FR2730052A1 - Hall effect detection system for automobile fuel control - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif de détection de la position d'un mobile et, plus particulièrement, à un tel dispositif comprenant un aimant permanent, un capteur à effet Hall disposé dans le champ de l'aimant et une pièce en matériau ferromagnétique solidaire du mobile et conçue pour faire varier, en fonction de la position du mobile, le champ magnétique développé par l'aimant au niveau du capteur et converti par ce dernier en un signal représentatif de la position du mobile. The present invention relates to a device for detecting the position of a mobile and, more particularly, to such a device comprising a permanent magnet, a Hall effect sensor disposed in the field of the magnet and a piece of ferromagnetic material. integral with the mobile and designed to vary, depending on the position of the mobile, the magnetic field developed by the magnet at the sensor and converted by the latter into a signal representative of the position of the mobile.
On a proposé et/ou construit divers dispositifs de ce type pour détecter la position angulaire d'un organe rotatif. Dans l'industrie automobile, par exemple, on a proposé de détecter ainsi la position angulaire du papillon des gaz d'un moteur à combustion interne. On sait que ce paramètre est utilisé pour calculer la quantité de carburant à injecter dans le moteur, de manière que le mélange air/carburant qui alimente ce dernier présente une composition prédéterminée, stoechiométrique par exemple, fixée par un calculateur alimenté par un signal représentatif de l'angle de l'ouverture du papillon et, éventuellement, par d'autres signaux représentatifs d'autres paramètres de fonctionnement du moteur. Various devices of this type have been proposed and / or constructed for detecting the angular position of a rotary member. In the automotive industry, for example, it has been proposed to detect the angular position of the throttle valve of an internal combustion engine in this way. It is known that this parameter is used to calculate the quantity of fuel to be injected into the engine, so that the air / fuel mixture which supplies the latter has a predetermined composition, stoichiometric for example, fixed by a computer supplied by a signal representative of the angle of the throttle opening and, possibly, by other signals representative of other engine operating parameters.
On utilise encore couramment, pour mesurer cet angle d'ouverture, un capteur potentiométrique à contacts glissants sujets, à la longue, à une usure provoquant une dérive du signal délivré, ainsi qu'à d'autres pannes d'origine mécanique. Pour supprimer ces inconvénients on a proposé un dispositif de détection dans lequel la rotation du papillon des gaz est mesurée par un capteur à effet Hall sensible à une variation d'intensité d'un champ magnétique, provoquée par cette rotation. Un tel capteur opère sans contact physique et donc sans usure d'origine mécanique. A potentiometric sensor with sliding contacts is still commonly used to measure this opening angle subject, in the long run, to wear causing a drift of the signal delivered, as well as to other failures of mechanical origin. To overcome these drawbacks, a detection device has been proposed in which the rotation of the throttle valve is measured by a Hall effect sensor sensitive to a variation in the intensity of a magnetic field caused by this rotation. Such a sensor operates without physical contact and therefore without mechanical wear.
Par contre, l'utilisation d'un capteur à effet Hall fait surgir d'autres problèmes. D'une part, dans l'application automobile évoquée ci-dessus, on éprouve des difficultés à établir un domaine de variations du champ magnétique au niveau du capteur qui soit suffisament large pour permettre de mesurer, avec une sensibilité et un rapport signal/bruit suffisant, la position du papillon dans le domaine angulaire utile, de l'orde de 90 à 110 environ.D'autre part, alors que l'obtention d'un signal électrique de sortie du capteur variant linéairement avec l'angle à mesurer est très souhaitable puisqu'elle permet une exploitation directe du signal par le calculateur, il s'avère difficile d'obtenir un tel signal du fait qu'il est délicat d'établir une zone où le champ magnétique varie linéairement avec cet angle et d'y positionner correctement le capteur à effet Hall. On the other hand, the use of a Hall effect sensor raises other problems. On the one hand, in the automobile application mentioned above, it is difficult to establish a range of variations of the magnetic field at the level of the sensor which is sufficiently wide to allow measurement, with sensitivity and a signal / noise ratio. sufficient, the position of the butterfly in the useful angular range, of the order of 90 to 110 approximately. On the other hand, while obtaining an electrical output signal from the sensor varying linearly with the angle to be measured is very desirable since it allows direct processing of the signal by the computer, it proves difficult to obtain such a signal because it is difficult to establish an area where the magnetic field varies linearly with this angle and correctly position the Hall effect sensor.
