FR2664691A1 - Dispositif de production d'un signal representatif d'un deplacement. - Google Patents
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Abstract
Dispositif de production d'un signal représentatif du déplacement relatif de deux éléments l'un par rapport à l'autre comprenant une cible codée (1) solidaire de l'un des éléments et un capteur magnétique (3) de lecture du code, solidaire de l'autre élément, ladite cible (1) comprenant au moins une piste codée (2) constituée d'une succession de zones produisant, par défilement devant le capteur (3), un signal représentatif du déplacement relatif d'un élément par rapport à l'autre, caractérisé par le fait que la cible codée est constituée d'un support (1) en matière moulée amagnétique, sur lequel sont fixés une série d'éléments allongés (22) (4) en métal magnétique, écartés les uns des autres et sensiblement perpendiculaires à la direction de défilement, la piste codée (2) étant constituée par l'ensemble desdits éléments magnétiques (22) et des intervalles (21) qui les séparent. L'invention est particulièrement adaptée à la réalisation de capteurs de vitesse de rotation.
Description
L'invention a pour objet un dispositif de production d'un signal représentatif du déplacement relatif de deux éléments l'un par rapport à l'autre.
L'invention s'applique spécialement à la mesure de la vitesse de rotation d'un arbre, en particulier dans l'automobile pour la réalisation de systèmes anti-blocage dits "ABS".
On connaît depuis longtemps des dispositifs de mesure ou de repérage du déplacement relatif de deux éléments l'un par rapport à l'autre, comprenant un organe de support d'une piste codée, solidaire de l'un des éléments et un capteur de lecture du code, solidaire de l'autre élément. De tels dispositifs trouvent, depuis un certain temps, des applications particulières dans l'automobile , notamment pour contrôler la vitesse de rotation d'un moteur ou bien des roues dans un système anti-blocage dit "ABS".
D'une façon générale, en effet, pour éviter le blocage des roues d'un véhicule lors du freinage, on doit mesurer en permanence la vitesse de rotation des roues au moyen d'un capteur qui produit un signal binaire ou sinusoïdal utilisé dans un système électronique de commande et d'asservissement du freinage.
A cet effet, on utilise couramment des capteurs à réluctance variable.
Un tel dispositif de mesure comprend donc, généralement, une roue solidaire en rotation de l'arbre et munie sur sa périphérie d'une piste codée qui défile devant un capteur à réluctance variable susceptible de produire un signal représentatif de la vitesse de rotation. On sait, en effet, qu'un tel capteur peut détecter une variation du flux magnétique produite par le défilement, devant le capteur, d'une "cible" constituée de la piste codée, celle-ci comprenant une succession de zones de caractéristiques magnétiques différentes de façon à réaliser la variation de flux qui produit le signal codé.
Une telle variation de flux peut être produite par la composante du passage de la cible devant le capteur ainsi que la variation de l'entrefer ciblecapteur, selon la formule dite de LENZ.
Dans le document DE-A-2 814 606, par exemple, la cible est constituée par une roue dentée sur sa périphérie de telle sorte que la piste de codage est constituée par une alternance de zones en saillie et de zones en creux qui défilent devant une cellule à effet Hall associée à un aimant, le flux magnétique se refermant en passant par la roue. I1 en résulte une variation de réluctance et, par conséquent, une variation de flux qui détermine 11 émission d'un signal représentatif de la vitesse de défilement des dents devant la cellule, c'est-à-dire de la vitesse de rotation de la roue.
Les dispositifs de ce genre présentent cependant plusieurs inconvénients. Tout d'abord, la roue dentée génère des courants de FOUCAULD et, par conséquent, une force contre électromotrice qui perturbe la mesure. De plus, à des vitesses de rotation faibles, le signal rapport sur bruit n'est pas très fiable. Enfin, les vibrations de la cible, selon l'amplitude de celles-ci engendrent le même signal que la rotation de la cible, ce qui diminue également la fiabilité du système.
L'invention a pour objet un nouveau mode de réalisation de la cible magnétique qui permet de remédier à de tels inconvénients. L'invention présente également d'autres avantages qui apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
L'invention s applique, d'une façon générale, à un dispositif de production d'un signal représentatif du déplacement relatif de deux éléments, comprenant une cible codée solidaire de l'un des éléments et un capteur magnétique de lecture du code solidaire de l'autre élément , ladite cible comprenant au moins une piste de codage constituée d'une succession de zones produisant, par défilement devant le capteur, un signal représentatif du déplacement relatif d'un élément par rapport à l'autre.
