressort (36) et/ou un élément en matériau deformable élastique. 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, dans lequel le ressort (36) est un ressort hélicoïdal ou un ressort de compression en élastomère ou un empilement 10 de rondelles Belleville. 8. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le capteur de force (34) est un capteur piézoélectrique. 15 9. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif électronique (30) comporte une unité de traitement (50) apte à délivrer une information liée à la position du piston (16) dans le corps (12) du cylindre (10) à partir du signal électrique généré par le capteur de force (34), l'unité de traitement (50) étant fixée sur le corps du cylindre. 20 10. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cylindre est un cylindre d'embrayage de véhicule automobile ou un cylindre de freinage. 25 11. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cylindre est un cylindre hydraulique ou un cylindre pneumatique. 12. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, dans lequel le cylindre est un cylindre de type émetteur ou récepteur. 13. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (12) du cylindre et/ou le piston (16) sont réalisés principalement en matière plastique. 3064321 10 14. Procédé de mesure de la position d'un piston dans un corps d'un cylindre d'un dispositif de commande (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de mesure d'une grandeur physique liée à la position du piston dans le corps du cylindre par le capteur de force du dispositif de commande. 5