FR2858673A1 - Articulation elastique d'assemblage et son utilisation pour mesurer un deplacement ou un effort - Google Patents

Abstract

Articulation élastique (1) comportant deux armatures rigides (2, 3) liées ensemble sans glissement possible par un corps en élastomères (4) agencé entre lesdites armatures, ledit corps en élastomères étant élastiquement déformable pour permettre un déplacement relatif desdites armatures, caractérisée par au moins un ensemble de mesure magnétique constitué d'au moins un capteur (C1) présentant une zone sensible au champ magnétique selon au moins une direction de sensibilité dudit capteur, qui est fixé sur une première (3) desdites armatures, et d'au moins une source magnétique (S1) qui est fixée sur une seconde (2) desdites armatures pour plonger ledit au moins un capteur dudit ensemble de mesure magnétique dans un champ magnétique de distribution spatiale prédéterminée, ledit ou chaque capteur dudit ensemble de mesure magnétique produisant, au niveau d'une sortie de signal (11), un signal de mesure représentant une intensité dudit champ magnétique.

Description

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La présente invention se rapporte au domaine des articulations élastiques d'assemblage comportant deux armatures rigides liées ensemble sans glissement possible par un corps en élastomères agencé entre lesdites armatures, ledit corps en élastomères étant 5 élastiquement déformable pour permettre un déplacement relatif desdites armatures par rapport à une position de repos. De telles articulations sont utilisées pour la suspension des véhicules automobiles, en particulier pour relier les bras de suspension aux porte-roues et pour relier les bras de suspension au châssis ou à la caisse du véhicule.

De manière fondamentale, le mouvement d'un véhicule à roues, et par conséquent la stabilité et la manoeuvrabilité du véhicule, sont toujours régis par les forces qui sont transmises entre les roues et le sol sur lequel elles roulent. On connaît des dispositifs électroniques embarqués, par exemple du type système de régulation anti-blocage 15 ABS, système de régulation anti-patinage ASD ou système de régulation de trajectoire ESP, servant à renforcer la tenue de route d'un véhicule automobile. Pour cela, ces systèmes tentent d'adapter automatiquement les paramètres de la manoeuvre, comme la force de freinage ou le régime du moteur, de manière que l'accélération longitudinale et/ou latérale 20 requise ne dépasse pas la quantité d'effort que la route ou la surface sur laquelle le véhicule roule peut effectivement transmettre au véhicule par l'intermédiaire des pneus. Toutefois, dans les systèmes connus, la limite fondamentale que constitue cette quantité d'effort transmissible n'est pas déterminée et la régulation se fonde sur des paramètres qui lui sont liées 25 indirectement, avec pour conséquence une régulation présentant un résultat non optimal. Par exemple, dans des systèmes ABS connus, la régulation de la force de freinage de chaque roue est fondée sur la mesure de la vitesse de glissement de la roue. Dans des systèmes ESP, la régulation de la force de freinage ou de la force motrice appliquée à 30 chaque roue est fondée notamment sur la mesure de la vitesse de lacet du véhicule, l'accélération transversale du véhicule, et la position angulaire ou le couple que le conducteur impose au volant.

La présente invention vise à caractériser plus précisément le phénomène physique en cause, notamment pour améliorer la régulation 35 de la tenue de route d'un véhicule. La présente invention part de l'observation que ce sont les organes de la liaison au sol qui transmettent l'effort exercé par le sol sur les roues jusqu'à la masse suspendue du véhicule, qui constitue la masse prépondérante. La présente invention part aussi de l'observation que la transmission de cet effort déforme les articulations élastiques et que l'effort transmis est lié de manière 5 déterministe à la déformation du corps en élastomères par l'intermédiaire de sa raideur.

Pour cela, l'invention fournit une articulation élastique comportant deux armatures rigides liées ensemble sans glissement possible par un corps en élastomères agencé entre lesdites armatures, 10 ledit corps en élastomères étant élastiquement déformable pour permettre un déplacement relatif desdites armatures, caractérisée par au moins un ensemble de mesure magnétique constitué d'au moins un capteur présentant une zone sensible au champ magnétique selon au moins une direction de sensibilité dudit capteur, qui est fixé sur une première 15 desdites armatures, et d'au moins une source magnétique qui est fixée sur une seconde desdites armatures pour plonger ledit au moins un capteur dudit ensemble de mesure magnétique dans un champ magnétique de distribution spatiale prédéterminée, ledit ou chaque capteur dudit ensemble de mesure magnétique produisant, au niveau 20 d'une sortie de signal, un signal de mesure représentant une intensité dudit champ magnétique au niveau de ladite zone sensible selon ladite au moins une direction de sensibilité dudit capteur.

Une telle articulation permet de mesurer précisément les déplacements entre les armatures à l'aide du signal de mesure produit par 25 le capteur ou chacun des capteurs, et donc la déformation du corps en élastomères. Selon la sensibilité du capteur et la géométrie du champ produit par la source magnétique, un seul capteur permet de mesurer le déplacement relatif des armatures selon une direction ou plusieurs directions. L'emploi de plusieurs capteurs et/ou de plusieurs sources 30 permet d'améliorer la précision des mesures des déplacements quant à leurs amplitudes et/ou directions. On utilise une source magnétique dont la distribution spatiale du champ est déterminée, par exemple une source magnétostatique ou une source oscillante stable. La source magnétostatique peut être de tout type, par exemple un aimant permanent 35 ou un électroaimant.

De préférence, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique présente un axe principal d'aimantation qui est sensiblement parallèle à la direction de sensibilité 5 dudit au moins un capteur dudit ensemble de mesure magnétique lorsque ladite articulation est dans une position de référence prédéterminée.. La position de référence est l'état de l'articulation par rapport auquel on souhaite déterminer les déplacements relatifs des armatures avec la meilleure précision. Cela peut être la position de repos de l'articulation 10 ou une position prise par l'articulation sous une précharge statique prédéterminée. L'axe principal d'aimantation est l'axe sur lequel le champ magnétique émis par la source magnétique est de direction constante et parallèle à cet axe. L'axe principal d'aimantation est par exemple l'axe polaire lorsque la source magnétique est constituée par un 15 aimant bipolaire ou l'axe d'enroulement lorsque la source magnétique est constituée par une bobine d'induction traversée par un courant.

Avantageusement, au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple chaque ensemble de mesure magnétique, comporte au moins deux capteurs présentant des directions de sensibilité 20 respectives parallèles, lesdits au moins deux capteurs étant mutuellement décalés selon une direction sensiblement perpendiculaire à une direction d'espacement entre lesdits capteurs et ladite au moins une source magnétique dudit ensemble de mesure magnétique. Un tel agencement de l'ensemble de mesure permet de mesurer précisément un déplacement 25 relatif des armatures selon la direction d'écartement des deux capteurs.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique et ledit au moins un capteur sont mutuellement espacés selon 30 une direction d'espacement sensiblement parallèle audit axe principal d'aimantation de ladite au moins une source magnétique lorsque ladite articulation est dans une position de référence prédéterminée.

De préférence dans ce cas, dans ledit au moins un ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure 35 magnétique, ladite au moins une source magnétique présente un axe principal d'aimantation qui est sensiblement sécant à la zone sensible d'au moins un dit capteur dudit ensemble de mesure magnétique.

Notamment, l'axe principal d'aimantation de la source magnétique peut être avantageusement colinéaire à l'axe de sensibilité du capteur, c'est- àdire l'axe qui traverse le centre de la zone sensible du capteur en étant 5 orienté selon la direction de sensibilité du capteur. Lorsque l'axe principal d'aimantation est ainsi pointé vers le capteur, c'est-à- dire exactement sur la zone sensible du capteur ou bien à proximité de la zone sensible du capteur, et que la direction de sensibilité du capteur est orientée parallèlement à cet axe, la composante de champ mesurée par le 10 capteur présente un gradient maximal le long de l'axe principal d'aimantation, ce qui permet d'obtenir une sensibilité de mesure optimale pour les déplacements relatifs des armatures selon cette direction. Grâce à cette orientation de la source magnétique, le gradient de la composante de champ mesurée par le capteur autour du capteur est 15 également sensible selon les directions transversales à l'axe principal d'aimantation, ce qui permet de mesurer également les déplacements selon ces directions.

