FR2728350A1 - Actionneur electrique pivotant comprenant un blindage perfectionne - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un actionneur électrique pivotant comprenant: un bâti (12), un arbre (14) guidé à rotation, un ensemble (10) de commande électrique adapté pour entraîner l'arbre (14) à pivotement autour de son axe selon un angle variable lié à un signal électrique de commande, ainsi qu'un blindage magnétique (100), caractérisé par le fait que le blindage magnétique (100) est formé d'un fil magnétique (110) enroulé sur le bâti (12) de l'actionneur.

Description

La présente invention concerne le domaine des actionneurs électromagnétiques pivotants, notamment de type logomètre.

Dans le cadre de la présente demande de brevet, on entend par actionneur électromagnétique pivotant", un système comprenant un organe moteur à commande électrique comportant un arbre de sortie apte à porter un élément utile, par exemple une aiguille indicatrice, et entrainé à pivotement autour de son axe selon un angle variable lié au signal électrique de commande.

La présente invention trouve notamment application dans les tableaux de bord de véhicules automobiles.

On a proposé en particulier de réaliser des actionneurs pour tableaux de bord de véhicules automobiles à l'aide de logomètres ou de moteurs pas à pas.

On rappelle que les logomètres sont des dispositifs comprenant plusieurs bobines croisées, soit de préférence deux bobines croisées à 90 , un arbre guidé à rotation, un aimant solidaire de l'arbre généralement placé à l'intérieur des bobines, et des moyens de commande appliquant des signaux électriques appropriés aux bobines.

Le plus souvent les logomètres comprennent également une coupelle fixe contenant un liquide d'amortissement dans lequel baigne l'aimant.

Chacune des bobines génère un champ magnétique proportionnel au courant qui la traverse. L'aimant se positionne selon la résultante de ces champs. Pour un logomètre à deux bobines en quadrature, l'angle défini par l'aiguille indicatrice, par rapport à une position d'origine, est donc déterminé par l'expression arctg li/12, dans laquelle I1 et 12 représentent une valeur proportionnelle aux ampères tours circulant respectivement dans les bobines.

On a représenté sur la figure 1 annexée, la structure générale extérieure d'un logomètre classique.

On aperçoit sur cette figure 1, les bobines 10 du logomètre placées sur un bâti 12, généralement en matière plastique, l'arbre de sortie 14, des broches 16 électriquement conductrices, fixées au bâti 12 et raccordées électriquement aux extrémités des bobinages 10 pour l'alimentation de ceux-ci, ainsi que le blindage extérieur 20.

Un tel blindage 20 a pour fonction de protéger magnétiquement l'aimant et les bobines de l'influence des champs magnétiques ou électromagnétiques extérieurs, ainsi que de protéger les organes sensibles extérieurs à l'égard des champs magnétiques rayonnés par l'aimant et/ou des champs électromagnétiques rayonnés par les bobines.

Généralement, on réalise aujourd'hui ce blindage 20 sour forme d'un boîtier en métal approprié (le plus souvent du ferrnickel) embouti pour conférer au boîtier une certaine rigidité dans des dimensions géométriques définies.

Le boîtier de blindage 20 est muni généralement sur son bord supérieur, au niveau de son embouchure, d'une collerette 22 accentuant sa rigidité.

La Demanderesse a déterminé que dans sa hauteur H considérée parallèlement à l'arbre 14, seule une certaine partie du boîtier de blindage, de l'ordre de 2/3, est fonctionnellement active. En outre, le fond du boîtier de blindage 20, orthogonal à l'arbre 14, n'est pas nécessaire magnétiquement mais sert uniquement de plan d'appui et de fixation.

La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les actionneurs électriques pivotants connus.

