Procédé de montage d'un détecteur de déplacement angulaire et dispositif de détection équipé de moyens de montage correspondants
La présente invention concerne un procédé de montage d'un détecteur de déplacement angulaire. Elle se rapporte également à un dispositif de détection d'un arbre tournant ou rotatif par rapport à une pièce fixe, équipé de moyens de montage aptes à mettre en œuvre ce procédé.
Dans une application particulière, quoique non exclusive, l'arbre tournant peut être l'arbre d'une boîte de vitesses aboutissant au levier de changement de vitesses et la pièce fixe le carter de la boîte de vitesses. Le dispositif détermine ainsi la position occupée par le levier (c'est-à-dire sa variation angulaire) à partir de laquelle sont envoyées des informations spécifiques à une unité centrale qui peut délivrer, par exemple, des consignes de fonctionnement adaptées à cette position particulière à différents organes du véhicule.
D'autres applications du dispositif de l'invention sont bien entendu dans son champ de mise en œuvre (par exemple sur des moteurs) dès l'instant où il s'agit de relever un mouvement rotatif d'un arbre (au sens large du terme) par rapport à une pièce fixe (à prendre également au sens large).
Les dispositifs de détection tels que définis ci-dessus, sont connus et comportent généralement :
• un boîtier dans lequel est agencé un capteur et qui est apte à être rapporté sur la pièce fixe ; et
· un support qui porte un élément de repère formant une cible en regard du capteur et qui coopère avec le boîtier, le support étant apte à être rapporté sur l'arbre tournant.
Bien que ces dispositifs soient largement utilisés du fait de la liaison entre la cible et le capteur au sein d'un dispositif commun, ils présentent néanmoins des inconvénients notamment en ce qui concerne leur conception et les mesures relevées.
En effet, comme le support et le boîtier sont assemblés l'un à l'autre, la cible mobile liée à l'arbre tournant par son support est au contact du capteur fixe. Cela engendre des frottements et des reprises d'efforts dus aux contacts et aux imprécisions des interfaces de montage entre le support de la cible lié à l'arbre tournant et le boîtier du capteur lié à la pièce fixe. Ces frottements peuvent entraîner la formation de copeaux sur la cible perturbant le fonctionnement du dispositif puisque cela se traduit inévitablement par un retard angulaire sur la mesure cible-capteur et, par voie de conséquence, une mesure imprécise et une usure prématurée du dispositif de détection.
Par ailleurs, ces frottements engendrent aussi des problèmes de dilatation thermique entre les différents composants du dispositif, réalisés en général en des matières plastiques sensibles à la chaleur.
Certes, pour pallier les frottements, d'autres dispositifs de détection connus dissocient totalement la cible du boîtier de capteur et montent directement la cible sur l'arbre tournant et le boîtier du capteur sur la pièce fixe. Cependant, ce type de réalisation se heurte à d'autres problèmes tels que des problèmes de montage de la cible sur l'arbre tournant ou de géométrie (concentricité, ...) entre les composants.
La présente invention a pour but de garantir une absence de frottement entre le boîtier et le support et une absence de reprise d'efforts dues aux contacts et aux imprécisions des interfaces de montage. Pour ce faire, l'invention propose de créer, dans une position de montage, un jeu entre le support et le boîtier puis de libérer le support de cible dans la position fonctionnelle du capteur.
Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de montage d'un détecteur angulaire, le détecteur comportant un capteur de détection agencé dans un boîtier à rapporter sur une pièce fixe et une cible à détecter portée dans un support à rapporter sur un arbre tournant. Le procédé consiste, dans une position initiale avant et pendant le montage du support sur l'arbre tournant, à maintenir le support avec un jeu dans le boîtier, puis à déplacer le support par rapport au boîtier pour que le capteur atteigne une position fonctionnelle de détection de la cible.
Cette solution garantit des mesures optimales entre la cible et le capteur, et donc une usure quasi-nulle du dispositif.
Avantageusement, le boîtier et le support sont rapportés axialement sur respectivement la pièce fixe et l'arbre tournant, le déplacement du support étant rotatif entre la position initiale et la position fonctionnelle.