La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif de détection de la position d'un mobile, équipé d'un capteur à effet Hall permettant de réaliser une mesure de la position de ce mobile avec une sensibilité et un rapport signal/bruit convenables, le signal délivré par le capteur variant linéairement avec ladite position. The present invention therefore aims to achieve a device for detecting the position of a mobile, equipped with a Hall effect sensor for performing a measurement of the position of this mobile with a suitable sensitivity and signal / noise ratio , the signal delivered by the sensor varying linearly with said position.
On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif de détection de la position d'un mobile du type qui comprend un aimant permanent, un capteur à effet Hall disposé dans le champ de l'aimant et une pièce en matériau ferromagnétique solidaire du mobile et conçue pour faire varier, en fonction de la position du mobile, le champ magnétique développé par l'aimant au niveau du capteur et converti par ce dernier en un signal représentatif de la position du mobile, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comprend un concentrateur de champ fixe en un matériau ferromagnétique, plaqué sur un pôle de l'aimant et s'étendant jusqu'au capteur. This object of the invention is achieved, as well as others which will appear on reading the description which follows, with a device for detecting the position of a mobile of the type which comprises a permanent magnet, an effect sensor Hall arranged in the field of the magnet and a piece of ferromagnetic material integral with the mobile and designed to vary, depending on the position of the mobile, the magnetic field developed by the magnet at the sensor and converted by the latter into a signal representative of the position of the mobile, this device being remarkable in that it comprises a fixed field concentrator made of a ferromagnetic material, plated on a pole of the magnet and extending to the sensor.
Comme on le verra plus loin le concentrateur de champ fixe permet d'établir, en coopération avec la pièce ferromagnétique solidaire du mobile, une zone étendue dans laquelle le champ magnétique varie linéairement avec la position du mobile, les variations de l'intensité du champ étant telles que la sensibilité du dispositif et le rapport signal/bruit obtenus sont très sensiblement améliorés par rapport à ceux obtenus dans la technique antérieure. As will be seen below, the fixed field concentrator makes it possible to establish, in cooperation with the ferromagnetic part secured to the mobile, an extended zone in which the magnetic field varies linearly with the position of the mobile, the variations in the field intensity being such that the sensitivity of the device and the signal / noise ratio obtained are very significantly improved compared to those obtained in the prior art.
Incidemment le positionement du capteur dans la zone précitée est moins critique, du fait de l'extension de cette zone.Incidentally, the positioning of the sensor in the aforementioned area is less critical, due to the extension of this area.
Suivant un mode de réalisation de l'invention conçu pour détecter la position angulaire d'un mobile tournant autour d'un axe, la pièce ferromagnétique est plane et présente un bord conformé en spirale d'Archimède sur au moins la majeure partie du contour de ce bord. L'aimant et le capteur sont disposés dans un espace délimité d'un côté par cette pièce et, du côté opposé, par le concentrateur de champ. Le capteur à effet Hall est disposé sur le concentrateur de champ dans une position prédéterminée pour laquelle le signal qu'il délivre varie linéairement avec la position angulaire du mobile. According to an embodiment of the invention designed to detect the angular position of a mobile rotating around an axis, the ferromagnetic part is planar and has an edge shaped in an Archimedean spiral over at least the major part of the contour of this edge. The magnet and the sensor are arranged in a space delimited on one side by this part and, on the opposite side, by the field concentrator. The Hall effect sensor is placed on the field concentrator in a predetermined position for which the signal it delivers varies linearly with the angular position of the mobile.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de détection suivant l'invention,
- la figure 2 est une vue du dispositif de la figure 1, prise suivant la flèche F de cette figure,
- la figure 3 représente des graphes des variations de l'induction magnétique suivant un axe particulier du dispositif suivant l'invention, en fontion de la position angulaire d'un mobile,
- la figure 4 est une vue schématique, en coupe axiale, d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, conçu pour être associé au papillon des gaz d'un moteur à combustion interne,
- les figures 5A et 5B sont des schémas de deux variantes du concentrateur fixe du dispositif selon l'invention,
- les figures 6A et 6B sont des schémas de deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention, conçus pour détecter la position d'un organe en déplacement rectiligne,
- la figure 7 schématise une application des modes de réalisation des figures 6A et 6B, et
- la figure 8 est un schéma d'une variante du dispositif des figures 1 et 2.Other characteristics and advantages of the device according to the present invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which
FIG. 1 is a schematic representation of a detection device according to the invention,
FIG. 2 is a view of the device of FIG. 1, taken along arrow F of this figure,
FIG. 3 represents graphs of the variations of the magnetic induction along a particular axis of the device according to the invention, according to the angular position of a mobile,
FIG. 4 is a schematic view, in axial section, of an embodiment of the device according to the invention, designed to be associated with the throttle valve of an internal combustion engine,
FIGS. 5A and 5B are diagrams of two variants of the fixed concentrator of the device according to the invention,
FIGS. 6A and 6B are diagrams of two embodiments of the device according to the invention, designed to detect the position of a member in rectilinear displacement,
FIG. 7 shows diagrammatically an application of the embodiments of FIGS. 6A and 6B, and
- Figure 8 is a diagram of a variant of the device of Figures 1 and 2.
On se réfère aux figures 1 et 2 du dessin annexé ou le dispositif représenté est conçu pour détecter la position angulaire d'un arbre 1 tournant autour d'un axe
X. A titre d'exemple illustratif et non limitatif, cet arbre peut être mécaniquement lié à celui qui porte le papillon des gaz d'un moteur à combustion interne, comme on le verra plus loin en liaison avec la figure 4.Referring to Figures 1 and 2 of the accompanying drawing or the device shown is designed to detect the angular position of a shaft 1 rotating around an axis
X. As an illustrative and nonlimiting example, this shaft can be mechanically linked to that which carries the throttle valve of an internal combustion engine, as will be seen below in connection with FIG. 4.
Sur les figures 1 et 2 il apparaît qu'une pièce 2, sensiblement plane, est solidaire de l'arbre 1 et s'étend perpendiculairement à l'axe X jusqu'au voisinage d'un aimant permanent 3 dont un des pâles (le pôle sud par exemple) est accolé à une extrémité d'une autre pièce plane 4, disposée parallèlement à la pièce 2, dans une position fixe par rapport à l'axe X. Les pièces 2 et 4 sont toutes deux réalisées en un matériau ferromagnétique tel que fer, acier doux, alliage Ni-Fe, par exemple. L'aimant 3 et la pièce 4 prennent chacun la forme d'un parallèlepipède rectangle de faible hauteur, la longueur de l'aimant s'étendant sur toute la largeur de la pièce 4. In FIGS. 1 and 2 it appears that a substantially flat part 2 is integral with the shaft 1 and extends perpendicular to the axis X as far as the vicinity of a permanent magnet 3, one of the blades of which (the south pole for example) is attached to one end of another flat part 4, arranged parallel to part 2, in a fixed position relative to the X axis. Parts 2 and 4 are both made of a ferromagnetic material such as iron, mild steel, Ni-Fe alloy, for example. The magnet 3 and the part 4 each take the form of a rectangular parallelepiped of low height, the length of the magnet extending over the entire width of the part 4.
Comme l'illustrent les lignes de champ schématiquement représentées à la figure 1, les pièces 2 et 4 fonctionnent, suivant une caractéristique de la présente invention, en concentrateurs de champ pour renforcer le champ magnétique établi entre elles, dans une zone où se trouve disposé, près de l'extrémité du concentrateur opposée à celle qui porte l'aimant 3, un capteur à effet Hall 5 d'un type classique, disponible dans le commerce. As illustrated by the field lines schematically represented in FIG. 1, parts 2 and 4 operate, according to a characteristic of the present invention, as field concentrators to reinforce the magnetic field established between them, in an area where is located , near the end of the concentrator opposite that which carries the magnet 3, a Hall effect sensor 5 of a conventional type, commercially available.
Les capteurs à effet Hall sont bien connus. On rappelle donc seulement qu'un tel capteur est constitué par une plaquette en matériau semi-conducteur. Lorsque la plaquette est traversée par un courant électrique, une tension s'établit entre deux faces de la plaquette, perpendiculairement à la direction du passage du courant et à l'orientation d'un champ magnétique dans lequel est placé la plaquette. La tension qui constitue le signal de sortie du capteur est proportionnelle à l'intensité de l'induction magnétique établie dans le matériau de la plaquette par le champ magnétique extérieur, et à l'intensité du courant électrique la traversant. Hall effect sensors are well known. It is therefore only recalled that such a sensor is constituted by a wafer of semiconductor material. When an electrical current passes through the wafer, a voltage is established between two faces of the wafer, perpendicular to the direction of current flow and to the orientation of a magnetic field in which the wafer is placed. The voltage which constitutes the sensor output signal is proportional to the intensity of the magnetic induction established in the material of the wafer by the external magnetic field, and to the intensity of the electric current passing through it.
A cet égard il apparaît que le concentrateur de champ fixe 4 introduit dans le dispositif suivant l'invention, établit un continuum de matériau ferromagnétique entre l'aimant 3 et le capteur 5, continuum qui renforce l'intensité du champ magnétique détecté par le capteur. In this regard, it appears that the fixed field concentrator 4 introduced into the device according to the invention, establishes a continuum of ferromagnetic material between the magnet 3 and the sensor 5, a continuum which reinforces the intensity of the magnetic field detected by the sensor. .
Sur la figure 1 du dessin annexé il apparaît aussi que l'ensemble constitué par l'aimant 3, le concentrateur de champ 4 et le capteur 5 est porté par une carte 6 de circuit imprimé. Celle-ci porte les moyens électriques et les moyens électroniques (non représentés) nécessaires à l'alimentation du capteur 5, à l'amplification de son signal de sortie et à la compensation en température de ce signal. In FIG. 1 of the appended drawing, it also appears that the assembly constituted by the magnet 3, the field concentrator 4 and the sensor 5 is carried by a printed circuit card 6. This carries the electrical means and the electronic means (not shown) necessary for supplying the sensor 5, amplifying its output signal and compensating for the temperature of this signal.
Sur la vue de la figure 2 apparaît la forme de la pièce 2, en matériau ferromagnétique, solidaire de l'arbre 1. Comme représenté celle-ci présente, suivant une autre caractéristique du dispositif selon l'invention, un bord 21 profilé en spirale, bord se développant à l'intérieur d'un angle défini par deux autres bords 22 et 23 de la pièce. Avantageusement, comme on le verra plus loin, le profil 21 prend la forme d'une portion de spirale d'Archimède (sur au moins la majeure partie du contour de ce bord) d'équation, en coordonnées polaires
r = a.8 + b
où r, O sont respectivement le rayon vecteur et l'angle polaire d'un point courant de la spirale, a et b des constantes.In the view of FIG. 2 appears the shape of the part 2, made of ferromagnetic material, integral with the shaft 1. As shown, the latter has, according to another characteristic of the device according to the invention, an edge 21 shaped in a spiral , edge developing inside an angle defined by two other edges 22 and 23 of the part. Advantageously, as will be seen below, the profile 21 takes the form of a portion of an Archimedes spiral (over at least most of the contour of this edge) of equation, in polar coordinates
r = a.8 + b
where r, O are respectively the vector radius and the polar angle of a current point of the spiral, a and b of the constants.
La position angulaire de la pièce 2, liée à celle de l'arbre 1 est repérée par un angle a tel que a = O quand le bord 22 de la pièce 2 est parallèle à la longueur de la pièce 4 (voir figure 2). L'angle a varie, dans le mode de réalisation représenté, entre O et 90". Il s'agit là de l'angle utile de rotation du papillon d'un moteur à combustion interne. I1 est clair cependant que le domaine de variation de l'angle a pourrait être différent et s'étendre jusqu'a 360 si besoin est. The angular position of the part 2, linked to that of the shaft 1 is identified by an angle a such that a = O when the edge 22 of the part 2 is parallel to the length of the part 4 (see FIG. 2). The angle a varies, in the embodiment shown, between 0 and 90 ". This is the useful angle of rotation of the throttle valve of an internal combustion engine. It is however clear that the range of variation the angle a could be different and extend up to 360 if necessary.
On comprend, à l'examen de la figure 2 que lorsque l'angle a varie de 0 à 90", la surface des parties en regard de l'aimant 3 et de la pièce 2 varie. Grâce à la forme donnée au bord 21 de la pièce 2 l'influence de cette dernière sur les lignes de force du champ magnétique de l'aimant varie alors avec l'angle a d'une manière qui linéarise les variations de la tension de sortie du capteur en fonction de l'angle a, dans une large zone occupant une partie de l'espace situé entre les pièces 2 et 4, comme on le verra plus loin en liaison avec la figure 3. It will be understood, on examining FIG. 2, that when the angle a varies from 0 to 90 ", the surface of the facing parts of the magnet 3 and of the part 2 varies. Thanks to the shape given to the edge 21 of part 2 the influence of the latter on the lines of force of the magnetic field of the magnet then varies with the angle a in a way which linearizes the variations of the output voltage of the sensor as a function of the angle a, in a large area occupying part of the space between parts 2 and 4, as will be seen below in connection with FIG. 3.
Ainsi il apparaît que le concentrateur de champ fixe 4 et la pièce mobile 2 du dispositif suivant l'invention ont pour effet de renforcer le champ magnétique dans lequel est placé le capteur 5 à effet Hall et de linéariser la réponse de ce capteur en fonction de l'angle de rotation à détecter. Ces deux effets sont illustrés et quantifiés par les graphes de la figure 3. Thus it appears that the fixed field concentrator 4 and the moving part 2 of the device according to the invention have the effect of strengthening the magnetic field in which the Hall effect sensor 5 is placed and of linearizing the response of this sensor as a function of the angle of rotation to be detected. These two effects are illustrated and quantified by the graphs in Figure 3.
Ceux-ci ont été établi par des calculs exécutés à partir d'un modèle mathématique du dispositif suivant l'invention. Chaque graphe représente les variations de l'induction magnétique entre la pièce 2 et le concentrateur de champ 4, au long d'un axe Ox repéré sur les figures 1 et 2. L'axe Ox est situé dans un plan de symétrie du concentrateur 4 passant par l'axe X. I1 est parallèle au concentrateur 4 et voisin de diverses positions que peut prendre le capteur sur le concentrateur 4. Les graphes en trait plein représentent les variations de l'induction pour diverses positions angulaires de l'arbre 1 et de la pièce 2, soit 0 ,15 ,30 ,45 ,60 ,75 et 90 respectivement. Le graphe en trait interrompu représente les variations de l'induction en l'absence de la pièce 2. These were established by calculations executed from a mathematical model of the device according to the invention. Each graph represents the variations of the magnetic induction between the part 2 and the field concentrator 4, along an axis Ox identified in FIGS. 1 and 2. The axis Ox is located in a plane of symmetry of the concentrator 4 passing through the X axis. I1 is parallel to the concentrator 4 and adjacent to various positions that the sensor can take on the concentrator 4. The solid lines represent the variations of the induction for various angular positions of the shaft 1 and of part 2, namely 0, 15, 30, 45, 60, 75 and 90 respectively. The dashed line graph shows the variations in induction in the absence of part 2.
