FR2589231A1 - Detecteur de deplacement angulaire d'un arbre rotatif - Google Patents
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Abstract
LE DETECTEUR DES DEPLACEMENTS ANGULAIRES D'UN ARBRE ROTATIF COMPREND UN DETECTEUR DE PROXIMITE 8 MONTE RIGIDEMENT SUR UNE OSSATURE RIGIDE 4 SOLIDAIRE DU SUPPORT DE L'ARBRE ROTATIF DE FACON TELLE QUE SA TETE 9 SOIT ORIENTEE SELON UNE DIRECTION Y S'ETENDANT RADIALEMENT PAR RAPPORT A L'AXE X DUDIT ARBRE ET QU'IL PUISSE AINSI DETECTER LA DISTANCE ENTRE CETTE TETE ET UNE CIBLE METALLIQUE DISPOSEE EN REGARD DE LADITE TETE SELON LA DIRECTION Y ET UNE CIBLE METALLIQUE 13 SOLIDAIRE DE L'ARBRE ROTATIF ET DISPOSEE EN REGARD DE LA TETE DU DETECTEUR SELON LA DIRECTION Y, CIBLE CONSTITUEE PAR UNE PLAQUETTE METALLIQUE D'EPAISSEUR CONSTANTE INCURVEE SELON UN TRONCON DE CYLINDRE DE GENERATRICES PARALLELES A L'AXE X ET DONT LA DIRECTRICE EST UN ARC D'UN SPIRALE D'ARCHIMEDE D'AXE X.
Description
L'invention est relative aux dispositifs destinés à détecter ou capter avec précision les déplacements angulaires des arbres rotatifs.
Elle s'applique plus particulièrement. mais non exclusivement, au cas où l'arbre concerné est soumis à des vibrations et est situé dans un milieu pollué, comme c'est le cas par exemple des arbres rotatifs des actionneurs destinés à régler les positions longitudinales des crémaillères commandant les pompes d'injection de certains moteurs Diesel de grande puissance.
Les détecteurs de déplacements angulaires actuellement proposés sur le marché ne permettent pas de résoudre ce problème de manière fiable en raison notamment des usures par frottement pour les capteurs potentiométriques et de l'encrassement pour les capteurs optiques.
L'invention permet de résoudre le problème indiqué d'une manière précise et durable.
A cet effet, les détecteurs angulaires selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comportent - un détecteur de proximité, notamment du type inductif,
monté rigidement sur une ossature rigide solidaire du
support de l'arbre rotatif de façon telle que sa tëte
soit orientée selon une direction Y s'étendant radia
lement par rapport à l'axe X dudit arbre et qu'il
puisse ainsi détecter la distance entre cette tête et
une cible métallique disposée en regard de ladite tête
selon la direction Y, - et une cible métallique solidaire de l'arbre rotatif
et disposée en regard de la tête du détecteur selon la
direction Y, cible constituée par une plaquette metal
lique d'épaisseur constante incurvée selon un tronçon
de cylindre de génératrices parallèles à l'axe X et
dont la directrice est un arc de spirale, de préfé
rence un arc d'une spirale d'Archimède d'axe X.
monté rigidement sur une ossature rigide solidaire du
support de l'arbre rotatif de façon telle que sa tëte
soit orientée selon une direction Y s'étendant radia
lement par rapport à l'axe X dudit arbre et qu'il
puisse ainsi détecter la distance entre cette tête et
une cible métallique disposée en regard de ladite tête
selon la direction Y, - et une cible métallique solidaire de l'arbre rotatif
et disposée en regard de la tête du détecteur selon la
direction Y, cible constituée par une plaquette metal
lique d'épaisseur constante incurvée selon un tronçon
de cylindre de génératrices parallèles à l'axe X et
dont la directrice est un arc de spirale, de préfé
rence un arc d'une spirale d'Archimède d'axe X.
L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.
Dans ce qui suit, l'on va decrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative.
Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent respectivement en vue latérale, portion coupée selon
I-I, figure 2, et en vue en bout, couvercle ôté, un détecteur angulaire établi selon l'invention.
I-I, figure 2, et en vue en bout, couvercle ôté, un détecteur angulaire établi selon l'invention.
L'arbre rotatif 1 dont on désire détecter les positions angulaires est monté, par l'intermédiaire de paliers 2 équipés notamment de roulements, dans un boitier rigide 3.
Les rotations de cet arbre 1 peuvent être commandées de toute manière désirable et être exploitées à toutes fins désirables.
Dans une application intéressante, l'arbre rotatif est celui d'un actionneur électromagnétique télécommandé associé à un mécanisme propre à transformer ses rotations en translations en vue de régler une pompe d'injection de moteur Diesel.
On prolonge axialement le boitier 3 par une bride 4 vissée sur ce boitier à l'aide de vis 5 et équipée d'une entretoise transversale 6 fixée sur elle à l'aide de vis 7.
Un detecteur de proximité 8 est monté sur l'entretoise 6, à l'intérieur de la bride 4, en une position telle que 1 axe Y de la tete 9 de ce détecteur soit orienté radialement par rapport à l'axe X de l'arbre 1.
Pour que la position de la tête 9 selon l'axe Y puisse être ajustée avec précision, on a recours à deux écrous 10, 11 propres à être vissés sur le corps fileté 12 du detecteur 8 et à enserrer entre eux la portion centrale de l'entretoise 6, laquellee-st traversée par ledit corps.
Le détecteur de proximité considéré est d'un type connu exploitant une variation d'impédance engendrée par des courants de Foucault.
Plus précisément ce détecteur comprend une bobine électrique propre à engendrer à la sortie de la tete 9, selon l'axe Y, un champ magnétique alternatif à haute fréquence.
Si une cible conductrice se présente alors dans ce champ. celui-ci induit des courants de Foucault dans ladite cible et ces courants modifient à leur tour l'impédance de la bobine.
Ces variations d'impédance, après démodulation et linéarisation, sont transformées en une tension continue qui est proportionnelle à la distance d entre la tête 9 et la cible.
On constitue ici une telle cible par une plaquette métallique 13 solidarisée avec l'arbre 1 par un prolongement 14 en forme de secteur circulaire.
Ce prolongement 14 se termine du côté de l'arbre~ 1 par une rondelle 15 vissée sur un bout de cet arbre par un écrou 16 et calée angulairement sur ledit arbre à l'aide d'une goupille excentrée 17.
Quant à la plaquette 13, elle présente la forme d'une tuile d'épaisseur constante dont la surface moyenne est incurvée selon un tronçon de cylindre défini comme suit : ses génératrices sont parallèles à l'axe X et sa directrice est un arc d'une spirale d'Archimède ayant son centre O sur l'axe X.
On rappelle qu'une telle spirale de centre O est la trajectoire plane décrite par un point M se déplaçant uniformément sur une demi-droite ayant son origine en O quand cette demi-droite tourne d'un mouvement uniforme dans le plan concerné autour du centre O : quand cette demi-droite parcourt un angle de, la distance entre le point M et le centre 0 croit d'une quantité dR qui est égale à kid8, k étant un coefficient constant de proportionnalité.
En d'autres termes, dans le montage décrit, tout déplacement angulaire de de la cible 13 autour de 1 axe
X est rigoureusement proportionnel au déplacement rectiligne dR, compté le long de l'axe Y, du point P où la face interne de ladite cible 13 coupe cet axe Y.
X est rigoureusement proportionnel au déplacement rectiligne dR, compté le long de l'axe Y, du point P où la face interne de ladite cible 13 coupe cet axe Y.
Il suffit donc de détecter ce déplacement dR pour connaitre le déplacement angulaire de correspondant, et c'est précisément le rôle du montage ci-dessus.
En effet, tout déplacement angulaire de l'arbre 1 autour de son axe X se traduit par un déplacement angulaire identique de la cible 13 par rapport au détecteur 8, lequel se traduit à son tour par un éloignement ou un rapprochement du point P par rapport à la tete 9 du détecteur, et les tensions continues élaborées par ce dernier en fonction des variations de distance entre la tête 9 et le point P sont directement proportionnelles aux déplacements angulaires à détecter de l'arbre 1.
A titre purement illustratif et bien entendu uniquement limitatif de l'invention, on indique que, dans un mode de réalisation de celle-ci ayant donne toute satisfaction, - la cible était constituée par une plaquette en acier
doux, - l'épaisseur constante de cette cible était de 1,5 mm, - son étendue angulaire autour de l'axe X était de
l'ordre de 60 - son rayon maximum était de l'ordre de 40 mm, - et la différence entre ses rayons extrêmes était de
l'ordre de 5 mm.
doux, - l'épaisseur constante de cette cible était de 1,5 mm, - son étendue angulaire autour de l'axe X était de
l'ordre de 60 - son rayon maximum était de l'ordre de 40 mm, - et la différence entre ses rayons extrêmes était de
l'ordre de 5 mm.
Le détecteur angulaire ainsi obtenu est particulièrement précis, fiable et robuste : en particulier, il est insensible aux vibrations et aux encrassements.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes , notamment celles où la spirale selon laquelle s'étend la directrice de la cible serait autre qu'une spirale d'Archimède.