L'invention se rapporte également à un dispositif de détection d'un déplacement angulaire d'un arbre tournant par rapport à une pièce fixe, équipé de moyens permettant la mise en œuvre du procédé défini ci-dessus. Un tel dispositif, du type précédemment défini, est remarquable selon l'invention en ce que, dans ledit boîtier, est ménagé un logement cylindrique pour la réception dudit support porte-cible, en ce que ledit support porte-cible est monté libre avec jeu dans ledit logement, et en ce que des moyens de blocage amovibles sont prévus dans ledit logement entre ledit support et ledit boîtier de sorte que, dans une position initiale avant et pendant le montage du support porte-cible sur l'arbre tournant, les moyens de blocage sont actifs et maintiennent assemblés ledit support dans le logement dudit boîtier, et que, dans une position fonctionnelle, après le montage dudit support en bout dudit arbre tournant et sous l'action d'un déplacement
relatif du boîtier par rapport audit support, lesdits moyens de blocage sont inactifs et libèrent ledit support par rapport audit boîtier, en l'isolant de celui-ci.
Ainsi, grâce à l'invention, le support, après son montage sur l'arbre tournant, est dégagé des moyens de blocage et du logement du boîtier, si bien que les contacts entre le support porte-cible et le boîtier à capteur intégré sont supprimés. De la sorte, les frottements entre ceux-ci n'existent plus, garantissant des mesures fiables et précises et une longévité accrue du dispositif par l'absence d'usure.
Par ailleurs, comme le support porte-cible mobile est séparé du boîtier porte- capteur fixe, les problèmes de dilatation thermique, par l'absence de contacts directs entre ceux-ci, ne se posent plus.
Avantageusement, lesdits moyens de blocage amovibles sont du type axial et rotatif immobilisant ledit support porte-cible dans le logement dudit boîtier, lorsqu'ils sont actifs. Ainsi, la position initiale du dispositif, durant son transport et avant et pendant le montage du support porte-cible, est conservée et le dispositif en lui-même est intact.
Dans un mode préféré de réalisation, concernant l'immobilisation axiale, lesdits moyens de blocage amovibles sont définis par des ergots externes faisant radialement saillie de la paroi dudit support et venant s'engager dans des fentes correspondantes prévues dans des pattes latérales internes faisant radialement saillie de la paroi délimitant ledit logement. En particulier, deux pattes radiales à fentes et deux ergots externes radiaux sont issus, de façon diamétralement opposée, respectivement de la paroi dudit logement et de la paroi dudit support.
Concernant l'immobilisation en rotation, lesdits moyens de blocage amovibles peuvent être définis par des bossages élastiquement déform.ables ménagés sur au moins l'un desdits ergots et écartés l'un de l'autre d'un angle approprié pour s'appliquer respectivement de part et d'autre des bords latéraux de ladite patte radiale interne correspondante du logement, après l'engagement desdits ergots dans les fentes desdites pattes.
La simplicité de réalisation des moyens de blocage permet d'assurer, d'une part, le maintien axial du support par rapport au boîtier par le contact ergots-pattes et, d'autre part, leur maintien en rotation l'un par rapport à l'autre par le contact bossages-pattes. L'effacement desdits moyens en tournant relativement le boîtier par rapport au support permet de surmonter les points durs fournis par les bossages élastiques et de décaler angulairement les ergots des pattes.
Avantageusement, ladite cible est montée dans l'une des extrémités dudit support, tournée vers le capteur et présentant une forme de cage à l'intérieur de laquelle se trouve ladite cible. Ainsi, l'extrémité en cage du support protège la cible.
Selon une autre caractéristique du dispositif, ledit support est rapporté, à son extrémité opposée à celle portant ladite cible, audit arbre tournant par une liaison par emmanchement à force.
En particulier, ladite liaison est définie par un profil à embout aplati terminant ledit arbre tournant et par un profil à ouverture axiale ménagée dans ladite extrémité du support et sensiblement complémentaire dudit embout pour s'ajuster à force dans ce dernier.
Pour assurer un marquage du positionnement axial prédéterminé entre le support et l'arbre tournant, un anneau élastique est prévu dans ledit support pour venir s'engager dans une gorge ménagée dans ledit embout de l'arbre tournant lorsque ledit support emmanché a atteint la position axiale souhaitée.
Par ailleurs, ledit boîtier comprend une embase de liaison perpendiculaire audit logement cylindrique et apte à coopérer avec ladite pièce fixe par des fixations, en position fonctionnelle après le montage dudit support en bout dudit arbre et déplacement dudit boîtier par rapport au support.