Conformément à l'invention, la cible codée est constituée d'un support en matière moulable amagnétique sur lequel sont fixés une série d'éléments allongés en métal magnétique écartés les uns des autres et sensiblement orthogonaux à la direction de défilement, la piste de codage étant constituée par l'ensemble desdits éléments magnétiques et des intervalles qui les séparent. Dans son application particulière à la mesure de la vitesse de rotation ou au repérage de la position angulaire d'un arbre, le support à la forme d'un disque plat en matière amagnétique et les éléments allongés sont constitués de lamelles métalliques de longueur sensiblement égale à l'épaisseur du disque et fixés sur la périphérie de ce dernier, lesdites lamelles étant écartées les unes des autres et parallèles entre elles et à l'axe du disque.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la piste codée est constituée d'un ruban métallique circulaire de largeur sensiblement égale à l'épaisseur du disque et fixé le long de la périphérie de ce dernier en couvrant au moins une partie de celle-ci, ledit ruban étant muni d'une série d'évidements de forme rectangulaires, écartés les uns des autres de façon à laisser subsister entre eux lesdites lamelles, la largeur et l'écartement des évidements déterminant le code de la piste.
Le ruban préalablement muni d'évidements peut être simplement appliqué le long du bord interne circulaire du moule de façon à se trouver collé sur la périphérie du disque au démoulage de ce dernier. De façon avantageuse, les évidements sont ménagés dans le ruban par estampage sans séparation complète de la partie estampée de façon à former, dans chaque évidement, deux pattes d'ancrage retenues par un côté chacune à une lamelle et qui s'écartent transversalement par rapport à la surface du ruban, d'un même côté de celuici. Les pattes ainsi formées sont noyées au moulage dans l'épaisseur du disque de façon à assurer la fixation du ruban.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, le ruban est légèrement écarté du bord interne du moule de façon à se trouver recouvert, après démoulage, d'une pellicule de matière amagnétique constituant la périphérie du disque.
De préférence, le support amagnétique est réalisé en une matière thermoplastique et le ruban constituant la piste de codaqe est réalisé en un alliage à champ coercitif très faible, par exemple un alliage Fer
Nickel à 36 % ou 50 % de Nickel ou un alliage Fer
Silicium à 3 % de silicium.
Nickel à 36 % ou 50 % de Nickel ou un alliage Fer
Silicium à 3 % de silicium.
L'invention couvre également le procédé de réalisation d'une cible codée en forme de disque et munie, sur sa périphérie, d'une piste de codage, dans lequel on réalise le disque par moulage en une matière amagnétique dans un moule limité par une face latérale interne circulaire le long de laquelle est placé un ruban en métal magnétique muni d'une série d'évidements rectangulaires écartés les uns des autres de façon à ménager entre eux des languettes métalliques, ledit ruban se trouvant incorporé, après démoulage, sur la périphérie du disque.
Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante de certains modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés sur les dessins annexés.
La Figure 1 est une vue schématique, en perspective, de l'ensemble du dispositif de mesure
La Figure 2 représente schématiquement le moulage d'un disque
La Figure 3 est une vue partielle, en perspective, d'un ruban métallique
La Figure 4 est une vue schématique, à échelle agrandie, et en coupe transversale, du dispositif
La Figure 5 représente schématiquement un autre mode de réalisation.
La Figure 2 représente schématiquement le moulage d'un disque
La Figure 3 est une vue partielle, en perspective, d'un ruban métallique
La Figure 4 est une vue schématique, à échelle agrandie, et en coupe transversale, du dispositif
La Figure 5 représente schématiquement un autre mode de réalisation.
La Figure 6 est une vue de détail, en coupe transversale, d'une roue réalisée de la façon représentée Figure 5
La Figure 7 est une vue de détail d'un autre mode de réalisation
La Figure 8 est une vue à échelle agrandie, en coupe selon A-A de la Figure 7
La Figure 9 est une vue partielle, en perspective, d'un autre mode de réalisation du ruban ;
La Figure 10 est une vue de détail, en coupe longitudinale, d'une roue munie du ruban selon la Figure 9.
La Figure 7 est une vue de détail d'un autre mode de réalisation
La Figure 8 est une vue à échelle agrandie, en coupe selon A-A de la Figure 7
La Figure 9 est une vue partielle, en perspective, d'un autre mode de réalisation du ruban ;
La Figure 10 est une vue de détail, en coupe longitudinale, d'une roue munie du ruban selon la Figure 9.
Sur la Figure 1, on a représenté schématiquement, et à titre d'exemple, un dispositif de mesure de la vitesse de rotation d'un arbre comprenant une roue 1 calée en rotation sur un arbre 10 et centrée sur le même axe, et recouverte sur sa périphérie par une piste de codage 2 qui défile devant un capteur magnétique 3 à effet Hall écarté de la roue par un entrefer de faible largeur.
De façon classique, le capteur 3 est associé à un système 30 d'émission d'un signal engendré par les variations de flux magnétique résultant du défilement de la piste codée 2 devant le capteur.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la roue 1 est réalisée en une matière thermoplastique amagnétique et la piste 2 est constituée d'un ruban métallique représenté en détail sur la Figure 3 et dans lequel sont ménagés par estampage une série d'évidements 21 écartés les uns des autres de façon à laisser subsister entre eux des lamelles de métal 22.
Le ruban 2 est réalisé en un métal ferro-magnétique tel qu'un alliage fer-nickel à champ coercitif très faible, par exemple un alliage Fer-Nickel à 36 % ou 50 % de Nickel ou bien un alliage Fer-Silicium à 3 % de Silicium. Mais tout alliage ayant les propriétés voulues pourrait être utilise.
Le ruban 2 peut être fixé sur la périphérie de la roue 1 par simple collage. Cependant, il est préférable d'incorporer le ruban 2 à la roue 1 lors du moulage de celleci.
En effet, comme on l'a représenté schématiquement sur la Figure 2, la roue 1, qui peut avoir avantageusement la forme d'une couronne, est réalisée en une matière thermoplastique , coulée à l'intérieur d'un moule 11 muni d'un noyau 12. Avant le moulage, on place le long de la paroi latérale interne 13 du moule 11 un ruban métallique 2 dans lequel ont été préalablement réalisés par estampage les évidements 21 en respectant un code fixé à l'avance et qui est déterminé par la largeur et l'espacement des évidements 21 et des lamelles correspondantes 22.
La matière thermoplastique est ensuite coulée dans le moule et se répand dans les évidements 21 de telle sorte que, après démoulage, le ruban 2 se trouve incorporé à la roue et fixé sur la périphérie de celle-ci.
Comme on l'a représenté sur la Figure 4, la piste codée est donc constituée d'une série de lamelles métalliques 22 qui défilent devant la cellule à effet Hall 31 du capteur 3 de telle sorte que celui-ci voit passer alternativement une lamelle 22 en métal ferro-magnétique, séparée par un entrefer de faible épaisseur e et une zone 21 en matière amagnétique correspondant, par conséquent, à un entrefer infini.
De la sorte, le signal émis par le capteur 3 varie en tout ou rien en fonction du flux produit à chaque passage d'une lamelle 22 devant la cellule 31 alors que, dans les dispositifs précédents à roue dentée, le signal était produit par une simple variation d'intensité du flux, celui-ci n'étant jamais nul.
Comme on peut en outre utiliser, pour réaliser le ruban 2, un métal du type fer-nickel ayant, par exemple, une teneur en nickel de 36 à 50 % qui donne un champ coercitif presque nul et pour lequel il n'existe pratiquement pas de rémanence de trainage.
Etant donné que chaque lamelle magnétique est encadrée par deux zones amagnétiques, le champ ne se referme plus et le risque de perte par courants de Foucauld est très diminué.
Par ailleurs, du fait que l'on détecte directement l'intensité du flux magnétique et non pas simplement sa variation, la mesure est moins sensible aux éléments perturbateurs tels que vibrations, poussières et salissures, variations de température, etc...
On notera également que le dispositif est facile à mettre en oeuvre et relativement peu onéreux, la partie métallique ayant un poids minime. Enfin, du fait que le signal varie par tout ou rien lors du passage devant la cellule 31 des lamelles magnétiques séparées par des intervalles amagnétiques, un tel signal reste exploitable même à des vitesses de rotation très faibles.
On voit donc que le dispositif selon l'invention apporte une solution à l'ensemble des inconvénients des dispositifs connus.
Par ailleurs, le dispositif peut faire l'objet de certains perfectionnements.
Par exemple, on peut laisser entre le ruban métallique 2 et la face latérale interne 13 du moule un espace de faible largeur dans lequel peut s'étendre la matière coulée.
Comme on l'a représenté sur les Figures 5 et 6, le ruban 2 est alors complètement incorporé dans la roue 1, chaque lamelle 22 étant recouverte d'une pellicule 14 en matière amagnétique de faible épaisseur. Le ruban 2, ainsi enrobé, est bien protégé contre la corrosion, et, en outre, résiste mieux aux effets de décollement dus à la force centrifuge qui s'exerce sur le ruban.
Enfin, il est possible, dans un tel mode de réalisation, d'appliquer directement la cellule 31 sur la pellicule 14 qui maintient ainsi un entrefer constant. La surface extérieure peut, éventuellement, être traitée aux silicones pour réduire les frottements.
Sur les Figures 7 et 8, on a représenté un autre mode de réalisation permettant d'améliorer la fixation du ruban 2 sur la roue 1.
En effet, comme on l'a représenté sur la Figure 7, pour réaliser chaque évidement 21 dans le ruban 2, au lieu de découper totalement, par estampage, la partie évidée, on la cisaille seulement le long de ses deux côtés latéraux 23 et d'une ligne médiane 24 de façon à découper deux languettes 26 qui restent attachées au ruban 2 par leur base 25 et que l'on repousse en même temps pour les écarter transversalement du côté de la face interne du ruban 2 destinée à s'appliquer sur la roue 1.
Comme précédemment, le ruban 2 est disposé dans le moule et, lors de la coulée de la matière thermoplastique, les languettes 26 qui sont noyées dans celle-ci, forment des pattes d'ancrage du ruban 2 dans la masse de la roue 1. De la sorte, on évite à coup sûr des décollements partiels et des ovalisations du ruban qui pourraient perturber la mesure.
Mais l'invention ne se limite pas aux détails des différents modes de réalisation qui viennent d'être décrits, d'autres variantes pouvant être imaginées.
Par exemple, les éléments allongés ferro-magnétiques constituant la piste de codage pourraient être réalisés sous forme de barrettes isolées 4, écartées les unes des autres et incorporées sur la périphérie de la roue 1.
Comme on l'a représenté sur la Figure 10, les barrettes 4 peuvent alors être constituées à partir d'une pluralité de tiges 41 incorporées dans une pièce moulée en forme de tambour qui est coupée suivant des plans P perpendiculaires à son axe de façon à être divisés en un certain nombre de roues comprenant chacune une série de barrettes de longueur égale à l'épaisseur de la roue.
Sur la Figure 9, on a représenté des barrettes de section circulaire mais il serait aussi possible de leur donner une section rectangulaire de façon que, comme dans les autres modes de réalisation, chaque barrette ait la forme d'une lamelle plane ayant une longueur du même ordre que la cellule 31 à effet Hall, ce qui améliore la qualité du signal émis.
Claims (14)
1. Dispositif de production d'un signal représentatif du déplacement relatif de deux éléments l'un par rapport à l'autre comprenant une cible codée (1) solidaire de l'un des éléments et un capteur magnétique (3) de lecture du code, solidaire de l'autre élément, ladite cible comprenant au moins une piste de codage (2) constituée d'une succession de zones produisant, par défilement devant le capteur (3), un signal représentatif du déplacement relatif d'un élément par rapport à l'autre, caractérisé par le fait que la cible codée est constituée d'un support (1) en matière moulable amagnétique, sur lequel sont fixés une série d'éléments allongés (22) en métal magnétique, écartés les uns des autres et sensiblement perpendiculaires à la direction de défilement, la piste de codée (2) étant constituée par l'ensemble desdits éléments magnétiques (22) et des intervalles (21) qui les séparent.
2. Dispositif de production d'un signal selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support (1) est une roue en forme de disque plat réalisée par moulage en une matière amagnétique et que les éléments allongés sont constitués de lamelles métalliques (22) de longueur sensiblement égale à l'épaisseur du disque (1) et fixées sur la périphérie de ce dernier, lesdites lamelles (22) étant écartées les unes des autres et parallèles entre elles et à l'axe de la roue (1).
