WO2017137678A1 - Procédé de fabrication d'un capteur de couple comprenant une étape d'encapsulation du circuit électronique du capteur - Google Patents

Procédé de fabrication d'un capteur de couple comprenant une étape d'encapsulation du circuit électronique du capteur Download PDF

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WO2017137678A1
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sensor
adapter
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sensor housing
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Laurent Rey
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Jtekt Europe
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    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
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    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
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    • B62D15/021—Determination of steering angle
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    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
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    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
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    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices

Definitions

  • Method of manufacturing a torque sensor comprising a step of encapsulating the electronic circuit of the sensor
  • the present invention relates to the manufacture of torque sensors.
  • the invention relates more particularly to the manufacture of torque sensors which are intended to be used within a power steering device, on board a motor vehicle, in order to measure the torque exerted by the driver on the steering wheel.
  • the measurement of the torque is made by measuring the elastic deformation of a torsion bar which is mounted between an input shaft, such as the upstream section of a steering column, which carries the steering wheel, and a output shaft, such as the downstream section of said steering column, which carries a pinion meshing on a steering rack.
  • Such a sensor usually comprises:
  • a set of permanent magnets which are implanted on the input shaft in an annular distribution, so as to present, around said input shaft, a succession of facets alternating north and south poles,
  • a magnetic flux collector which is carried by the output shaft and which comprises two annular magnetic yokes which surround the set of magnets, each yoke being provided with a succession of teeth which are placed facing each other permanent magnets which are distributed at the same angular pitch as the poles (North, respectively South) of said permanent magnets,
  • a flow concentrator support which is carried by a fixed torque sensor housing, traversed by the input and output shafts and surrounding the flow collector, said flux concentrator support comprising two slip rings each of which is vis-à-vis one of the magnetic yokes, in order to be able to collect the magnetic flux that is generated by the magnets through said magnetic yokes, and finally
  • Hall effect cells attached to the sensor housing, which are placed in the air gap which axially separates the two slip rings, to measure said magnetic flux.
  • the method of assembling the Hall effect cells within the sensor housing must meet three requirements: first, to ensure a solid retention of the Hall effect cells in the air gap of the slip rings, secondly to guarantee sealing, particularly the watertightness of said sensor housing, and thirdly allow the electrical connection of the torque sensor to an external electronic processing unit.
  • a first assembly method that consists in grouping the Hall effect cells and the associated connectors (cables and external connector) on a common support, of the fixing plate type, which is then fixed by screwing on the sensor housing.
  • the seal of the assembly is then provided by a seal, such as an O-ring, which is interposed and compressed between said fixing plate and the sensor housing.
  • thermosetting resin but rather a thermoplastic resin (usually fiber reinforced), allowing injection molding.
  • thermoplastic resin when such a thermoplastic resin is injected under pressure and at high temperature (typically between 290 ° C and 330 ° C), heat and pressure can damage the Hall effect cells.
  • the liquid resin may tend to leave the target zone of the air gap, which it is in principle intended to, and to creep into the sensor housing, beyond the Hall effect cells and the air gap.
  • the risk of occurrence of air bubbles, and therefore the risk of occurrence of weakening zones, is all the higher as, on an automated production line, the quantity of resin delivered at each overmolding cycle will be identical , while the migration of the resin may have a randomly variable nature, difficult to predict from one cycle to another.
  • the objects assigned to the invention therefore aim to overcome the aforementioned drawbacks and to propose a new method of manufacturing a torque sensor which is simple, inexpensive to implement, easily reproducible and well suited to mass production. , while systematically guaranteeing the strength of the torque sensor as well as the sealing, in particular the watertightness, of said torque sensor.
  • a method of manufacturing a torque sensor comprising a step (a) for preparing a sensor housing during which it is placed inside a sensor casing at least a first slip ring and a second slip ring for collecting a magnetic flux, said slip rings being spaced from each other and each carrying at least a first measuring terminal and a second measuring terminal, respectively which delimit between them an air gap, a step (b) of producing a sensor beam in the course of which a so-called “sensor beam” subassembly is produced, which comprises at least one Hall effect cell intended to come into contact with each other.
  • step (c) assembly during which the sensor beam is introduced into an access port, which passes through a wall of the sensor housing to open onto the air gap, so as to placing the Hall effect cell in the air gap and then attaching the sensor beam to the sensor housing, said method being characterized in that during step (b) of producing the sensor beam , the sensor beam is equipped with an adapter which is arranged to cooperate with the access orifice of the sensor housing so as to subdivide said access orifice into a first so-called cavity "preservation cavity”, which is opens on the air gap and which contains the Hall effect cell, and a second cavity, called “filling cavity”, which communicates with the outside, and in that during the step (c) of assembly the sensor beam is fixed to the sensor housing by overmolding, pouring a resin-like coating material into the filling cavity to create a plug which links the sensor
  • the method according to the invention makes it possible to join together and to drown together, in the same one-piece cap of encapsulating material, both solid and impervious (in particular impervious to liquid water, to water vapor, and lubricating oil or grease), the adapter, at least a portion of the sensor bundle, and a portion of the sensor housing.
  • adding said adapter to the sensor beam also makes it possible to partition the sensor housing, and more particularly to partition the access orifice, so that, during overmoulding, the coating material, in particular from outside, is directed towards and confined in the filling cavity, to form the aforementioned sealing plug, but can not reach the air gap nor, more particularly, cover all or part of the Hall effect cell, whose integrity is thus preserved.
  • the volume of coating material required to seal the access port corresponds to the (free) volume of the filling cavity, such that said volume is defined by construction during the placement of the adapter.
  • the dosage of the coating material is perfectly controlled and identical from one torque sensor to another.
  • the adapter according to the invention not only makes it possible to accurately and reproducibly position the sensor beam in the sensor housing, during the introduction of said sensor beam into the access orifice, but also firmly hold said sensor beam in the desired position both before overmolding and during overmolding.
  • the method according to the invention thus makes it possible to accurately, reproducibly and stably position the Hall effect cell in a desired position in the air gap, then to maintain the Hall effect cell in this desired position while avoiding any accidental displacement. of said Hall effect cell with respect to the air gap, both during a possible manipulation of the housing before filling, as during filling.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to report, then fix by overmoulding, the sensor beam in the sensor housing in a simple and fast manner, perfectly compatible with automation required by mass production.
  • This same process also guarantees a robust and perfectly sealed attachment of the sensor beam to the sensor housing, while remaining particularly economical in coating material.
  • FIG. 1 illustrates, in a diagrammatic perspective exploded view, the constituent members of a magnetic technology torque sensor that can be manufactured according to the method according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates, in a longitudinal sectional view, in a sectional plane containing the main axis of rotation of the shaft on which the torque is measured, setting up a sensor beam according to the invention in accordance with in a sensor casing, before overmolding, and according to a first embodiment of the invention, wherein the sheath of the sensor beam is bent so as to extend substantially parallel to the main axis of the sensor. 'tree.
  • FIG. 3 illustrates, in a detail view in the same plane of section as FIG. 2, the torque sensor of FIG. 2 obtained after overmolding, in which the coating material poured into the filling cavity secures the fixing. of the sensor beam in the sensor housing.
  • Figure 4 corresponds to the assembly of Figure 2, seen in transverse section, in a sectional plane orthogonal to the axis of the shaft.
  • FIG. 5 corresponds to the assembly of FIG. 3, after overmolding, seen in transverse section in the same plane of section as FIG.
  • FIG. 6 represents, in exploded perspective view, the sensor beam, its adapter, and the sensor housing according to the first embodiment of FIGS. 2 to 5.
  • FIG. 7 illustrates the detail of the section of the sensor housing used to retain the bent sheath of the sensor beam along the sensor housing, within the first embodiment of FIGS. 2 to 6.
  • FIG. 8 illustrates, in a detail view in perspective, the distal end of the sensor beam of FIG. 6, provided with its adapter, in assembled configuration.
  • FIG. 9 illustrates, in longitudinal sectional view, before pouring the coating material into the filling cavity, a second embodiment of the invention, according to which the sheath of the sensor bundle is straight of way out substantially perpendicular to the main axis of the shaft.
  • FIG. 10 illustrates, in a detailed view, the result of overmoulding allowing the attachment of the sensor beam within the second embodiment of FIG. 9.
  • Figure 11 corresponds to the assembly of Figure 9, seen in transverse section, in a sectional plane orthogonal to the main axis of the shaft.
  • FIG. 12 corresponds to the assembly of FIG. 10, after overmoulding, seen in transverse section in the same plane of section as FIG. 11.
  • Figures 13, 14 and 15 show, in longitudinal sectional detail views, different variants of adapters provided with collars that allow for a tight fit of said adapters in the access port of the sensor housing, in a sealed manner to the coating material.
  • FIGS. 16, 17 and 18 show, in sectional views, different variants of the arrangement of the joint plane in which a first shell part and a second shell part are assembled to form an adapter according to the invention, and more particularly an adapter such as that used in Figures 6, 8 and 10.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a torque sensor 1.
  • the torque sensor 1 makes it possible to measure a torque T0 exerted on a shaft 2, 3, for example a steering column of a motor vehicle, typically within 'a power steering system.
  • Said shaft 2, 3 comprises on the one hand an upstream shaft portion 2, which forms an input shaft 2, and which preferably corresponds to an upstream portion of the steering column carrying a driving wheel 4, and on the other hand a downstream shaft portion 3, which forms an output shaft 3, preferably coaxial with the input shaft
  • the input shaft 2 is connected to the output shaft 3 by an elastically deformable member 5, such as a torsion bar 5, whose degree of deformation depends on the intensity of the torque T0 applied (that the we are trying to measure).
  • the torque sensor 1 comprises a set of permanent magnets 6 integral with the input shaft 2 and which alternate north poles (N) and south poles (S) around the main axis ( ⁇ ').
  • the torque sensor 1 also comprises a magnetic flux collector 7, integral with the output shaft 3, and intended to collect the magnetic flux generated by the permanent magnets 6.
  • said flow collector 7 comprises a first magnetic yoke 8 and a second magnetic yoke 9, annular, centered on the main axis ( ⁇ '), and which each surround the set of permanent magnets 6.
  • Said magnetic yokes 8, 9 are each provided with a series of teeth 8T, respectively 9T, here triangular and imbricate, opposite which the magnets 6 are placed, when the input shaft 2 is located the interior of the flow collector 7, such that the polarity (North or South) of each yoke 8, 9 depends on the average polarity of all the magnet poles 6 in front of which its teeth 8T, 9T located.
  • the torque sensor 1 further comprises a flux concentrator support 10 intended to capture the magnetic flux collected by the yoke 8, 9 of the flow collector 7, and to concentrate said magnetic flux to direct it towards one or more detection cells 11A. , 11B, here Hall effect cells 11A, 11B, which will measure the characteristics of said magnetic flux, typically the sign (direction) and the intensity of said magnetic flux.
  • the flow concentrator support 10 comprises at least a first annular slip ring 12 and a second slip ring 13, centered on the main axis ( ⁇ '), axially separated from one another, and made each in a ferromagnetic material.
  • the first slip ring 12 is located axially (along the main axis ( ⁇ ') vis-à-vis the first magnetic yoke 8, so as to surround the latter (from the outside).
  • each slip ring 12, 13 advantageously carries at least one measuring terminal 12A, 13A, and preferably two measuring terminals 12A, 12B, respectively 13A, 13B.
  • Each measuring terminal 12A, 12B of the first slip ring 12 defines, with the corresponding measuring terminal 13A, 13B of the second slip ring 13, an (axial) air gap 14A, 14B.
  • a detector cell (Hall effect cell) 11A, 11B is placed in each gap 14A, 14B for measuring the magnetic flux between the corresponding measurement terminals 12A, 13A, 12B, 13B.
  • the polarization of the magnetic yokes 8, 9 thus gives rise to a magnetic flux which is picked up by the slip rings 12, 13 and conveyed to the gap 14A, 14B where it is measured.
  • the input shaft 2, the set of permanent magnets 6, the torsion bar 5, as well as the output shaft 3 and the collector of FIG. flow 7 carried by the latter, are rotatably mounted in a sensor housing 15, in which are further fixed the flow concentrator support 10 and the Hall effect cells 11A, 11B.
  • Said sensor housing 15 thus forms a cylindrical envelope about the main axis ( ⁇ ') which passes through it, and advantageously offers the various aforementioned members a waterproof protection against water vapor, fog saline, foreign bodies liquids (water, external lubricants, fuel %) and solid foreign objects (dust, chippings ).
  • the sensor housing 15 may be made of a metallic material, such as a steel or light alloy based on aluminum or magnesium, or even more preferably in a rigid polymeric material, preferably thermoplastic, such as a polyamide (PA), an aromatic polyamide of the polyphthalamide (PPA) type, a polybutylene terephthalate (PBT) or a polyphenyl sulfone (PPS).
  • a metallic material such as a steel or light alloy based on aluminum or magnesium
  • thermoplastic such as a polyamide (PA), an aromatic polyamide of the polyphthalamide (PPA) type, a polybutylene terephthalate (PBT) or a polyphenyl sulfone (PPS).
  • PA polyamide
  • PPA polyphthalamide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPS polyphenyl sulfone
  • Said polymer may advantageously be reinforced with fibers, such as glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, or a combination of at least two of these fibers.
  • fibers such as glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, or a combination of at least two of these fibers.
  • thermoplastic polymer will make it possible to manufacture a lightweight sensor housing at low cost and at high rates by hot injection molding.
  • the manufacturing method of the torque sensor 1 comprises a step (a) of preparing a sensor housing 15 during which it is placed inside a sensor housing 15, such as that is illustrated in Figures 2, 4, 9 and 11, at least a first slip ring 12 and a second slip ring 13 which are intended to collect a magnetic flux (created by the polarization of the magnetic heads 8, 9 of the flow collector 7 , as a function of the azimuthal angular position of the permanent magnets 6, as explained above).
  • said slip rings 12, 13 are spaced (axially) from each other and each carry at least a first measuring terminal 12A, 12B (belonging to the first slip ring 12) and a second terminal respectively. 13A, 13B (belonging to the second slip ring 13) which delimit between them a gap 14A, 14B.
  • the method according to the invention also comprises a step (b) of producing a sensor beam 20 in the course of which a so-called "sensor bundle" subassembly 20 is produced, which comprises, as it is notably visible in FIGS. 1, 2 and 6, at least one Hall effect cell 11A, 11B intended to be placed in the gap 14A, 14B for measuring the magnetic flux thereon, as well as at least one electrical connection interface 21 which is intended to allow an electrical connection between the Hall effect cell 11A, 11B and a processing unit 22 outside the sensor housing 15.
  • the sensor beam 20 will comprise two Hall effect cells 11A, 11B separated and arranged to measure each (and simultaneously) the magnetic flux in a separate air gap 14A, 14B.
  • the processing unit 22 may in turn correspond to any on-board computer on the vehicle, and preferably to a steering computer which is integrated with the vehicle steering system to manage the steering assistance.
  • connection interface 21 of the sensor bundle 20 comprises, as is clearly visible in FIGS. 1 to 6 and 9 to 12, an electronic acquisition circuit 23 to which the at least one cell is connected. Hall effect 11A, 11B, and which serves to support said at least one Hall effect cell 11A, 11B.
  • Said electronic acquisition circuit 23 will preferably be in the form of a rigid (or semi-rigid) plate, of the printed circuit type, forming an electronic card 23 on which will be fixed, and for example welded, the at least one Hall effect cell 11A, 11B.
  • Hall effect cell (s) 11A, 11B will preferably be arranged projecting from the edge of said electronic card 23, so as to be easily introduced into their respective gap 14A, 14B, without said electronic card 23 does not disturb the magnetic flux to be measured.
  • the electronic acquisition circuit 23 (internal to the sensor housing 15) could be designed to allow remote communication, by radio waves, ie a wireless connection, with the transmitter.
  • processing unit 22 (external to the sensor housing 15).
  • the connection between the Hall effect cells 11A, 11B (internal to the sensor housing 15) and the processing unit 22 (external to said sensor housing 15) will be provided wired.
  • the sensor beam 20 comprises, at one of its ends called “distal end” 20D, intended to be introduced and embedded in the sensor housing 15, an electronic acquisition circuit 23 which carries the (at least a) Hall effect cell 11A, 11B, and a plurality of electrical cables 24 which are grouped in a sheath 25 and which connect said electronic acquisition circuit 23 to a remote connector 26, located at the opposite end of the beam sensor, called "proximal end" 20P.
  • the connector 26 advantageously allows a reversible hardware connection of the sensor beam 20 to the (external) processing unit 22, as shown schematically in FIG. 1, and thus ensures the versatility and interchangeability of the torque sensor 1.
  • the electrical cables 24, which start from the acquisition circuit 23, at which they are soldered to the printed circuit, to reach the pins of the connector 26, are preferably four in number, at the rate of two cables 24 per effect cell. Hall 11A, 11B.
  • the sheath 25 has a bent exit, which allows said sheath 25 to extend along the wall 15L of the sensor casing 15, here substantially parallel to the main axis ( ⁇ '), and more particularly substantially perpendicular to the insertion direction, denoted Xll, wherein the Hall effect cells 11A, 11B are engaged in the gap 14A, 14B.
  • the cables 24 form an angle gear (in this case substantially 90 degrees) relative to the electronic acquisition circuit 23.
  • Such a first variant with an angled exit makes it possible in particular to improve the resistance of the sensor beam 20 to tearing off.
  • the angle gear that is to say the curved portion of the electric cables 24 and / or the sheath 25, which reconciles a radial output of said cables 24, according to the insertion direction Xll, with an axial redirection of said sheath 25 along the wall 15L of the sensor housing 15, here downwards, is advantageously embedded in the coating material 43 (as will be detailed below) .
  • the sheath 25 has a straight outlet, which allows said sheath to extend substantially perpendicular to the main axis ( ⁇ '), that is to say substantially radially, transversely to the wall of the sensor housing 15, and more particularly here substantially parallel to the insertion direction X11 of the Hall effect cells, in the extension of the electronic acquisition circuit 23.
  • the cables 24 will then preferably form a substantially rectilinear bridge between said electronic acquisition circuit 23 and the sheath 25.
  • Such a second variant makes it possible in particular to simplify the structure of the sensor housing 15 at the outlet of the sheath 25, and to improve the compactness (axial) of the torque sensor 1.
  • the method according to the invention naturally comprises a step (c) of assembly during which the sensor beam 20 is introduced into an access orifice 30, which passes through a wall 15L of the sensor housing 15 to open on the 14A, 14B, so as to place the (at least one) Hall effect cell 11A, 11B in the air gap, and then the sensor beam 20 is fixed on the sensor housing 15.
  • the introduction of the sensor beam 20 into the sensor housing 15 is done by lateral approach through a 15L side wall. of the sensor housing 15 which surrounds the main axis ( ⁇ '), and following an insertion direction Xll substantially radial centripetal.
  • Such a centripetal radial approach and penetration movement, directed towards the main axis ( ⁇ ') substantially perpendicular to said main axis, allows quick and easy placement of the distal end 20D of the sensor beam 20 within the sensor housing 15, directly between the slip rings 12, 13 (and more particularly between the terminals 12A, 13A, 12B, 13B of said slip rings).
  • the access orifice 30 will preferably open directly on the central chamber of the sensor housing 15, which is traversed by, and houses, the input shaft 2 and output shaft 3, that is to say that said access port 30 will pass through the side wall 15L of the sensor housing 15 from side to side.
  • the access orifice 30 forms a sleeve 31.
  • Said sleeve 31 is preferably formed in one piece with the sensor housing 15, for example during the manufacture by molding of said sensor housing 15.
  • Said sleeve 31, cylindrical preferably has a circular passage section 31S, and its central generator axis (here rectilinear) advantageously corresponds to the insertion direction Xll.
  • the passage section 31S of the cylindrical sleeve 31 may have any shape adapted to the number and the spatial arrangement of the Hall effect probes 11A, 11B and to the shape of the acquisition circuit 23.
  • an oval, ovoid, or multi-lobed passage section 31S for example in the form of a bean (with two lobes), especially if it is envisaged to use four Hall effect cells.
  • the sensor beam 20 is equipped with an adapter 40 which is arranged to cooperate with the access port 30 of the sensor housing 15 (and more particularly with the wall of the sleeve 31) so as to subdivide said access orifice 30 into a first cavity called " preservation cavity "41, which opens on the gap 14A, 14B and which contains (or is intended to contain) the Hall effect cell (s) 11A, 11B, and a second cavity, called" filling cavity 42, which communicates with the outside (i.e. which opens onto the external environment of the sensor housing 15).
  • a preservation cavity which opens on the gap 14A, 14B and which contains (or is intended to contain) the Hall effect cell (s) 11A, 11B
  • a second cavity, called" filling cavity 42 which communicates with the outside (i.e. which opens onto the external environment of the sensor housing 15).
  • the sensor beam 20 is fixed on the sensor housing 15, and more particularly inside the sleeve 31, by overmoulding, by flowing in the filling cavity.
  • a material 43 of the resin type, in order to create, as illustrated in FIGS. 3, 5, 10 and 12, a plug which links the sensor beam 20 to the sensor housing 15 and which closes the orifice of access 30, while the adapter 40 prevents said coating material 43 from filling the preservation cavity 41 and wetting the Hall effect cell (s) 11A, 11B.
  • the plug being constituted of the coating material 43, after solidification of said coating material 43 in the filling cavity 42, it is possible, for convenience of notation, to use the same reference 43 to designate the plug or the coating material. .
  • the distal end 20D of the sensor beam 20, and more particularly the adapter 40 carried by said distal end, as well as the cables 24 and a corresponding terminal portion of the sheath 25, are thus embedded in the material of FIG. coating 43, which also adheres to the wall 15L of the sensor housing 15 which it fills and seals the access port 30, which ensures a fastening both robust and sealed sensor beam 20 on the sensor housing 15.
  • the coating material 43 used will preferably be a thermosetting polymer, which may be cast in the liquid state, where appropriate at ambient temperature, and at low pressure or even at atmospheric pressure.
  • thermosetting material indeed flows easily under low pressure, and also has good adhesion to the sensor housing 15 and the sheath 25, and a long life.
  • the invention advantageously offers the possibility of producing a torque sensor 1 which comprises on the one hand a sensor casing 15 obtained at a lower cost by hot injection molding of a thermoplastic polymer, and of on the other hand, a plug 43 made of thermosetting polymer, the use of such a thermosetting polymer, which is particularly solid and impervious but more expensive than the thermoplastic polymer, being then reserved solely for coating material 43.
  • thermosetting embedding material 43 a polyurethane resin (PU), an epoxy resin (EP) or, optionally, a silicone resin (SI).
  • PU polyurethane resin
  • EP epoxy resin
  • SI silicone resin
  • thermoplastic resin of the glue type for example a polyethylene, a polypropylene, a polyamide, or, preferably, an "EVA" copolymer (ethylene - vinyl acetate).
  • EVA ethylene - vinyl acetate
  • thermosetting resins have, a priori, a better durability in sealing the connection obtained, especially in an environment where the temperature is high (as is the case when the sensor 1 is in the vicinity of a motor with combustion), or in a humid environment.
  • thermoplastic resins glues
  • torque sensors 1 which are intended for electric vehicles (and which are therefore subjected to less heating than that of thermal vehicles), and / or to rear motor vehicles, in which the torque sensor 1, located at the front, outside the engine compartment, is not exposed to engine heat emissions.
  • said coating material 43 has (once solidified) a hardness equal to or greater than 50 Shore Dl, and this in order to oppose sufficient resistance to tearing.
  • the coating material 43 will preferably be crosslinked.
  • the coating material 43 will be a thixotropic polymer, that is to say that its viscosity (in the liquid state) reduced when applied a stress.
  • the thixotropy will allow the coating material 43 to have a relatively low viscosity during casting, so that said encapsulating material 43 easily and effectively fills the filling cavity 42, and coats the sensor bundle 20 covering at least part of the adapter 40, while avoiding that said filling material 43, which tends to restructure spontaneously in the absence of stress, creeps into too narrow spaces.
  • this property of thixotropy will prevent the coating material 43 from bypassing the adapter 40, or infiltrating said adapter 40, and thus prevent said coating material 43 from entering the preservation cavity 41, and more particularly to reach the air gap 14A, 14B, the slip rings 12, 13, and Hall effect cells 11A, 11B.
  • thermosetting resins and thermoplastic resins mentioned above advantageously have a thixotropic character.
  • the preservation cavity 41 being isolated from the coating material 43 by the adapter 40 during casting, then isolated from the environment of the sensor 1 by the plug of encapsulating material 43, no external foreign body, and in particular, no burr of embedding material 43 or any infiltration of water will therefore disturb the collection, by the slip rings 12, 13, and then the measurement, by the Hall effect cell (s) 11A, 11B, magnetic flux, generated by the magnets 6, which comes from inside the torque case 15.
  • the adapter 40 is advantageously integrated in the sensor beam 20, before insertion of the distal end 20D of said beam 20 into the access port 30, and that said adapter 40 is caught in the plug of material 43, to be left definitively (for life) in the torque case 15.
  • said adapter 40 may have any suitable shape, preferably substantially complementary to that of the sleeve 31, so as to be able to partition the access orifice 30 in a sealed manner to the liquid coating material 43, and thus form, in cooperation with the sensor housing 15, a sealed barrier between the preservation cavity 41, which contains and protects the area of the air gap 14A, 14B, and which is therefore left empty of the encapsulating material 43, and the filling cavity 42 which receives and contains a perfectly predetermined volume of said coating material 43.
  • adapter 40 can advantageously be used, in an identical manner, as well for the assembly of the variant with bent exit (FIGS. 2 to 8) as for the assembly of the variant with straight outlet. ( Figures 9 to 12), which allows a standardization of the manufacture.
  • the adapter 40 is formed by a shell 44, 45 which is obtained by closing one on the other around a section of the sensor bundle. 20, and more particularly around a section of the distal end 20D of said sensor beam 20, at least a first shell part 44 and a second shell part 45, so as to encapsulate said sensor beam section 20.
  • the use of a split shell shell parts 44, 45 simplifies the positioning and assembly of the adapter 40 on the sensor beam 20, since it is sufficient to bring said hull parts 44, 45 l against one another, according to a joint plane P0, by making a movement of approximation which is transverse to the mean line (longitudinal) of the section of sensor beam 20 considered, so as to sandwich said sensor beam section.
  • a shell 44, 45 makes it possible to easily create a tight separation between the external apparent face of said shell 44, 45, which will be covered by the encapsulating material 43, and the imprint 44C, 45C inner shell, imprint that can form at least a portion of the preservation cavity 41, and therefore that can accommodate the air gap 14A, 14B and Hall effect cells 11A, 11B.
  • the shell 44, 45 consists of only two shell parts 44, 45 complementary to each other.
  • the shell pieces 44, 45 will preferably join according to a joint plane PO which splits the shell in two substantially parallel to the mean line of the sensor beam section, each shell piece 44, 45 preferably covering substantially half of the perimeter of the sensor beam 20 (about 180 degrees around the average line of said beam).
  • said joint plane P0 will be substantially orthogonal to the main axis ( ⁇ '), thus dividing the shell 44, 45 into a lower half-shell 44 and an upper half-shell 45.
  • the shell pieces 44, 45, and more generally the adapter 40 are preferably formed of a rigid polymeric material, such as a poly-butylene terephthalate, preferably filled (for example a MD30 PBT containing 30% fillers). or a PBT GF30 containing 30% glass fibers).
  • a rigid polymeric material such as a poly-butylene terephthalate, preferably filled (for example a MD30 PBT containing 30% fillers). or a PBT GF30 containing 30% glass fibers).
  • the inside of the shell 44, 45 has an imprint 44C, 45C of shape substantially conjugate to the shape of the sensor beam section 20 intended to receiving the adapter (40), so that, once the shell 44, 45 closed on the sensor beam, the sensor beam 20 is automatically held in a fixed and predetermined position inside the adapter 40 (The sensor beam 20 is thus maintained substantially in a fixed and predetermined position with respect to said adapter 40, and vice versa).
  • Such an arrangement will advantageously allow a unique, reproducible and stable positioning of the shell 44, 45, and therefore of the adapter 40, on the sensor beam 20 thus held prisoner within the shell 44, 45.
  • any residual clearance (in this case the thickness clearance) between the shell 44, 45 and the sensor beam section 20 contained in said shell, and more particularly between the cavity 44C, 45C and said sensor beam section 20, will be of preferably, at least in the portion or portions where the sensor beam is closest to the bottom of the cavity 44C, 45C, less than or equal to 0.15 mm, and for example between 0.05 mm and 0.15 mm. mm if one wishes to obtain a "loose" hold, or even substantially zero, if one wishes to obtain a tight hold, by pinching.
  • said clearance will be low enough to ensure effective maintenance of the adapter 40 on the sensor beam 20, before the introduction of the beam 20 in the access port 30 and during overmolding and, secondly, to prevent any penetration of the coating material 43 into the preservation cavity 41, by preventing, by thixotropic blocking, said liquid coating material 43 from interfering with the preservation cavity 41 by passing from the inside of the shell 44, 45, between the sensor beam 20 and the cavity 44C, 45C.
  • connection interface 21 comprising an electronic acquisition circuit 23 as described above, the cavity of the shell 44C, 45C engages on said acquisition circuit 23 to ensure the positioning and the maintaining the sensor beam 20 in the adapter 40.
  • the imprint 44C, 45C thus has a shape substantially conjugated to the contours of said acquisition circuit 23, and in particular substantially combined with the cutting of the lateral edges of the printed circuit board which forms said acquisition circuit 23 and which comes to lodge in the hollow of said cavity 44C, 45C.
  • Such an arrangement promotes a unique and reproducible positioning of the adapter 40 on the sensor beam 20, as well as a particularly effective maintenance of said adapter 40 on said beam 20.
  • the thin side edges of the printed circuit may have, as is clearly visible in FIGS. 5 and 12, one or more recesses 46 forming shoulders or indentations which advantageously prevent any relative sliding of the adapter 40 along the sensor beam 20 (or vice versa).
  • the joint plane P0 of the shell parts 44, 45, on which opens said imprint 44C, 45C will be substantially parallel to the main surfaces (large areas, here the upper and lower surfaces in Figures 2 and 9) of the printed circuit board, or even merged with the one of said surfaces main, or coincides with the average plane of extension of the acquisition circuit 23 between said surfaces.
  • the plate forming the acquisition circuit 23 will preferably be arranged orthogonal to the main axis ( ⁇ '), substantially flat between the two shell parts 44, 45, so that the thickness of the circuit of acquisition 23 extends along said main axis ( ⁇ ').
  • the acquisition circuit 23 may be, at least before overmoulding, mounted tightly (by flattening between the shell pieces 44, 45) or on the contrary retained “loosely” but with a very weak play, including a very small clearance thickness (less than 0.15 mm).
  • the adapter 40 comes into engagement with a relatively solid and rigid element of the sensor beam 20, namely the acquisition circuit 23 (and more particularly the circuit board thereof) ), which does not fear to be altered by the contact of the adapter or even by the compression exerted by said adapter 40, and which also offers a relatively large bearing surface, allows a particularly strong and reliable attachment of the adapter 40 on the sensor beam 20.
  • the first and second shell parts 44, 45 are assembled against each other on the sensor beam section 20 along a joint plane P0 along which the assembly clearance JA between the first shell part 44 and the second shell part 45 is less than or equal to 0.15 mm, and for example substantially between 0.05 mm and 0.15 mm, so as to to prevent penetration of the coating material into the shell 44, 45.
  • a thixotropic blocking of the encapsulating material 43 is created in order to prevent the latter from to gain the preservation cavity 41 by passing through the shell 44, 45 of the adapter 40.
  • baffles 47 in particular obliquely V-shaped (FIG. 17) or perpendicularly traced in slot (Figure 18).
  • the first and second shell parts 44, 45 are closed one over the other and held in closed position against each other by forced engagement, crimping type or clipping.
  • this prefixing by tight fitting makes it possible to maintain the shell 44, 45, and therefore the adapter 40, in place (fixed) on the sensor beam 20, before and during overmolding, and notably allows the manipulation of the sensor beam. 20 out of the sensor housing 15 and then inserting said sensor beam 20 into the access port 30 of said sensor housing 15, without any risk of disconnection or modification of the position of the adapter 40 with respect to the beam of sensor 20 (and in particular with respect to the Hall effect cells 11A, 11B and with respect to the sheath 25).
  • the adapter 40 which is attached to the sensor beam 20 in a predetermined position, and therefore in a single configuration and well controlled with respect to the Hall effect cells 11A, 11B, can thus serve as a reference mark. positioning during the introduction of the sensor beam 20 into the access port 30, such that a correct positioning of said adapter 40 within the access port 30 automatically ensures correct positioning of the effect cells Hall 11A, 11B within the gap 14A, 14B.
  • the fixing of the first shell part 44 on the second shell part 45, around the sensor beam 20, is advantageously reinforced once the adapter 40, and more particularly said hull parts 44, 45 , are embedded, inside the sensor housing 15, in the same plug of encapsulating material 43, which surrounds and envelopes said two shell parts 44, 45 together.
  • the sleeve 31 that forms the access orifice 30 has at least one passage section 31S which is delimited laterally by a lateral wall 31L forming a closed contour (around the direction of insertion Xll, that is, ie around the central generating axis of the sleeve 31). As is particularly illustrated in FIGS.
  • the adapter 40 can then advantageously be provided with a flange 50 which has a shape conjugate to said at least one passage section 31S as well as initial dimensions (here, in the case of forms of revolution, an initial diameter) slightly greater than the dimensions (here, the diameter) of said passage section 31S, so that, when the beam is introduced, 20 and the adapter 40 in the access port 30, the edge of said flange 50 interferes with interference, the side wall 31L of the access port 30 (side wall 31L of the sleeve 31), over the entire closed contour of the passage section 31S, so that said flange 50 on the one hand provides a temporary hold (including anti-tearing) of the adapter 40 and the sensor beam 20 in position in the sensor housing 15, by tight fitting, waiting for the on molding ( Figures 2, 4, 9 and 11), and secondly forms a bottom wall (or "yoke") of the filling cavity 42, bottom wall which cooperates with the side wall 31L of the orifice of FIG.
  • initial dimensions here, in the case of forms of revolution,
  • a flange 50 advantageously allows a simple, fast, precise and robust fitting of the adapter 40 in the sensor housing 15, as well as an automatic and simple partitioning of the access orifice 30. with immediate separation of the preservation cavity 41 and the filling cavity 42, which each extend on a different side of said flange 50 (respectively vis-à-vis the front face 50A of the flange 50, oriented to the gap 14A 14B and to the main axis ( ⁇ '), and the rear face 50B of said flange facing outwards, to the cables 24 and the sheath 25).
  • the flange 50 is preferably formed in one piece with the adapter 40, and preferably carried substantially in half (in the form of arches) by each of the two pieces of shell 44, 45, projecting externally on the apparent face of said shell pieces 44, 45 (opposite internal imprints 44C, 45C).
  • Said flange 50 is preferably in the form of a solid disc, whose circumference, preferably circular, corresponds to the shape of the passage section 31S.
  • Said disc (and thus more generally the flange 50) is preferably substantially orthogonal to the central axis of the adapter 40, which axis coincides with the central axis of the sleeve 31 and therefore with the insertion direction X11 according to which one depresses the sensor beam 20 in the sensor housing 15 (here perpendicular to the main axis (ZZ ')).
  • the flange 50 is therefore preferably substantially orthogonal to the main plane of extension of the printed circuit board forming the acquisition circuit 23.
  • Said flange 50 may advantageously be reinforced, and especially stiffened against a tearing force applied in the direction of insertion Xll, by support ribs 51.
  • said support ribs 51 which will also be embedded in the plug of embedding material 43, will advantageously contribute to the reinforcement of the attachment of the adapter 40 in the sensor casing 15, and in particular to the locking of the rotation by roll of said adapter 40 about the insertion direction X11.
  • the flange 50 will preferably be dimensioned so as to interfere with the passage section 31S of the sleeve 31 (i.e., excess material, prior to introduction into the access port 30, relative to the size at rest of the passage section 31S free) which is substantially between 0.05 mm (five hundredths) and 0.20 mm (twenty hundredths).
  • the interference may represent substantially 0.5% to 1% of the diameter at rest of the passage section 31S (or of the considered dimension of said passage section 31S, if the passage section 31S is not circular).
  • Such interference will provide a sufficient clamping effect when introducing the adapter 40 into the sensor housing 15, while not opposing too much resistance to said introduction and progression of the sensor beam. 20 to the gap 14A, 14B.
  • the periphery of the flange 50 may be shaped so as to form a body.
  • Martyr interference 52, 53 such as a sacrificial annular rib 52 ( Figure 14) or a flexible lip 53 ( Figure 15).
  • Said martyr interference member 52, 53 will advantageously be arranged and dimensioned so as to be able to compensate for the manufacturing and assembly play of the shell pieces 44, 45 and the access orifice 30, in order to provide for sure interference, even minimal, between the adapter 40 and the side wall 31L of the sleeve 31, which interference will be sufficient to achieve the desired fixing effect and tightness.
  • the front edge (that is to say the periphery of the front face 50A) of the flange 50 may advantageously have a rounding 54, so as to facilitate the centering, penetration and progression of the adapter 40 in the sleeve 31.
  • the sensor casing 15 is provided with a (at least one) abutment stopper 55, such as that a shoulder (preferably annular) formed in the passage opening 30, which automatically blocks the progression of the adapter 40 to a predetermined depth, upon insertion of the sensor beam 20 into the access port 30, so as to automatically adjust the depth of penetration of the Hall effect cell (s) 11A, 11B in the gap 14A, 14B.
  • abutment stopper 55 such as that a shoulder (preferably annular) formed in the passage opening 30, which automatically blocks the progression of the adapter 40 to a predetermined depth, upon insertion of the sensor beam 20 into the access port 30, so as to automatically adjust the depth of penetration of the Hall effect cell (s) 11A, 11B in the gap 14A, 14B.
  • Said driving abutment 55 is preferably arranged to act on the flange 50 to stop the driving movement of the adapter 40 when said adapter 40, and therefore the Hall effect cells 11A, 11B that it contains, reach the desired position relative to the main axis ( ⁇ '), and in particular the desired radial distance from said main axis ( ⁇ '), and therefore the desired position relative to the air gap 14A, 14B.
  • the flange 50 comprises a plurality of lugs 56 (at least three lugs) which project on said flange 50, and which, more precisely, point towards the main axis ( ⁇ '), opposite the filling cavity 42 with respect to the flange 50, that is to say which are formed in elevation on the front face 50A of the flange, on the side of the stop 55, of the preservation cavity 41, and Hall effect cells 11A, 11B.
  • Said pins 56 thus form a plurality of support points through which the flange 50 comes into contact against the driving abutment 55, as shown in particular in FIGS. 13 to 15.
  • the lugs 56 are preferably substantially evenly distributed on the annular front face 50A of the flange 50, in a star around the insertion direction X11.
  • the adapter 40 is provided with one or more foolproof structures 60, 61, 62 of orientation flattening type 61 or foolproofing ribs 62, which cooperate with associated housing structures 65 of the sensor housing 15 for orienting the adapter 40 and guiding its insertion into the access port 30.
  • the adapter 40 will advantageously form a kind of plug, preferably located forward (and projecting) of the collar 50, that is to say closer to the main axis ( ⁇ ') and the 14A, 14B air gap that said flange 50, which is inserted, upon introduction of the sensor beam 20 in the sensor housing 15, in a socket female host structures 65 mentioned above.
  • said reception structures 65 females
  • said reception structures 65 will be joined together to form a sleeve 65 which is integrated, and more particularly molded, into the wall of the flux concentrator support 10, so as to obtain a very precise guide, which takes directly for guiding reference the structure of the flow concentrator support 10, and therefore the air gap 14A, 14B referred to.
  • the foolproof structures 60, 61, 62 may comprise at least one, and preferably all, of the following structures:
  • At least one guide cylinder 60 (or portions of guide cylinder arches 60), of circular base, for guiding and centering;
  • At least one orientation flat 61 and preferably two diametrically opposed flattening flats 61, preferably arranged on the guide cylinder 60, to block the rotation of the adapter 40 on itself, and thus guarantee positioning and roll-locking of said adapter 40 with respect to the gap 14A, 14B;
  • a foolproof rib 62 to distinguish the top of the bottom of the adapter 40, and thus identify the Hall effect cell 11A, 11B for each gap 14A, 14B.
  • the guide rollers 60 will preferably be formed of one piece on a single piece of shell (here the first piece of lower shell 44), as is clearly visible in Figure 6, which advantageously avoid a splitting of the foolproof structures 60, 61, 62 by the joint plane P0.
  • the filling cavity 42 is designed and the quantity of embedding material 43 used for overmolding such that, during overmolding, the coating material 43 wets (covers) the sheath 25 (the distal end of the sheath 25) over a length L25 of at least 5 mm (FIGS. 3 and 10) .
  • the coating length L25 of the sheath 25 will also be less than or equal to 15 mm, or even 10 mm, so that, ultimately, said length of coating L25 will preferably be between 5 mm and 15 mm, or even between 5 mm and 10 mm.
  • the access port 30 of the sensor housing 15, and more particularly the external mouth of said access port 30, extends externally by a chute 70 which forms a bevel gear with respect to the filling cavity 42, as shown in Figure 6, and which is arranged to receive and guide the sheath 25.
  • Said chute 70 is more preferably arranged to receive the sheath 25 and to guide said sheath 25 substantially parallel to the main axis ( ⁇ '), around which the torsional torque T0 is exerted, that the torque sensor 1 is intended to be measured, as shown in Figures 2 to 4.
  • the presence of such a chute 70 stabilizes and maintains the sheath 25 in its direction of return, direction of return which is here parallel to the main axis ( ⁇ ') and therefore secant to the extension plane of the acquisition circuit 23, to the global orientation direction of the Hall effect cells 11A, 11B, and to the direction (radial ) according to which the cables 24 emerge from said acquisition circuit 23.
  • the introduction of the sheath 25, and the bending of the cables 24, are thus facilitated by the presence of said chute 70.
  • the tear resistance of the beam 20 is reinforced.
  • the chute 70 is further provided, as detailed in FIG. retaining flange 71 which opposes tearing, in a radial direction away from the main axis ( ⁇ ') (i.e. in a centrifugal tearing direction), of said sheath 25 out of the chute 70.
  • the retaining rim 71 advantageously provides a constriction, of width D71 less than the diameter D25 of the sheath 25, which, while preferably allowing the insertion of the sheath 25 into the trough 70 by elastic interlocking, avoids any accidental extraction of said sheath 25 out of said chute 70.

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Abstract

Procédé de fabrication d'un capteur de couple comprenant une étape d'encapsulation du circuit électronique du capteur La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur de couple (1), lequel comprend une première et une seconde bague collectrice (12, 3) destinées à collecter un flux magnétique, lesdites bagues collectrices étant logées dans un carter de capteur (15) et séparées l'une de l'autre par un entrefer (14A), procédé au cours duquel on prépare un faisceau de capteur (20)comprenant une cellule à effet Hall (11A), on équipe ledit faisceau de capteur d'un adaptateur (40), puis on introduit ledit faisceau de capteur (20) dans un orifice d'accès (30) du carter de capteur (15) de manière à placer la cellule à effet Hall (11A) dans l'entrefer (14A), et de telle sorte que l'adaptateur (40) subdivise l'orifice d'accès (30) en une première cavité dite «cavité de préservation» (41), qui s'ouvre sur l'entrefer (14A) et qui contient la cellule à effet Hall, et une seconde cavité, dite «cavité de remplissage» (42), qui communique avec l'extérieur, puis l'on fixe le faisceau de capteur (20) sur le carter de capteur (15) par surmoulage, en coulant un matériau d'enrobage (43), du genre résine,dans la cavité de remplissage (42), tandis que l'adaptateur (40) empêche ledit matériau d'enrobage (43) de remplir la cavité de préservation (41) et de mouiller la cellule à effet Hall (11A).

Description

Procédé de fabrication d'un capteur de couple comprenant une étape d'encapsulation du circuit électronique du capteur
La présente invention concerne la fabrication de capteurs de couple. L'invention concerne plus particulièrement la fabrication des capteurs de couple qui sont destinés à être utilisés au sein d'un dispositif de direction assistée, embarqué sur un véhicule automobile, afin de mesurer le couple exercé par le conducteur sur le volant de conduite.
Généralement, la mesure du couple est réalisée en mesurant la déformation élastique d'une barre de torsion qui est montée entre un arbre d'entrée, tel que le tronçon amont d'une colonne de direction, qui porte le volant de conduite, et un arbre de sortie, tel que le tronçon aval de ladite colonne de direction, qui porte un pignon engrenant sur une crémaillère de direction.
Pour mesurer cette déformation en torsion, il est notamment connu d'utiliser un capteur de couple à technologie magnétique.
Un tel capteur comprend usuellement :
un ensemble d'aimants permanents qui sont implantés sur l'arbre d'entrée selon une répartition annulaire, de manière à présenter, autour dudit arbre d'entrée, une succession de facettes alternant pôles nord et pôles sud,
un collecteur de flux magnétique, qui est porté par l'arbre de sortie et qui comporte deux culasses magnétiques annulaires qui entourent l'ensemble d'aimants, chaque culasse étant pourvue d'une succession de dents qui sont placées en vis-à-vis des aimants permanent et qui sont réparties selon le même pas angulaire que les pôles (Nord, respectivement Sud) desdits aimants permanents,
un support concentrateur de flux, qui est porté par un carter de capteur de couple, fixe, traversé par les arbres d'entrée et de sortie et entourant le collecteur de flux, ledit support concentrateur de flux comprenant deux bagues collectrices qui sont placées chacune en vis- à-vis de l'une des culasses magnétiques, afin de pouvoir collecter le flux magnétique qui est généré par les aimants à travers lesdites culasses magnétiques, et enfin
des cellules à effet Hall, fixées au carter de capteur, qui sont placées dans l'entrefer qui sépare axialement les deux bagues collectrices, afin de mesurer ledit flux magnétique. Ainsi, toute déformation de la barre de torsion sous l'effet d'un couple se traduit par un changement de la position angulaire de l'arbre d'entrée par rapport à l'arbre de sortie, et donc par un changement de la position des aimants par rapport aux dents des culasses magnétiques, ce qui provoque une polarisation desdites culasses magnétiques (l'une des culasse devenant un pôle Nord, tandis que l'autre culasse devient un pôle Sud) et par conséquent l'apparition d'un flux magnétique qui est alors mesuré par les cellules à effet Hall.
En pratique, le procédé d'assemblage des cellules à effet Hall au sein du carter de capteur doit respecter trois impératifs : premièrement assurer un maintien en place solide des cellules à effet Hall dans l'entrefer des bagues collectrices, deuxièmement garantir l'étanchéité, notamment l'étanchéité à l'eau, dudit carter de capteur, et troisièmement permettre le raccordement électrique du capteur de couple à une unité externe de traitement électronique.
A cet effet, on connaît notamment un premier procédé d'assemblage qui consiste à regrouper les cellules à effet Hall et la connectique associée (câbles et connecteur externe) sur un support commun, de type plaque de fixation, que l'on vient ensuite fixer par vissage sur le carter de capteur.
L'étanchéité de l'assemblage est alors assurée par un joint, tel qu'un joint torique, qui est interposé et comprimé entre ladite plaque de fixation et le carter de capteur.
Cependant, si un tel procédé d'assemblage permet certes d'obtenir un capteur de couple particulièrement robuste, le nombre de pièces requis pour la mise en œuvre dudit procédé rend ledit procédé relativement complexe et onéreux.
En outre, la mise en œuvre d'un tel procédé d'assemblage impose de respecter des tolérances de fabrication et d'assemblage relativement sévères, car il faut pouvoir garantir un degré de compression suffisant, et reproductible, du joint d'étanchéité. Or, de tels impératifs peuvent être difficilement conciliables avec une production en grande série à moindre coût.
Enfin, la présence d'inserts filetés, de vis de fixation, et d'une plaque de fixation dédiée, tend à accroître l'encombrement et le poids du capteur de couple ainsi obtenu.
Pour pallier les inconvénients susmentionnés, il est également connu de recourir à un autre procédé d'assemblage, selon lequel on noie les cellules à effet Hall et les bagues collectrices, et le cas échéant une partie de la connectique associée aux cellules à effet Hall, lors d'une opération de surmoulage, dans un même bloc de résine qui constitue en même temps une partie voire la totalité du carter de capteur. Si une telle solution de fixation par surmoulage permet d'obtenir une bonne étanchéité à moindre coût, elle n'est en revanche pas totalement dénuée d'inconvénients.
En effet, au cours de la polymérisation de la résine, et plus particulièrement au cours de la réticulation de ladite résine, ou bien encore au cours du refroidissement de la résine si celle-ci est injectée à chaud, il se produit un retrait qui crée des contraintes mécaniques dans les cellules à effet Hall, et le cas échéant dans la connectique associée, ce qui peut être préjudiciable à la précision du positionnement des cellules à effet Hall dans l'entrefer, ou bien à la durée de vie du capteur de couple.
De surcroît, lorsque la résine est utilisée pour former une pièce de structure de grande taille, telle que le carter de capteur, il est très largement préférable, pour limiter les coûts de fabrication et maximiser la cadence de production, d'utiliser non pas une résine thermodurcissable, mais plutôt une résine thermoplastique (généralement renforcée de fibres), permettant un moulage par injection.
Or, lorsqu'une telle résine thermoplastique est injectée sous pression et à haute température (typiquement entre 290°C et 330°C), la chaleur et la pression peuvent endommager les cellules à effet Hall.
Par ailleurs, il peut être difficile de prévoir et de contrôler le comportement de la résine liquide au sein du carter de capteur, lors du surmoulage.
En particulier, la résine liquide peut avoir tendance à quitter la zone-cible de l'entrefer, à laquelle elle est en principe destinée, et à s'insinuer dans le carter de capteur, au-delà des cellules à effet Hall et de l'entrefer.
Or, une telle migration de la résine peut causer l'apparition de bavures indésirables dans le carter de capteur, par exemple à proximité des bagues collectrices, ou bien au contraire laisser vides des zones que la résine est censée remplir, en créant ainsi des bulles d'air qui sont susceptibles de fragiliser l'assemblage.
Le risque d'apparition de bulles d'air, et donc le risque d'apparition de zones de fragilisation, est d'autant plus élevé que, sur une ligne de production automatisée, la quantité de résine délivrée à chaque cycle de surmoulage sera identique, tandis que la migration de la résine peut présenter un caractère aléatoirement variable, difficilement prévisible d'un cycle à l'autre.
Il est donc en pratique peu aisé de déterminer un dosage approprié de la quantité de résine, qui garantisse à chaque cycle un apport de résine juste nécessaire et suffisant pour obtenir une fixation mécanique satisfaisante et une bonne étanchéité de l'assemblage.
Les objets assignés à l'invention visent donc à remédier aux inconvénients susmentionnés et à proposer un nouveau procédé de fabrication d'un capteur de couple qui soit simple, peu onéreux à mettre en œuvre, aisément reproductible et bien adapté à une fabrication en grande série, tout en garantissant systématiquement la solidité du capteur de couple ainsi que l'étanchéité, notamment l'étanchéité à l'eau, dudit capteur de couple.
Les objets assignés à l'invention sont atteints au moyen d'un procédé de fabrication d'un capteur de couple comprenant une étape (a) de préparation d'un carter de capteur au cours de laquelle on place à l'intérieur d'un carter de capteur au moins une première bague collectrice et une seconde bague collectrice destinées à collecter un flux magnétique, lesdites bagues collectrices étant distantes l'une de l'autre et portant chacune respectivement au moins une première borne de mesure et une seconde borne de mesure qui délimitent entre elles un entrefer, une étape (b) de réalisation d'un faisceau de capteur au cours de laquelle on réalise un sous-ensemble dit « faisceau de capteur » qui comprend au moins une cellule à effet Hall, destinée à venir se placer dans l'entrefer pour y mesurer le flux magnétique, ainsi qu'au moins une interface de connexion électrique qui est destinée à permettre une connexion électrique entre la cellule à effet Hall et une unité de traitement extérieure au carter de capteur, et une étape (c) d'assemblage au cours de laquelle on introduit le faisceau de capteur dans un orifice d'accès, qui traverse une paroi du carter de capteur pour déboucher sur l'entrefer, de manière à placer la cellule à effet Hall dans l'entrefer, puis l'on fixe le faisceau de capteur sur le carter de capteur, ledit procédé étant caractérisé en ce que, au cours de l'étape (b) de réalisation du faisceau de capteur, on équipe le faisceau de capteur d'un adaptateur qui est agencé pour coopérer avec l'orifice d'accès du carter de capteur de manière à subdiviser ledit orifice d'accès en une première cavité dite « cavité de préservation », qui s'ouvre sur l'entrefer et qui contient la cellule à effet Hall, et une seconde cavité, dite « cavité de remplissage », qui communique avec l'extérieur, et en ce que, au cours de l'étape (c) d'assemblage, on fixe le faisceau de capteur sur le carter de capteur par surmoulage, en coulant dans la cavité de remplissage un matériau d'enrobage, du genre résine, afin de créer un bouchon qui lie le faisceau de capteur au carter de capteur et obture l'orifice d'accès, tandis que l'adaptateur empêche ledit matériau d'enrobage de remplir la cavité de préservation et de mouiller la cellule à effet Hall. Avantageusement, le procédé selon l'invention permet de réunir et de noyer ensemble, dans un même bouchon monobloc de matériau d'enrobage, à la fois solide et étanche (notamment étanche à l'eau liquide, à la vapeur d'eau, et aux lubrifiants de type huile ou graisse), l'adaptateur, au moins une partie du faisceau de capteur, et une partie du carter de capteur.
Avantageusement, l'ajout dudit adaptateur sur le faisceau de capteur permet en outre de cloisonner le carter de capteur, et plus particulièrement de cloisonner l'orifice d'accès, de telle manière que, lors du surmoulage, le matériau d'enrobage, en provenance de l'extérieur, est dirigé vers et confiné dans la cavité de remplissage, pour y former le bouchon étanche susmentionné, mais ne peut pas atteindre l'entrefer ni, plus particulièrement, recouvrir tout ou partie de la cellule à effet Hall, dont l'intégrité est ainsi préservée.
De surcroît, le volume de matériau d'enrobage nécessaire pour sceller l'orifice d'accès correspond au volume (libre) de la cavité de remplissage, tel que ledit volume est défini par construction lors de la mise en place de l'adaptateur. Le dosage du matériau d'enrobage est donc parfaitement maîtrisé et identique d'un capteur de couple à l'autre.
Par ailleurs, l'adaptateur selon l'invention permet non seulement de positionner de manière précise et reproductible le faisceau de capteur dans le carter de capteur, lors de l'introduction dudit faisceau de capteur dans l'orifice d'accès, mais également de maintenir fermement ledit faisceau de capteur dans la position souhaitée aussi bien avant le surmoulage, que pendant le surmoulage.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de mettre en place de manière précise, reproductible et stable la cellule à effet Hall dans une position voulue dans l'entrefer, puis de maintenir la cellule à effet Hall dans cette position voulue en évitant tout déplacement accidentel de ladite cellule à effet Hall par rapport à l'entrefer, aussi bien lors d'une éventuelle manipulation du carter avant remplissage, que lors du remplissage.
La préparation puis la mise en œuvre du remplissage par le matériau d'enrobage, s'en trouve donc grandement facilitées.
En définitive, le procédé selon l'invention permet donc de rapporter, puis de fixer par surmoulage, le faisceau de capteur dans le carter de capteur de manière simple et rapide, parfaitement compatible avec une automatisation requise par une production en grande série. Ce même procédé garantit de surcroît une fixation à la fois robuste et parfaitement étanche du faisceau de capteur sur le carter de capteur, tout en restant particulièrement économe en matériau d'enrobage.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels :
La figure 1 illustre, selon une vue schématique en perspective éclatée, les organes constitutifs d'un capteur de couple à technologie magnétique pouvant être fabriqué selon le procédé conforme à l'invention.
La figure 2 illustre, selon une vue en coupe longitudinale, dans un plan de coupe contenant l'axe principal de rotation de l'arbre sur lequel on mesure le couple, la mise en place d'un faisceau de capteur selon l'invention au sein d'un carter de capteur, avant la fixation par surmoulage, et conformément à une première variante de réalisation de l'invention, selon laquelle la gaine du faisceau de capteur est coudée de manière à sortir sensiblement parallèlement à l'axe principal de l'arbre.
La figure 3 illustre, selon une vue de détail dans le même plan de coupe que la figure 2, le capteur de couple de la figure 2 obtenu après surmoulage, au sein duquel le matériau d'enrobage coulé dans la cavité de remplissage assure la fixation du faisceau de capteur dans le carter de capteur.
La figure 4 correspond à l'assemblage de la figure 2, vu en coupe transverse, dans un plan de coupe orthogonal à l'axe de l'arbre.
La figure 5 correspond à l'assemblage de la figure 3, après surmoulage, vu en coupe transverse dans le même plan de coupe que la figure 4.
La figure 6 représente, selon une vue en perspective éclatée, le faisceau de capteur, son adaptateur, et le carter de capteur selon la première variante de réalisation des figures 2 à 5.
La figure 7 illustre le détail de la section du carter de capteur servant à retenir la gaine coudée du faisceau de capteur le long du carter de capteur, au sein de la première variante de réalisation des figures 2 à 6.
La figure 8 illustre, selon une vue de détail en perspective, l'extrémité distale du faisceau de capteur de la figure 6, pourvue de son adaptateur, en configuration assemblée.
La figure 9 illustre, selon une vue en coupe longitudinale, avant que l'on coule le matériau d'enrobage dans la cavité de remplissage, une seconde variante de réalisation de l'invention, selon laquelle la gaine du faisceau de capteur est droite de manière à sortir sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de l'arbre. La figure 10 illustre, selon une vue de détail, le résultat du surmoulage permettant la fixation du faisceau de capteur au sein de la seconde variante de réalisation de la figure 9.
La figure 11 correspond à l'assemblage de la figure 9, vu en coupe transverse, dans un plan de coupe orthogonal à l'axe principal de l'arbre.
La figure 12 correspond à l'assemblage de la figure 10, après surmoulage, vu en coupe transverse dans le même plan de coupe que la figure 11.
Les figures 13, 14 et 15 représentent, selon des vues de détail en coupe longitudinale, différentes variantes d'adaptateurs pourvus de collerettes qui permettent de réaliser un emboîtement serré desdits adaptateurs dans l'orifice d'accès du carter de capteur, de manière étanche au matériau d'enrobage.
Les figures 16, 17 et 18 présentent, selon des vues en section, différentes variantes d'agencement du plan de joint selon lequel on assemble une première pièce de coque et une seconde pièce de coque pour former un adaptateur selon l'invention, et plus particulièrement un adaptateur tel que celui utilisé sur les figures 6, 8 et 10.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur de couple 1.
Elle concerne donc également bien entendu en tant que tel un capteur de couple 1 obtenu par un tel procédé.
De manière connue en soi, et tel que cela est illustré sur la figure 1, le capteur de couple 1 permet de mesurer un couple T0 exercé sur un arbre 2, 3, par exemple une colonne de direction de véhicule automobile, typiquement au sein d'un système de direction assistée.
Ledit arbre 2, 3 comprend d'une part une portion d'arbre amont 2, qui forme un arbre d'entrée 2, et qui correspond de préférence à une portion amont de la colonne de direction portant un volant de conduite 4, et d'autre part une portion d'arbre aval 3, qui forme un arbre de sortie 3, de préférence coaxial à l'arbre d'entrée
2, et qui correspond typiquement à une portion aval de la colonne de direction, portant un pignon qui engrène sur une crémaillère de direction (non représentée).
On désignera comme « axe principal » (ΖΖ') l'axe de rotation de l'arbre 2,
3, c'est-à-dire l'axe longitudinal commun à l'arbre d'entrée 2 et à l'arbre de sortie 3.
Par simple convention et par commodité de description, on pourra qualifier d'« axiale » une direction ou une mesure considérée parallèlement audit axe principal (ΖΖ'), et de « radiale » une direction ou une mesure considérée sensiblement perpendiculairement audit axe principal (ΖΖ'). L'arbre d'entrée 2 est relié à l'arbre de sortie 3 par un organe déformable élastiquement 5, tel qu'une barre de torsion 5, dont le degré de déformation dépend de l'intensité du couple T0 appliqué (que l'on cherche à mesurer).
Tel qu'il a été dit plus haut en introduction, le capteur de couple 1 comprend un ensemble d'aimants permanents 6 solidaires de l'arbre d'entrée 2 et qui alternent pôles nord (N) et pôles Sud (S) autour de l'axe principal (ΖΖ').
Le capteur de couple 1 comprend également un collecteur de flux magnétique 7, solidaire de l'arbre de sortie 3, et destiné à collecter le flux magnétique généré par les aimants permanents 6.
A cet effet, ledit collecteur de flux 7 comporte une première culasse magnétique 8 et une seconde culasse magnétique 9, annulaires, centrées sur l'axe principal (ΖΖ'), et qui entourent chacune l'ensemble d'aimants permanents 6.
Lesdites culasses magnétiques 8, 9 sont pourvues chacune d'une série de dents 8T, respectivement 9T, ici triangulaires et imbriquées, en vis-à-vis desquelles viennent se placer les aimants 6, lorsque l'arbre d'entrée 2 se trouve à l'intérieur du collecteur de flux 7, de telle manière que la polarité (Nord ou Sud) de chaque culasse 8, 9 dépend de la polarité moyenne de l'ensemble des pôles d'aimant 6 en face desquels ses dents 8T, 9T se situent.
Le capteur de couple 1 comprend en outre un support concentrateur de flux 10 destiné à capter le flux magnétique collecté par les culasse 8, 9 du collecteur de flux 7, et à concentrer ledit flux magnétique pour le diriger vers une ou des cellules de détection 11A, 11B, ici des cellules à effet Hall 11A, 11B, qui permettront de mesurer les caractéristiques dudit flux magnétique, à savoir typiquement le signe (sens) et l'intensité dudit flux magnétique.
A cet effet, le support concentrateur de flux 10 comprend au moins une première bague collectrice 12 et une seconde bague collectrice 13, annulaires, centrées sur l'axe principal (ΖΖ'), séparées axialement l'une de l'autre, et réalisées chacune dans un matériau ferromagnétique.
La première bague collectrice 12 est située axialement (le long de l'axe principal (ΖΖ') en vis-à-vis de la première culasse magnétique 8, de manière à entourer cette dernière (par l'extérieur).
De manière analogue, la seconde bague collectrice 13, distincte et axialement distante de la première bague collectrice 12, est située axialement en vis- à-vis de la seconde culasse magnétique 9 qu'elle entoure. Chaque bague collectrice 12, 13 porte avantageusement au moins une borne de mesure 12A, 13A, et de préférence deux bornes de mesure 12A, 12B, respectivement 13A, 13B.
Chaque borne de mesure 12A, 12B de la première bague collectrice 12 délimite, avec la borne de mesure 13A, 13B correspondante de la seconde bague collectrice 13, un entrefer (axial) 14A, 14B.
Une cellule de détection (cellule à effet Hall) 11A, 11B est placée dans chaque entrefer 14A, 14B pour y mesure le flux magnétique entre les bornes de mesure 12A, 13A, 12B, 13B correspondantes.
Initialement, en l'absence de couple T0 de déformation, chaque dent 8T,
9T chevauche à parts égales une face Nord N d'un aimant 6 et une face Sud S de l'aimant 6 voisin, si bien que chaque culasse magnétique 8, 9 présente une polarisation résultante identique et neutre. Aucun flux magnétique n'est donc créé entre les bagues collectrices 12, 13.
En revanche, lorsqu'un couple T0 déforme la barre de torsion 5, il modifie la position angulaire de l'arbre d'entrée 2 par rapport à l'arbre de sortie 3, et par conséquent décale les aimants permanents 6 par rapport aux dents 8T, 9T respectives des deux culasses magnétiques 8, 9, de telle sorte que les dents 8T de la première culasse se trouvent toutes exposées majoritairement à des pôles correspondant à une première polarité (Nord, par exemple), si bien que la première culasse magnétique 8 acquiert ladite première polarité (ici Nord), tandis que les dents 9T de l'autre culasse 9 sont toutes exposées majoritairement à des pôles de polarité opposée (Sud), si bien que la seconde culasse magnétique 9 acquiert une polarité opposée à celle de la première culasse 8.
La polarisation des culasses magnétiques 8, 9 fait ainsi naître un flux magnétique qui est capté par les bagues collectrices 12, 13 et acheminé jusqu'à l'entrefer 14A, 14B où il est mesuré.
Avantageusement, et tel que cela est schématisé en pointillés sur la figure 2, l'arbre d'entrée 2, l'ensemble d'aimants permanents 6, la barre de torsion 5, ainsi que l'arbre de sortie 3 et le collecteur de flux 7 porté par ce dernier, sont montés en rotation dans un carter de capteur 15, dans lequel sont par ailleurs fixés le support concentrateur de flux 10 ainsi que les cellules à effet Hall 11A, 11B.
Ledit carter de capteur 15 forme ainsi une enveloppe cylindrique autour de l'axe principal (ΖΖ') qui le traverse, et offre avantageusement aux différents organes susmentionnés une protection étanche contre la vapeur d'eau, le brouillard salin, les corps étrangers liquides (eau, lubrifiants extérieurs, carburant...) et les corps étrangers solides (poussières, gravillons...).
Le carter de capteur 15 pourra être réalisé dans un matériau métallique, tel qu'un acier ou un alliage léger à base d'aluminium ou de magnésium, ou bien encore, de façon particulièrement préférentielle, dans un matériau polymère rigide, de préférence thermoplastique, tel qu'un polyamide (PA), un polyamide aromatique du genre polyphtalamide (PPA), un poly-butylène-téréphtalate (PBT) ou une poly- phényle-sulfone (PPS).
Ledit polymère pourra avantageusement être renforcé de fibres, telles que des fibres de verre, d'aramide, de carbone, ou une combinaison d'au moins deux de ces fibres.
Tel qu'indiqué plus haut, l'utilisation d'un polymère thermoplastique permettra de fabriquer un carter de capteur 15 léger à moindre coût et à des cadences élevées, par moulage par injection à chaud.
Selon l'invention, le procédé de fabrication du capteur de couple 1 comprend une étape (a) de préparation d'un carter de capteur 15 au cours de laquelle on place à l'intérieur d'un carter de capteur 15, tel que cela est illustré sur les figures 2, 4, 9 et 11, au moins une première bague collectrice 12 et une seconde bague collectrice 13 qui sont destinées à collecter un flux magnétique (créé par la polarisation des culasses magnétiques 8, 9 du collecteur de flux 7, en fonction de la position angulaire azimutale des aimants permanents 6, comme expliqué plus haut).
Comme indiqué précédemment, lesdites bagues collectrices 12, 13 sont distantes (axialement) l'une de l'autre et portent chacune respectivement au moins une première borne de mesure 12A, 12B (appartenant à la première bague collectrice 12) et une seconde borne de mesure 13A, 13B (appartenant à la seconde bague collectrice 13) qui délimitent entre elles un entrefer 14A, 14B.
Par ailleurs, le procédé selon l'invention comprend également une étape (b) de réalisation d'un faisceau de capteur 20 au cours de laquelle on réalise un sous- ensemble dit « faisceau de capteur » 20 qui comprend, tel que cela est notamment visible sur les figures 1, 2 et 6, au moins une cellule à effet Hall 11A, 11B, destinée à venir se placer dans l'entrefer 14A, 14B pour y mesurer le flux magnétique, ainsi qu'au moins une interface de connexion électrique 21 qui est destinée à permettre une connexion électrique entre la cellule à effet Hall 11A, 11B et une unité de traitement 22 extérieure au carter de capteur 15. De préférence, le faisceau de capteur 20 comprendra deux cellules à effet Hall 11A, 11B séparées et agencées pour mesurer chacune (et simultanément) le flux magnétique dans un entrefer 14A, 14B distinct.
Une telle redondance des cellules à effet Hall 11A, 11B, prévue par sécurité, permet notamment de conserver la fonctionnalité du capteur de couple 1 en cas de défaillance de l'une desdites deux cellules à effet Hall.
L'unité de traitement 22 peut quant à elle correspondre à tout calculateur embarqué sur le véhicule, et de préférence à un calculateur de direction qui est intégré au système de direction du véhicule pour gérer l'assistance de direction.
De préférence, l'interface de connexion 21 du faisceau de capteur 20 comprend, tel que cela est bien visible sur les figures 1 à 6 et 9 à 12, un circuit électronique d'acquisition 23 auquel est connectée l'au moins une cellule à effet Hall 11A, 11B, et qui sert de support à ladite au moins une cellule à effet Hall 11A, 11B.
Ledit circuit électronique d'acquisition 23 se présentera de préférence sous forme d'une plaque rigide (ou semi-rigide), du genre circuit imprimé, formant une carte électronique 23 sur laquelle sera fixée, et par exemple soudée, l'au moins une cellule à effet Hall 11A, 11B.
On notera que la (ou les) cellule(s) à effet Hall 11A, 11B seront de préférence disposées en saillie du bord de ladite carte électronique 23, de manière à pouvoir être aisément introduites dans leur entrefer 14A, 14B respectif, sans que ladite carte électronique 23 ne perturbe le flux magnétique à mesurer.
Dans l'absolu, le circuit électronique d'acquisition 23 (interne au carter de capteur 15) pourrait être conçu de manière à permettre une communication à distance, par ondes hertziennes, c'est-à-dire une connexion sans fil, avec l'unité de traitement 22 (externe au carter de capteur 15).
Toutefois, de façon particulièrement préférentielle, et notamment afin d'améliorer la fiabilité et la précision de la mesure du couple T0, mais également d'accroître la robustesse du capteur de couple 1 et plus globalement du système de direction assistée, la connexion entre les cellules à effet Hall 11A, 11B (internes au carter de capteur 15) et l'unité de traitement 22 (externe audit carter de capteur 15) sera assurée par voie filaire.
A cet effet, de façon préférentielle, et tel que cela est illustré notamment sur les figures 1 à 6 et 9 à 12, le faisceau de capteur 20 comprend, à l'une de ses extrémités dite « extrémité distale » 20D, destinée à être introduite et noyée dans le carter de capteur 15, un circuit électronique d'acquisition 23 qui porte la (au moins une) cellule à effet Hall 11A, 11B, ainsi qu'une pluralité de câble électriques 24 qui sont regroupés dans une gaine 25 et qui relient ledit circuit électronique d'acquisition 23 à un connecteur 26 distant, situé à l'extrémité opposée du faisceau de capteur, dite « extrémité proximale » 20P.
Le connecteur 26 permet avantageusement une connexion matérielle réversible du faisceau de capteur 20 à l'unité (externe) de traitement 22, tel que cela est schématisé sur la figure 1, et assure ainsi la polyvalence et l'interchangeabilité du capteur de couple 1.
Les câbles électriques 24, qui partent du circuit d'acquisition 23, au niveau duquel ils sont soudés au circuit imprimé, pour rejoindre les broches du connecteur 26, sont de préférence au nombre de quatre, à raison de deux câbles 24 par cellule à effet Hall 11A, 11B.
On notera que l'agencement du faisceau de capteur 20, et plus particulièrement l'agencement de la gaine 25, peut faire l'objet de variantes sans sortir du cadre de l'invention.
Ainsi, selon une première variante de réalisation, correspondant aux figures 2 à 8, la gaine 25 présente une sortie coudée, qui permet à ladite gaine 25 de s'étendre le long de la paroi 15L du carter de capteur 15, ici sensiblement parallèlement à l'axe principal (ΖΖ'), et plus particulièrement de façon sensiblement perpendiculaire à la direction d'insertion, notée Xll, selon laquelle les cellules à effet Hall 11A, 11B sont engagées dans l'entrefer 14A, 14B.
A cet effet, les câbles 24 forment un renvoi d'angle (ici sensiblement à 90 degrés) par rapport au circuit électronique d'acquisition 23.
Une telle première variante à sortie coudée permet notamment d'améliorer la résistance du faisceau de capteur 20 à l'arrachement.
En particulier, selon une telle première variante, le renvoi d'angle, c'est- à-dire la portion recourbée des câbles électriques 24 et/ou de la gaine 25, qui permet de concilier une sortie radiale desdits câbles 24, selon la direction d'insertion Xll, avec une redirection axiale de ladite gaine 25 le long de la paroi 15L du carter de capteur 15, ici vers le bas, est avantageusement noyé dans le matériau d'enrobage 43 (tel que cela sera détaillé plus bas).
On évite ainsi d'avoir à former ledit renvoi d'angle sous forme d'une boucle apparente de câble 24 et de gaine 25 qui serait alors exposée et vulnérable à une éventuelle traction, volontaire ou accidentelle, de nature à provoquer un arrachement ou un endommagement du faisceau de capteur 20. Selon une seconde variante de réalisation, correspondant aux figures 9 à 12, la gaine 25 présente une sortie droite, qui permet à ladite gaine de s'étendre sensiblement perpendiculairement à l'axe principal (ΖΖ'), c'est-à-dire sensiblement radialement, transversalement à la paroi du carter de capteur 15, et plus particulièrement ici de façon sensiblement parallèle à la direction Xll d'insertion des cellules à effet Hall, dans le prolongement du circuit électronique d'acquisition 23.
Les câbles 24 formeront alors de préférence un pont sensiblement rectiligne entre ledit circuit électronique d'acquisition 23 et la gaine 25.
Une telle seconde variante permet notamment de simplifier la structure du carter de capteur 15 au niveau de la sortie de la gaine 25, et d'améliorer la compacité (axiale) du capteur de couple 1.
On notera par ailleurs que, quelle que soit la variante de réalisation envisagée, à sortie droite ou à sortie coudée, on peut utiliser un faisceau de capteur 20 identique, ce qui contribue à la standardisation de la fabrication.
II suffit en effet simplement de donner aux câbles électriques 24, par nature flexibles, la forme voulue (droite ou coudée) lors de la mise en place du faisceau de capteur 20 dans le carter de capteur 15.
Le procédé selon l'invention comprend bien entendu une étape (c) d'assemblage au cours de laquelle on introduit le faisceau de capteur 20 dans un orifice d'accès 30, qui traverse une paroi 15L du carter de capteur 15 pour déboucher sur l'entrefer 14A, 14B, de manière à placer la (au moins une) cellule à effet Hall 11A, 11B dans l'entrefer, puis l'on fixe le faisceau de capteur 20 sur le carter de capteur 15.
De façon particulièrement préférentielle, et tel que cela est illustré sur les figures 2, 4, 6, 9 et 11, l'introduction du faisceau de capteur 20 dans le carter de capteur 15 se fait par abord latéral, à travers une paroi latérale 15L du carter de capteur 15 qui entoure l'axe principal (ΖΖ'), et en suivant une direction d'insertion Xll sensiblement radiale centripète.
Un tel mouvement d'approche et de pénétration radiale centripète, dirigé vers l'axe principal (ΖΖ') de façon sensiblement perpendiculaire audit axe principal, permet un placement rapide et simple de l'extrémité distale 20D du faisceau de capteur 20 au sein du carter de capteur 15, directement entre les bagues collectrices 12, 13 (et plus particulièrement entre les bornes 12A, 13A, 12B, 13B desdites bagues collectrices).
On notera que, notamment par commodité de fabrication, mais également parce qu'il est préférable de placer les bagues collectrices 12, 13 au plus près des culasses magnétiques 8, 9, l'orifice d'accès 30 débouchera de préférence directement sur la chambre centrale du carter de capteur 15, qui est traversée par, et abrite, les arbres d'entrée 2 et de sortie 3, c'est-à-dire que ledit orifice d'accès 30 traversera la paroi latérale 15L du carter de capteur 15 de part en part.
De préférence, l'orifice d'accès 30 forme un manchon 31.
Ledit manchon 31 est préférentiellement formé d'un seul tenant avec le carter de capteur 15, par exemple à l'occasion de la fabrication par moulage dudit carter de capteur 15.
Ledit manchon 31, cylindrique, présente de préférence une section de passage 31S circulaire, et son axe générateur central (ici rectiligne) correspond avantageusement à la direction d'insertion Xll.
Bien entendu, la section de passage 31S du manchon cylindrique 31 pourra présenter toute forme adaptée au nombre et à la disposition spatiale des sondes à effet Hall 11A, 11B et à la forme du circuit d'acquisition 23.
Ainsi, on pourrait notamment, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser une section de passage 31S ovale, ovoïde, ou polylobée, par exemple en forme de haricot (à deux lobes), notamment si l'on envisage d'utiliser quatre cellules à effet Hall.
Un tel manchon 31, qui met initialement en communication l'intérieur du carter de capteur 15 avec l'extérieur dudit carter de capteur 15, fournit avantageusement d'une part un guide qui facilite l'insertion et le centrage du faisceau de capteur 20 lors de l'introduction de ce dernier dans ledit carter de capteur, et d'autre part une chambre (dite « cavité de remplissage ») au volume relativement important qui permettra la formation d'un bouchon de fixation solide et étanche par surmoulage.
Selon l'invention, et tel que cela est bien visible sur les figures 2, 4, 6, 8, 9 et 11, au cours de l'étape (b) de réalisation du faisceau de capteur, on équipe le faisceau de capteur 20 d'un adaptateur 40 qui est agencé pour coopérer avec l'orifice d'accès 30 du carter de capteur 15 (et plus particulièrement avec la paroi du manchon 31) de manière à subdiviser ledit orifice d'accès 30 en une première cavité dite « cavité de préservation » 41, qui s'ouvre sur l'entrefer 14A, 14B et qui contient (ou est destinée à contenir) la (ou les) cellule(s) à effet Hall 11A, 11B, et une seconde cavité, dite « cavité de remplissage » 42, qui communique avec l'extérieur (c'est-à-dire qui s'ouvre sur l'environnement externe du carter de capteur 15).
Ensuite, au cours de l'étape (c) d'assemblage, on fixe le faisceau de capteur 20 sur le carter de capteur 15, et plus particulièrement à l'intérieur du manchon 31, par surmoulage, en coulant dans la cavité de remplissage 42 un matériau d'enrobage 43, du genre résine, afin de créer, tel que cela est illustré sur les figures 3, 5, 10 et 12, un bouchon qui lie le faisceau de capteur 20 au carter de capteur 15 et qui obture l'orifice d'accès 30, tandis que l'adaptateur 40 empêche ledit matériau d'enrobage 43 de remplir la cavité de préservation 41 et de mouiller la (ou les) cellule(s) à effet Hall 11A, 11B.
Le bouchon étant constitué du matériau d'enrobage 43, après solidification dudit matériau d'enrobage 43 dans la cavité de remplissage 42, on pourra, par simple commodité de notation, utiliser la même référence 43 pour désigner le bouchon ou le matériau d'enrobage.
Avantageusement, l'extrémité distale 20D du faisceau de capteur 20, et plus particulièrement l'adaptateur 40 porté par ladite extrémité distale, ainsi que les câbles 24 et une portion terminale correspondante de la gaine 25, se trouvent ainsi noyés dans le matériau d'enrobage 43, qui adhère par ailleurs à la paroi 15L du carter de capteur 15 dont il comble et scelle l'orifice d'accès 30, ce qui garantit une fixation à la fois robuste et étanche du faisceau de capteur 20 sur le carter de capteur 15.
Le matériau d'enrobage 43 utilisé sera de préférence un polymère thermodurcissable, pouvant être coulé à l'état liquide, le cas échéant à température ambiante, et à faible pression voire à pression atmosphérique.
Un tel matériau thermodurcissable s'écoule en effet facilement sous faible pression, et présente en outre de bonnes capacités d'adhésion au carter de capteur 15 et à la gaine 25, ainsi qu'une grande durée de vie.
On notera à ce titre que l'invention offre avantageusement la possibilité de réaliser un capteur de couple 1 qui comprend d'une part un carter de capteur 15 obtenu à moindre coût par moulage par injection à chaud d'un polymère thermoplastique, et d'autre part un bouchon 43 en polymère thermodurcissable, l'utilisation d'un tel polymère thermodurcissable, particulièrement solide et étanche mais plus coûteux que le polymère thermoplastique, étant alors réservée au seul de matériau d'enrobage 43.
On pourra par exemple choisir, comme matériau d'enrobage 43 thermodurcissable, une résine polyuréthane (PU), une résine époxy (EP) ou, éventuellement, une résine silicone (SI).
Ceci étant, il n'est pas exclu d'utiliser, comme matériau d'enrobage 43, une résine thermoplastique de type colle, par exemple un polyéthylène, un polypropylène, un polyamide, ou, de préférence, un copolymère « EVA » (éthylène- acétate de vinyle). De telles colles thermoplastiques présentent notamment l'avantage d'être faciles à mettre en œuvre et d'être recyclables.
En revanche, les résines thermodurcissables présentent a priori une meilleure durabilité en matière d'étanchéité de la connexion obtenue, notamment dans un environnement où la température est élevée (comme cela est le cas lorsque le capteur 1 se trouve à proximité d'un moteur à combustion), ou dans un environnement humide.
On réservera donc plutôt l'usage de résines (« colles ») thermoplastiques à des capteurs de couple 1 qui sont destinés à des véhicules électriques (et qui sont donc soumis à un échauffement moindre que celui des véhicules thermiques), et/ou à des véhicules à moteur arrière, au sein desquels le capteur de couple 1, situé à l'avant, hors du compartiment moteur, n'est pas exposé aux dégagements de chaleur du moteur.
Par ailleurs, quel que soit le type de résine retenu en tant que matériau d'enrobage 43, on fera de préférence en sorte que ledit matériau d'enrobage 43 présente (une fois solidifié) une dureté égale ou supérieure à 50 Shore Dl, et ce afin d'opposer une résistance suffisante à l'arrachement.
A cette fin, le matériau d'enrobage 43 sera de préférence réticulé.
En outre, de façon particulièrement préférentielle, le matériau d'enrobage 43 sera un polymère thixotrope, c'est-à-dire que sa viscosité (à l'état liquide) réduit lorsqu'on lui applique une contrainte.
Avantageusement, la thixotropie permettra au matériau d'enrobage 43 de présenter une viscosité relativement faible lors de la coulée, de manière à ce que ledit matériau d'enrobage 43 remplisse facilement et efficacement la cavité de remplissage 42, et enrobe le faisceau de capteur 20 en recouvrant au moins en partie l'adaptateur 40, tout en évitant que ledit matériau de remplissage 43, qui tend à se restructurer spontanément en l'absence de contrainte, ne s'insinue dans des espaces trop étroits.
En particulier, cette propriété de thixotropie empêchera le matériau d'enrobage 43 de contourner l'adaptateur 40, ou de s'infiltrer dans ledit adaptateur 40, et donc empêchera ledit matériau d'enrobage 43 de pénétrer dans la cavité de préservation 41, et plus particulièrement d'atteindre l'entrefer 14A, 14B, les bagues collectrices 12, 13, et les cellules à effet Hall 11A, 11B.
Les différents exemples de résines thermodurcissables et de résines thermoplastiques mentionnées plus haut présentent avantageusement un caractère thixotrope. En définitive, la cavité de préservation 41 étant isolée du matériau d'enrobage 43 par l'adaptateur 40 pendant la coulée, puis isolée de l'environnement du capteur 1 par le bouchon en matériau d'enrobage 43, aucun corps étranger extérieur, et notamment aucune bavure de matériau d'enrobage 43, ni aucune infiltration d'eau ne viendra donc perturber la collecte, par les bagues collectrices 12, 13, puis la mesure, par la ou les cellule(s) à effet Hall 11A, 11B, du flux magnétique, généré par les aimants 6, qui provient de l'intérieur du carter de couple 15.
On notera que l'adaptateur 40 est avantageusement intégré au faisceau de capteur 20, avant insertion de l'extrémité distale 20D dudit faisceau 20 dans l'orifice d'accès 30, et que ledit adaptateur 40 se retrouve pris dans le bouchon de matériau d'enrobage 43, pour être laissé définitivement (à vie) dans le carter de couple 15.
Bien entendu, ledit adaptateur 40 pourra présenter toute forme appropriée, de préférence sensiblement complémentaire à celle du manchon 31, de manière à pouvoir cloisonner l'orifice d'accès 30 de manière étanche au matériau d'enrobage 43 liquide, et ainsi former, en coopération avec le carter de capteur 15, une barrière étanche entre la cavité de préservation 41, qui contient et protège la zone de l'entrefer 14A, 14B, et qui est donc laissée vide de matériau d'enrobage 43, et la cavité de remplissage 42 qui reçoit et contient un volume parfaitement prédéterminé dudit matériau d'enrobage 43.
On notera également qu'un même modèle d'adaptateur 40 peut avantageusement être utilisé, de manière identique, aussi bien pour l'assemblage de la variante à sortie coudée (figures 2 à 8) que pour l'assemblage de la variante à sortie droite (figures 9 à 12), ce qui permet une standardisation de la fabrication.
De préférence, tel que cela est bien visible sur les figures 6 et 8, l'adaptateur 40 est formé par une coque 44, 45 qui est obtenue en refermant l'une sur l'autre, autour d'un tronçon du faisceau de capteur 20, et plus particulièrement autour d'un tronçon de l'extrémité distale 20D dudit faisceau de capteur 20, au moins une première pièce de coque 44 et une seconde pièce de coque 45, de manière à encapsuler ledit tronçon de faisceau de capteur 20.
Avantageusement, l'utilisation d'une coque fractionnée en pièces de coque 44, 45 simplifie le positionnement et l'assemblage de l'adaptateur 40 sur le faisceau de capteur 20, puisqu'il suffit de rapporter lesdites pièces de coque 44, 45 l'une contre l'autre, selon un plan de joint P0, en opérant un mouvement de rapprochement qui est transverse à la ligne moyenne (longitudinale) du tronçon de faisceau de capteur 20 considéré, de manière à prendre en sandwich ledit tronçon de faisceau de capteur.
En outre, l'utilisation d'une coque 44, 45 permet de créer facilement une séparation étanche entre la face apparente externe de ladite coque 44, 45, qui sera recouverte par le matériau d'enrobage 43, et l'empreinte 44C, 45C intérieure de la coque, empreinte qui pourra former au moins une partie de la cavité de préservation 41, et donc qui pourra abriter l'entrefer 14A, 14B et les cellules à effet Hall 11A, 11B.
De façon préférentielle, et notamment par commodité de fabrication, la coque 44, 45 est constituée de seulement deux pièces de coque 44, 45 complémentaires l'une de l'autre.
Les pièces de coque 44, 45 se joindront de préférence selon un plan de joint PO qui fend la coque en deux sensiblement parallèlement à la ligne moyenne du tronçon de faisceau de capteur, chaque pièce de coque 44, 45 recouvrant de préférence sensiblement la moitié du périmètre du faisceau de capteur 20 (soient environ 180 degrés autour de la ligne moyenne dudit faisceau).
De préférence, ledit plan de joint P0 sera sensiblement orthogonal à l'axe principal (ΖΖ'), subdivisant ainsi la coque 44, 45 en une demi-coque inférieure 44 et une demi-coque supérieure 45.
Les pièces de coque 44, 45, et plus globalement l'adaptateur 40, sont de préférence formés dans un matériau polymère rigide, tel qu'un poly-butylène- téréphtalate, de préférence chargé (par exemple un PBT MD30 contenant 30 % de charges minérales ou bien un PBT GF30 contenant 30 % de fibres de verre).
De préférence, et tel que cela est bien visible sur les figures 4, 6 et 11, l'intérieur de la coque 44, 45 présente une empreinte 44C, 45C de forme sensiblement conjuguée à la forme du tronçon de faisceau de capteur 20 destiné à recevoir l'adaptateur (40), de telle sorte que, une fois la coque 44, 45 refermée sur le faisceau de capteur, le faisceau de capteur 20 est automatiquement maintenu dans une position fixe et prédéterminée à l'intérieur de l'adaptateur 40 (le faisceau de capteur 20 étant ainsi maintenu sensiblement dans une position fixe et prédéterminée par rapport audit adaptateur 40, et réciproquement).
Un tel agencement permettra avantageusement un positionnement unique, reproductible et stable de la coque 44, 45, et donc de l'adaptateur 40, sur le faisceau de capteur 20 ainsi retenu prisonnier au sein de la coque 44, 45.
Un éventuel jeu résiduel (ici le jeu d'épaisseur) entre la coque 44, 45 et le tronçon de faisceau de capteur 20 contenu dans ladite coque, et plus particulièrement entre l'empreinte 44C, 45C et ledit tronçon de faisceau de capteur 20, sera de préférence, au moins dans la ou les portions où le faisceau de capteur est le plus proche du fond de l'empreinte 44C, 45C, inférieur ou égal à 0,15 mm, et par exemple compris entre 0,05 mm et 0,15 mm si l'on souhaite obtenir un maintien "lâche", voire sensiblement nul, si l'on souhaite obtenir un maintien serré, par pincement.
Dans tous les cas, ledit jeu sera suffisamment faible pour d'une part assurer un maintien efficace de l'adaptateur 40 sur le faisceau de capteur 20, avant l'introduction du faisceau 20 dans l'orifice d'accès 30 puis pendant le surmoulage, et d'autre part faire obstacle à toute pénétration du matériau d'enrobage 43 dans la cavité de préservation 41, en empêchant, par blocage thixotrope, ledit matériau d'enrobage 43 liquide de s'immiscer dans la cavité de préservation 41 en passant par l'intérieur de la coque 44, 45, entre le faisceau de capteur 20 et l'empreinte 44C, 45C.
De façon particulièrement préférentielle, l'interface de connexion 21 comprenant un circuit électronique d'acquisition 23 tel que décrit plus haut, l'empreinte de la coque 44C, 45C vient en prise sur ledit circuit d'acquisition 23 pour assurer le positionnement et le maintien du faisceau de capteur 20 dans l'adaptateur 40.
Avantageusement, l'empreinte 44C, 45C présente ainsi une forme sensiblement conjuguée aux contours dudit circuit d'acquisition 23, et notamment sensiblement conjuguée à la découpe des bords latéraux de la plaque de circuit imprimé qui forme ledit circuit d'acquisition 23 et qui vient se loger dans le creux de ladite empreinte 44C, 45C.
Un tel agencement favorise un positionnement unique et reproductible de l'adaptateur 40 sur le faisceau de capteur 20, ainsi qu'un maintien particulièrement efficace dudit adaptateur 40 sur ledit faisceau 20.
A ce titre, on notera que l'empreinte 44C, 45C et le circuit d'acquisition
23 (notamment les bords latéraux minces du circuit imprimé) peuvent présenter, tel que cela est bien visible sur les figures 5 et 12, un ou plusieurs décrochements 46 formant des épaulements ou des indentations qui empêchent avantageusement tout glissement relatif de l'adaptateur 40 le long du faisceau de capteur 20 (ou inversement).
De préférence, pour faciliter la mise en place du circuit d'acquisition 23 au sein de l'empreinte 44C, 45C, mais également pour gagner en compacité (axiale) et en robustesse d'assemblage, le plan de joint P0 des pièces de coque 44, 45, sur lequel s'ouvre ladite empreinte 44C, 45C, sera sensiblement parallèle aux surfaces principales (grandes surfaces, ici les surfaces supérieure et inférieure sur les figures 2 et 9) de la plaque du circuit imprimé, voire confondu avec l'une desdites surfaces principales, ou confondu avec le plan moyen d'extension du circuit d'acquisition 23 compris entre lesdites surfaces.
Ainsi, la plaque formant le circuit d'acquisition 23 sera de préférence disposée orthogonalement à l'axe principal (ΖΖ'), sensiblement à plat entre les deux pièces de coque 44, 45, de telle sorte que l'épaisseur du circuit d'acquisition 23 s'étend selon ledit axe principal (ΖΖ').
Comme indiqué plus haut, le circuit d'acquisition 23 pourra être, au moins avant surmoulage, monté serré (par pincement à plat entre les pièces de coque 44, 45) ou bien au contraire retenu de manière « lâche » mais avec un très faible jeu, notamment un très faible jeu d'épaisseur (inférieur à 0,15 mm).
On notera que, avantageusement, le fait que l'adaptateur 40 vienne en prise sur un élément relativement solide et rigide du faisceau de capteur 20, à savoir le circuit d'acquisition 23 (et plus particulièrement la plaque de circuit imprimé de celui-ci), qui ne craint pas d'être altéré par le contact de l'adaptateur voire par la compression exercée par ledit adaptateur 40, et qui offre de surcroît une surface d'appui relativement large, permet une fixation particulièrement solide et fiable de l'adaptateur 40 sur le faisceau de capteur 20.
De préférence, et tel que cela est notamment illustré sur la figure 8, les première et seconde pièces de coque 44, 45 sont assemblées l'une contre l'autre sur le tronçon de faisceau de capteur 20 selon un plan de joint P0 le long duquel le jeu d'assemblage JA entre la première pièce de coque 44 et la seconde pièce de coque 45 est inférieur ou égal à 0,15 mm, et par exemple sensiblement compris entre 0,05 mm et 0,15 mm, de manière à faire obstacle à la pénétration du matériau d'enrobage à l'intérieur de la coque 44, 45.
Comme indiqué plus haut, en limitant la largeur (ici l'épaisseur) des éventuels interstices résiduels entre les deux pièces de coque 44, 45 avant le surmoulage, on crée un blocage thixotrope du matériau d'enrobage 43 afin d'empêcher ce dernier de gagner la cavité de préservation 41 en passant à travers la coque 44, 45 de l'adaptateur 40.
Pour améliorer l'étanchéité au matériau d'enrobage 43 de la jonction entre les pièces de coque 44, 45, on pourra également doter le plan de joint P0 de chicanes 47, notamment à tracé oblique en V (figure 17) ou à tracé perpendiculaire en créneau (figure 18).
De préférence, les première et seconde pièces de coque 44, 45 sont refermées l'une sur l'autre et maintenues en position fermée l'une contre l'autre par emboîtement forcé, de type sertissage ou clippage. Avantageusement, on pourra ainsi réaliser une fermeture simple et rapide de la coque 44, 45, et donc de l'adaptateur 40, sur le faisceau de capteur 20, préalablement à l'insertion dans l'orifice accès 30, et donc avant le surmoulage.
Pour permettre une telle fixation, on pourra utiliser tout type d'organe de retenue 48 adapté, et de préférence formé d'un seul tenant avec l'une et/ou l'autre des pièces de coque 44, 45, tel que languettes flexibles à crochets, pions faisant saillie par rapport au plan de joint PO et venant pénétrer avec serrage radial dans des trous de diamètre conjugué (tel que cela est illustré sur les figures 5 et 6), etc.
Avantageusement, cette préfixation par emboîtement serré permet de maintenir la coque 44, 45, et donc l'adaptateur 40, en place (fixe) sur le faisceau de capteur 20, avant et pendant le surmoulage, et autorise notamment la manipulation du faisceau de capteur 20 hors du carter de capteur 15 puis l'insertion dudit faisceau de capteur 20 dans l'orifice d'accès 30 dudit carter de capteur 15, sans risque de désolidarisation ou de modification de la position de l'adaptateur 40 par rapport au faisceau de capteur 20 (et notamment par rapport aux cellules à effet Hall 11A, 11B et par rapport à la gaine 25).
De façon particulièrement avantageuse, l'adaptateur 40, qui est rapporté sur le faisceau de capteur 20 dans une position prédéterminée, et donc selon une configuration unique et bien maîtrisée par rapport aux cellules à effet Hall 11A, 11B, peut ainsi servir de repère de positionnement lors de l'introduction du faisceau de capteur 20 dans l'orifice d'accès 30, de telle manière qu'un positionnement correct dudit adaptateur 40 au sein de l'orifice d'accès 30 garantit automatiquement un positionnement correct des cellules à effet Hall 11A, 11B au sein de l'entrefer 14A, 14B.
On notera par ailleurs que la fixation de la première pièce de coque 44 sur la seconde pièce de coque 45, autour du faisceau de capteur 20, est avantageusement renforcée une fois que l'adaptateur 40, et plus particulièrement lesdites pièces de coque 44, 45, se trouvent noyés, à l'intérieur du carter de capteur 15, dans un même bouchon de matériau d'enrobage 43, qui entoure et enveloppe ensemble lesdites deux pièces de coque 44, 45.
De préférence, le manchon 31 que forme l'orifice d'accès 30 présente au moins une section de passage 31S qui est délimitée latéralement par une paroi latérale 31L formant un contour fermé (autour de la direction d'insertion Xll, c'est-à- dire autour de l'axe central générateur du manchon 31). Tel que cela est notamment illustré sur les figures 3, 5, 8, 10 et 12 à 15, l'adaptateur 40 peut alors avantageusement être pourvu d'une collerette 50 qui possède une forme conjuguée à ladite au moins une section de passage 31S ainsi que des dimensions initiales (ici, dans le cas de formes de révolution, un diamètre initial) légèrement supérieures aux dimensions (ici, au diamètre) de ladite section de passage 31S, de manière à ce que, lors de l'introduction du faisceau de capteur 20 et de l'adaptateur 40 dans l'orifice d'accès 30, le bord de ladite collerette 50 vient épouser, avec interférence, la paroi latérale 31L de l'orifice d'accès 30 (paroi latérale 31L du manchon 31), sur tout le contour fermé de la section de passage 31S, si bien que ladite collerette 50 d'une part assure un maintien provisoire (notamment antiarrachement) de l'adaptateur 40 et du faisceau de capteur 20 en position dans le carter de capteur 15, par emboîtement serré, dans l'attente du surmoulage (figures 2, 4, 9 et 11), et d'autre part forme une paroi de fond (ou « culasse ») de la cavité de remplissage 42, paroi de fond qui coopère avec la paroi latérale 31L de l'orifice d'accès 30 pour former une liaison étanche à rencontre de l'écoulement du matériau d'enrobage 43, et qui permet ainsi de contenir, lors du surmoulage, ledit matériau d'enrobage 43 du côté de l'orifice d'accès 30 qui est ouvert vers l'extérieur, c'est-à- dire du côté de la cavité de remplissage 42, et plus particulièrement du côté de l'ouverture, commune à l'orifice d'accès 30 et à la cavité de remplissage 42, par laquelle le faisceau 20 et l'adaptateur 40 ont été introduits dans le carter de capteur 15 (figures 3, 5, 10, 12).
L'utilisation d'une collerette 50, permet avantageusement un emmanchement simple, rapide, précis, et robuste de l'adaptateur 40 dans le carter de capteur 15, ainsi qu'un cloisonnement automatique et simple de l'orifice d'accès 30, avec séparation immédiate de la cavité de préservation 41 et de la cavité de remplissage 42, qui s'étendent chacune d'un côté différent de ladite collerette 50 (respectivement en vis-à-vis de la face avant 50A de la collerette 50, orientée vers l'entrefer 14A 14B et vers l'axe principal (ΖΖ'), et de la face arrière 50B de ladite collerette orientée vers l'extérieur, vers les câbles 24 et la gaine 25).
Tel que cela est bien visible sur les figures 6 et 8, la collerette 50 est de préférence formée d'un seul tenant avec l'adaptateur 40, et préférentiellement portée sensiblement par moitié (sous forme d'arceaux) par chacune des deux pièces de coque 44, 45, en saillie externe sur la face apparente desdites pièces de coque 44, 45 (à l'opposé des empreintes internes 44C, 45C). Ladite collerette 50 se présente de préférence sous la forme d'un disque plein, dont la circonférence, de préférence circulaire, correspond à la forme de la section de passage 31S.
Ledit disque (et donc plus globalement la collerette 50) est de préférence sensiblement orthogonal à l'axe central de l'adaptateur 40, lequel axe coïncide avec l'axe central du manchon 31 et donc avec la direction d'insertion Xll selon laquelle on enfonce le faisceau de capteur 20 dans le carter de capteur 15 (ici perpendiculairement à l'axe principal (ZZ')). La collerette 50 est donc de préférence sensiblement orthogonale au plan principal d'extension de la plaque de circuit imprimé formant le circuit d'acquisition 23.
Ladite collerette 50 peut avantageusement être renforcée, et notamment rigidifiée à rencontre d'un effort d'arrachement appliqué selon la direction d'insertion Xll, par des nervures de soutien 51.
On notera que lesdites nervures de soutien 51, qui seront également noyées dans le bouchon de matériau d'enrobage 43, participeront avantageusement au renforcement de la fixation de l'adaptateur 40 dans le carter de capteur 15, et notamment au blocage de la rotation en roulis dudit adaptateur 40 autour de la direction d'insertion Xll.
La collerette 50 sera de préférence dimensionnée de sorte à présenter une interférence avec la section de passage 31S du manchon 31 (c'est-à-dire un excédent de matière, avant introduction dans l'orifice d'accès 30, par rapport à la taille au repos de la section de passage 31S libre) qui est sensiblement comprise entre 0,05 mm (cinq centièmes) et 0,20 mm (vingt centièmes).
De manière équivalente, l'interférence pourra représenter sensiblement 0,5 % à 1 % du diamètre au repos de la section de passage 31S (ou de la dimension considérée de ladite section de passage 31S, si la section de passage 31S n'est pas circulaire).
Une telle interférence permettra d'obtenir un effet de serrage suffisant lors de l'introduction de l'adaptateur 40 dans le carter de capteur 15, tout en n'opposant pas une résistance trop importante à ladite introduction et à la progression du faisceau de capteur 20 jusqu'à l'entrefer 14A, 14B.
Pour faciliter l'adaptation de la collerette 50 (par écrasement et repli radial centripète de ladite collerette 50 vers l'axe central Xll de l'adaptateur 40), le pourtour de la collerette 50 pourra être façonné de manière à former un organe d'interférence martyr 52, 53, tel qu'une nervure annulaire sacrificielle 52 (figure 14) ou bien une lèvre 53 flexible (figure 15). Ledit organe d'interférence martyr 52, 53 sera avantageusement agencé et dimensionné de manière à pouvoir compenser les jeux de fabrication et d'assemblage des pièces de coque 44, 45 et de l'orifice d'accès 30, afin de procurer à coup sûr une interférence, même minime, entre l'adaptateur 40 et la paroi latérale 31L du manchon 31, interférence qui sera suffisante pour obtenir l'effet de fixation et l'étanchéité souhaités.
Tel que cela est notamment illustré sur les figures 8 et 13 à 15, le bord avant (c'est-à-dire la périphérie de la face avant 50A) de la collerette 50 pourra avantageusement présenter un arrondi 54, de sorte à faciliter le centrage, la pénétration et la progression de l'adaptateur 40 dans le manchon 31.
De préférence, et tel que cela est notamment visible sur les figures 3 à 5, 10 à 12, et 13 à 15, le carter de capteur 15 est pourvu d'une (d'au moins une) butée d'enfoncement 55, telle qu'un épaulement (de préférence annulaire) formé dans l'orifice de passage 30, qui bloque automatiquement la progression de l'adaptateur 40 à une profondeur prédéterminée, lors de l'introduction du faisceau de capteur 20 dans l'orifice d'accès 30, de manière à régler automatiquement la profondeur de pénétration de la (ou des) cellule(s) à effet Hall 11A, 11B dans l'entrefer 14A, 14B.
Ladite butée d'enfoncement 55 est de préférence agencée de manière à agir sur la collerette 50 pour stopper le mouvement d'enfoncement de l'adaptateur 40 lorsque ledit adaptateur 40, et donc les cellules à effet Hall 11A, 11B qu'il renferme, atteignent la position souhaitée par rapport à l'axe principal (ΖΖ'), et notamment la distance radiale souhaitée par rapport audit axe principal (ΖΖ'), et par conséquent la position souhaitée par rapport à l'entrefer 14A, 14B.
De préférence, et pour une meilleure précision de la mise en butée, la collerette 50 comprend une pluralité d'ergots 56 (au moins trois ergots) qui font saillie sur ladite collerette 50, et qui, plus précisément, pointent vers l'axe principal (ΖΖ'), à l'opposé de la cavité de remplissage 42 par rapport à la collerette 50, c'est-à-dire qui sont formés en surélévation sur la face avant 50A de la collerette, du côté de la butée 55, de la cavité de préservation 41, et des cellules à effet Hall 11A, 11B.