La réalisation de l'invention sera bien comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au regard de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement :
• les figures 1 et 2, des vues en perspective éclatée, respectivement du~ dessus et du dessous, d'un exemple de réalisation du dispositif de détection angulaire conforme à l'invention ;
• les figures 3 et 4, des vues de dessus et de dessous dudit dispositif assemblé avant montage ;
• les figures 5 et 6, respectivement des vues en coupe longitudinale et transversale du dispositif selon les plans V-V et VI-VI de la figure 3 dans une position initiale de celui-ci, avec le support porte-cible engagé sur l'arbre tournant et le boîtier éloigné de la pièce fixe ;
• les figures 7 et 8, respectivement des vues en coupe longitudinale et transversale du dispositif analogues aux précédentes mais dans une position fonctionnelle de celui-ci, avec le support engagé sur l'arbre et le boîtier fixé à la pièce fixe ; et
• la figure 9, une vue de dessous dudit dispositif en position fonctionnelle, après montage, avec l'arbre tournant et la pièce fixe non illustrés.
Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Le dispositif de détection angulaire 1 représenté sur les figures 1 à 4 comprend principalement un boîtier 2 à capteur de mesure 3 et un support 4 portant un élément de repère 5 formant cible et désigné ainsi par la suite.
En particulier, le boîtier 2 a une forme sensiblement parallélipédique dans l'une des grandes faces 6 de laquelle est ménagé un logement semi-ouvert 7 de section rectangulaire pour la réception du capteur de mesure 3. A son propos, celui-ci peut être du type magnétique et il est fixé au fond 8 du logement rectangulaire par tout moyen approprié connu, non illustré ici. Le raccordement électrique du capteur 3 à une alimentation n'est pas non plus représenté.
En opposition au logement rectangulaire semi-ouvert 7 se trouve ménagé, dans l'autre grande face opposée 9, un logement cylindrique semi-ouvert 10 d'axe X, de section circulaire, dans lequel est reçu le support 4 porte-cible 5. Ainsi, le même fond 8 du boîtier 2 est commun aux deux logements borgnes 7, 10, le logement cylindrique 10 d'axe X étant perpendiculaire à la forme allongée du boîtier, comme le montrent les figures 1 et 2.
La cible 5, tel qu'un aimant, est surmoulée et est montée dans le support 4 réalisé en matière synthétique et de forme de révolution. Plus particulièrement, la cible est maintenue dans l'une 11 des extrémités de celui-ci, tournée vers le fond commun 8 du boîtier, pour être en regard du capteur de mesure 3. Cette extrémité 11 présente une forme de cage 12 protégeant ainsi la cible 5 du contact direct avec le fond du logement. Comme le montrent les figures 4-6, le support 4 est agencé dans le logement cylindrique 10 du boîtier 2 de manière à être monté libre (flottant) dans celui-ci, un jeu fonctionnel est ainsi prévu entre la paroi latérale 14 du support 4 et la paroi latérale 15 du boîtier 2 délimitant le logement cylindrique 10. On voit par ailleurs sur les figures 1 à 9 que la paroi latérale 15 du logement se prolonge perpendiculairement à l'axe X, par une embase 13 en forme de losange, servant à la fixation du boîtier sur la pièce fixe, comme on le verra ultérieurement.
Dans la position initiale du dispositif 1 , c'est-à-dire avant le montage du boîtier 2 sur une pièce fixe 16 (par exemple, le carter d'une boîte de vitesses cf. figure 5 ), tandis que le support 4 est destiné à être monté sur un arbre tournant ou rotatif 17 (tel que l'arbre de commande du levier de vitesses cf. figure 5), des moyens de blocage amovibles 18 sont prévus et sont alors actifs pour immobiliser axialement et en rotation le support 4 porte-cible 5 dans le logement du boîtier. De cette manière, le dispositif 1 peut être transporté et/ou manipulé sans risque tant qu'on ne procède pas à son montage final (boîtier sur pièce fixe) où il occupe alors une position fonctionnelle définie ultérieurement.