Ce but est atteint selon la présente invention, grâce à un actionneur électrique pivotant comprenant - un bâti, - un arbre guidé à rotation, - un ensemble de commande électrique adapté pour entrainer l'arbre à pivotement autour de son axe selon un angle variable lié à un signal électrique de commande, ainsi que - un blindage magnétique, caractérisé par le fait que le blindage magnétique est formé d'un fil magnétique doux sans effet rémanent enroulé sur le bâti de l'actionneur.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 précédemment décrite représente schématiquement un logomètre conforme à l'état de la technique, - la figure 2 représente une vue schématique en perspective d'un logomètre conforme à la présente invention, - les figures 3 à 6 représentent des vues schématiques partielles en coupe axiale longitudinale d'un actionneur conforme à la présente invention et illustrent quatre variantes de fixation du fil enroulé formant le blindage, - la figure 7 représente une vue en plan axial d'un bâti d'actionneur conforme à la présente invention et illustre schématiquement des moyens de fixation d'un aimant de rappel, - la figure 8 représente une première variante de réalisation d'un revêtement anti-corrosion sur le fil, - la figure 9 représente une seconde variante de réalisation de ce revêtement anti-corrosion, - la figure 10 représente une vue schématique du positionnement relatif d'un aimant et du blindage magnétique, - les figures 1 1 et 12 représentent deux variantes de réalisation des extrémités de l'enroulement formant blindage magnétique, et - la figure 13 représente un mode de réalisation d'une inhomogénéité magnétique par enroulement sur elle-même d'une extrémité du fil de blindage magnétique.

Dans la suite de la description, on présentera la présente invention en référence à un logomètre. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce type particulier d'actionneur électrique pivotant mais s'étend à tout actionneur équivalent nécessitant un blindage magnétique.

On aperçoit sur la figure 2 annexée, les bobines 10 du logomètre placées sur un bâti 12 supportant des broches électriquement conductrices 16 et l'arbre de sortie 14. Sur la figure 2 le blindage conforme à la présente invention porte la référence générale 100.

Les bobines 10 sont constituées de préférence et de façon connue en soi de deux bobines croisées à 90o, enroulées sur le noyau du bati 12 en matière plastique. Ce bâti 12 est muni avantageusement de pattes ou oreilles de fixation 13.

De préférence, l'arbre 14 porte, fixé en rotation par rapport à cet arbre, un aimant 15 situé dans une chambre formée au centre des bobines 10. Comme on l'a indiqué précédemment, cet aimant peut être situé plus précisément dans une coupelle liée au bâti 12 et contenant un liquide d'amortissement, tel que de l'huile de silicone.

Pour l'essentiel, la structure des bobinages 10, du bâti 12 portant les broches 16, de l'arbre 14 et de l'aimant associé est classique en ellemême. Cette structure ne sera donc pas décrite dans le détail par la suite.

Comme on l'a indiqué précédemment, I'invention se caractérise essentiellement par le fait que le blindage magnétique 100 est formé d'un fil de métal magnétique doux sans effet rémanent 110 enroulé sur le bâti 13
Ce fil 110 est formé de préférence à base d'un alliage de fer à faible pourcentage de carbone et comprenant un pourcentage notable de nickel, tyiquement de 36 à 77%. Le fil 110 peut être protégé par un revêtement anti-corrosion 112 surtout pour les variantes à faible teneur en nickel. Ce revêtement anti-corrosion 112 peut être un revêtement préalablement déposé autour du fil 110 avant de procéder à l'enroulement de celui-ci, comme représenté sur la figure 8, ou un revêtement globablement déposé sur l'ensemble des spires de l'enroulement après réalisation de celui-ci, comme représenté sur la figure 9.

En variante, le fil 110 peut être formé de cuivre.

Plus précisément, de préférence, le fil 110 est enroulé en monocouche sous la forme générale d'un cylindre centré sur l'axe de l'arbre 14.

Cependant, en variante le fil 110 peut être enroulé en multicouches, non nécessairement ordonnées, I'essentiel étant que l'enroulement de ce fil 110 constitue un blindage magnétique 100 sensiblement continu sur le plan magnétique.

Comme cela est illustré schématiquement sur la figure 10, la hauteur axiale" hl, ou longueur de l'enroulement du fil 110 constituant le blindage magnétique 100, considérée selon l'axe de l'arbre 14, est de préférence au moins égale et très avantageusement supérieure à la hauteur axiale h2 du plus grand de l'aimant 15 porté par l'arbre 14 ou des bobines 10. En outre, l'enroulement du fil 110 formant le blindage 100 est déposé de préférence de façon à dépasser axialement de chaque côté de l'aimant 15, d'une amplitude h3, comme illustré sur la figure 10.

Plus précisément encore, le fil 110 peut être enroulé en spires jointives comme illustré sur la figure 3, ou en spires non jointives, de préférence à pas constant, comme illustré sur la figure 4.