A titre d'exemple non limitatif, une telle autre spirale pourrait être une spirale logarithmique ; on rappelle qu'une spirale logarithmique de centre Ouest la trajectoire plane décrite par un point M se déplaçant autour du point 0 en s'écartant progressivement de ce point
O de façon telle que la tangente à cette trajectoire au point M demeure inclinée d'un angle constant sur la demidroite OM ; si on appelle R et e les coordonnées polaires du point M, c'est-à-dire respectivement la longueur OM et l'angle compris entre l'axe d'origine des coordonnées et la demi-droite OM, ces coordonnées sont reliées par la relation
R = Ae BO, dans laquelle A et B sont des constantes,
Dans ces cas de spirales autres que la spirale d'Archimède, la relation entre la tension délivrée par le capteur 8 et le déplacement angulaire de l'arbre rotatif 1 n'est plus linéaire : elle est exponentielle dans l'hy prothèse de la spirale logarithmique. I1 faut donc prévoir des moyens spéciaux de calcul ou de comparaison après étalonnage pour rétablir la linéarité.
O de façon telle que la tangente à cette trajectoire au point M demeure inclinée d'un angle constant sur la demidroite OM ; si on appelle R et e les coordonnées polaires du point M, c'est-à-dire respectivement la longueur OM et l'angle compris entre l'axe d'origine des coordonnées et la demi-droite OM, ces coordonnées sont reliées par la relation
R = Ae BO, dans laquelle A et B sont des constantes,
Dans ces cas de spirales autres que la spirale d'Archimède, la relation entre la tension délivrée par le capteur 8 et le déplacement angulaire de l'arbre rotatif 1 n'est plus linéaire : elle est exponentielle dans l'hy prothèse de la spirale logarithmique. I1 faut donc prévoir des moyens spéciaux de calcul ou de comparaison après étalonnage pour rétablir la linéarité.
Claims (4)
1. Dispositif pour détecter les déplacements angulaires d'un arbre rotatif (1), caractérisé en ce qu'il comprend - un détecteur de proximité (8) monté rigidement sur une
ossature rigide (4) solidaire du support -(3) de l'arbre
rotatif de façon telle que sa tête (9) soit orientée
selon une direction Y s'étendant radialement par rapport
à l'axe X dudit arbre et qu'il puisse ainsi détecter la
distance entre cette tête et une cible métallique dis
posée en regard de ladite tête selon la direction Y, - et une cible métallique (13) solidaire de l'arbre rota
tif et disposée en regard de la tête du détecteur selon
la direction Y, cible constituée par une plaquette
métallique d'épaisseur constante incurvée selon un tron
çon de cylindre de génératrices parallèles à l'axe X
et dont la directrice est un arc de spirale.
2. Dispositif de détection angulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la spirale est une spirale d'Archimède d'axe X.
3. Dispositif de détection angulaire selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que son détecteur de proximité (8) est d'un type inductif propre à exploiter la formation, dans la cible (13), de courants de Foucault engendrés par un champ magnétique à haute fréquence.
4. Dispositif de détection angulaire selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le détecteur de proximité (8) est monté sur l'ossature rigide (4) de façon telle que sa position radiale par rapport à l'axe X de l'arbre rotatif (1) puisse être ajustée par vissage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8515987A FR2589231A1 (fr) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | Detecteur de deplacement angulaire d'un arbre rotatif |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8515987A FR2589231A1 (fr) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | Detecteur de deplacement angulaire d'un arbre rotatif |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2589231A1 true FR2589231A1 (fr) | 1987-04-30 |
Family
ID=9324270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8515987A Pending FR2589231A1 (fr) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | Detecteur de deplacement angulaire d'un arbre rotatif |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2589231A1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2901716A (en) * | 1954-03-04 | 1959-08-25 | Bendix Aviat Corp | Variable inductor |
| FR2216554A1 (fr) * | 1973-02-02 | 1974-08-30 | Paris & Du Rhone | |
| DE2730309A1 (de) * | 1977-07-05 | 1979-01-25 | Bosch Gmbh Robert | Winkelsignalgeber fuer rotierende teile |
| EP0025631A1 (fr) * | 1979-09-12 | 1981-03-25 | N.V. Nederlandse Gasunie | Capteur de la position d'un piston |
| NL8201178A (nl) * | 1982-03-22 | 1983-10-17 | Applied Electronics Bv | Kontaktloze, elektrische regelhandel. |
-
1985
- 1985-10-28 FR FR8515987A patent/FR2589231A1/fr active Pending
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| NL8201178A (nl) * | 1982-03-22 | 1983-10-17 | Applied Electronics Bv | Kontaktloze, elektrische regelhandel. |
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