Par exemple dans ce cas, l'axe principal d'aimantation de ladite source magnétique peut pointer vers une paire de capteurs 20 adjacents fixée sur la première armature, les capteurs de ladite paire étant décalés mutuellement le long d'une direction transversale audit axe principal d'aimantation. Grâce à cet agencement, on peut déterminer précisément l'amplitude et le sens des déplacements relatifs des armatures selon cette première direction transversale à l'axe principal 25 d'aimantation, en plus des mesures de déplacement selon l'axe principal de rayonnement. Pour accroître les possibilités de mesure, cette configuration de l'ensemble de mesure magnétique peut être reproduite plusieurs fois dans l'articulation avec des sources ayant différents axes d'aimantation et/ou, pour chaque axe d'aimantation, des capteurs décalés 30 selon différentes directions transversales.

Selon une réalisation particulière de l'invention, la première armature peut porter également une deuxième paire de capteurs adjacents décalés mutuellement le long d'une deuxième direction transversale audit axe principal d'aimantation. Grâce à cet agencement, on peut 35 déterminer précisément l'amplitude et le sens des déplacements relatifs des armatures selon cette deuxième direction transversale à l'axe principal d'aimantation, en plus des mesures de déplacement selon l'axe principal de rayonnement et la première direction transversale. On obtient ainsi une mesure des déplacements relatifs des armatures selon trois directions non coplanaires, qui permet de connaître toutes les 5 translations relatives des armatures. Les deux paires de capteurs peuvent être plongées dans un champ magnétique créé par la même source bipolaire, auquel cas la deuxième paire de capteurs est placée à proximité de la première paire au sein du même ensemble de mesure magnétique. Les deux paires peuvent alors avoir un capteur en commun. 10 En variante, la deuxième paire de capteurs adjacents peut être à distance de la première paire, dans un autre ensemble de mesure magnétique, et plongée dans un champ créé par une deuxième source magnétique bipolaire ayant un axe principal d'aimantation sensiblement parallèle à celui de la première source magnétique.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique et ledit au moins un capteur sont mutuellement espacés selon une direction d'espacement sensiblement perpendiculaire audit axe principal 20 d'aimantation de ladite au moins une source magnétique lorsque ladite articulation est dans une position de référence prédéterminée.

De préférence, l'articulation élastique selon l'invention comporte plusieurs ensembles de mesure magnétique agencés de manière que, dans chacun desdits ensembles de mesure magnétique, ledit 25 au moins un capteur soit plongé dans un champ magnétique créé essentiellement par ladite au moins une source magnétique dudit ensemble de mesure magnétique. Par exemple, pour cela, on peut prévoir que l'espacement global entre deux ensembles de mesure magnétique soit supérieur à l'espacement mutuel entre source(s) et capteur(s) au sein 30 de chaque ensemble et/ou que l'orientation de la direction de sensibilité du ou des capteur(s) d'un ensemble soit choisie de manière à ne pas capter le champ créé par la ou les source(s) d'un autre ensemble. Dans cet agencement des capteurs et des sources magnétiques, chaque capteur est sous l'influence prépondérante de la source magnétique appartenant 35 au même ensemble de mesure, de sorte que les mesures ne sont pas compliquées par la superposition des champs magnétiques créés par les sources appartenant aux différents ensembles de mesure.

Avantageusement, lesdites armatures sont courbées ou pliées autour d'un axe longitudinal notamment ouvertes ou fermées 5 autour dudit axe longitudinal, et disposées l'une autour de l'autre et, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique et ledit au moins un capteur sont mutuellement espacés selon un direction d'espacement sensiblement transversale audit axe 10 longitudinal lorsque ladite articulation est dans une position de référence prédéterminée.

Avantageusement, il est prévu au moins deux ensembles de mesure magnétique ayant des directions respectives d'espacement capteur/source magnétique sensiblement perpendiculaires l'une à 15 l'autre.. Grâce à cet agencement, les translations des armatures selon deux directions transversales et perpendiculaires l'une à l'autre, et donc toutes les translations des armatures dans le plan transverse à l'axe longitudinal peuvent être mesurées.

De préférence, au moins deux ensembles de mesure 20 magnétique sont situés en opposition de part et d'autre dudit axe longitudinal de courbure des armatures, lesdits au moins deux ensembles de mesure magnétique ayant des directions d'espacement capteur/source magnétique respectives sensiblement parallèles ou sensiblement colinéaires.

Par exemple dans ce cas, les deux ensembles sont situés le long d'un axe transversal audit axe longitudinal, qui coupe deux zones de ladite première armature et deux zones de ladite seconde armature, au moins un capteur respectif de chacun des deux ensembles de mesure magnétique étant fixé sur l'une respective desdites zones de la première 30 armature, une source magnétique respective de chacun des deux ensembles de mesure étant fixée sur l'une respective desdites zones de la seconde armature. Grâce à cet agencement, les déplacements relatifs translatifs des armatures selon l'axe transversal à l'axe longitudinal peuvent être mesurés précisément quant à leur sens et leur amplitude car, 35 dans l'un des deux ensembles de mesure magnétique, un capteur se rapproche de la source magnétique associée lorsque, dans l'autre ensemble de mesure magnétique, le capteur s'en éloigne. Le basculement relatif des armatures autour d'un axe défini par le produit vectoriel entre la direction longitudinale et ladite direction transversale à l'axe longitudinal peut également être mesuré. Pour chaque ensemble de 5 mesure magnétique, la première armature peut être l'armature intérieure ou l'armature extérieure et, réciproquement, la seconde armature peut être l'armature extérieure ou l'armature intérieure.

Selon un mode de réalisation particulier, lesdites armatures sont fermées autour dudit axe longitudinal, par exemple avec une section 10 circulaire, et deux autres ensembles de mesure magnétique sont prévus le long d'un autre axe transversal audit axe longitudinal, de préférence perpendiculaire au premier axe transversal à l'axe longitudinal, qui coupe deux autres zones de ladite première armature et deux autres zones de ladite seconde armature, un capteur respectif de chacun des deux 15 autres ensembles de mesure magnétique étant fixé sur l'une respective desdites autres zones de la première armature, une source magnétique respective de chacun des deux autres ensembles de mesure magnétique étant fixée sur l'une respective desdites autres zones de la seconde armature. Grâce à cet agencement, toutes les translations des armatures 20 dans le plan transverse à l'axe longitudinal peuvent être précisément mesurées, quant à leur sens et leur amplitude. Les basculements relatifs autour des deux directions transversales à l'axe longitudinal peuvent aussi être déterminés.

Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdites armatures 25 sont fermées autour dudit axe longitudinal, ladite articulation présentant trois ensembles de mesure magnétique, en particulier identiques, agencés à un angle de 90 l'un à la suite de l'autre autour dudit axe longitudinal.

Moyennant un traitement non linéaire des signaux de mesure des capteurs, un tel agencement permet de mesurer tous les déplacements 30 dans le plan transverse, en l'absence de déplacements conique ou axiaux.

Avantageusement, lesdites armatures sont fermées autour dudit axe longitudinal, ladite articulation présentant au moins quatre ensembles de mesure magnétique, en particulier identiques, agencés de manière à présenter une symétrie d'ordre 4 autour dudit axe longitudinal. 35 Un tel agencement permet aussi de mesurer tous les déplacements dans le plan transverse avec un traitement plus simple des signaux de mesure.