3. Dispositif de production d'un signal selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la piste codée (2) est constituée d'un ruban métallique (2) circulaire de largeur sensiblement égale à l'épaisseur de la roue (1) et fixé le long de sa périphérie en couvrant au moins une partie de celle-ci, ledit ruban (2) étant muni d'une série d'évidements (21) de forme rectangulaire écartés les uns des autres de façon à laisser subsister entre eux lesdites lamelles (22), la largeur et l'écartement des évidements (21) détermi nant le code de la piste (2).
4. Dispositif de production d'un signal selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lors du moulage de la roue (1), le ruban (2) préalablement muni d'évidements (21) est appliqué le long du bord interne circulaire (13) du moule (11) de façon à se trouver collé sur la périphérie de la roue (1) au démoulage de celle-ci.
5. Dispositif de production d'un signal selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que pour réaliser chaque évidement (21), on cisaille seulement le ruban (2) sur deux côtés latéraux (23) et le long d'une ligne médiane (24) de façon à découper deux languettes (26) qui restent attachées par leur base (25) au ruban (2) en sont écartées transversalement du côté de la face interne de celui-ci de façon à former des pattes d'ancrage (26) qui se trouvent noyées, au moulage, dans l'épaisseur du disque (1) et assurent la fixation du ruban (2).
6. Dispositif de production d'un signal selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que, au moulage, le ruban (2) est maintenu légèrement écarté du bord interne du moule (11) de façon à se trouver recouvert, après démoulage, d'une pellicule (14) de matière amagnétique constituant la périphérie de la roue (1).
7. Dispositif de production d'un signal selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments allongés en métal magnétique sont constitués d'éléments séparés (4) formant des inserts incorporés au support (1) lors du moulage de ce dernier.
8. Dispositif de production d'un signal selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support amagnétique (1) est réalisé en une matière thermoplastique.
9. Dispositif de production d'un signal selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la piste de codage (2) est réalisée en un alliage à champ coercitif très faible, tel qu'un alliage de pré
férence un alliage Fer-Nickel à 36 % ou 50 % de Nickel
ou bien en un alliage Fer-Silicium à 3 % de silicium.
10. Dispositif de production d'un signal selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capteur magnétique (3) est un capteur à effet Hall (31) associé à un aimant et séparé de la piste codée (2) par un entrefer de très faible largeur.
11. Dispositif de production d'un signal selon une combinaison des revendications 6 et 10, caractérisé par le fait que le capteur (3) est appliqué directement contre la pellicule (14) recouvrant le ruban et qui constitue elle-même 1' entrefer.
12. Dispositif de production d'un signal selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est utilisé pour la mesure de la vitesse de rotation et/ou le repérage de la position angulaire d'un arbre (10), la roue (1) étant centrée co-axialement et fixée en rotation sur ledit arbre (10) et le capteur (3) étant solidaire d'un élément fixe en rotation.
13. Procédé de réalisation d'une cible codée associée à un capteur magnétique (3) et ayant la forme d'une roue (1) munie, sur sa périphérie, d'une piste de codage (2), caractérisé par le fait que l'on réalise la roue (1) par moulage en une matière amagnétique, dans un moule (11) limité par une face latérale interne circulaire (13) le long de laquelle est placé un ruban (2) en métal magnétique muni d'une série d'évidements rectangulaires (21) écartés les uns des autres de façon à ménager entre eux des lamelles espacées (22), ledit ruban (2) se trouvant incorporé, après démoulage, sur la périphérie de la roue (1).
14. Procédé de réalisation d'une cible selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le ruban (2) est maintenu écarté de la face latérale interne (13) du moule (11) par un intervalle de faible largeur de façon à se trouver recouvert, après démoulage, d'une pellicule (14) de matière amagnétique.
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|---|---|---|---|
| FR9009057A FR2664691A1 (fr) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Dispositif de production d'un signal representatif d'un deplacement. |
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| FR9009057A FR2664691A1 (fr) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Dispositif de production d'un signal representatif d'un deplacement. |
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| FR9009057A Pending FR2664691A1 (fr) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Dispositif de production d'un signal representatif d'un deplacement. |
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