Pour cela, comme le montrent plus particulièrement les figures 2, 4-6, les moyens de blocage 18 à la fois axial et rotatif sont définis, dans ce mode de réalisation, par la coopération d'ergots radiaux 20 avec des pattes 21 à fentes radiales 22 pour l'immobilisation axiale du support 4 selon l'axe X du logement 10 dans le boîtier 2, et par
des bossages ou analogues 23 empêchant la rotation du support 4 par rapport aux pattes du logement du boîtier. 2
Par exemple, deux pattes diamétralement opposées 21 sont issues de la paroi latérale 15 du logement cylindrique 10 et font saillie radialement vers l'intérieur du logement. Dans ces deux pattes 21 opposées longeant parallèlement la paroi latérale 15 sont ménagées les fentes radiales 22 dans lesquelles sont aptes à s'engager deux ergots radiaux 20 qui sont, quant à eux, issus de la paroi latérale 14 du support de révolution 4 et qui font radialement saillie vers l'extérieur. Ces deux ergots radiaux 20 externes sont bien entendu diamétralement opposés l'un de l'autre et leur épaisseur correspond sensiblement à celle des fentes radiales 22 de manière à s'ajuster, par exemple à frottement doux, dans les fentes des pattes lors de l'insertion de ceux-ci.
De plus, les ergots 20 sont montés pour pouvoir tourner librement dans une partie élargie cylindrique 24 terminant le logement cylindrique 10 et dont sont issues les pattes radiales internes. Un épaulement 25 sépare la partie élargie 24 du reste du logement 10 (cf. figure 6).
Pour que les ergots 20 immobilisés axialement dans les pattes 21 à fentes 22 conservent leur position, il convient de les immobiliser en rotation et, pour cela, les bossages 23 des moyens de blocage sont élastiquement déformables et sont prévus sur les faces transversales 26 des ergots 20, au voisinage de leurs bords latéraux 27. Aussi, les ergots radiaux 20 sont conçus pour couvrir un secteur angulaire légèrement supérieur à celui des pattes 21 à fentes 22. Ainsi, après le montage du support 4 dans le logement 10, puis sa rotation pour amener les ergots 20 dans les fentes 22 des pattes 21 , lesdits bossages élastiques 23 dépassent des pattes et marquent spontanément la bonne position angulaire du support, en s'appliquant respectivement de part et d'autre des bords latéraux 28 des pattes à fentes. Ainsi, l'immobilisation en rotation du support 4 porte- cible 5 par rapport au logement 10 du boîtier 2 est assurée par ces bossages élastiquement déformables 23 formant des points durs. Le support de révolution 4 se trouve ainsi coaxial à l'axe X du logement cylindrique 10.
La position axiale des ergots radiaux 20 sur le support 4 porte-cible 5 et des pattes radiales 21 à fentes dans le logement cylindrique 10 du boîtier est bien sûr déterminée de façon que l'extrémité 11 en cage 12 du support 4 reste distante du fond commun 8 du boîtier, notamment lors du passage du dispositif 1 de la position initiale à la position fonctionnelle. On remarque également, sur les figures 4, 5 et 6, le jeu diamétral prévu entre la paroi latérale 14 à ergots 20 du support 4 et celle 15 à épaulement 25 du logement cylindrique 10.
Ainsi, par ces moyens de blocage 18 actifs, le dispositif 1 occupe une position initiale figée, garantissant la protection du capteur et de la cible lors des opérations de manutention et jusqu'au montage du support 4.
Dans l'exemple illustré, le support 4 porte-cible 5 est destiné à être monté en bout de l'arbre tournant 17 et, dans ce mode de réalisation, une liaison par emmanchement assure le montage. En particulier, comme le montrent les figures 5 et 6, l'extrémité 30 de l'arbre 17 se termine en embout aplati 31 de section transversale rectangulaire, et l'extrémité concernée 32 du support, opposée à celle 11 portant la cible 5, présente un profil à ouverture axiale en forme de fente 33, correspondant sensiblement à celui rectangulaire de l'embout. Ainsi, l'embout aplati 31 de l'arbre et l'ouverture axiale 33 du support constituent la liaison par emmanchement à force.
Et pour marquer la position de l'emmanchement axial entre l'embout 31 et l'ouverture 33, un anneau élastique fendu 34 est prévu, par exemple, dans une gorge 37 (cf. figure 7) de la paroi latérale 14 du support pour déboucher dans l'ouverture axiale 33. Cet anneau élastique 34 s'engage, lors du montage du support, dans une gorge radiale correspondante 35 prévue sur les petits côtés 36 de l'embout rectangulaire 31 de l'arbre 17 (cf. figure 6).
Dans la position initiale du dispositif 1 représentée sur les figures 4-6, le support 4 porte-cible 5 est agencé de façon flottante, avec jeu dans le logement de réception 10 du boîtier 2. Il y est maintenu axialement et en rotation par les moyens de blocage 18 alors actifs, les ergots 20 du support étant pris dans les fentes 22 des pattes radiales 21 et bloqués angulairement par les bossages 23.