Avantageusement, lesdites armatures sont réalisées en matériau diamagnétique ou paramagnétique. Un tel matériau, notamment l'aluminium, présente une susceptibilité magnétique petite ou nulle, de sorte que les armatures ainsi réalisées laissent passer le champ des sources magnétiques sans perturbation gênante.

De préférence, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique est un aimant permanent bipolaire. Par exemple, les aimants Samarium-Cobalt se sont avérés 10 avantageux en raison de leur aimantation rémanente élevée et de la bonne tenue de celle-ci à la chaleur. D'autres aimants pouvant valablement être utilisés sont par exemple les aimants en ferrite (composé d'oxyde de fer avec un métal divalent, par exemple Baryum ou Strontium), les aimants en alliage ferreux, par exemple Alnico, ou 15 d'autres aimants en alliage de terres rares, par exemple Fer Bore Néodyme.

Avantageusement, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique est logée dans un 20 alésage borgne respectif ménagé dans ladite seconde armature. Un tel agencement permet une fixation sûre de la source magnétique, par exemple par poinçonnage de la seconde armature, et la protection de la source magnétique contre les contraintes mécaniques.

De préférence, une culasse ferromagnétique, par exemple en 25 fer, est disposée dans le ou chaque alésage borgne du côté de la source magnétique opposé à ladite première armature. Un tel agencement permet d'augmenter, au mieux de doubler si l'on considère la culasse parfaite, le champ magnétique de la source en direction de la première armature et du ou des capteurs que celle-ci porte. Par exemple, l'alésage 30 borgne présente une ouverture tournée vers la première armature et la culasse ferromagnétique est disposée au fond de l'alésage derrière l'aimant permanent.

Avantageusement, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure 35 magnétique, ledit au moins un capteur sensible au champ magnétique est sensiblement linéaire.

De préférence, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, ledit au moins un capteur sensible au champ magnétique est fixé dans une gorge ménagée dans la première armature sur une surface opposée 5 audit corps en élastomères. Un tel agencement permet de fixer le ou les capteurs magnétiques après l'assemblage du corps en élastomères entre les armatures, qui peut être réalisé par coulée, injection ou transfert par exemple. Les capteurs dans les gorges sont protégés contre les contraintes mécaniques lors du montage de l'articulation et de son 10 fonctionnement. Par exemple, les capteurs peuvent être fixés par collage.

Il existe de nombreux types de capteurs qui conviennent à la mise en oeuvre de l'invention. Selon une réalisation particulière de l'invention, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, la zone sensible 15 dudit au moins un capteur est plane, ladite direction de sensibilité étant perpendiculaire à ladite zone sensible. Pour cela, on peut utiliser par exemple un capteur à effet Hall produisant un signal de tension électrique proportionnel à une composante du champ magnétique perpendiculaire à la zone sensible plane du capteur.

Selon une autre réalisation particulière de l'invention, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, par exemple dans chaque ensemble de mesure magnétique, la zone sensible dudit au moins un capteur est plane, ladite direction de sensibilité étant parallèle à ladite zone sensible. Pour cela, on peut utiliser par exemple un capteur de type 25 MRA (magnétorésistance anisotrope) ou GMR (magnétorésistance géante) ou GMI (magnéto-impédance géante).

D'autres capteurs de champ magnétique sont encore les capteurs à portes de flux et les capteurs à micro-bobine. Pour chaque application, le choix du capteur doit tenir compte des risques de dérive 30 du signal de mesure avec la température et de la bande passante du capteur. Notamment, pour les mesures dynamiques, la fréquence de coupure haute du capteur doit être supérieure à la fréquence du déplacement devant être mesuré. Les capteurs de type Hall ou MRA présentent l'avantage de convenir à la fois pour les mesures statiques et 35 dynamiques.

L'invention fournit également une utilisation de l'articulation élastique d'assemblage précitée, caractérisée par le fait qu'on mesure un déplacement relatif entre deux pièces rigides respectivement attachées aux deux armatures à partir du signal de 5 mesure de champ magnétique produit par le ou chaque capteur. Pour cela, on utilise la connaissance de la géométrie du champ magnétique créé par la ou chaque source magnétique pour déterminer un déplacement à partir d'une variation du champ mesuré. La relation entre variation du champ mesuré et déplacement peut être acquise 10 expérimentalement ou par le calcul.

Avantageusement, on calcule la différence entre les signaux de mesure de deux capteurs appartenant respectivement aux deux ensembles de mesure magnétique situés en opposition par rapport audit axe longitudinal, pour déterminer un déplacement relatif parallèle à la 15 direction transversale joignant les deux ensembles.

De préférence, on convertit lesdites mesures de déplacement relatif entre les deux pièces rigides en mesures d'un effort à l'aide de caractéristiques de raideur dudit corps en élastomères. Ainsi, on mesure, à partir du signal de mesure de champ magnétique produit par le ou 20 chaque capteur, des efforts transmis entre les deux pièces assemblées par l'articulation. Pour cela, on utilise la raideur dynamique du corps en élastomère, que l'on a par exemple mesurée expérimentalement. Dans ce cas, le résultat intermédiaire constitué par les mesures de déplacement n'est pas nécessairement explicité, notamment si l'on s'intéresse 25 uniquement à la mesure d'effort.

Avantageusement, on mesure la température dudit corps en élastomères et on ajuste lesdites mesures d'effort en fonction de ladite température. Ceci permet de tenir compte des variations des caractéristiques de raideur du corps en élastomères avec sa température. 30 Selon une réalisation particulière de l'invention, l'une desdites pièces est un bras transversal de suspension relié à une roue d'un véhicule et l'autre desdites pièces est solidaire d'une caisse dudit véhicule. L'effort transmis entre un bras transversal de suspension et la caisse du véhicule peut être utilisé pour calculer les efforts qui se 35 transmettent au niveau du point de contact entre la roue et le sol. Pour réaliser un tel calcul, on peut se reporter aux modalités décrites dans la demande de brevet français enregistrée sous le n 0209718 le 31.07.02.

Un autre avantage de la détermination des efforts transmis par les articulations, en l'appliquant à chaque roue, est la possibilité de 5 mesurer le torseur des efforts qui s'appliquent à la caisse. De cette mesure, on peut déduire les accélérations et fournir en particulier le même type de données que celles issues d'un capteur de vitesse de lacet.

On peut ainsi mettre en oeuvre un système de régulation de trajectoire, de type ESP, sans avoir recours à ce coûteux capteur.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en perspective d'une articulation élastique d'assemblage selon un premier mode de réalisation de l'invention, avant installation des capteurs, - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 20 représentant l'articulation finie, - la figure 3 est une vue de l'articulation de la figure 2 en coupe axiale selon la ligne III-III de la figure 4, - la figure 4 est une vue de l'articulation de la figure 25 2 en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue en perspective écorchée d'un essieu avant de véhicule dans lequel l'articulation de la figure 2 lie un bras de suspension à la caisse, - la figure 6 représente schématiquement le diagramme de champ d'un aimant permanent bipolaire utilisé dans l'articulation de la figure 2, - Les figures 7a et 7b représentent des signatures pouvant être mesurées avec un capteur sensible au 35 champ magnétique qu'on déplace respectivement le long de l'axe R et de l'axe Q de la figure 6, - les figures 8 et 9 représentent les signaux de mesure produits par les quatre capteurs de l'articulation de la figure 2 pour un déplacement relatif transversal des armatures, - les figures 10 et 11 représentent des modules fonctionnels d'un calculateur embarqué dans le véhicule de la figure 5, - les figures 12 à 14 représentent une articulation élastique d'assemblage selon un deuxième mode 10 de réalisation de l'invention, - la figure 15 représente les signaux de mesure produits par une paire de capteurs adjacents dans l'articulation de la figure 12 pour un déplacement relatif transversal des armatures, 15 - la figure 16 est une vue partielle en coupe transversale dans le plan médian d'une articulation élastique selon un troisième mode de réalisation de l'invention.

