FR2821432A1 - Capteur accelerometrique, notamment de cliquetis - Google Patents
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Abstract
Il comprend a) une embase cylindrique (1') formée d'un fût axial (2'), débordant d'un épaulement annulaire (3'), et, empilées l'une sur l'autre et sur ledit épaulement : b) une rondelle (6') en matériau piézoélectrique pincée entre deux électrodes radiales associées (7'1 , 7'2 ), c) une masse sismique annulaire (9'), le capteur comprenant en outre des moyens pour retenir l'empilage ainsi formé. Suivant l'invention ces moyens de retenue comprennent des couches (5', 8', 14'1 , 14'2 ) de produit adhésif, interposées chacune entre deux faces en regard des pièces empilées.
Description
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La présente invention est relative à un capteur accélérométrique et, plus particulièrement, à un tel capteur sensible au phénomène de cliquetis susceptible d'affecter le fonctionnement d'un moteur à combustion interne.
On a représenté en vue perspective, à la figure 1 du dessin annexé, un capteur de cliquetis connu de la technique antérieure, comprenant une embase métallique cylindrique 1 formée d'un fût axial 2 débordant d'un épaulement annulaire 3, le fût et l'épaulement étant tous deux traversés par un trou axial 4, le capteur comprenant en outre une pluralité de rondelles passées sur le fût 2 et empilées sur l'épaulement 3. On trouve ainsi, à partir de cet épaulement et empilés dans cet ordre : une rondelle 5 en matériau électriquement isolant, une rondelle 6 en un matériau piézoélectrique et ses électrodes 71, 72 accolées chacune à une de ses faces d'extrémité espacées axialement, une deuxième rondelle isolante 8, une rondelle métallique 9 constituant une masse sismique, et un écrou métallique Il vissé sur un filetage 12 formé sur le fût 2, l'écrou serrant l'ensemble des rondelles énumérées cidessus contre l'épaulement 3 de l'embase.
Le capteur décrit ci-dessus peut être fixé sur un moteur à combustion interne à l'aide d'un boulon passant dans le trou axial 4. On sait qu'un tel capteur est sensible à des efforts subis par le moteur suivant l'axe du capteur, tels que des vibrations dues au phénomène de cliquetis, et délivre entre les électrodes 71, 72 un signal électrique représentatif de ces efforts, le signal résultant de la pression exercée par la masse 9, accélérée par lesdits efforts, sur la rondelle 6 en matériau piézoélectrique. On sait aussi qu'à la détection d'un cliquetis dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, le calculateur commandant le fonctionnement du moteur réagit en réduisant l'angle d'avance à l'allumage
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pour tenter de faire disparaître ce cliquetis, qui pourrait être autrement responsable, à la longue, d'une dégradation mécanique du moteur.
L'utilisation d'un écrou pour retenir les diverses rondelles sur le fût de l'embase présente divers inconvénients. Tout d'abord on constate que l'application des faces en regard des rondelles empilées l'une contre l'autre n'est pas toujours parfaite et laisse subsister parfois des volumes d'air qui perturbent l'homogénéité de la transmission des vibrations acoustiques que le capteur est chargé de détecter, au détriment de la qualité du signal délivré par ce dernier.
Le capteur compte, par ailleurs, nombre de pièces, empilées sur une embase complexe, qui doit notamment comporter un filetage pour recevoir l'écrou de serrage. En outre on observe que la masse sismique 9 du capteur de la figure 1 doit être fendue en 13 pour permettre la pénétration d'une matière plastique d'enrobage du capteur, lors d'une opération de surmoulage de ce dernier avec cette matière. Toutes ces dispositions font du capteur de la figure 1 un objet relativement coûteux à réaliser.
Enfin la présence de l'écrou accroît l'encombrement du capteur alors qu'on recherche actuellement une miniaturisation poussée de ce type de capteur.
La présente invention a précisément pour objet de réaliser un capteur accélérométrique qui ne présente pas les inconvénients énoncés ci-dessus et qui, en particulier, assure une propagation non perturbée des vibrations à détecter, tout en permettant une fabrication du capteur à coût contenu, avec réduction de l'encombrement de celui-ci.
On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un capteur accélérométrique comprenant a) une embase cylindrique formée d'un fût axial débordant d'un
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épaulement annulaire et, empilées l'une sur l'autre et sur ledit épaulement : b) une rondelle en matériau piézoélectrique pincée entre deux électrodes radiales associées, c) une masse sismique annulaire, le capteur comprenant en outre d) des moyens pour retenir l'empilage ainsi formé. Suivant l'invention ces moyens de retenue comprennent au moins une couche d'un produit adhésif, interposée entre deux faces en regard des pièces empilées.
Comme on le verra plus loin en détail, les moyens de retenue utilisés dans le capteur suivant l'invention permettent de se passer de l'écrou, coûteux et encombrant, du capteur de la technique antérieure représenté à la figure 1. En outre l'utilisation d'une couche d'un produit adhésif entre deux faces en regard des pièces empilées dans le capteur assure une élimination efficace de tout volume d'air dans l'interface, ceci au bénéfice de la qualité du signal délivré par le capteur.
Suivant d'autres caractéristiques, optionnelles, du capteur selon l'invention : la couche de produit adhésif est conductrice de l'électricité et interposée entre une face d'une électrode et la face en regard de la rondelle piézoélectrique, la couche est électriquement isolante et interposée entre une face d'une électrode et la face en regard de l'épaulement de l'embase ou de la masse sismique, chacune des électrodes est enduite, sur la face en regard de la rondelle piézoélectrique, d'une couche d'un produit adhésif conducteur de l'électricité et, sur l'autre face, d'une couche d'un produit électriquement isolant, les moyens de retenue comprennent en outre un enrobage en une matière plastique.
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D'autres caractéristiques et avantages de 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 perspective d'un capteur de la technique antérieure, décrit en préambule de la présente description, et la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation du capteur accélérométrique suivant la présente invention.
On se réfère à cette dernière figure où des références numérique identiques, affectées d'un"prime", à des références utilisées sur la figure 1, repèrent des pièces identiques ou similaires.
C'est ainsi qu'on retrouve dans le capteur de la figure 2, l'embase l'comportant un fût 2'et un épaulement 3', celui-ci recevant, dans cet ordre, une rondelle 6'en un matériau piézoélectrique équipée de ses deux électrodes 7'1 et 7'2, et une masse sismique 9'.
On ne retrouve pas les rondelles 5 et 8 qui, dans le capteur de la figure 1, servent à isoler électriquement les électrodes 71 et 72 des pièces métalliques qui leur sont adjacentes, à savoir l'embase 1 et la masse sismique 9.
Suivant l'invention, au moins l'une de ces rondelles 5,8 (avantageusement les deux) est remplacée par une couche 5', 8'respectivement, d'un produit adhésif électriquement isolant.
A titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, ce produit peut être constitué par une colle acrylique ou une colle à base de silicones ou à base de caoutchouc.
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, au moins l'une des électrodes 7'i, 7'2 (avantageusement les deux) est retenue contre la face adjacente de la rondelle piézoélectrique 6'par une couche
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d'un produit adhésif conducteur de l'électricité 14'1, 14'2 respectivement.
A titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, ce produit peut être constitué par la colle acrylique mentionnée ci-dessus, convenablement chargée de particules métalliques, en forme de microbilles ou de poussières métalliques très fines, par exemple.
On comprend que les couches de produits adhésifs mentionnées ci-dessus constituent ensemble des moyens de retenue sur l'embase 1, des pièces empilées sur l'épaulement 3'die cette embase. L'écrou 11 du capteur de la figure 1 n'est donc plus nécessaire pour assurer la cohésion de la pile constituée par ces pièces.
Suivant l'invention, cette cohésion est d'ailleurs renforcée par un enrobage 15 en une matière plastique isolante assurant la protection du capteur. Cet enrobage est mis en place par un surmoulage des pièces du capteur.
Dans cette optique, les parois externes du fût 2'et de l'épaulement 3'de l'embase l'sont creusées de gorges annulaires 161, 162 et 171, 172 respectivement. Lors du surmoulage, la matière plastique utilisée passe par-dessus la masse sismique 6'pour venir noyer les gorges 161, 162- Elle noie également les gorges 171, 172. Ces gorges garantissent l'accrochage et l'étanchéité de l'enrobage 15 sur le capteur.
Les diverses pièces du capteur, rondelle piézoélectrique, électrodes, masse sismique, sont alors fermement retenues entre l'enrobage 15 et l'épaulement 3' de l'embase 1', cet enrobage constituant ainsi un moyen de retenue complétant l'action des couches de produits adhésifs, ces dernières assurant seules la cohésion du capteur jusqu'à la formation de l'enrobage 15.
Surtout, ces couches de produit adhésif, déposées à l'état visqueux, permettent de remplir complètement les espaces délimités par chaque paire de faces en regard des
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pièces empilées, lors de l'empilage de ces pièces. Il ne demeure alors dans ces espaces plus aucun volume d'air susceptible de perturber l'homogénéité de la propagation des vibrations que le capteur suivant l'invention a pour mission de détecter. C'est là un avantage important apporté par la présente invention.
Avantageusement on choisira un produit adhésif restant visqueux, c'est-à-dire non rigide ou cassant, dans tout le domaine de température de fonctionnement du capteur, de manière que l'homogénéité des espaces chargés de produits adhésifs se maintienne constamment.
On remarquera que les couches adhésives, conductrices ou isolantes, peuvent être formées directement sur les électrodes 7'1 7'2, avant l'assemblage des pièces du capteur, de manière à faciliter le montage du capteur.
L'invention permet ainsi de supprimer, outre l'écrou 11, deux pièces également présentes dans le capteur de la figure 1, à savoir les rondelles isolantes 5 et 8, avantageusement remplacées par les couches adhésives isolantes 5'et 8'. Ces suppressions se font évidemment au bénéfice du coût de fabrication du capteur. En outre la suppression de l'écrou permet d'extraire de la masse sismique à la fois cet écrou et l'embase du capteur. La masse sismique est alors constituée de la seule rondelle 9', ce qui permet d'en définir le poids et la géométrie avec plus de précision.
Il n'est plus nécessaire de fendre cette rondelle 9', contrairement à celle du capteur de la figure 1. En effet, une fente n'est plus nécessaire pour permettre la pénétration de la matière plastique d'enrobage dans le capteur, cette matière plastique enveloppant la masse sismique comme décrit ci-dessus.
La suppression de l'écrou 11 du capteur de la figure 1 permet de réduire la hauteur du capteur et donc son encombrement, ou d'accroître la masse sismique, à hauteur
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constante. La réduction de la hauteur du capteur permet d'accroître l'écart entre la fréquence de résonance du capteur et le domaine des fréquences d'utilisation, ceci au bénéfice de la linéarité du signal fourni par le capteur.
Comme cela apparaît sur la figure 2, le capteur est fixé, par exemple sur le carter 18 d'un moteur à combustion interne, au moyen d'un boulon 19 à tête creuse. L'enrobage 15 définit un logement axial pour la tête du boulon 19, qui peut alors s'appuyer sur l'extrémité de l'embase 1'opposée à celle qui s'appuie sur le carter 18.
La tête du boulon est alors, de manière favorable, plus proche du carter 18 que celle (non représentée) qui fixe le capteur de la figure 1 et qui forme partie de la masse sismique. La tête du boulon 19 du capteur suivant l'invention n'étant pas solidaire de la masse sismique, n'entrave plus les vibrations de cette dernière et n'introduit plus de résonances supplémentaires, tout ceci au bénéfice de la qualité du signal délivré par le capteur.
Comme cela apparaît aussi sur la figure 2, l'enrobage 15 est conformé également de manière à définir une douille de protection 20 pour deux broches de connexion des électrodes 7'i, 7'2 à un appareil d'exploitation du signal délivré par le capteur.
Cet enrobage peut encore être avantageusement conformé pour s'opposer à la perte du boulon 19. Pour ce faire on peut prévoir de former un ou plusieurs godrons tels que celui référencé 21 sur la figure 2, sur la paroi annulaire 22 de cet enrobage qui fait face à la tête du boulon 19, pour retenir à frottement la tête du boulon dans le logement axial délimité par l'enrobage.
Il apparaît maintenant que la présente invention permet bien d'atteindre les buts annoncés, à savoir fournir un capteur accélérométrique assurant la délivrance
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d'un signal de qualité améliorée, pouvant être fabriqué à coût contenu et présentant un encombrement réduit. Il apparaît également que ces buts sont atteints grâce à la double fonction, d'assemblage de pièces et d'homogénéisation des interfaces, assignée, suivant la présente invention, aux couches de produits adhésifs utilisées.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Elle s'étend au contraire à tout capteur du même type comportant au moins une couche de produit adhésif colmatant un espace situé entre deux pièces empilées.
Claims (9)
1. Capteur accélérométrique comprenant a) une embase cylindrique (1') formée d'un fût axial (2') débordant d'un épaulement annulaire (3'), et, empilées l'une sur l'autre et sur ledit épaulement : b) une rondelle (6') en matériau piézoélectrique pincée entre
deux électrodes radiales associées (7'i, 7'2), c) une masse sismique annulaire (9'), le capteur comprenant en outre d) des moyens pour retenir l'empilage ainsi formé, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue comprennent au moins une couche (5', 8', 14'1, 14'2) d'un produit adhésif, interposée entre deux faces en regard des pièces empilées.
2. Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche (14'l, 14'2) est conductrice de l'électricité et interposée entre une face d'une électrode (7'1, 7'2) et la face en regard de ladite rondelle piézoélectrique (61).
3. Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche (5', 8') est électriquement isolante et interposée entre une face d'une électrode (7'i, 7'2) et la face en regard dudit épaulement (3') ou de ladite masse sismique (9'),
4. Capteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites électrodes (7'i, 7'2) est enduite, sur la face en regard de ladite rondelle piézoélectrique, d'une couche (14'i, 14*2) d'un produit adhésif conducteur de l'électricité et, sur l'autre face, d'une couche (5', 8') d'un produit électriquement isolant.
5. Capteur conforme à la l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue comprennent en outre un enrobage (15) en une matière plastique.
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6. Capteur conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que ledit enrobage (15) définit en outre une douille de protection (20) pour deux broches de connexion électrique débordant desdites électrodes (71l,
7'2).
7. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit enrobage (15) définit en outre un logement axial pour la tête d'un boulon (19) de fixation dudit capteur, en appui sur une extrémité de ladite embase (1').
8. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit enrobage (15) pénètre dans des gorges annulaires (161, 162), (17i, 172) formées dans la paroi externe dudit fût (2') et dudit épaulement (3'), respectivement.
9. Capteur conforme à l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ledit enrobage (15) comporte au moins un godron (21) pour retenir à frottement un boulon (19) de fixation du capteur.
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