Le dispositif 1 , avec le boîtier à capteur 3 et le support de cible 5 ainsi assemblés et maintenus l'un par rapport à l'autre, occupe la position initiale avant montage, procurant une protection optimale à l'élément de repère (cible) et au capteur.
Lors du montage du dispositif de détection angulaire 1 , toujours dans la position initiale, le support cylindrique 4 est présenté devant l'arbre 17 sur lequel il doit être agencé. Pour cela, l'ouverture axiale en fente 33 est montée à force dans l'embout aplati 31 de l'arbre jusqu'à ce que l'anneau élastique 34 s'engage dans la gorge de réception 35 de l'embout marquant la position de montage correcte du support à l'emplacement choisi. Durant le montage, la poussée axiale P (figure 5) exercée par l'opérateur sur le boîtier est transmise au support à emmancher par le contact des rebords correspondants 29 délimitant les fentes 22 des pattes 21 sur les faces concernées 26 des ergots radiaux 20.
On remarque, sur la figure 4, que l'introduction à force ne s'effectue pas directement par les surfaces planes 38 délimitant l'ouverture 33 avec celles de l'embout 31 , mais par des lignes parallèles 39 (cf. figure 9) en saillie des surfaces 38 de
sorte à éviter le coincement entre le support et l'embout et à créer une certaine élasticité tout en assurant un emmanchement à force acceptable.
Le support 4 se trouve ainsi immobilisé par rapport à l'embout 31 , et centré coaxialement par rapport à l'arbre tournant 17.
Simultanément à l'introduction du support 4 dans l'embout de l'arbre 17 se produit celle, de façon centrée et ajustée, de la paroi latérale 15 du logement cylindrique 10 dans le passage axial 40 prévu dans la pièce fixe 16 (carter de boîte de vitesses) et logeant ledit arbre tournant 17.
A ce moment, comme le montrent les figures 7 et 8, le boîtier 2 du dispositif est alors tourné par l'opérateur d'environ un quart de tour pour déplacer angulairement les pattes radiales internes 21 du logement 10 et ainsi les éloigner des ergots radiaux externes 20 du support fixe 4 en surmontant pour cela les points durs définis par les bossages élastiquement déformables 23 des ergots. Les moyens de blocage 18 sont alors inactifs, et le support 4 est uniquement porté par l'arbre tournant 17 et séparé du boîtier 2, sans faire contact avec celui-ci.
Il convient de préciser que la bonne orientation à donner au boîtier 2, après son centrage dans le passage axial 40 de la pièce fixe, est fournie par une douille 41 montée dans l'un des deux trous 42 ménagés en opposition dans l'embase en losange 13 du boîtier pour sa fixation à la pièce fixe. La douille est destinée à coopérer avec un lamage correspondant 43 prévu dans l'un des trous de fixation 44 du carter fixe.
Puis, le boîtier ainsi tourné 2 et centré dans le passage 40 par sa paroi latérale 15 est poussé axialement vers la pièce fixe 16, de manière que la douille 41 s'engage dans le lamage correspondant 43, les trous 42-44 de l'embase 13 et de la pièce fixe 16 étant en correspondance. Après le contact de l'embase 13 avec celle-ci, des organes de fixation non représentés sont engagés et vissés dans les trous et solidarisent le boîtier 2 du dispositif 1 au carter 16.
Bien évidemment, par suite de la fixation de l'embase, le fond commun 8 du boîtier se rapproche de l'extrémité en cage 12 de la cible mais sans entrer en contact avec celle-ci, en laissant un jeu. Il en est de même pour l'épaulement 25 du logement 10 avec les faces 26 des ergots où un jeu subsiste (figure 8)
Le support 4 porte-cible 5 solidaire de l'embout est ainsi totalement isolé du boîtier 2 dans sa position fonctionnelle ou d'utilisation du dispositif 1 , sans contact tridimensionnel avec le boîtier garantissant des mesures fiables et précises et une longévité importante.
Le dispositif de l'invention atteint en conséquence l'objectif fixé, à savoir repérer la variation angulaire d'un arbre tournant par rapport à une pièce fixe, en évitant tout
contact entre le capteur et l'élément de repère formant cible en fonctionnement tout en étant agencés initialement dans un dispositif commun.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés.