FR2705455A1

FR2705455A1 - Capteur de déplacement relatif par mesure de réluctance magnétique, capteur de couple utilisant un tel capteur et application à un système de direction assistée de véhicule.

Info

Publication number: FR2705455A1
Application number: FR9305926A
Authority: FR
Inventors: Muller Guy
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2013-05-17
Also published as: FR2705455B1

Abstract

L'invention concerne un capteur de couple de torsion sur un arbre. Elle trouve application pour un dispositif de direction assistée de véhicule, le capteur de couple étant monté en relation avec la colonne de direction de façon à produire à destination d'un calculateur de gestion de l'assistance de direction des signaux représentatifs des efforts de braquage appliqués par le conducteur sur le volant. Le capteur de couple comporte un circuit magnétique culassé (70 - 73) et un module électronique de détection des tensions induites dans les bobines (76, 77) excitées par un courant sinusoïdal. Le module exécute préférentiellement une détection crête à crête sur deux voies distinctes montées en différences pour augmenter la sensibilité. Application à une direction assistée de véhicule.

Description

La présente invention concerne un capteur de couple de torsion sur un arbre. Elle trouve application pour un dispositif de direction assistée de véhicule, le capteur de couple étant monté en relation avec la colonne de direction de façon à produire a destination dcun calculateur de gestion de l'assistance de direction des signaux représentatifs des efforts de braquage appliqués par le conducteur sur le volant.

En pratique, le capteur visé par l'invention vise à mesurer de faibles déplacements relatifs entre deux parties mobiles. Dans le cas d'un capteur de couple, les deux parties en déplacements relatifs sont reliées par un élément élastique comme une barre de torsion entre deux parties de la colonne de direction.

Dans l'art antérieur, on a déjà proposé des solutions pour mesurer de tels faibles déplacements. En particulier, on a utilisé des capteurs optiques. Mais dans le cas de l'application automobile, dans laquelle la précision de la mesure doit être conjuguée avec une fiabilité maximale et un coût réduit, on a préféré utiliser des solutions magnétiques qui sont moins sensibles au vieillissement du capteur, et aux variations de sensibilité.

Cependant, on dispose de deux grandes catégories de moyens magnétiques : le montage du genre transformateur différentiel et le montage du genre à variation de réluctance.

Dans le premier cas, les fuites magnétiques et la faiblesse des déplacements ne permettent pas une mesure aussi précise qu'il serait désiré.

Dans le second cas, le circuit magnétique étant pratiquement fermé, il est possible de réduire les pertes et d'augmenter la sensibilité.

Cependant, la disposition des deux parties en déplacements relatifs ne permet pas une adaptation facile des capteurs à variation de réluctance classiques surtout pour une application destinée à la direction assistée de véhicule.

C'est un objet de l'invention de proposer un capteur de petits déplacements en utilisant un effet de variation de réluctance dans un circuit magnétique quasifermé.

D'autre part, les signaux de mesure doivent être d'amplitude aussi élevée que possible, pour assurer une sensibilité optimale. Le capteur de l'invention comporte donc un circuit de service qui permet de mesurer des amplitudes crête à crête à l'aide d'un module de détection asservi. D'autre part, pour maximiser la sensibilité de la mesure, le module travaille dans une largeur de bande de fréquences aussi étendue que possible.

A cet effet, l'invention concerne un capteur de couple du genre dans lequel on mesure le déplacement relatif entre deux parties mobiles et qui comporte
un premier et un second éléments, comportant chacun une première zone connectée à une seconde zone en forme de doigts, réalisés en un matériau magnétique et disposés en relation avec la première et la seconde parties mobiles, respectivement, les extrêmités des doigts se faisant face de façon à produire un circuit magnétique dont la réluctance varie quand la distance entre les doigts varie
des moyens pour produire un champ magnétique d'excitation et des moyens pour détecter les dites variations de réluctance correspondantes à un déplacement relatif des deux parties mobiles
des moyens pour produire au moins un signal alternatif connectés aux bornes des dits moyens pour produire un champ magnétique d'excitation ;
des moyens pour détecter la valeur crête à crête des signaux produits aux bornes des des moyens pour détecter les dites variations de réluctance correspondantes à un déplacement relatif des deux parties mobiles ;
des moyens de calcul pour produire un signal de mesure dont un paramètre, comme l'amplitude, est une fonction du déplacement relatif des deux parties mobiles.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins qui sont
- la figure 1 : un schéma de principe des deux éléments magnétiques associées aux parties mobiles ;
- la figure 2 : un schéma de principe du module électronique de détection
- la figure 3 : un schéma d'une partie du module de la figure 2
- la figure 4 : un mode de réalisation d'un circuit de commande pour la partie représentée à la figure 3
- la figure 5 : un schéma d'un moyen permettant de s'affranchir de diverses fluctuations sur les signaux de sortie du capteur de l'invention ;
- la figure 6 : un schéma d'un mode de réalisation préféré d'un capteur de couple pour un système de direction assistée.