En outre, le fil 110 formant blindage peut être enroulé soit directement sur la surface extérieure du bâti 12 recevant les bobinages 10, comme illustré sur les figures 3 et 4, soit encore sur un support auxiliaire 120 adapté lui-même pour être assemblé sur le boîtier 12 comme représenté sur la figure 5. Bien entendu, on peut également, sur un tel support auxiliaire 120, prévoir un enroulement du fil 110 à spires jointives ou non jointives. Le support auxiliaire 120, tout comme le bâti 12 sont de préférence munis d'arrêts ou butées 122, 124 espacés axialement permettant de bloquer les extrémités du fil enroulé 110.On a représenté sur la figure 6 une variante de réalisation selon laquelle la surface extérieure du support auxiliaire 120 et du bâti 12 est munie de gorges 130 conçues pour recevoir au moins partiellement le fil 110 de blindage et maintenir celui-ci en position.

Différents moyens peuvent être prévus pour assurer le maintien du fil enroulé 110 sur le bâti 12 ou le support auxiliaire 120.

Le fil 110 peut être formé d'un fil présentant une élasticité suffisante et siège d'une contrainte centripète de sorte qu'il soit automaintenu dès qu'il est placé, par exemple relaché ou chassé sur le bâti 12 ou le support auxiliaire 120.

Selon une autre variante, le bâti 12 ou le support auxiliaire 120 peut être surmoulé sur le fil de blindage 1 10.

Selon encore d'autres variantes, le fil enroulé 110 peut être maintenu sur la surface e,xtérieure du bâti 12 ou du support auxiliaire 120 à l'aide d'une gaine thermorétractable, ou d'un tube ou d'une pièce de couverture équivalente, ou encore collé, par exemple à l'aide d'un vernis ou d'une soudure, telle qu'une soudure à l'étain.

Le fil 110 utilisé dans le cadre de la présente invention peut présenter diverses sections, notamment une section circulaire ou rectangulaire.

Dans le cas d'une section circulaire, le diamètre du fil 110 est avantageusement de l'ordre de 0,3mm. Dans le cas d'une section rectangulaire, le fil 110 a de préférence une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 0,15mm et une largeur de l'ordre de 0,5mm. Le fil 110 est de préférence soumis à un recuit magnétique, préalablement à son enroulement. Ce recuit magnétique est de préférence opéré sous forme d'une bobine présentant un diamètre bien supérieur à celui de la configuration finale du fil et donc sur des ensembles de grand volume. Ce processus présente un avantage décisif par rapport à la technique antérieure qui exigeait d'opérer un recuit magnétique sur chaque boitier usiné (après emboutissage et découpe).Les caractéristiques du recuit (température et durée) dépendent du pourcentage de nickel du fil et sont déterminées par exemple à l'aide d'abaques connues de l'homme de l'art.

Pour simplifier le processus d'enroulement du fil 110 formant le blindage 100, les extrémités 112, 114 de ce fil peuvent, être coudées sous forme de tronçons 116, 118 d'orientation axiale comme illustré sur la figure 11, et non pas périphérique, ou encore d'orientation radiale comme illustré sur la figure 12.

La longueur 11 de ces tronçons en saillie 116, 1 18 est avantageusement de l'ordre de grandeur de la plus grande dimension transversale du fil 110.

Par rapport aux solutions antérieures de blindage formées de boîtiers en métal emboutis, ou encore de blindages formés par enroulement d'un feuillard métallique sur la surface intérieure d'un bâti, qui ont pu être envisagés, I'invention offre de nombreux avantages.

En particulier, l'invention permet d'économiser de la matière en réalisant le blindage sous forme d'un simple enroulement filaire. Cette économie résulte notamment de la suppression du fond", non opérationnel, par comparaison avec les blindages classiques à boitier.

L'invention permet également des économies résultant du traitement thermique simplifié.

En outre, la mise en place du fil de blindage peut aisément entre réalisée en automatique à l'aide de machines à bobiner classique.

L'invention permet de réaliser une économie au moins de l'ordre de 50% dans le cout de fabrication du blindage.

De préférence, les extrémités du fil de blindage 110 sont diamétralement opposées par rapport à l'arbre 14.

Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le bâti 12 ou le support auxiliaire 120 portant le fil de blindage 110 est muni, comme représenté sur la figure 7, et de préférence sur sa surface intérieure, de moyens de fixation d'un aimant de rappel 140. De façon connue en soi, un tel aimant de rappel 140 est destiné à solliciter l'aimant lié à l'arbre 14 vers une position de repos lorsque le signal électrique appliqué aux bobines 10 est ramené à zéro.

Sur la figure 7, on a ainsi schématisé plusieurs paires de doigts de fixation 142 venues de moulage sur la surface intérieure du bâti 12 ou du support auxiliaire 120 pour maintenir l'aimant de rappel 140. Bien entendu, en pratique de tels doigts de fixation 142 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.

En variante, l'aimant de rappel 140 peut être remplacé par une inhomogénéité dans l'enroulement du fil 110, générant une inhomogénéité de champ magnétique, formée par exemple par un enroulement secondaire 119 du fil 110 sur lui-même, de préférence à l'une de ses extrémités, comme illustré sur la figure 13.

Claims (29)

REVENDICATIONS

1. Actionneur électromagnétique pivotant comprenant - un bâti (12), - un arbre (14) guidé à rotation, - un ensemble (10) de commande électrique adapté pour entraîner l'arbre (14) à pivotement autour de son axe selon un angle variable lié à un signal électrique de commande, ainsi qu'un blindage magnétique (100), caractérisé par le fait que le blindage magnétique (100) est formé d'un fil magnétique doux sans effet rémanent (110) enroulé sur le bâti (12) de l'actionneur.

2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il constitue un logomètre à aimant mobile.

3. Actionneur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'ensemble de commande électrique (10) comprend des bobines fixes, notamment deux bobines croisées à 900.

4. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre, un aimant solidaire de l'arbre (14) et placé de préférence dans une coupelle remplie d'un fluide d'amortissement.

5. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le fil (110) de blindage est enroulé en spirale monocouche.

6. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 4,caractérisé par le fait que le fil (110) de blindage est enroulé en multi-couches, non nécessairement ordonnées, adaptées pour constituer un blindage magnétique sensiblement continu.

7. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le fil (110) est enroulé sous forme d'un cylindre généralement centré sur l'axe de l'arbre (14).

8. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) est enroulé en spires jointives.

9. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le fil (110) est enroulé en spires non jointives, de préférence à pas constant.

10. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) est formé d'un fil magnétique présentant une élasticité suffisante pour être automaintenu sur un corps support.

11. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) est pourvu d'un surmoulage.

12. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) est maintenu par une gaine thermorétractable ou un moyen équivalent.

13. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) est placé sur un support auxiliaire (120) adapté pour être assemblé sur le bâti (12).

14. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que le bâti (12) ou un support auxiliaire (120) associé est muni de gorges (130) aptes à recevoir le fil de blindage (110).

15. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) est maintenu par collage, par exemple à l'aide d'un vernis ou d'une soudure.

16. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) possède une section circulaire.

17. Actionneur selon la revendication 16, caractérisé par le fait que le fil de blindage possède un diamètre de l'ordre de 0,3mm.

18. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que le fil de blindage (110) possède une section rectangulaire.

19. Actionneur selon la revendication 18, caractérisé par le fait que le fil (110) a une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 0,15mm et une largeur de l'ordre de 0,5mm.

20. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé par le fait que le fil (110) est formé de cuivre ou d'un alliage de fer à faible pourcentage de carbone et comprenant un pourcentage notable de nickel.

21. Actionneur selon la revendication 20, caractérisé par le fait que le pourcentage de nickel est de l'ordre de 36 à 77%.

22. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait que le fil (110) possède un revêtement anticorrosion (112).

23. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé par le fait que la hauteur axiale (hl) de l'enroulement du fil (110) constituant le blindage magnétique (100) est au moins égale à la hauteur axiale (h2) du plus grand d'un aimant (15) ou des bobines (10).

24. Actionneur selon la revendication 23, caractérisé par le fait que le blindage magnétique (100) dépasse de chaque côté de l'aimant (15).

25. Actionneur selon l'une des revendictions 1 à 24, caractérisé par le fait que l'une au moins des extrémités (112, 114) du fil (100) constituant le blindage magnétique est coudée sous forme d'un tronçon (116, 118) d'orientation axiale.

26. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 24, caractérisé par le fait que l'une au moins des extrémités du fil (110) formant le blindage magnétique (100) est coudée sous forme de tronçon (116, 118) d'orientation radiale.

27. Actionneur selon l'une des revendications 25 ou 26, caractérisé par le fait que la longueur (11) des tronçons en saillie (116, 118) est de l'ordre de grandeur de la plus grande dimension transversale du fil (110).

28. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisé par le fait qu'il comprend une inhomogénéité magnétique formée par un enroulement secondaire (119) du fil (110) sur lui-meme de préférence à l'une de ses extrémités.

29. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé par le fait que le bâti (12) ou un support auxiliaire associé (120) possède des moyens de maintien d'un aimant de rappel (140).