Lesdits ergots 56 forment ainsi une pluralité de points d'appui par lesquelles la collerette 50 vient au contact contre la butée d'enfoncement 55, tel que cela est notamment illustré sur les figures 13 à 15.
Pour une mise en butée équilibrée (offrant un appui de type plan sur plan, ici selon un plan d'appui perpendiculaire à la direction d'insertion Xll), les ergots 56 sont de préférence sensiblement équirépartis sur la face avant 50A annulaire de la collerette 50, en étoile autour de la direction d'insertion Xll. De préférence, et tel que cela est visible sur la figure 8, l'adaptateur 40 est pourvu d'une ou plusieurs structures de détrompage 60, 61, 62, de type méplats d'orientation 61 ou nervures de détrompage 62, qui coopèrent avec des structures d'accueil conjuguées 65 du carter de capteur 15 pour orienter l'adaptateur 40 et guider son insertion dans l'orifice d'accès 30.
L'adaptateur 40 formera ainsi avantageusement une sorte de prise mâle, située de préférence en avant (et en saillie) de la collerette 50, c'est-à-dire plus près de l'axe principal (ΖΖ') et de l'entrefer 14A, 14B que ladite collerette 50, et qui vient s'insérer, lors de l'introduction du faisceau de capteur 20 dans le carter de capteur 15, dans une prise femelle porteuse des structures d'accueil 65 susmentionnées.
De préférence, lesdites structures d'accueil 65 (femelles) seront réunies pour former une douille 65 qui est intégrée, et plus particulièrement moulée, dans la paroi du support concentrateur de flux 10, de sorte à obtenir un guidage très précis, qui prend directement pour référence de guidage la structure du support concentrateur de flux 10, et donc l'entrefer 14A, 14B visé.
Plus particulièrement, les structures de détrompage 60, 61, 62 pourront comprendre au moins l'une, et de préférence l'ensemble des structures suivantes :
au moins un cylindre de guidage 60 (ou des portions d'arcs de cylindre de guidage 60), de base circulaire, pour le guidage et le centrage ;
au moins un méplat d'orientation 61, et de préférence deux méplats d'orientation 61 diamétralement opposés, de préférence ménagé(s) sur le cylindre de guidage 60, pour bloquer la rotation de l'adaptateur 40 sur lui-même, et ainsi garantir le positionnement et le blocage en roulis dudit adaptateur 40 par rapport à l'entrefer 14A, 14B ;
une nervure de détrompage 62, permettant de distinguer le haut du bas de l'adaptateur 40, et donc d'identifier la cellule à effet Hall 11A, 11B destinée à chaque entrefer 14A, 14B.
On notera que, de préférence, et notamment pour obtenir une meilleure finition tout en acceptant des tolérances dimensionnelles de fabrication plus larges, et donc moins contraignantes, les cylindres de guidage 60, ainsi que les méplats d'orientation 61, seront de préférence formés d'un seul tenant sur une seule et même pièce de coque (ici la première pièce de coque 44 inférieure), tel que cela est bien visible sur la figure 6, ce qui évitera avantageusement un fractionnement des structures de détrompage 60, 61, 62 par le plan de joint P0. Par ailleurs, on notera que, de préférence, et quelle que soit variante de réalisation envisagée (à sortie droite ou à sortie courbée), on aménage la cavité de remplissage 42 et l'on définit la quantité de matériau d'enrobage 43 utilisée pour le surmoulage de telle sorte que, lors du surmoulage, le matériau d'enrobage 43 mouille (recouvre) la gaine 25 (l'extrémité distale de la gaine 25) sur une longueur L25 d'au moins 5 mm (figures 3 et 10).
Les inventeurs on en effet constaté qu'une telle longueur d'enrobage L25 était, eu égard par ailleurs à la nature des matériaux utilisé (notamment lorsque l'on utilise une gaine 25 en polyuréthane de diamètre D25 = 5 mm, et une résine polyuréthane comme matériau d'enrobage 43), nécessaire et suffisante pour garantir que l'effort d'arrachement, c'est-à-dire la traction qui, exercée sur la gaine 25 exposée à l'extérieur, est suffisante pour provoquer un arrachement de la gaine hors du bouchon de matériau d'enrobage 43, était supérieur à 100 N, voire à 200 N à une température ambiante de 120°C, ce qui correspond au critère de résistance à l'arrachement visé.
De préférence, par souci de compacité et d'économie de matière, la longueur d'enrobage L25 de la gaine 25 sera par ailleurs inférieure ou égale à 15 mm, voire à 10 mm, si bien que, en définitive, ladite longueur d'enrobage L25 sera préférentiellement comprise entre 5 mm et 15 mm, voire entre 5 mm et 10 mm.
De préférence, et en particulier lorsque l'on met en œuvre la seconde variante de réalisation à sortie coudée, l'orifice d'accès 30 du carter de capteur 15, et plus particulièrement l'embouchure externe dudit orifice d'accès 30, se prolonge extérieurement par une goulotte 70 qui forme un renvoi d'angle par rapport à la cavité de remplissage 42, tel que cela est illustré sur la figure 6, et qui est agencée de manière à accueillir et à guider la gaine 25.
Ladite goulotte 70 est plus préférentiellement agencée de manière à accueillir la gaine 25 et à guider ladite gaine 25 sensiblement parallèlement à l'axe principal (ΖΖ'), autour duquel s'exerce le couple de torsion T0 que le capteur de couple 1 est destiné à mesurer, tel que cela est visible sur les figures 2 à 4.
Avantageusement, la présence d'une telle goulotte 70, de préférence formée d'un seul tenant avec le manchon 31 et la paroi 15L du carter de capteur 15, permet de stabiliser et maintenir la gaine 25 dans sa direction de renvoi, direction de renvoi qui est ici parallèle à l'axe principal (ΖΖ') et donc sécante au plan d'extension du circuit d'acquisition 23, à la direction d'orientation globale des cellules à effet Hall 11A, 11B, et à la direction (radiale) selon laquelle les câbles 24 émergent dudit circuit d'acquisition 23. La mise en place de la gaine 25, et le cintrage des câbles 24, se trouvent donc facilités par la présence de ladite goulotte 70.
De même, la résistance à l'arrachement du faisceau 20 s'en trouve renforcée.
De façon particulièrement préférentielle, afin d'améliorer encore le maintien de la gaine 25 et la résistance à l'arrachement du faisceau de capteur 20, la goulotte 70 est en outre pourvue, tel que cela est détaillé sur la figure 7, d'un rebord de retenue 71 qui s'oppose à l'arrachement, selon une direction d'éloignement radiale à l'axe principal (ΖΖ') (c'est-à-dire selon une direction d'arrachement centrifuge), de ladite gaine 25 hors de la goulotte 70.
Le rebord de retenue 71 procure avantageusement un resserrement, de largeur D71 inférieure au diamètre D25 de la gaine 25, qui, tout en autorisant de préférence l'insertion de la gaine 25 dans la goulotte 70 par emboîtement élastique, évite toute extraction accidentelle de ladite gaine 25 hors de ladite goulotte 70.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux seules variantes décrites dans ce qui précède, l'homme du métier étant susceptible d'isoler ou de combiner librement entre elles l'une ou l'autre des caractéristiques susmentionnées, ou de leur substituer des équivalents.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un capteur de couple (1) comprenant une étape (a) de préparation d'un carter de capteur (15) au cours de laquelle on place à l'intérieur d'un carter de capteur (15) au moins une première bague collectrice (12) et une seconde bague collectrice (13) destinées à collecter un flux magnétique, lesdites bagues collectrices (12, 13) étant distantes l'une de l'autre et portant chacune respectivement au moins une première borne de mesure (12A, 12B) et une seconde borne de mesure (13A, 13B) qui délimitent entre elles un entrefer (14A, 14B), une étape (b) de réalisation d'un faisceau de capteur (20) au cours de laquelle on réalise un sous-ensemble dit « faisceau de capteur » (20) qui comprend au moins une cellule à effet Hall (11A, 11B), destinée à venir se placer dans l'entrefer (14A, 14B) pour y mesurer le flux magnétique, ainsi qu'au moins une interface de connexion électrique (21) qui est destinée à permettre une connexion électrique entre la cellule à effet Hall (11A, 11B) et une unité de traitement (22) extérieure au carter de capteur (15), et une étape (c) d'assemblage au cours de laquelle on introduit le faisceau de capteur (20) dans un orifice d'accès (30), qui traverse une paroi (15L) du carter de capteur (15) pour déboucher sur l'entrefer (14A, 14B), de manière à placer la cellule à effet Hall (11A, 11B) dans l'entrefer (14A, 14B), puis l'on fixe le faisceau de capteur (20) sur le carter de capteur (15), ledit procédé étant caractérisé en ce que, au cours de l'étape (b) de réalisation du faisceau de capteur, on équipe le faisceau de capteur (20) d'un adaptateur (40) qui est agencé pour coopérer avec l'orifice d'accès (30) du carter de capteur de manière à subdiviser ledit orifice d'accès (30) en une première cavité dite « cavité de préservation » (41), qui s'ouvre sur l'entrefer (14A, 14B) et qui contient la cellule à effet Hall, et une seconde cavité, dite « cavité de remplissage » (42), qui communique avec l'extérieur, et en ce que, au cours de l'étape (c) d'assemblage, on fixe le faisceau de capteur (20) sur le carter de capteur (15) par surmoulage, en coulant dans la cavité de remplissage (42) un matériau d'enrobage (43), du genre résine, afin de créer un bouchon qui lie le faisceau de capteur au carter de capteur et obture l'orifice d'accès (30), tandis que l'adaptateur (40) empêche ledit matériau d'enrobage (43) de remplir la cavité de préservation (41) et de mouiller la cellule à effet Hall (11A, 11B).
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'adaptateur (40) est formé par une coque (44, 45) qui est obtenue en refermant l'une sur l'autre, autour d'un tronçon du faisceau de capteur (20), au moins une première pièce de coque (44) et une seconde pièce de coque (45), de manière à encapsuler ledit tronçon de faisceau de capteur.
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les première et seconde pièces de coque (44, 45) sont assemblées l'une contre l'autre sur le tronçon de faisceau de capteur (20) selon un plan de joint (PO) le long duquel le jeu d'assemblage (JA) entre la première pièce de coque (44) et la seconde pièce de coque (45) est inférieur ou égal à 0,15 mm, de manière à faire obstacle à la pénétration du matériau d'enrobage (43) à l'intérieur de la coque (44, 45).
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que l'intérieur de la coque (44, 45) présente une empreinte (44C, 45C) de forme sensiblement conjuguée à la forme du tronçon de faisceau de capteur (20) destiné à recevoir l'adaptateur (40), de telle sorte que, une fois la coque (44, 45) refermée sur le faisceau de capteur, le faisceau de capteur (20) est automatiquement maintenu dans une position fixe et prédéterminée à l'intérieur de l'adaptateur (40).
5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'interface de connexion (21) du faisceau de capteur (20) comprend un circuit électronique d'acquisition (23) auquel est connectée la cellule à effet Hall (11A, 11B) et qui sert de support à ladite cellule à effet Hall, et en ce que l'empreinte de la coque (44C, 45C) vient en prise sur ledit circuit d'acquisition (23) pour assurer le positionnement et le maintien du faisceau de capteur (20) dans l'adaptateur (40).
6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que les première et seconde pièces de coque (44, 45) sont refermées l'une sur l'autre et maintenues en position fermée l'une contre l'autre par emboîtement forcé, de type sertissage ou clippage.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce l'orifice d'accès (30) forme un manchon (31) qui présente au moins une section de passage (31S) qui est délimitée latéralement par une paroi latérale (31L) formant un contour fermé, et en ce que l'adaptateur (40) est pourvu d'une collerette (50) qui possède une forme conjuguée à ladite au moins une section de passage (31S) ainsi que des dimensions initiales légèrement supérieures aux dimensions de ladite section de passage, de manière à ce que, lors de l'introduction du faisceau de capteur (20) et de l'adaptateur (40) dans l'orifice d'accès (30), le bord de ladite collerette (50) vient épouser, avec interférence, la paroi latérale (31L) de l'orifice d'accès (30), sur tout le contour fermé de la section de passage (31S), si bien que ladite collerette (50) d'une part assure un maintien provisoire de l'adaptateur (40) et du faisceau de capteur (20) en position dans le carter de capteur (15), par emboîtement serré, dans l'attente du surmoulage, et d'autre part forme une paroi de fond de la cavité de remplissage (42), qui coopère avec la paroi latérale (31L) de l'orifice d'accès pour former une liaison étanche à rencontre de l'écoulement du matériau d'enrobage (43), et qui permet ainsi de contenir, lors du surmoulage, ledit matériau d'enrobage (43) du côté de l'orifice d'accès (30) qui est ouvert vers l'extérieur.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le carter de capteur (15) est pourvu d'une butée d'enfoncement (55), telle qu'un épaulement formé dans l'orifice de passage (30), qui bloque automatiquement la progression de l'adaptateur (40) à une profondeur prédéterminée, lors de l'introduction du faisceau de capteur (20) dans l'orifice d'accès (30), de manière à régler automatiquement la profondeur de pénétration de la cellule à effet Hall (11A, 11B) dans l'entrefer (14A, 1AB).
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'adaptateur (40) est pourvu d'une ou plusieurs structures de détrompage (60, 61, 62), de type méplats d'orientation (61) ou nervures de détrompage (62), qui coopèrent avec des structures conjuguées (65) du carter de capteur (15) pour orienter l'adaptateur (40) et guider son insertion dans l'orifice d'accès (30).
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le faisceau de capteur (20) comprend, à l'une de ses extrémités dite « extrémité distale » (20D), destinée à être introduite et noyée dans le carter de capteur (15), un circuit électronique d'acquisition (23) qui porte la cellule à effet Hall (11A, 11B), ainsi qu'une pluralité de câble électriques (24) qui sont regroupés dans une gaine (25) et qui relient ledit circuit électronique d'acquisition (23) à un connecteur (26) distant, situé à l'extrémité opposée du faisceau de capteur, dite « extrémité proximale » (20P), et en ce que l'on aménage la cavité de remplissage (42) et l'on définit la quantité de matériau d'enrobage (43) utilisée pour le surmoulage de telle sorte que, lors du surmoulage, le matériau d'enrobage (43) mouille la gaine (25) sur une longueur (L25) d'au moins 5 mm.
11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que l'orifice d'accès (30) du carter de capteur (15) se prolonge extérieurement par une goulotte (70) formant un renvoi d'angle par rapport à la cavité de remplissage (42), ladite goulotte (70) étant agencée de manière à accueillir la gaine (25) et à guider ladite gaine, de préférence sensiblement parallèlement à l'axe principal (ΖΖ') autour duquel s'exerce le couple de torsion (T0) que le capteur de couple est destiné à mesurer, ladite goulotte (70) étant en outre pourvue d'un rebord de retenue (71) qui s'oppose à l'arrachement, selon une direction d'éloignement radiale audit axe principal (ΖΖ'), de ladite gaine (25) hors de la goulotte (70).
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