En référence aux figures 1 à 4, selon le premier mode de 20 réalisation, l'articulation élastique 1 comporte une armature intérieure 2 et une armature extérieure 3 ayant des formes globalement tubulaires de révolution disposées coaxialement et liées par un bloc de matière élastomère 4 disposé entre elles. L'axe Z est l'axe longitudinal commun des armatures 2 et 3 au repos. L'armature intérieure 2 et l'armature 25 extérieure 3 sont en aluminium. Le bloc 4 est réalisé dans tout mélange approprié d'élastomères, éventuellement avec des matières de charge, et peut être obtenu par injection ou transfert (par exemple avec du caoutchouc) ou coulée (par exemple avec du polyuréthane) selon les techniques classiques.

L'armature intérieure 2 présente un alésage axial central 5 destiné à recevoir un boulon de fixation. Les portions d'extrémité axiale de l'armature 2 dépassent de l'armature extérieure 3. Sur sa surface latérale extérieure, à mi-hauteur dans le sens axial, l'armature 2 présente un renflement périphérique toroïdal 6 qui permet de réduire la raideur de 35 l'articulation 1 par rapport aux sollicitations dites coniques , qui tendent à basculer mutuellement les armatures autour d'un axe transversal.Dans le renflement périphérique 6, au niveau du plan transversal médian de l'armature 2, sont ménagés quatre alésages radiaux borgnes 8 débouchant sur la surface extérieure de l'armature 2.

Les quatre alésages 8 sont opposés deux à deux le long de deux axes 5 transversaux mutuellement perpendiculaires X et Y, à la manière des quatre points cardinaux. Dans chaque alésage 8 sont disposés un aimant permanent bipolaire Si, i=l à 4 et une culasse en fer 9 qui concentre le champ magnétique de l'aimant Si radialement vers l'extérieur. Les aimants Si, i=l à 4, présentent chacun une forme de disque avec un axe 10 principal d'aimantation Pi ou axe polaire orienté radialement respectivement selon la direction +X, +Y, -X et -Y.

La présence du renflement 6 sur l'armature 2 constitue une forme de réalisation possible mais non obligatoire. Les aimants Si peuvent également être fixés sur une armature cylindrique droite 15 dépourvue d'un tel renflement.

Les aimants Si sont par exemple choisis en SamariumCobalt (Sm2Co17), pour leurs propriétés avantageuses en termes d'aimantation rémanente et de tenue à la chaleur. Grâce à leur bonne tenue à la température, on les met en place avant le moulage du bloc 4 en 20 poinçonnant l'armature 2 pour immobiliser de manière permanente les aimants Si dans les alésages 8.

L'armature extérieure 3 présente des rebords d'extrémité 7 qui sont rabattus transversalement vers l'intérieur pour améliorer la tenue de l'articulation 1 aux sollicitations axiales selon l'axe Z. Dans la surface 25 latérale extérieure de l'armature 3 sont usinées quatre gorges axiales 10, débouchant au niveau d'une face axiale de l'armature 3 et s'étendant légèrement au-delà de la mi-hauteur de l'armature 3. Les gorges 10 sont également opposées deux à deux le long des deux axes transversaux X et Y. Chaque gorge 10 se situe en face d'un des aimants Si, i=l à 4, séparée 30 de celui-ci par l'épaisseur du bloc d'élastomères 4 dans la direction radiale et par une portion de l'épaisseur de l'armature 3. Quatre capteurs à effet Hall Ci, i=1 à 4, sont fixés par collage dans les gorges 10 de manière à présenter leur zone sensible à mi-hauteur de l'armature 3, c'est-à-dire au même niveau axial que les aimants Si. Ainsi, l'axe 35 principal d'aimantation Pi de chaque aimant Si pointe directement et perpendiculairement sur la zone sensible 29 du capteur Ci (i=l à 4). La zone sensible 29 n'est indiquée que pour le capteur C3 sur la figure 3 car tous les capteurs sont identiques.

Les gorges 10 sont usinées après moulage du bloc 4 avec une profondeur plus grande que l'épaisseur des capteurs Ci, de sorte que 5 l'articulation 1 conserve une géométrie extérieure cylindrique au final.

Les capteurs Ci sont fixés par collage, par exemple avec une résine de cyanoacrylate. Les gorges 10 sont également dimensionnées pour que les fils 11 des capteurs Ci puissent sortir aisément. On vient donc appliquer de la résine sur les capteurs Ci et les fils 11 pour les protéger lors du 10 montage sur un véhicule et éviter tout mouvement des capteurs Ci ou des fils 11 qui pourrait perturber les mesures.

Les capteurs Ci sont par exemple des capteurs à effet Hall, par exemple choisis dans la série SS490 proposée par Honeywell . Par exemple, pour le modèle SS495A1, la réponse est linéaire avec une 15 sensibilité de 3,125 mV/Gauss pour une gamme de champ de +/-670 Gauss. La gamme de tension d'alimentation est 4,5 à 10 Vcc pour un courant maximal de 8,5A. Les capteurs Ci peuvent aussi être choisis d'un autre type, par exemple MRA, tout en conservant une orientation permettant de mesurer la composante radiale du champ magnétique.

Ainsi, dans ce premier mode de réalisation, l'articulation 1 présente quatre ensembles de mesure magnétique identiques, constitués à chaque fois d'un aimant et d'un capteur à effet Hall, et répartis autour de l'axe Z avec une symétrie d'ordre 4.

Sur la figure 5, on a représenté un véhicule automobile 12 25 dans lequel l'articulation 1 est employée pour la liaison au sol. L'essieu avant du véhicule 12 est plus particulièrement représenté, les autres parties du véhicule 12 étant esquissées en traits interrompus. L'essieu étant symétrique, la description d'une moitié d'essieu est suffisante.

La roue avant 13 est montée en rotation sur un porte-moyeu 30 14 qui est assemblé de manière mobile à la caisse 15 du véhicule 12 par un bras de suspension 16 et par une jambe de force 17. La caisse 15 désigne la masse suspendue du véhicule 1. Une biellette de direction 18 relie le portemoyeu 14 à une colonne de direction 19 du véhicule 12 pour modifier l'orientation de la roue 3. Le pivotement de braquage de la 35 roue 13 et du porte-moyeu 14 s'effectue autour d'une extrémité 16a du bras de suspension 16. Sur la figure 1, les roues sont orientées pour rouler en ligne droite.

La liaison entre le bras de suspension 16 et la caisse 15 est réalisée au niveau de deux points de liaison A et B au moyen de deux 5 articulations antivibratoires, par exemple des articulations du type élastique ou hydroélastique. L'articulation antivibratoire au niveau du point A est l'articulation 1 décrite ci-dessus. Dans cette implantation, les axes X, Y et Z de l'articulation 1 coïncident respectivement avec la direction longitudinale, transversale et verticale du véhicule 12. 10 L'armature extérieure 3 est rigidement fixée dans un logement situé sensiblement au point milieu du bras de suspension 16, et l'armature intérieure 2 est fixée à la caisse 15 à l'aide d'un boulon (non représenté) que l'on engage dans son alésage axial 5. Pour éviter de dégrader les capteurs Ci lors de l'emmanchement de l'articulation 1, on utilise un 15 outil de guidage qui est muni d'un alésage à profil légèrement conique que l'on pose dans l'alignement du logement droit alésé dans le bras de suspension 16 et qui permet une mise en place suffisamment douce de l'articulation 1 dans le bras de suspension 16.

Pour le point A, les caractéristiques de raideur de 20 l'articulation 1 peuvent être choisies de la manière suivante: - rigidité transversale dynamique Kx=Ky=20 kN/mm à une fréquence de 150 Hz pour une amplitude de vibration d'environ 50 glm; - rigidité transversale statique Kx=Ky=10 kN/mm pour une 25 charge statique de 9kN, c'est-à-dire une amplitude de déformation d'environ 1 mm, et - rigidité longitudinale statique Kz=2850N/mm pour une charge statique de 2,5 kN, c'est-à-dire une amplitude de déformation d'environ 1,5 mm.

Dans l'articulation 1, les capteurs Ci et les aimants Si, i=1 à 4, servent à mesurer les déplacements entre les armatures 2 et 3, c'est- àdire les déformations du bloc d'élastomères 4, et les efforts transmis.

Pour cela, la liasse 20 formée des fils de capteur 11 sortant de l'articulation 1 est reliée à un calculateur embarqué 21 qui réalise 35 l'alimentation électrique des capteurs Ci et l'exploitation des signaux de mesure qu'ils produisent, comme il va être expliqué ci-dessous.

Pour une explication de principe de la méthode de mesure de déplacement et d'effort, on a représenté schématiquement sur la figure 6 les lignes d'induction magnétique 22 créées dans l'espace environnant non magnétique, par exemple dans l'air, par un aimant 5 bipolaire S tel que ceux utilisés comme aimants Si dans l'articulation 1.

Par définition, le vecteur induction magnétique est tangent le long de chacune des lignes 22 et d'amplitude constante le long d'une ligne 22 donnée. Le champ le plus intense est observé sur l'axe d'aimantation principale Q, tandis qu'il est de plus en plus faible le long des lignes 22 10 qui sont plus éloignées de cet axe. L'aimantation de l'aimant S est représentée par le vecteur 23, qui est donc colinéaire à l'axe principal d'aimantation Q de l'aimant S. La figure 7A représente schématiquement la variation le long de l'axe R de la composante de champ magnétique parallèle au 15 vecteur 23. La figure 7B représente schématiquement la variation le long de l'axe Q de la composante de champ magnétique parallèle au vecteur 23. Il faut noter que le gradient de cette composante de champ magnétique est plus fort le long de l'axe Q que le long de l'axe R. Pour chaque capteur Ci le champ de l'aimant associé Si est 20 très largement prépondérant à cause de sa plus grande proximité et de son orientation. Ainsi, le champ des autres aimants peut être négligé visà-vis du capteur Ci. Les figures 7A et 7B représentent donc qualitativement la forme de la variation de champ magnétique qui est mesurée par chacun des capteurs Ci lorsqu'on le déplace respectivement 25 transversalement à l'axe principal d'aimantation de l'aimant Si et le long de l'axe principal d'aimantation de l'aimant Si.

De ce fait, lorsque l'articulation 1 est soumise à un effort qui décale transversalement les armatures 2 et 3, par exemple lorsque le véhicule freine ou accélère ou que la roue 13 recule au contact d'un 30 obstacle, les signaux de mesure produits par les capteurs Ci rendent comptent de ce déplacement sous la forme d'une signature déterminée.

En référence aux figures 8 et 9, qui correspondent à des vues agrandies des zones VIII et IX dans les figures 7B et 7A, on décrit l'exemple d'un déplacement de l'armature extérieure 3 dans la direction 35 +X par rapport à l'armature intérieure 2. Sur la figure 8, on a ajouté en trait interrompu une courbe représentant le champ mesuré par le capteur C3 en fonction du déplacement selon l'axe X. Sur ces figures, X0i représente la position du capteur Ci lorsque l'articulation 1 est au repos.

Dans ce cas, les capteurs Ci, i=l à 4, mesurent des variations de champ magnétique ôi qui sont représentées schématiquement par des flèches sur 5 les figures 8 et 9. Pour une amplitude de déplacement assez petite, la variation de champ mesurée peut être considérée comme liée linéairement au déplacement en première approximation. On obtient par exemple: 61=-M; $3=+M et 52=64=-m, avec M>>m, par exemple M/mz10.

Pour une amplitude de déplacement plus importante, il faut tenir compte de la convexité des courbes de la figure 8 à l'aide d'un modèle non linéaire, de sorte que le signal de mesure d'un capteur qui se rapproche de l'aimant associé présente une plus forte variation que le signal de mesure du capteur opposé qui s'éloigne de l'aimant associé. En 15 effet, le champ magnétique évolue comme la distance à la puissance -3.

Toutefois en formant la différence entre ces deux signaux de mesure, c'est-à-dire en observant la variation (53-51) dans cet exemple, la plage de linéarité entre la variation de signal mesurée et le déplacement est accrue, par exemple jusqu'à +/-1 mm, ce qui couvre la plage de 20 fonctionnement la plus courante de l'articulation 1.

Un traitement approprié des signaux de mesure des quatre capteurs Ci permet donc de déterminer la direction et l'amplitude de tous les déplacements translatifs dans le plan XY. Le tableau 1 en annexe explicite, pour deux translations canoniques de l'armature extérieure 3 25 par rapport à l'armature intérieure 2 dans le plan XY, les variations de champ magnétique 5i mesurées par les capteurs Ci qui constituent des signatures discriminantes de chaque déplacement.

Ce traitement est effectué par un module de mesure de déplacement 24 intégré dans le calculateur embarqué 21 et représenté 30 schématiquement sur la figure 10. Le module 24 reçoit en entrée les quatre signaux de mesures Vi(t) des capteurs Ci, sous la forme de tensions électriques.

Dans un modèle simple, on suppose négligeables les translations et les rotations entre les armatures selon l'axe Z. Le module 35 24 calcule les déplacements instantanés positifs ou négatifs x(t) selon l'axe X et y(t) selon l'axe Y par les relations: x(t)=al[V3(t)-Vl(t)] + bl (El) y(t) =a2[V4(t)-V2(t)] + b2 (E2) ai, a2, bl et b2 étant de coefficients constants prédéterminés expérimentalement. Les déplacements sont mesurés aussi bien pour une 5 sollicitation statique que pour une sollicitation dynamique de l'articulation 1, par exemple jusqu'à 100 Hz et plus, avec une précision de l'ordre de 10 gm.

Comme il a été dit, la mesure de déplacement pourrait aussi être effectuée avec un seul capteur pour la direction X et un seul capteur 10 pour la direction Y, à condition d'utiliser une relation non linéaire entre signal de mesure et déplacement. Il est aussi possible de caractériser les déplacements dans le plan XY en coordonnées polaires.

Le calculateur embarqué 21 comprend aussi un module de calcul d'effort 25 représenté schématiquement sur la figure 11. Le 15 module 25 reçoit en entrée les signaux de déplacement x(t) et y(t) et produit en sortie un signal d'estimation de l'effort transmis par l'articulation 1. Le module 25 comprend un premier module 26 qui calcule un signal d'estimation de l'effort à une température de référence Tréf, soit FTrféKt), et un deuxième module 27 qui calcule un signal 20 d'estimation de l'effort à la température réelle T du bloc d'élastomères 4, soit FT(t), en appliquant une correction dépendant de la température T au signal FTréf(t). Par exemple, Trérf=40 C. Les signaux FTréf et FT comportent deux signaux scalaires représentant respectivement la composante d'effort selon X et la composante d'effort selon Y, qui 25 peuvent être calculés séparément sous une forme scalaire ou ensemble sous une forme vectorielle.

Le module 26 calcule le signal FTréf(t) en appliquant une modélisation des caractéristiques de raideur du bloc d'élastomères 4 à la température de référence. Etant données les propriétés bien connues des 30 élastomères (hystérésis, non-linéarité), il s'agit d'une modélisation non linéaire avec retard. La modélisation est construite et validée à partir de mesures d'efforts et de déplacements correspondants effectuées sur un banc de mesure expérimental.

Le module 26 est par exemple réalisé sous la forme de deux 35 réseaux de neurones similaires avec un bouclage temporel sur les entrées et les sorties, qui calculent respectivement la composante de force selon X à partir du déplacement x(t) et la composante de force selon Y à partir du déplacement y(t). Le bouclage est au moins de deux mémoires sur l'entrée et la sortie, ou un réseau d'état d'ordre 3. La complexité est au moins de quatre neurones cachés. La séquence d'apprentissage utilisée 5 est une séquence pseudo-aléatoire de fréquence 30Hz filtrée à 30Hz et d'amplitude +/-0,8mm. Après étude de différents modèles de réseaux de neurones, le plus approprié s'est avéré être un réseau avec une couche cachée de quatre neurones à fonction d'activation de type tangente hyperbolique, une couche de sortie linéaire reliée linéairement aux 10 entrées, deux mémoires sur la sortie et deux mémoires sur l'entrée.

Les calculs effectués par les modules 24 et 26 peuvent être combinés pour être réalisés par un seul module, c'est-à-dire qu'on peut calculer l'estimation de l'effort directement à partir des signaux de mesures des capteurs Ci sans mesurer explicitement le déplacement. En 15 effet, le déplacement est implicitement contenu dans les signaux de mesure Vi(t).

Les caractéristiques de raideur du bloc d'élastomères 4 évoluent lorsque sa température change. Un échauffement est notamment produit lors du fonctionnement de l'articulation 1. Pour prendre en 20 compte la température dans la modélisation de la relation entre effort et déplacement x(t), y(t) ou entre effort et signal de mesure Vi(t), on prévoit un thermocouple 28 placé à l'intérieur de la gomme, représenté sur la figure 3, et relié au module 27.

Le module 27 applique au signal FTréf(t) une correction 25 dépendant de la température T mesurée par le thermocouple 28. La plage de variation de température considérée est entre -20 C et +50 C. Le module 27 applique un modèle semi-physique qui prend en compte la rigidification des élastomères lorsque la température diminue et les propriétés observées par analyse spectrale de la rigidité.

On définit la fonction spectrale de transfert déplacementeffort G(f)=F(f) /x(f) de l'articulation 1 comme le rapport entre la force F(f) exercée sur une armature à une fréquence f et l'amplitude x(f) du déplacement de cette armature à la fréquence f, l'autre armature étant fixée. Pour l'articulation 1, cette fonction de transfert est isotrope dans le 35 plan XY, mais dépend de la température T. L'observation expérimentale du module des fonctions spectrales de transfert déplacement-effort IG(f, T)j pour chaque température T montre que ces fonctions sont proportionnelles, sauf éventuellement aux très basses fréquences. On définit donc un coefficient de correction de température c(T) indépendant de la fréquence: c(T)=[IG(f, T)I-IG(O, T)l]/[lG(f, Tréf)J-IG(O, Tréf)J] (E3).

A une température T, on calcule finalement l'estimation de l'effort transmis par l'articulation 1 avec la relation linéaire: FT(t)=c(T) FTréf(t) + d(T)x(t) (E4), où x(t) désigne la valeur du vecteur déplacement à l'instant t et 10 d(T)=[IG(O,T)I-c(T)IG(O,Tréf)l] (E5).

Les fonctions c(T) et d(T) sont déterminées à partir de mesures expérimentales, et sont obtenues par exemple sous la forme de fonctions exponentielles ciexp(-c2T) et diexp(-d2T), par un procédé d'ajustement des paramètres cl, c2, dl et d2, ou sous la forme de 15 fonctions polynomiales.

Le dispositif de mesure décrit ci-dessus a permis de déterminer l'effort transmis entre les deux armatures de l'articulation 1 avec une marge d'erreur d'environ lOON sur une plage de fonctionnement de +/-1 OkN.

Le module 27 n'est pas nécessairement séparé physiquement du module 26. Les calculs effectués par le module 27 peuvent être combinés avec les calculs réalisés par les réseaux de neurone du module 26. La correction de l'estimation de force en fonction de la température n'est cependant pas toujours indispensable.

Dans les exemples de déplacement décrits ci-dessus, le déplacement relatif des armatures est supposé être une translation dans le plan XY. Toutefois, la présence d'une déformation conique de l'articulation 1, c'est-à-dire d'une inclinaison relative des axes longitudinaux des armatures avec un angle 0, influe sur la pente et sur 30 l'ordonnée à l'origine de la relation entre le champ mesuré par les capteurs Ci et le déplacement. Pour en tenir compte, on peut corriger les équations (El) et (E2) susmentionnée en faisant dépendre les coefficients de la valeur de l'angle 0. Les coefficients ainsi modifiés al(0), bl(0), a2(0), b2(0) peuvent être estimés par optimisation. Dans la mesure où 35 l'angle 0 est connu, on peut ainsi tenir compte de la déformation conique pour améliorer la précision de la mesure des déplacements.

Le tableau 1 en annexe montre que la déformation conique par rotation autour de l'axe X ou l'axe Y peut être aussi détectée à l'aide des capteurs Ci. En effet, on vérifiera aisément que la matrice de transfert champ-déplacement représentée par le tableau 1 est inversible. 5 Notamment, aux petits angles, le champ mesuré par les capteurs dépend linéairement de l'angle de basculement.

En référence aux figures 12 à 14, on décrit maintenant un deuxième mode de réalisation de l'articulation élastique. Les éléments identiques ou analogues à ceux du premier mode de réalisation sont 10 désignés par le même chiffre de référence augmenté de 100. La structure générale de l'articulation 101 est identique à celle de l'articulation 1.

Seuls changent le nombre et la position des aimants et des capteurs.

L'armature intérieure 102 porte seulement trois aimants Ai, A2 et A3 conçus, disposés et fixés de la même manière que trois aimants 15 Si du premier mode de réalisation. Dans une zone située en face de chacun des aimants AI, A2 et A3, l'armature extérieure 103 porte à chaque fois deux gorges 110, partiellement représentées car analogues aux gorges 10 du premier mode de réalisation, qui sont mutuellement décalées le long de la périphérie de l'armature extérieure 103 pour se 20 trouver de part et d'autre de l'axe principal d'aimantation de l'aimant A1, A2 ou A3 qui leur fait face.

Des capteurs Ci, i=11 à 16, conçus et fixés de la même manière que les capteurs Ci du premier mode de réalisation sont placés dans les six gorges de l'armature 103. Les capteurs C11 et C12 qui font 25 face à l'aimant AI sont placés dans deux gorges adjacentes, donc placés de part et d'autre de l'axe principal d'aimantation de l'aimant AI dans la direction Y, et sont placés à des niveaux différents dans la direction Z, de manière à être également placés de part et d'autre de l'axe principal d'aimantation de l'aimant A1 dans la direction Z. Les capteurs C13 et C14 30 qui font face à l'aimant A2 sont de la même manière placés de part et d'autre de l'axe principal d'aimantation de l'aimant A2 dans la direction X et dans la direction Z. Les capteurs C15 et C16 qui font face à l'aimant A3 sont placés de part et d'autre de l'axe principal d'aimantation de l'aimant A3 dans la direction X, et sont placés à un même niveau dans la 35 direction Z. Ainsi, dans ce deuxième mode de réalisation, l'articulation 101 présente trois ensembles de mesure magnétique agencés autour de l'axe Z à un angle de 90 l'un à la suite de l'autre et constitués à chaque fois d'un aimant et de deux capteurs à effet Hall décalés.

Pour la mesure de déplacement, la réponse des capteurs Ci, i=1l1 à 16, aux déplacements parallèles à l'axe principal d'aimantation de l'aimant associé est sensiblement identique à la réponse obtenue dans l'agencement du premier mode de réalisation. Toutefois, le doublement des capteurs pour chaque aimant, et leur agencement par paires de o10 capteurs placés de part et d'autre de l'axe principal d'aimantation selon une direction perpendiculaire à l'axe principal d'aimantation permet d'améliorer la détection des déplacements des capteurs dans cette direction. A ces positions, le gradient du champ magnétique est plus élevé et plus uniforme et, pour un tel déplacement, le signal de mesure 15 d'un capteur augmente pendant que le signal de mesure de l'autre diminue.

La figure 15 illustre ce principe. La figure 15 représente la variation parallèlement à l'axe X de la composante de champ magnétique produite par l'aimant A2 selon l'axe Y. X0' et X0" indiquent 20 les positions respectives des capteurs C13 et C14 au repos. Ainsi, lorsque l'armature extérieure 103 est translatée dans le sens +X par rapport à l'armature intérieure 102, les signaux de mesure des capteurs C13 et C14 montrent des variations opposées â13=+m et 614=-m qui sont représentées schématiquement par des flèches sur la figure 15. Ainsi, la différence 25 entre ces deux signaux permet de détecter ce type de déplacement avec une sensibilité accrue.

Grâce aux six capteurs Ci, i=11 à 16, de l'articulation 101, il est possible de déterminer les translations selon les trois axes X, Y, et Z et les rotations autour de ces trois axes. Le tableau 2 en annexe explicite 30 les variations de champ magnétique 5i mesurées par les capteurs Ci qui constituent des signatures discriminantes de chaque type de déplacement.

On constatera aisément que cette matrice de transfert est inversible.

En référence à la figure 16, on décrit maintenant un troisième mode de réalisation de l'articulation élastique. Les éléments 35 identiques ou analogues à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par le même chiffre de référence. La structure générale de l'articulation 201 est similaire à celle de l'articulation 1. Seuls changent l'orientation des aimants et des capteurs, la symétrie d'ordre 4 de l'articulation étant conservée. Pour cette raison, on n'a représenté qu'un seul quadrant de l'articulation 201 sur la figure 16.

Dans l'articulation 201, le capteur Ci présente un axe de sensibilité, représenté par un flèche, qui est orienté dans la direction périphérique tangente de l'armature extérieure 3. Par exemple, le capteur C1 est un capteur à effet Hall dont la surface sensible est perpendiculaire à la direction périphérique tangente de l'armature 3 ou un capteur de 10 type MRA dont la surface sensible est perpendiculaire à la direction radiale X. De l'autre côté du corps élastique 4 dans la direction radiale X, l'armature intérieure 2 porte un aimant S1 dont l'axe d'aimantation principal, représenté par un flèche, est également orienté dans la direction périphérique tangente de l'armature intérieure 2. Ce couple 15 aimant Si / capteur Cl forme un ensemble de mesure magnétique dont la réponse aux déplacements relatifs des armatures 2 et 3 est similaire, du moins qualitativement, à la réponse des ensemble de mesure du premier mode de réalisation. Les figures 6 et 7a-b expliquent cette similitude.

Lorsque les articulations 2 et 3 sont déplacées mutuellement 20 selon la direction X, le déplacement du capteur C1 dans le champ crée par l'aimant Si est équivalent, par rapport à l'aimant S de la figure 6, à un déplacement le long de l'axe T pour un capteur dont la direction de sensibilité est parallèle à l'axe Q. Dans ce cas, la variation de champ mesurée par le capteur est représentée qualitativement par la figure 7b, 25 c'est-à-dire qu'elle est de forme identique à la variation mesurée par le capteur Cl de la figure 4 pour ce même déplacement des armatures.

Lorsque les articulations 2 et 3 sont déplacées mutuellement selon la direction Y, le déplacement du capteur C1 dans le champ crée par l'aimant SI est équivalent, par rapport à l'aimant S de la figure 6, à un 30 déplacement le long de l'axe N pour un capteur dont la direction de sensibilité est parallèle à l'axe Q. Dans ce cas, la variation de champ mesurée par le capteur est représentée qualitativement par la figure 7a, c'est-à-dire qu'elle est de forme identique à la variation mesurée par le capteur Ci de la figure 4 pour ce même déplacement des armatures. Le 35 tableau 1 en annexe s'applique donc également au troisième mode de réalisation décrit sur la figure 16. L'amplitude des variations peut cependant être différente dans les deux modes de réalisation.

Des aimants et des capteurs dont les axes d'aimantation et de sensibilité respectifs soient tangentiels au lieu de radiaux, comme 5 dans le troisième mode de réalisation, peuvent aussi être utilisés dans le deuxième mode de réalisation ci-dessus. En variante, dans tous les modes de réalisation décrits, on peut aussi utiliser des aimants et des capteurs dont les axes d'aimantation et de sensibilité respectifs sont orientés le long de l'axe Z. L'articulation 101 ou 201, en liaison avec un calculateur embarqué, peut être utilisée pour mesurer, qualitativement ou quantitativement, les déplacements et/ou les efforts au niveau du point A de la liaison au sol d'un véhicule, de manière analogue à l'articulation 1 du premier mode de réalisation. De telles articulations peuvent aussi 15 servir à mesurer des déplacements, par exemple des vibrations, et/ou des efforts dans toute structure mécanique.

Dans les articulations 1 et 101 ou 201, les capteurs pourraient aussi être fixés dans l'alésage de l'armature intérieure 2 ou 102 et les aimants sur la surface intérieure de l'armature extérieure 3 ou 20 103. Le bloc d'élastomères 4 ou 104 peut aussi être chargé en ferrite doux, pour favoriser la perméabilité magnétique entre les aimants et les capteurs associés dans un ensemble de mesure magnétique. Pour cela, le chargement en ferrite doux est avantageusement localisé entre les couples aimant/capteur associés des ensembles de mesure magnétique 25 et/ou les particules de ferrite sont orientées de manière à favoriser la perméabilité magnétique dans la direction aimant/capteur associée, parexemple la direction radiale des articulations 1 et 101, par rapport aux autres directions.

Dans une variante de réalisation, convenant pour une 30 articulation destinée à travailler sous une précharge statique prédéterminée, des couples aimant-capteur d'un ou plusieurs ensembles de mesure magnétique peuvent être positionnés de manière décalée lorsque l'articulation est au repos, pour se trouver l'un en face de l'autre une fois que la précharge statique est appliquée sur l'articulation.

Le nombre et la position des aimants, le nombre et la position des capteurs, et la forme des armatures peuvent varier dans de larges proportions en fonction de l'application. Par exemple, les armatures peuvent présenter des formes sensiblement planes ou des formes courbées autour d'un axe avec une section transversale semicirculaire ou polygonale, ouverte ou fermée.

L'invention s'applique aussi aux articulations hydroélastiques, c'est-àdire un type particulier d'articulations élastiques dans lesquelles le corps en élastomères est conformé de manière à définir, entre les deux armatures, un volume contenant un liquide d'amortissement et comprenant au moins deux chambres opposées selon 10 une direction d'amortissement prédéfinie, et éventuellement au moins un canal reliant lesdites chambres.

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 comprend tous les équivalents techniques des 15 moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Tableau 1: signatures permettant de reconnaître quatre déplacements canoniques de l'armature extérieure 3 par rapport à l'armature intérieure 2 dans l'articulation 1 translation translation rotation rotation +X +Y X Y 83-81 +2M 0 0 0 (53+1)/2 0 -m 0 -m 64-62 O +2M 0 0 (64+62)/2 -m 0 -m 0 Tableau 2: signatures permettant de reconnaître six déplacements canoniques de l'armature extérieure 103 par rapport à l'armature intérieure 102 dans l'articulation 101 translation translation translation rotation rotation rotation +X +Y +Z +X +Y +Z 511 -M +m +m 0 -m +m 612 -M -m -m 0 +m -m 613 +m +M +m -m 0 +m 614 -m +M -m +m 0 -m 615 +m -M +m +m 0 -m 616 -m -M +m +m 0 +m

Claims (24)

REVENDICATIONS

1. Articulation élastique (1; 101) comportant deux armatures rigides (2, 3; 102, 103) liées ensemble sans glissement possible par un corps en élastomères (4; 104) agencé entre lesdites 5 armatures, ledit corps en élastomères étant élastiquement déformable pour permettre un déplacement relatif desdites armatures, caractérisée par au moins un ensemble de mesure magnétique constitué d'au moins un capteur (C1; Cl1, C12) présentant une zone sensible au champ magnétique selon au moins une direction de sensibilité dudit capteur, qui 10 est fixé sur une première (3; 103) desdites armatures, et d'au moins une source magnétique (Si; AI) qui est fixée sur une seconde (2; 102) desdites armatures pour plonger ledit au moins un capteur dudit ensemble de mesure magnétique dans un champ magnétique de distribution spatiale prédéterminée, ledit ou chaque capteur dudit 15 ensemble de mesure magnétique produisant, au niveau d'une sortie de signal (11; 111), un signal de mesure (VI) représentant une intensité dudit champ magnétique au niveau de ladite zone sensible selon ladite au moins une direction de sensibilité dudit capteur.

2. Articulation élastique selon la revendication 1, 20 caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique (Si; AI) présente un axe principal d'aimantation (P1l; Po101) qui est sensiblement parallèle à la direction de sensibilité dudit au moins un capteur (C1; Cll, C12) dudit ensemble de mesure magnétique lorsque ladite articulation est dans une 25 position de référence prédéterminée.

3. Articulation élastique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'au moins un dit ensemble de mesure magnétique, comporte au moins deux capteurs (CI1, C12) présentant des directions de sensibilité respectives parallèles, lesdits au moins deux 30 capteurs étant mutuellement décalés selon une direction sensiblement perpendiculaire à une direction d'espacement (X) entre lesdits capteurs et ladite au moins une source magnétique (A1) dudit ensemble de mesure magnétique.

4. Articulation élastique (1, 101) selon l'une des 35 revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique (S1; A1) et ledit au moins un capteur (C1; C1l, C12) sont mutuellement espacés selon une direction d'espacement (X) sensiblement parallèle audit axe principal d'aimantation (P1; Po101) de ladite au moins une source magnétique lorsque ladite articulation est dans une position de référence prédéterminée.

5. Articulation élastique selon la revendication 4, caractérisée par le fait que, dans ledit au moins un ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique (Si; AI) présente un axe principal d'aimantation (P1; Plo01) qui est sensiblement sécant à la 10 zone sensible d'au moins un dit capteur (C1; C11, C12) dudit ensemble de mesure magnétique.

6. Articulation élastique (201) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique 15 (S1) et ledit au moins un capteur (CI) sont mutuellement espacés selon une direction d'espacement (X) sensiblement perpendiculaire audit axe principal d'aimantation de ladite au moins une source magnétique lorsque ladite articulation est dans une position de référence prédéterminée.

7. Articulation élastique (1, 10, 201) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte plusieurs ensembles de mesure magnétique agencés de manière que, dans chacun desdits ensembles de mesure magnétique, ledit au moins un capteur (C1.

4;C -16) soit plongé dans un champ magnétique créé essentiellement par 25 ladite au moins une source magnétique (S14;A-4) dudit ensemble de mesure magnétique.

8. Articulation élastique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que lesdites armatures (2, 3; 102, 103) sont courbées autour d'un axe longitudinal (Z) et disposées l'une autour de 30 l'autre et que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique et ledit au moins un capteur sont mutuellement espacés selon un direction d'espacement (X, Y) sensiblement transversale audit axe longitudinal lorsque ladite articulation est dans une position de référence prédéterminée.

9. Articulation élastique selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux ensembles de mesure magnétique ayant des directions respectives d'espacement capteur/source magnétique (X, Y) sensiblement perpendiculaires l'une à l'autre.

10. Articulation élastique selon la revendication 8 ou 9, 5 caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux ensembles de mesure magnétique (C2, S2; C4, S4) situés en opposition de part et d'autre dudit axe longitudinal (Z) de courbure des armatures, lesdits au moins deux ensembles de mesure magnétique ayant des directions d'espacement capteur/source magnétique respectives (Y) sensiblement o0 parallèles ou sensiblement colinéaires.

11. Articulation élastique (101) selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée par le fait que lesdites armatures sont fermées autour dudit axe longitudinal (Z), ladite articulation présentant trois ensembles de mesure magnétique (A2, C13-14; A1, Cll-12; A3, C15-16) 15 agencés à un angle de 90 l'un à la suite de l'autre autour dudit axe longitudinal.

12. Articulation élastique selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisée par le fait que lesdites armatures sont fermées autour dudit axe longitudinal (Z), ladite articulation présentant au moins quatre 20 ensembles de mesure magnétique (Ci, Si; i=1,2,3,4), agencés de manière à présenter une symétrie d'ordre 4 autour dudit axe longitudinal (Z).

13. Articulation élastique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait que lesdites armatures (2, 3; 102, 103) sont réalisées en matériau diamagnétique ou paramagnétique.

14. Articulation élastique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique (S1-4; Al_3) est un aimant permanent bipolaire.

15. Articulation élastique selon l'une des revendications 1 30 à 14, caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, ladite au moins une source magnétique (S14; Al_3) est logée dans un alésage borgne respectif (8) ménagé dans ladite seconde armature (2, 102).

16. Articulation élastique selon la revendication 15, 35 caractérisée par le fait qu'une culasse en fer (9) est disposée dans le ou chaque alésage borgne (8) du côté de la source magnétique (SI_4; A1-3) opposé à ladite première armature (3, 103).

17. Articulation élastique selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de 5 mesure magnétique, ledit au moins un capteur (C14; Cl1-16) sensible au champ magnétique est fixé dans une gorge (10; 110) ménagée dans la première armature (3; 103) sur une surface opposée audit corps en élastomères (4; 104).

18. Articulation élastique selon l'une des revendications 1 10 à 17, caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, la zone sensible dudit au moins un capteur (C1-4; C1 116) est plane, ladite direction de sensibilité étant perpendiculaire à ladite zone sensible.

19. Articulation élastique selon l'une des revendications 1 15 à 18, caractérisée par le fait que, dans au moins un dit ensemble de mesure magnétique, la zone sensible dudit au moins un capteur (C1-4) est plane, ladite direction de sensibilité étant parallèle à ladite zone sensible.

20. Utilisation d'une articulation élastique (1; 101) selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisée par le fait que l'on mesure 20 un déplacement relatif entre deux pièces rigides (15, 16) respectivement attachées aux deux armatures (2, 3; 102, 103) à partir du signal de mesure de champ magnétique produit par le ou chaque capteur (CI4; C11-16).

21. Utilisation selon la revendication 20, ladite 25 articulation élastique étant selon la revendication 10, caractérisée par le fait que l'on calcule la différence entre les signaux de mesure de deux capteurs (C2, C4; C13-14, C15-16) appartenant respectivement aux deux ensembles de mesure magnétique situés en opposition par rapport audit axe longitudinal, pour déterminer un déplacement relatif (y) parallèle à la 30 direction (Y) transversale joignant les deux ensembles.

22. Utilisation selon la revendication 20 ou 21, caractérisée par le fait que l'on convertit lesdites mesures de déplacement relatif (x, y) entre les deux pièces rigides en mesures d'un effort (FTréf, FT) à l'aide de caractéristiques de raideur dudit corps en 35 élastomères (4; 104).

23. Utilisation selon la revendication 22, caractérisée par le fait que l'on mesure la température (T) dudit corps en élastomères (4; 104) et que l'on ajuste lesdites mesures d'effort (FT) en fonction de ladite température.

24. Utilisation selon l'une des revendications 20 à 23, caractérisée par le fait que l'une desdites pièces est un bras transversal de suspension (16) relié à une roue (13) d'un véhicule (12) et l'autre desdites pièces est solidaire d'une caisse (15) dudit véhicule.