FR2669736A1 - Capteur inductif a reluctance variable. - Google Patents

Abstract

Le capteur comprend une carcasse supportant un bobinage électrique ( 4 ) et, coaxialement à celui -ci, au moins une pièce polaire ( 2 ) et un aimant permanent ( 3 ) accolés. Suivant l'invention, la carcasse est constituée de première (la) et deuxième (1b) parties distinctes, la première supportant de manière standard le bobinage ( 4 ), la pièce polaire (2) et l'aimant (3), la deuxième étant constituée en moyen de support spécifique de l'extrémité d'un câble (7, 8) électrique de sortie raccordé au bobinage (4), des moyens (19, 20) étant prévus sur ces deux parties pour permettre leur assemblage. Application à un capteur de vitesse de roues ou d'arbre moteur, pour véhicule automobile.

Description

La présente invention est relative à un capteur inductif à réluctance variable et, plus particulièrement, à un tel capteur utilisé pour mesurer la vitesse d'un corps en rotation.

On utilise couramment dans les véhicules automobiles des capteurs de ce type pour mesurer la vitesse de rotation des roues du véhicule ou de l'arbre de sortie du moteur, par exemple. Les signaux formés par les capteurs sont exploités par des calculateurs commandant des dispositifs d'allumage et/ou d'injection formant partie d'un moteur à combustion interne propulsant le véhicule, ou un dispositif d'antiblocage des roues, par exemple.

Chaque capteur est alors associé à un disque coaxial au corps en rotation et tournant avec celui-ci à la même vitesse angulaire. Le disque présente à sa périphérie des irrégularités de géométrie, telles que des dents. Le capteur comprend ordinairement une carcasse généralement cylindrique percée d'un trou axial dans lequel sont logés un aimant permanent et au moins une pièce polaire contigus. Un bobinage électrique est enroulé sur l'extérieur de la carcasse, concentriquement à la pièce polaire. Le capteur est monté par rapport au disque de manière à définir, entre une extrémité de la pièce polaire et la périphérie du disque, un entrefer de largeur variable en fonction de la position des dents du disque par rapport à la pièce polaire, quand le disque tourne.

Cet entrefer fait partie d'un circuit magnétique dont la réluctance varie alors avec une fréquence égale à celle du passage des dents du disque devant la pièce polaire du capteur. Il en est de même du signal de tension que l'on peut prélever aux bornes du bobinage du capteur, signal qui, après mise en forme, est exploité pour mesurer la vitesse du corps en rotation.

On décrit en particulier aux brevets français
No. 2 608 770 et 2 609 810 déposés au nom de BENDIX
ELECTRONICS S.A., de tels capteurs dans lesquels le bobinage, l'aimant et la pièce polaire sont portés par une carcasse, l'ensemble étant protégé par un godet et/ou un enrobage en un matériau thermoplastique.

La carcasse définit un logement cylindrique pour l'aimant et la pièce polaire et des moyens de support pour le départ d'un câble électrique raccordé au bobinage pour transmettre le signal de tension prélevé aux bornes de ce bobinage électronique d'exploitation de ce signal.

Les capteurs à réluctance sont installés dans des endroits encombrés et malcommodes d'accès de véhicules automobiles, au voisinage d'organes tels que fusée de roue ou volant d'arbre moteur. Leur géométrie en est souvent affectée et dépend du modèle de véhicule sur lequel ils doivent être installés. Les fabricants sont alors obligés de mettre en place des lignes de fabrication spécifiques des pièces composant un tel capteur, pour répondre aux divers cahiers des charges établis par les constructeurs automobiles.

Cette solution est coûteuse et ne permet pas de rationaliser de manière optimale la fabrication et le contrôle de qualité de ces capteurs, alors même que ceuxci, malgré la diversité des géométries demandées, sont composées pour l'essentiel d'organes identiques bobinages, aimants et pièces polaires notamment.

La présente invention a donc pour but de réaliser un capteur inductif à réluctance variable qui ne présente pas ces inconvénients et qui, en particulier, permet de réduire le nombre et le coût des outillages nécessaires à la fabrication de capteurs répondant à des spécifications variées.

On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un capteur de vitesse à réluctance variable, du type qui comprend une carcasse supportant un bobinage électrique et, coaxialement à celle-ci, au moins une pièce polaire et un aimant permanent accolés. Suivant la présente invention, la carcasse est constituée de première et deuxième parties distinctes, la première supportant le bobinage, la pièce polaire et l'aimant, la deuxième étant constituée en moyen de support de l'extrémité d'un câble électrique de sortie raccordé au bobinage, des moyens étant prévus sur ces deux parties pour permettre leur assemblage.

Grâce à cette caractéristique de la carcasse du capteur suivant l'invention, on peut constituer une pluralité de capteurs différents répondant à des spécifications géométriques différentes, ces capteurs comportant tous une partie identique composée de la première partie de carcasse et des organes "sensibles" montés sur cette partie : bobinage, aimant permanent, pièce polaire. Cet ensemble est alors construit avec un outillage de fabrication et de montage commun à plusieurs capteurs répondant par ailleurs à des spécifications distinctes en matière de géométrie et de connexion par exemple, ce qui permet de rationaliser la fabrication de ces capteurs et donc d'en réduire les coûts de fabrication et de contrôle de qualité.

Suivant une autre caractéristique du capteur selon l'invention, la première partie de la carcasse comprend un logement cylindrique conçu pour recevoir complémentairement au moins l'aimant permanent et présentant une extrémité ouverte munie d'au moins un ergot de retenue agencé de manière à s'écarter élastiquement de l'axe du logement lors d'une insertion de l'aimant dans le logement par cette extrémité, et à retenir ensuite l'aimant dans la cavité.

Suivant encore une autre caractéristique avantageuse du capteur selon l'invention, la deuxième partie de la carcasse comprend un berceau pour le câble et un embout cylindrique creux conçu pour coiffer le ou les ergots de retenue et des pattes de support de ces ergots en position d'assemblage, de manière que ces pattes soient coincées radialement entre l'aimant permanent et l'embout pour empêcher toute sortie de l'aimant hors de son logement.

Une liaison à dent et encoche est établie entre les première et deuxième parties de la carcasse assemblée, dans la zone de recouvrement de la paroi du logement de la première partie de cette carcasse et de l'embout de la deuxième partie.

D'autres caractéristiques et avantages du capteur suivant la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue en coupe axiale du capteur suivant l'invention,
- la figure 2 est une vue éclatée en perspective des deux parties de la carcasse du capteur suivant l'invention, avant assemblage,
- la figure 3 est un schéma en coupe axiale d'une partie du capteur suivant l'invention, qui représente des moyens d'assemblage incorporés à ce capteur,
- la figure 4 est un schéma d'une variante du détail
IV de la figure 3, et
- la figure 5 est un schéma d'une variante des moyens d'assemblage représentés à la figure 3.

On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où il apparaît que le capteur suivant l'invention comprend classiquement une carcasse la, lb, percée d'un logement central généralement cylindrique d'axe X, propre à recevoir coaxialement et bout à bout une pièce polaire 2 et un aimant permanent 3. Un bobinage électrique 4 est formé sur la surface extérieure de la carcasse, au-dessus de la pièce polaire 2 et entre des joues 5 et 6. Les extrémités du fil électrique du bobinage sont reliées à un câble électrique de sortie constitué de fils 7 noyés dans une gaine 8. La liaison est établie par des cosses 9 traversant une partie de la carcasse. L'ensemble des éléments décrits ci-dessus est noyé dans un enrobage 10 en un matériau thermoplastique formé par surmoulage et définissant la géométrie extérieure du capteur. Lors du surmoulage de cet enrobage, une bague 11 est également noyée dans le matériau d'enrobage. L'axe Y de cette bague est parallèle à l'axe X du logement central de la carcasse la, lb. Un boulon ou autre organe de fixation (non représenté) passe dans la bague 11 pour fixer le capteur sur un bâti, en position de fonctionnement. Dans cette position, l'extrémité de la pièce polaire 2 fait face à la périphérie d'une roue dentée solidaire d'un corps en rotation, comme on l'a expliqué en préambule de la présente description. Des capteurs comprenant les organes mentionnés ci-dessus sont décrits aux brevets français précités.

On se réfère maintenant à la vue éclatée de la carcasse du capteur suivant l'invention représentée à la figure 2. Selon l'invention, cette carcasse comprend des première et deuxième parties la et lb respectivement, réalisées séparément. On retrouve sur la vue perspective de la partie la de la carcasse représentée à cette figure, les joues 5 et 6 qui délimitent l'espace réservé au bobinage électrique 4 (non représenté). Les extrémités du fil du bobinage sont soudées aux cosses 9 qui traversent la partie la de la carcasse pour être raccordées aux fils 7 du câble électrique de sortie.

La partie la de la carcasse est creusée d'un logement généralement cylindrique comprenant deux portions axiales lla et 11b aboutées et conformées pour accueillir respectivement la pièce polaire 2 et l'aimant permanent 3, de manière que ces deux organes soient eux-mêmes en appui l'un contre l'autre à l'interface 12 (voir figure 1).

Pour assurer le montage de la pièce polaire 2 sur la partie la de la carcasse suivant l'invention, on peut soit surmouler cette partie sur la pièce, soit enfiler la pièce dans le logement par l'extrémité ouverte de la portion llb du logement. On passe ensuite l'aimant permanent 3 à travers cette extrémité.

Suivant l'invention, celle-ci est conformée de manière à définir une pluralité de pattes 13 munies chacune à son extrémité libre d'un ergot 14. Les pattes 13 sont formées dans la paroi du logement et séparées par des fentes longitudinales 13' qui permettent à ces pattes de fléchir radialement vers l'extérieur.

Ainsi, lorsqu'on insère l'élément 3 dans l'extrémité ouverte de la partie llb du logement, les ergots 14 s'écartent radialement de l'axe X du logement grâce à l'élasticité des pattes 13, jusqu'à ce que l'aimant soit entièrement rentré dans la partie llb du logement (voir figure 3). Alors les ergots 14 reviennent vers l'axe X pour empêcher la sortie de l'aimant hors de son logement.

Dans cette position, la mise en contact physique de la pièce polaire et de l'aimant peut être assurée lors du surmoulage de l'enrobage 10, en ménageant une coulée de la matière de surmoulage sur l'extrémité de l'aimant. En variante (voir figure 4), on peut conformer les dents 14 de manière que celles-ci prennent une configuration 14' avec un flanc 14" incliné sur l'axe X de manière à charger axialement l'aimant 3 vers la pièce polaire 2.

Suivant une caractéristique essentielle de la présente invention, la première partie la de la carcasse ainsi garnie d'un bobinage, d'un aimant permanent et d'une pièce polaire, constitue un ensemble "sensible" unique, propre à être utilisé sans modification dans plusieurs versions différentes d'un même capteur, adapté à des implantations différentes définies dans des cahiers des charges fournies au fabricant par des constructeurs automobiles. L'utilisation d'un ensemble sensible unique dans divers capteurs permet d'en rationaliser la fabrication et le contrôle de qualité et donc de diminuer les coûts de production.

Les différentes versions d'un même capteur se distinguent notamment par des contraintes d'implantation qui réagissent sur la géométrie extérieure du capteur et sur des contraintes de raccordement, qui réagissent sur la nature et la position du câble 7, 8 de raccordement. C'est le rôle de la partie lb de la carcasse que de s'adapter à ces contraintes. La fabrication d'un nouveau capteur revient alors à celle d'une partie lb de carcasse spécifique, pièce qui peut être obtenue simplement par moulage d'une matière plastique. L'adaptation est complétée par un enrobage 10 qui fait appel lui aussi à un moule spécifique. Dans l'ensemble le nombre de moules ou de pièces spécifiques à une nouvelle fabrication est ainsi sensiblement réduit par la présente invention.

On revient à la figure 2 pour décrire en plus de détail la structure de la partie lb de la carcasse du capteur selon l'invention. Comme représenté, cette partie comprend essentiellement un berceau 16 pour le câble 7, 8 et un embout 17 généralement cylindrique et creux, pour assurer l'assemblage des parties la et lb de la carcasse.

Le berceau 16 prend la forme d'une gouttière munie extérieurement de nervures 18. La gouttière reçoit l'extrémité gainée du câble alors que les fils 7 qui sortent de la gaine sont recourbés et passés dans un couloir 15 pour être orientés vers les cosses 9 auxquels ils doivent être raccordés. Les nervures 18 formées sur le berceau 16 servent à assurer l'accrochage de la matière d'enrobage, comme représenté sur la figure 1.

L'embout 17 est creusé d'un évidement cylindrique complémentaire de l'extrémité de la partie lb de la carcasse dans laquelle sont formées les pattes 13. La paroi interne de cet évidement est creusée d'au moins une encoche ou perçage 19. De son côté, la partie lb est munie, sur au moins une des pattes 13, d'une dent 20 qui déborde extérieurement de cette patte. La dent présente une surface extérieure inclinée sur l'axe X du logement de la carcasse, comme représenté sur la coupe de la figure 3.

La position de cette dent est telle que, lorsqu'on enfonce l'embout 17 de la partie lb sur les pattes 13 jusqu'à ce que cet embout vienne buter sur une collerette radiale 21 formée sur la partie la, la dent 20 pénètre dans l'encoche 19. Les deux parties la, lb de la carcasse sont alors assemblées de manière inséparables par la coopération d'un flanc de la dent 20 qui est perpendiculaire à l'axe X, avec un bord de l'encoche 19. Des moyens de mise en repérage angulaire (non représentés) peuvent être prévus sur les parties la, lb pour faciliter l'assemblage de ces parties.

Sur la vue en coupe de la figure 3, on remarquera que, suivant une caractéristique avantageuse du capteur selon l'invention, la présence de l'embout 17 autour des pattes 13 empêche celles-ci de s'écarter de l'axe X du logement, ce qui renforce encore la retenue de l'aimant 3 dans le logement de la carcasse par les ergots 14 formés aux extrémités des pattes 13. Celles-ci sont ainsi en fait coincées entre l'aimant 3 et l'embout 17.

On comprend, sur la coupe de la figure 3, que si l'embout 17 est passé accidentellement sur les pattes 13 avant que l'aimant 3 ait été enfilé dans le logement prévu pour le recevoir, il est pratiquement impossible de détacher les deux parties de la carcasse pour rectifier le mauvais montage et insérer l'aimant dans son logement.

Pour pallier cet inconvénient l'invention propose une variante des moyens d'assemblage de la figure 3, schématisée à la figure 5.

Sur cette figure, il apparaît qu'une dent 20' est formée dans au moins une des pattes 13, de manière que cette dent soit escamotée dans le logement réservé à l'aimant 3 en l'absence de cet aimant, la dent ne débordant pas de la surface exterieure de la patte 13.

Ainsi, si l'on insère par erreur l'embout 17 de la partie lb de la carcasse sur les pattes 13, il n'y aura pas de couplage positif entre ces pièces que l'on pourra alors dégager l'une de l'autre pour insertion de l'aimant 3. Un couplage positif ne pourra être établi que si l'insertion de l'embout 17 a été précédée par l'installation de l'aimant 3 entre les pattes 13, installation qui a pour effet de repousser la dent 20' vers l'extérieur pour que celle-ci déborde alors de la surface externe de la patte 13 sur laquelle elle est formée. Dans cette position la dent 20' est alors prête à assurer un couplage positif et irréversible des deux parties de la carcasse. Celles-ci étant réalisées par moulage, on comprend qu'il n'y a pas de difficultés particulières à réaliser une dent 20' ainsi conformée, avec une matière plastique convenablement choisie.

Après assemblage des deux moitiés de la carcasse, chacune garnie des organes qu'elles supportent, il reste à surmouler l'enrobage 10 dans un moule spécifique à la version du capteur à fabriquer. La partie lb de la carcasse peut comporter des surfaces d'appui également spécifiques permettant un centrage ou autre positionnement correct de la carcasse dans le moule.

On comprend maintenant que, grâce à l'invention, on assure un maximum de standardisation dans une unité de fabrication de capteurs qui doit pouvoir être adaptée, au moindre coût, à des fabrications de versions spécifiques définies par les constructeurs de véhicules automobiles.

On remarquera en outre que la partie lb de la carcasse pourra être adaptée simplement à toutes sortes de câbles équipés ou non de connecteurs intégrés, sans que cette adaptation n' entraîne de modifications dans l'autre partie de la carcasse.

Bien entendu l'invention n' est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi, bien que l'on ait fait constamment référence à un capteur du type "monopolaire", ne comptant qu'une seule pièce polaire, il est clair que l'invention pourrait trouver tout aussi bien application à la fabrication d'un capteur bipolaire dans lequel un aimant permanent est pincé entre deux pièces polaires.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Capteur de vitesse à réluctance variable, du type qui comprend une carcasse supportant un bobinage électrique (4) et, coaxialement à celui-ci, au moins une pièce polaire (2) et un aimant permanent (3) accolés, caractérisé en ce que la carcasse est constituée de première (la) et deuxième (lb) parties distinctes, la première supportant le bobinage (4), la pièce polaire (2) et l'aimant (3), la deuxième étant constituée en moyen de support de l'extrémité d'un câble (7, 8) électrique de sortie raccordé au bobinage (4), des moyens (19, 20) étant prévus sur ces deux parties pour permettre leur assemblage.

2. Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (la) est commune à une pluralité de carcasses différentes conçues chacune pour un capteur particulier et en ce que la deuxième partie (lb) est spécifique à ce capteur particulier.

3. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la deuxième partie (lb) comprend des moyens de positionnement de la carcasse assemblée dans un moule, en vue du surmoulage de la carcasse.

4. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première partie (la) de la carcasse comprend un logement cylindrique (lla, llb) conçu pour recevoir complémentairement au moins l'aimant permanent (3) et présentant une extrémité ouverte munie d'au moins un ergot de retenue (14) agencé de manière à s'écarter élastiquement de l'axe du logement lors d'une insertion de l'aimant (3) dans le logement par cette extrémité et à retenir ensuite l'aimant (3) dans le logement.

5. Capteur conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la première partie (lb) comprend une pluralité d'ergots de retenue (14) formés à l'extrémité d'autant de pattes (13) découpées dans la paroi du logement, ces ergots (14) débordant dans le logement (lob) de manière à s'écarter radialement de son axe lors de l'introduction de l'aimant (3), les pattes (13) ramenant ensuite élastiquement ces ergots dans le logement (lob) contre une extrémité de l'aimant (3) pour retenir celui-ci dans le logement.

6. Capteur conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que chaque ergot (14') présente un flanc (14") incliné sur l'axe du logement et agencé pour venir en appui sur une extrémité de l'aimant (3) de manière à charger l'autre extrémité de celui-ci contre une pièce polaire (2) montée dans la carcasse en face de cette extrémité.

7. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la deuxième partie (lb) de la carcasse comprend un berceau (16) pour le câble et un embout cylindrique (17) creux conçu pour coiffer les ergots (14) et leurs pattes de support (13), en position d'assemblage de manière que celles-ci soient coincées radialement entre l'aimant permanent (3) et l'embout (17), pour empêcher toute sortie de l'aimant hors de son logement.

8. Capteur conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'une liaison à dent (20) et encoche (19) est établie entre les première et deuxième parties (la, lb) de la carcasse assemblée, dans la zone de recouvrement de la paroi du logement de la première partie de cette carcasse et de l'embout (17) de la deuxième partie.

9. Capteur conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que ladite liaison comprend au moins une dent (20) débordant de la surface extérieure d'une patte (13) pour s'engager dans une encoche (19) s'ouvrant sur la paroi intérieure de l'embout creux (17).

10. Capteur conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que la dent (20') déborde au repos dans le logement (llb) réservé à l'aimant (3), celui-ci chassant cette dent au-delà de la paroi du logement lors son installation dans le logement de manière qu'elle pénètre alors dans l'encoche (19) prévue dans l'embout (17) lors de l'insertion de celui-ci sur l'extrémité de la paroi du logement (llb).

11. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la liaison dent-encoche est irréversible.