A la figure 1, on a représenté un schéma de principe d'un capteur de couple selon l'invention.

Le capteur de couple est composé en deux parties respectivement associées chacune à une première partie mobile 1 et A une seconde partie mobile 2. Les deux parties mobiles 1 et 2 sont en déplacement relatif l'une par rapport à l'autre de telle sorte qu'elles se déplacent verticalement par rapport au sens de la figure.

En particulier, quand le capteur est un capteur de couple de volant, les première et seconde parties mobiles, qui comportent un premier et un second arbres qui sont assemblés à l'aide d'une barre de torsion (non représentée), et des moyens limiteurs de la rotation, constituent la colonne de direction. La première partie mobile 1 est liée au volant de braquage (non représenté) tandis que la seconde partie 2 porte des moyens d'assistance ainsi qu'un moyen de braquage qui agit sur les roues directrices du véhicule.

La figure 1 représente alors sensiblement le développement plan de la forme cylindrique que prend le capteur.

Grâce à la barre de torsion, on comprendra que le capteur mesure un déplacement relatif de la première partie par rapport à la seconde partie mobile qui est fonction du couple exercé sur le volant, et éventuellement de l'effort d'assistance développé par le dispositif de direction assistée.

I1 est clair que l'invention s'applique aussi à tout autre capteur de mesure d'une grandeur qui produit directement le même genre de déplacement relatif des deux parties 1 et 2.

Pour réaliser le capteur de l'invention, on dispose un premier et un second élément 3,4 réalisés en un matériau magnétique. Le premier élément 3 est associé au mouvement de la première partie mobile 1.

Préférentiellement, le premier élément magnétique 3 est lié par exemple par soudage à la première partie mobile comme l'arbre de la colonne de direction qui est connectée au volant de braquage.

De la même façon le second élément magnétique 4 est lié à la seconde partie mobile 2 constituée dans le cas d'un capteur de couple volant par le second arbre de transmission de l'effort de braquage au moyen de braquage des roues directrices du véhicule.

Chaque élément magnétique 3 ou 4 comporte une première zone 5 ou 11 de laquelle sont issues des dents respectivement 7-9 et 13-14. Les dents sont réparties par exemple de manière périodique le long de la direction du déplacement relatif des première et seconde parties mobiles.

Elles se font face de façon a constituer un circuit magnétique dont la réluctance varie quand la distance entre les doigts varie.

Dans un mode de réalisation, les doigts sont constitués par des barres rectangulaires allongées dont le petit côté libre fait face à une dent correspondante de l'autre élément magnétique.

Dans un mode de réalisation, les longueurs des dents sont égales et les séparations entre les dents sont de longueurs minimales. Quand les deux parties mobiles se déplacent l'une par rapport à l'autre, les lignes de champ magnétique dans l'entrefer entre les deux petits côtés des dents correspondantes s'allongent, ce qui entraîne une variation de la réluctance du circuit magnétique.

Dans un autre mode de réalisation, les dents d'un même élément magnétique présentent successivement une grande longueur et une petite longueur. Une dent de petite longueur d'un élément fait face à une dent de grande longueur de l'autre élément. De ce fait, les entrefers correspondants sont sensiblement disposés dans deux zones alignées.

Afin d'exciter le magnétisme du circuit magnétique constitué par les premier et second éléments magnétiques, on dispose des moyens électriques 10,16 pour produire un champ magnétique d'excitation. Ces moyens électriques sont disposés au-dessus de la ou des zones dans lesquelles se trouvent les entrefers entre dents correspondantes des éléments magnétiques.

D'autre part, les moyens électriques 10,16 permettent aussi de détecter les variations de réluctance correspondantes a un déplacement relatif des deux parties mobiles.

Quand les dents des éléments magnétiques sont de longueurs sensiblement identiques, une seule zone d'entrefers est constituée, ce qui permet de disposer les moyens électriques dans une seule zone.

Quand les dents des éléments magnétiques présentent deux longueurs alternées, comme il est représenté à la figure 1, les moyens électriques sont disposés respectivement dans une zone 10 et dans une zone 16 de façon détecter les variations locales de réluctance.

En particulier dans ce cas, les entrefers entre dents correspondantes des deux zones 10 et 16 ne se déforment pas de la même manière dans chaque zone. Ceci permet de cumuler ou de compenser selon l'effet désiré les caractéristiques magnétiques du capteur.

Pour produire le signal de mesure du déplacement, qui dans l'exemple de réalisation préféré représente le couple de braquage appliqué à une colonne de direction, le capteur de l'invention est associé à un module électronique de détection qui permet d'injecter un courant électrique alternatif. Le module comporte ensuite un circuit de détection crête à crête des tensions de sortie de bobines de détection de la variation de réluctance qui sont disposées sur les zones 10, 16. Le signal de détection crête à crête est constitué par un signal continu dont l'amplitude dépend de l'importance de la variation de réluctance par rapport à une position de référence. De ce fait, la variation de réluctance mesurant le déplacement relatif des dents des zones 10, 16, le signal de détection représente la variation de la déformation du capteur, et dans l'application préférée à un capteur de couple, le couple de braquage.

Dans un mode de réalisation non représenté au dessin, le module de détection comporte au moins un pont redresseur à diodes dont la sortie redressée est fournie à un circuit détecteur de crêtes composé à l'aide d'amplificateurs opérationels dont le chemin de rétroaction comporte des diodes de détection, ainsi qu'il est connu.

A la figure 2, on a représenté un schéma de principe d'un mode préféré de réalisation du module électronique de détection monté dans le capteur de la figure 1. Dans ce mode de réalisation, le module électronique de détection utilise le principe de la détection auto synchrone.

Les moyens électriques pour produire un champ magnétique d'excitation sont constitués par un générateur 21 d'au moins une tension alternative. Ces moyens 21 sont connectés aux bornes desdits moyens électriques 10, 16 de façon à produire un champ magnétique d'excitation ou d'induction.

Les moyens électriques pour produire un champ magnétique d'excitation comportent des bobines réalisées en fils conducteurs et dont les extrémités sont connectées aux sorties du générateur 21. D'autre part, les bobines 22, 23 sont connectées aux entrées de circuits 24 et 25 de détection des variations de réluctance correspondantes à un déplacement relatif des deux parties mobiles.

Les sorties des circuits de détection 24 et 25 sont connectées aux entrées d'un moyen de calcul 26 qui produit un signal de mesure 27 dont un paramètre comme l'amplitude ou la fréquence ou le rapport cyclique est une fonction du déplacement relatif des deux parties mobiles 1,2.

A la figure 3, on a représenté un schéma d'un mode de réalisation d'un circuit de détection comme un circuit 24 ou 25 de la figure 2.

Chaque bobine du capteur de couple présente une partie inductive 32 en série avec une partie résistive 33 qui sont connectées aux bornes 30 et 31 sur lesquelles on injecte un courant alternatif, par exemple sinusoïdal.

Dans cette dernière hypothèse, la valeur moyenne du signal est nulle. Pour permettre de détecter les variations de la tension induite aux bornes de la bobine 32, on utilise l'information de courant qui la traverse gracie à deux cellules respectivement 35 et 36, 39. La cellule 35 est destinée à ajouter une composante continue à la tension alternative détectable aux bornes de la bobine. Dans le mode de réalisation préféré, la cellule 35 permet d'aligner le signal de mesure prélevé sur la sortie de la bobine sur une tension de référence. Cette tension de référence peut être la tension moyenne du signal en courant alternatif injecté dans la bobine. Dans ce cas, cette référence est associée à la masse électrique du module électronique. Dans un mode de réalisation préférée, la cellule 35 est constituée par un condensateur connecté entre la borne de prélèvement du signal de mesure et l'entrée d'un amplificateur adaptateur 38.

La cellule 36, 39 est destinée à produire une tension continue dont les variations de l'amplitude dépendent de la variation de réluctance détectée par la bobine 32
Dans un mode de réalisation, la cellule 39, 41 comporte
- un premier moyen pour détecter une valeur crête de la crête d'amplitude la plus élevée du signal de détection et pour produire une tension continue egale à cette valeur crête pendant au moins une période du courant excitateur injecté dans la bobine ;
- un second moyen pour détecter une valeur crête de la crête d'amplitude la plus faible du signal de détection et pour produire une tension continue égale å la valeur crête pendant au moins une période du courant excitateur injecté dans la bobine.

La seconde cellule comporte un premier interrupteur commandé 36 dont une première borne est connectée au point commun entre l'entrée de l'amplificateur adaptateur 38 et le condensateur 35, et dont une seconde borne est connectée à la tension de référence 31 précitée. Le premier interrupteur 36 permet de verrouiller une tension continue sur l'une des deux crêtes du signal de détection en fonction d'un signal de commande appliqué sur l'entrée de commande 37 de l'interrupteur commadé 36, signal qui sera décrit plus loin.

La seconde cellule comporte un deuxième interrupteur commandé 39 dont une première borne est connectée à la sortie de l'amplificateur 38, et dont l'autre borne est connectée d'une part à ladite tension de référence par l'intermédiaire d'un condensateur 41 et d'autre part à l'entrée d'un étage amplificateur 42. Le second interrupteur commandé 39 permet de verrouiller une tension continue sur l'autre des deux crêtes du signal de détection en fonction d'un signal de commande appliqué sur l'entrée de commande 40 de l'interrupteur commandé 39, signal qui sera décrit plus loin.

Le condensateur 41 permet de stocker la valeur atteinte lors d'une période du signal injecté par le signal de détection, par rapport à la crête d'amplitude la plus faible. La borne de sortie 43 de l'amplificateur 42 est connectée au calculateur non représenté.

A la figure 4, on a représenté un schéma d'un circuit de commande destiné à contrôler la fermeture et l'ouverture des interrupteurs 36 et 39 qui sont pourvus d'électrodes de commande 37 et 40 respectivement.

On se rappelle que dans le mode préféré de réalisation, le capteur de couple comporte deux circuits comme celui de la figure 3. De ce fait, les sorties du circuit de commande de la figure 4 sont doublées. Quand les deux bobines sont alimentées par le même signal d'excitation, les commandes des interrupteurs des circuits de détection sont identiques. L'homme de métier saura adapter l'invention au cas où les signaux d'excitation seraient différents pour chacune des bobines, de façon à produire un signal indiquant le déplacement relatif mesuré.

A la figure 4, on introduit à la borne d'entrée 47 d'un comparateur 48 un signal représentatif de l'excitation magnétique du circuit. Dans un mode préféré de réalisation, la borne 47 est directement connectée à la source alternative d'excitation du circuit magnétique.

L'autre entrée du comparateur 48 est placée à une tension de référence comme la masse électrique.

La sortie du comparateur qui présente un gain et une phase prédéterminés, est connectée par un miroir de courant 49 à un réseau déphaseur 53, constitué par deux condensateurs 54 et 55.

Le point commun entre les condensateurs 54 et 55 est connecté à une borne de miroir de courant tandis que l'autre borne du condensateur 54 produit deux sorties 56 et 57 à destination de l'électrode de commande des premiers interrupteurs, comme l'interrupteur 36 des circuits détecteurs 24 et 25 de la figure 2.

L'autre borne du condensateur 55 est connectée par l'intermédiaire d'un pont diviseur 58,59 résistif a deux sorties 60 et 61 à destination de l'électrode de commande des seconds interrupteurs, comme l'interrupteur 39 des circuits détecteurs 24 et 25 de la figure 2.

Dans le mode préféré de réalisation, représenté à la Figure 5, le module électronique de détection comporte aussi un circuit de correction des fluctuations dues notamment à la variation de la tension d'alimentation du montage.

Ce problème apparaît notamment dans le cas d'un véhicule où la tension électrique produite par la batterie évolue en fonction de l'état de charge de la batterie, mais aussi des appels de courant produits par la mise en marche de charges fortement consommatrices comme le démarrreur, ou les moteurs électriques d'essuyage, de ventilation, etc. Dans le montage de la
Figure 5, la source du signal d'injection dans les bobines utilise une rétroaction qui reçoit les deux voies de mesure précitées A et B qui correspondent aux sorties des amplificateurs adaptateurs respectifs comme l'amplificateur 42 de la voie A ou B représentée à la
Figure 3.

L'utilisation de deux voies A et B de traitement (et plus), permet d'utiliser un principe de mesure à variations symétriques. Selon un tel principe, il est prévu de rendre la mesure du capteur indépendante de la vitesse de rotation ou de déplacement relatif des parties mobiles ainsi que de l'amplitude du courant injecté. De ce fait, le capteur devient indépendant de l'effet de la température dans une large gamme de valeurs et du vieillissement. Pour cela, le circuit de traitement et/ou le calculateur associé exécute la somme des voies de mesure pour obtenir le seul signal de mesure du déplacement en dynamique doublée et la différence des deux voies A et B pour connaître la variation de mesure subie par le capteur.

Ces deux voies sont connectées par l'intermédiaire de résistances sur un réseau d'entrée 116 d'un premier amplificateur 115 qui fait partie d'un mode de réalisation d'un générateur de tension continue d'amplitude commandable. L'amplificateur opérationnel comporte une entrée "-" sur laquelle sont appliquées les voies A et B par l'intermédiaire de leurs résistances de prélèvement représentées sans référence au dessin, ainsi que le chemin de rétroaction de l'amplificateur opérationnel 115. La borne "+zig de l'amplificateur opérationnel 115 est connectée à une source de tension de référence 111 constituée dans un mode de réalisation par un pont de résistances dont le point milieu est connecté à la masse électrique du module électronique par l'intermédiaire d'un condensateur de filtrage, représenté sans référence au dessin, et à l'entrée "+" de l'amplificateur 115. Le rôle du générateur de tension commandable 110 est de fournir une tension de commande qui tend & annuler les fluctuations présentes sur les sorties du A et B du capteur.

La diode dans le chemin de rétroaction de l'amplificateur 115 permet de limiter les surtensions présentent à l'entrée du montage.

La sortie du générateur de tension commandable 110 permet d'attaquer un oscillateur 113 dont l'amplitude de sortie dépend de la tension d'entrée ou de commande produite par le générateur commandable. On utilise dans le mode de réalisation représenté au dessin un oscillateur de type à modulation d'amplitude constitué par trois étages respectivement 117, 118 et 119 constitués par des amplificateurs opérationnels dont la borne d'alimentation positive est connectée à la ligne de sortie du générateur de tension commandable 110 et non pas à la ligne de la tension d'alimentation électrique
Vbat du module, à la différence de l'amplificateur 115 dont la borne d'alimentation positive est connectée directement à la tension d'alimentation du module électronique.

Dans le mode de réalisation préféré, la liaison entre le générateur 110 et l'oscillateur 113 est réalisée par l'intermédiaire d'un filtre passe- bas 112 constitué par une résistance en série avec le montage et par un condensateur connecté sur le point commun entre la dite résistance et l'entrée de l'oscillateur 113 d'une part, et sur la masse électrique du module électronique, d'autre part.

Le premier étage 117 travaille en amplificateur en transadmittance tandis que les deux étages suivants 118 et 119 travaillent en amplificateurs intégrateurs et différentiateurs, la sortie du second étage 118 étant connectée par un circuit série constitué d'une résistance et d'un condensateur à l'entrée n-" du troisième étage 119, les chemins de rétroaction des deux étages 118 et 119 étant constitués d'un circuit parallèle constitué chacun d'un condensateur et d'une résistance.

La sortie du troisième étage 119 est transmise à travers un condensateur de sortie qui débite à travers le point milieu d'un pont de deux résistances connectées entre la borne d'alimentation générale Vbat du module électronique et la masse électrique du montage. La sortie
S est donc analogue a un générateur de courant sinusoïdal qui est injecté dans chacune des bobines du capteur de l'invention, l'amplitude de l'onde sinusoïdale étant modulée de façon à s'affranchir des fluctuations du capteur en température, mais aussi en dérive par déformations mécaniques ou autrement liées au vieillissement du capteur.

Dans un mode de réalisation, le générateur 110 de tension commandable comporte une source 111 de tension de référence dont le niveau est réglable par l'intermédiaire d'une borne de commande 114. Dans ce cas, la borne de commande 114 est reliée à un organe de commande qui mesure une dérive et décide d'appliquer une variation pour réduire cet effet. Un tel organe de commande est constitué par le calculateur de la direction assistée dans le cas de l'application de l'invention à un capteur de couple installé dans un système de direction assistée.

A la figure 6, on a représenté un mode de réalisation préféré d'un capteur de couple selon l'invention destiné à un système de direction assistée de véhicule.

Le capteur est représenté monté dans un système de direction assistée. Il comporte principalement
- un circuit magnétique constitué ainsi qu'il a été expliqué à l'aide de la Figure 1
- au moins une bobine, et préférentiellement deux bobines, destinée d'une part à recevoir une injection d'un courant sinusoïdal et à être connectée à un module électronique
- un connecteur de liaison entre la (es) bobine (s) et le module électronique (non représenté) et la source de courant d'injection.

Le circuit magnétique du capteur a été représenté partiellement au centre de la figure par deux paires de dents correspondantes 70, 71 et 72, 73. Il est entendu que ces paires de dents sont répétées périodiquement autour de la périphérie cylindrique de la colonne de direction.

Dans le mode de réalisation de la figure 6, on remarque que le petit côté des deux dents qui se correspondent, par exemple 70, 72 présente un décalage positif par rapport à la même disposition de la paire de dents 71, 73. Le décalage est de préférence égal à une demi largeur de dent quand le capteur ne subit pas de déplacement. De ce fait, les variations locales de réluctance dans chacune des zones d'alignement des entrefers sont de signes différents. Ainsi il est possible d'augmenter les effets positifs de la réluctance tout en réduisant les variations locales dues aux inhomogénéités. En effet, sur chacune des deux voies de traitement, il est possible de réaliser dans le moyen de calcul 26, l'addition des deux voies puis la soustraction des deux voies, de façon à annuler les variations de couple. Dans le cas où les décalages et la construction des dents sont symétriques, les variations de couple sont symétriques ce qui permet de rendre le système de traitement indépendant des variations de l'excitation et du vieillissement.

On remarque, que les deux éléments magnétiques sont réalisés sous forme de bagues enchevêtrées 74, 75, avec des entrefers entre dents aussi réduits que possible.

Sur un support isolant 78 sans contact ou avec un contact glissant avec les éléments magnétiques 74 et 75, on dispose deux bobines respectivement 76 et 77.

Le support isolant 78 peut être constitué par un moulage par injection lors du montage du capteur.

D'autre part, on réalise une culasse 79 en matériau magnétique de façon à refermer autant que possible les lignes de flux magnétique pour réduire les pertes qui réduiraient la sensibilité de la mesure d'une part et augmenteraient la susceptibilité du capteur aux effets extérieurs. La culasse 79 est, dans un mode préféré de réalisation, constituée en deux moitiés cylindriques respectivement 80 et 81. Les parties cylindriques 80 et 81 comportent des parties annulaires respectivement 82 et 83 qui viennent en contact glissant avec un entrefer minimum sur les éléments magnétiques 74 et 75. De préférence l'entrefer présent au droit des éléments magnétiques 74 et 75 sur les demi culasses 81 et 80 est plus petit que l'entrefer sur l'ensemble des bobines, notamment à cause de l'utilisation du support isolant 78.

Les bords des moitiés cylindriques 80 et 81 sont réunis par écrasement l'un sur l'autre des bords en recouvrement 84. Cette opération peut être réalisée par exemple par molletage du matériau magnétique moulé convenablement.

Dans un mode de réalisation, le capteur est obtenu en insérant les bobines séquentiellement sur une douille en matière plastique, en les séparant avec une bague cylindrique en un matériau magnétique, repérée 94 à la figure 6. Dans un mode de réalisation, pour permettre le moulage des bobines par injection dans de la matière plastique, la bague est installée après l'installation de la première bobine 77. Elle porte des trous visibles au dessin, par lesquelles la matière flue lors de l'injection, puis, la seconde bobine 78 est installée ainsi que les diverses pièces magnétiques et rondelles précitées.

D'autre part, on a représenté les amenées de courant respectivement 85 et 86 aux bobines, qui sont constituées par des conducteurs électriques en fils souples gainés, qui sont montés sur un support isolant 87.

Les autres éléments du capteur ont été représentés à la figure 6 et sont principalement la barre de torsion 91, le premier arbre 92 connecté au volant et le second arbre 93 connecté aux moyens de braquage des roues directrices du véhicule.

Le capteur de couple est monté sur chacun des arbres et son boîtier 90 est libre en rotation sur les deux arbres 92 et 93 par l'intermédiaire de deux paliers 95 et 96.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur du genre dans lequel on mesure le déplacement relatif entre deux parties mobiles (1, 2), comme un capteur de couple et qui comporte

des premier et un second éléments (3, 4), comportant chacun une première zone (5, 11) connectée à une seconde zone en forme de doigts (6, 12), réalisés en un matériau magnétique et disposés en relation avec la première et la seconde parties mobiles (1, 2), respectivement, les extrêmités des doigts se faisant face de façon à produire un circuit magnétique dont la réluctance varie quand la distance entre les doigts varie ;

des moyens (10, 16) pour produire un champ magnétique d'excitation et des moyens pour détecter les dites variations de réluctance correspondantes à un déplacement relatif des deux parties mobiles ;

des moyens (21) pour produire au moins un signal alternatif connectés aux bornes des dits moyens (10, 16) pour produire un champ magnétique d'excitation

des moyens (24 - 26) pour détecter la valeur crête à crête des signaux produits aux bornes des moyens pour détecter les dites variations de réluctance correspondantes à un déplacement relatif des deux parties mobiles ;

des moyens de calcul (26) pour produire un signal de mesure (27) dont un paramètre est une fonction du déplacement relatif des deux parties mobiles (1, 2).

2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les doigts ou dents sont constitués par des barres rectangulaires allongées dont le petit côté libre fait face à une dent correspondante de l'autre élément magnétique.

3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dents sont réparties de manière périodique le long de la direction du déplacement relatif des première et seconde parties mobiles.

4. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les longueurs des dents sont égales et les séparations entre les dents sont de longueurs minimales.

5. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dents d'un même élément magnétique présentent successivement une grande longueur et une petite longueur, une dent de petite longueur d'un élément faisant face à une dent de grande longueur de l'autre élément, de façon à ce que les entrefers correspondants soient sensiblement disposés dans deux zones alignées.

6. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électriques sont disposés respectivement dans au moins une zone (10, 16) de façon à détecter les variations locales de réluctance.

7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les entrefers entre dents correspondantes des zones (10 et 16) ne se déforment pas de la même manière dans chaque zone, de façon à permettre de cumuler ou de compenser selon l'effet désiré les caractéristiques magnétiques du capteur.

8. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électriques (10, 16) pour produire un champ magnétique d'excitation, les moyens (21) pour produire au moins un signal alternatif, les moyens (24 26) pour détecter la valeur crête à crête des signaux produits, et les moyens de calcul (26) sont associés dans un module électronique de détection.

9. Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le module de détection comporte au moins un pont redresseur à diodes dont la sortie redressée est fournie à un circuit détecteur de crêtes composé au moyen d'amplificateurs opérationels dont le chemin de rétroaction comporte des diodes de détection.

10. Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens électriques pour produire un champ magnétique d'excitation sont constitués par un générateur (21) d'au moins un signal alternatif, et sont connectés aux bornes desdits moyens électriques (10, 16) de façon à produire un champ magnétique d'excitation ou d'induction.

11. Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens électriques pour produire un champ magnétique d'excitation comportent des bobines réalisées en fils conducteurs et dont les extrémités sont connectées aux sorties du générateur (21), en ce que les bobines (22, 23) sont connectées aux entrées de circuits (24 et 25) de détection des variations de réluctance correspondantes à un déplacement relatif des deux parties mobiles, et en ce que les sorties des circuits de détection (24 et 25) sont connectées aux entrées d'un moyen de calcul (26) qui produit un signal de mesure (27) dont un paramètre comme l'amplitude ou la fréquence ou le rapport cyclique est une fonction du déplacement relatif des deux parties mobiles (1, 2).

12. Capteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le module électronique comporte une première cellule (35) qui permet d'aligner le signal de mesure prélevé sur la sortie de la bobine (32) sur une tension de référence (31), constituée par la tension moyenne du signal en courant alternatif injecté dans la bobine ou la masse électrique du module électronique.

13. Capteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que la première cellule (35) comporte un condensateur connecté entre la borne de prélèvement du signal de mesure et l'entrée d'un amplificateur adaptateur (38).

14. Capteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le module de détection comporte une seconde cellule (36, 39), destinée à produire une tension continue dont l'amplitude est fonction de la variation de réluctance détectée par la bobine (32).

15. Capteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que la seconde cellule (36, 39) comporte

- un premier moyen pour détecter une valeur crête de la crête d'amplitude la plus élevée du signal de détection et pour produire une tension continue égale à la valeur crête pendant au moins une période du courant excitateur injecté dans la bobine ;

- un second moyen pour détecter une valeur crête de la crête d'amplitude la plus faible du signal de détection et pour produire une tension continue égale à la valeur crête pendant au moins une période du courant excitateur injecté dans la bobine.

16. Capteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la seconde cellule (36, 39) comporte un premier interrupteur commandé (36) dont une première borne est connectée au point commun entre l'entrée de l'amplificateur adaptateur (38) et le condensateur (35), et dont une seconde borne est connectée à la tension de référence (31), de façon à verrouiller une tension continue sur l'une des deux crêtes du signal de détection en fonction d'un signal de commande appliqué sur l'entrée de commande (37) de l'interrupteur commandé (36), et en ce que la seconde cellule comporte un deuxième interrupteur commandé (39) dont une première borne est connectée à la sortie de l'amplificateur (38), et dont l'autre borne est connectée d'une part à ladite tension de référence par l'intermédiaire d'un condensateur (41) et d'autre part à l'entrée d'un étage amplificateur (42), de façon à verrouiller une tension continue sur l'autre des deux crêtes du signal de détection en fonction d'un signal de commande appliqué sur l'entrée de commande (40) de l'interrupteur commandé (39), le condensateur (41) permettant de stocker la valeur atteinte lors d'une période du signal injecté par le signal de détection, par rapport à la crête la moins élevée.

17. Capteur selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que le module électronique de détection comporte un circuit de commande des moyens électriques pour produire un champ magnétique d'excitation, notamment destiné à contrôler la fermeture et l'ouverture des interrupteurs (36 et 39) qui sont pourvus d'électrodes de commande (37 et 40), respectivement pour chaque voie (A ou B) de détection, qui comporte un comparateur (48) dont une borne d'entrée (47) reçoit un signal représentatif de l'excitation magnétique du circuit, pouvant être constitué par connexion directe à la source alternative d'excitation du circuit magnétique, et dont l'autre entrée est placée à une tension de référence comme la masse électrique, la sortie du comparateur (48) est connectée par un miroir de courant (49) à un réseau déphaseur (53), de façon à produire deux sorties (56 et 57) à destination de l'électrode de commande des premiers interrupteurs, comme l'interrupteur (36) des circuits détecteurs (24 et 25 de la figure 2), et, par l'intermédiaire d'un pont diviseur (58,59) résistif, deux sorties (60 et 61) à destination de l'électrode de commande des seconds interrupteurs, comme l'interrupteur (39) des circuits détecteurs (24 et 25 de la figure 2).

18. Capteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le module électronique de détection comporte aussi un circuit de correction des fluctuations dues notamment à la variation de la tension d'alimentation du montage.

19. Capteur selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de tension continue d'amplitude commandable (110), qui comporte une source de tension de référence (111), dont la tension de sortie contrôle l'amplitude d'un oscillateur (113), dont l'amplitude de sortie dépend de la tension d'entrée ou de commande produite par le générateur commandable.

20. Capteur selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'oscillateur (113) est du type à modulation d'amplitude, notamment constitué par trois étages respectivement (117, 118 et 119) constitues par des amplificateurs opérationnels dont la borne d'alimentation positive est connectée à la ligne de sortie du générateur de tension commandable (110).

21. Capteur selon la revendication 20, caractérisé en ce que la liaison entre le générateur (110) et l'oscillateur (113) est réalisée par l'intermédiaire d'un filtre passe- bas (112).

22. Capteur selon la revendication 20, caractérisé en ce que le premier étage (117) travaille en amplificateur en transadmittance tandis que les deux étages suivants (118 et 119) travaillent en amplificateurs intégrateurs et différentiateurs.

23. Capteur selon la revendication 22, caractérisé en ce que la sortie du troisième étage (119) est transmise à travers un condensateur de sortie qui débite à travers le point milieu d'un pont de deux résistances connectées entre la borne d'alimentation générale (Vbat) du module électronique et la masse électrique du montage, de façon à produire une sortie (S) analogue à celle d'un générateur de courant sinusoïdal qui est injecté dans chacune des bobines (22,23 ; 32 76,77), l'amplitude de l'onde sinusoïdale étant modulée de façon à s'affranchir des fluctuations du capteur en température, mais aussi en dérive par déformations mécaniques ou autrement liées au vieillissement du capteur.

24. Capteur selon l'une des revendications 19 à 23, caractérisé en ce que le générateur (110) de tension commandable comporte une source (111) de tension de référence dont le niveau est réglable par l'intermédiaire d'une borne de commande (114), reliée à un organe de commande qui mesure une dérive et décide d'appliquer une variation pour réduire cet effet, comme le calculateur de la direction assistée dans le cas de l'application de l'invention à un capteur de couple installé dans un système de direction assistée.

25. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dents du circuit magnétique du capteur sont constituées de telle sorte que le petit côté de deux dents (70, 72) qui se correspondent présente un décalage positif par rapport à la même disposition de la paire de dents réciproques (71, 73), de préférence égal à une demi largeur de dent quand le capteur ne subit pas de déplacement, de façon à ce que les variations locales de réluctance dans chacune des zones d'alignement des entrefers soient de signes différents.

26. Capteur selon la revendication 25, caractérisé en ce que au moins une bobine (s) (76, 77) est montée sur un support isolant (78), pouvant être réalisé par un moulage par injection lors du montage du capteur.

27. Capteur selon la revendication 26, caractérisé en ce que le circuit magnétique comporte une culasse (79) en matériau magnétique de façon à refermer les lignes de flux magnétique.

28. Capteur selon la revendication 27, caractérisé en ce que la culasse (79) est constituée en deux moitiés cylindriques (80, 81), qui présentent des parties annulaires respectivement (82, 83) qui viennent en contact glissant avec un entrefer minimum sur les éléments magnétiques (74, 75), et en ce que les bords des moitiés cylindriques (80, 81) sont réunis par ecrasement l'un sur l'autre des bords en recouvrement (84), notamment par molletage du matériau magnétique moulé convenablement, préférentiellement entrefer minimum étant plus petit que l'entrefer sur l'ensemble des bobines (76-78).

29. Capteur selon la revendication 28 du type comportant au moins deux bobines, caractérisé en ce qu'il comporte une douille en matière plastique sur laquelle sont montées séquentiellement les bobines et, les séparant, une bague cylindrique (94) en un matériau magnétique.

30. Capteur selon la revendication 29, caractérisé en ce que la bague (94) comporte des trous, par lesquels la matière plastique de moulage flue lors de l'injection.

31. Système de direction assistée caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de couple de braquage selon l'une des revendications précédentes.