L'aimant 3 est en samarium/cobalt et présente une forme parallélépipédique de dimensions 10 x 5 x 1,2, en millimètres. Il est disposé sur un concentrateur 4 également parallélépipédique de 12,5 x 10 mm et de 1 mm d'épaisseur, disposé en face d'une pièce 2 de bord 2l en spirale d'équation
r = -0,066.0 +17 le rayon vecteur r variant de 17 mm à 11 mm quant O varie de sa valeur minimun à sa valeur maximum.The magnet 3 is made of samarium / cobalt and has a rectangular shape of dimensions 10 x 5 x 1.2, in millimeters. It is placed on a concentrator 4 also parallelepipedic of 12.5 x 10 mm and 1 mm thick, placed in front of a piece 2 of edge 2l in a spiral of equation
r = -0,066.0 +17 the vector radius r varying from 17 mm to 11 mm as O varies from its minimum value to its maximum value.
La pièce 2 a une épaisseur de 2 mm et elle est montée à 2,2 mm de la surface du concentrateur 4, sur un arbre 1 de 8 mm de diamètre. The part 2 has a thickness of 2 mm and it is mounted 2.2 mm from the surface of the concentrator 4, on a shaft 1 of 8 mm in diameter.
Des mesures expérimentales ont fait apparaître que la présence du concentrateur fixe 4, caractéristique du dispositif suivant l'invention, relève d'environ 50% l'intensité du champ magnétique régnant dans l'espace où doit être disposé le capteur 5 à effet Hall. Grâce au champ plus intense ainsi établi, on peut réaliser des mesures d'induction présentant une "dynamique" de 50 mT (millitesla) environ par exemple, qui permet de minimiser l'influence des "bruits" (de l'ordre de 1 mT) sur le signal délivré par le capteur 5.Par ailleurs les graphes en traits pleins font apparaître, outre l'influence bénéfique de la présence de la pièce 2 sur l'intensité du champ sur l'axe Ox, que dans une large zone de celui-ci l'induction mesurée par le capteur 5 est très sensiblement linéairement proportionnelle à l'angle de rotation a à mesurer, comme le révèle la constance des incréments d'induction correspondant aux incréments angulaires de 15
Ce résultat, obtenu grâce au profil en spirale donné, suivant l'invention, au bord 2l de la pièce 2 est particulièrement net sur la partie de l'axe Ox située entre 5 et 9 mm, à compter de l'axe X. Le léger défaut de linéarité que l'on peut observer entre 0 et 30 peut être facilement supprimé par une correction locale du profil 2l. Experimental measurements have shown that the presence of the fixed concentrator 4, characteristic of the device according to the invention, raises about 50% the intensity of the magnetic field prevailing in the space where the Hall effect sensor 5 is to be placed. Thanks to the more intense field thus established, it is possible to carry out induction measurements having a "dynamic" of 50 mT (millitesla) approximately for example, which makes it possible to minimize the influence of "noise" (of the order of 1 mT ) on the signal delivered by the sensor 5. Furthermore, the solid line graphs show, in addition to the beneficial influence of the presence of part 2 on the intensity of the field on the Ox axis, that in a large area of the induction measured by the sensor 5 is very substantially linearly proportional to the angle of rotation a to be measured, as revealed by the constancy of the induction increments corresponding to the angular increments of 15
This result, obtained thanks to the spiral profile given, according to the invention, at the edge 2l of the part 2 is particularly clear on the part of the axis Ox located between 5 and 9 mm, starting from the axis X. The slight lack of linearity that can be observed between 0 and 30 can be easily eliminated by a local correction of the 2l profile.
En disposant ainsi le capteur 5 à effet Hall sur le concentrateur 4, par exemple à 7 mm de l'axe X, on est assuré de disposer d'un signal de mesure de la position angulaire de l'arbre 1 qui présente une forte dynamique et une bonne linéralité, conformément aux buts poursuivis par la présente invention. By thus placing the Hall effect sensor 5 on the concentrator 4, for example 7 mm from the X axis, it is ensured that there is a signal for measuring the angular position of the shaft 1 which has strong dynamics. and good linearity, in accordance with the aims pursued by the present invention.
La large zone ou le signal est linéaire s'étend aussi transversalement à la direction de l'axe Ox ce qui permet de disposer d'une grande tolérance sur le positionnement du capteur ou sur le positionnement relatif de la pièce 2 par rapport au capteur lors du réglage du "zéro" de ce capteur. The large area where the signal is linear also extends transversely to the direction of the axis Ox, which makes it possible to have a large tolerance on the positioning of the sensor or on the relative positioning of the part 2 relative to the sensor during the zero setting of this sensor.
On a représenté à la figure 4 un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, adapté à la mesure de l'angle de rotation du papillon des gaz 7 d'un moteur à combustion interne. L'admission d'air d'un tel moteur est couramment équipée d'un corps de papillon 8 supportant l'axe de rotation 9 du papillon 7, cet axe étant couplé mécaniquement de manière classique à la pédale d'accélérateur (non représentée) du moteur, quand celui-ci propulse un véhicule automobile. FIG. 4 shows an embodiment of the device according to the invention, suitable for measuring the angle of rotation of the throttle valve 7 of an internal combustion engine. The air intake of such an engine is commonly equipped with a throttle body 8 supporting the axis of rotation 9 of the throttle 7, this axis being mechanically coupled in a conventional manner to the accelerator pedal (not shown) of the engine, when it powers a motor vehicle.
Le dispositif suivant l'invention est alors enfermé dans un boîtier 10 qui s'enfiche sur une extrémité de l'axe 9 débordant du corps 8 de papillon. Le boîtier 10 est fixé sur le corps 8 par des moyens adéquats (non représentés). The device according to the invention is then enclosed in a housing 10 which plugs into one end of the axis 9 projecting from the body 8 of the butterfly. The housing 10 is fixed to the body 8 by suitable means (not shown).
On retrouve sur la figure 4 l'arbre 1, la pièce 2, l'aimant 3, le concentrateur 4, le capteur 5 et le circuit imprimé 6 du dispositif des figures 1 et 2. On observe que l'arbre 1 est creux et que l'axe 9 du papillon pénètre dans cet arbre pour se coupler en rotation avec l'arbre par tout moyen connu (non représenté). Un joint torique 11 assure l'étanchéité du boîtier 10 au niveau de l'ouverture du boîtier permettant la pénétration de l'axe 9 du papillon dans l'arbre 1 du dispositif suivant l'invention. We find in Figure 4 the shaft 1, the part 2, the magnet 3, the concentrator 4, the sensor 5 and the printed circuit 6 of the device of Figures 1 and 2. We observe that the shaft 1 is hollow and that the axis 9 of the butterfly enters this shaft to couple in rotation with the shaft by any known means (not shown). An O-ring 11 seals the housing 10 at the opening of the housing allowing the pin 9 of the throttle to penetrate the shaft 1 of the device according to the invention.
On a représenté aux figures 5A et 5B des variantes du concentrateur fixe 4 équipant le dispositif suivant l'invention. A la figure 5A ce concentrateur 4' s'élargit à l'endroit où il porte un aimant 3, conforme à celui représenté aux figures 1 et 2. A la figure 5B l'aimant 3' est à faces polaires circulaires, suivant une forme disponible dans le commerce. FIGS. 5A and 5B show variants of the fixed concentrator 4 fitted to the device according to the invention. In FIG. 5A, this concentrator 4 ′ widens at the place where it carries a magnet 3, conforming to that shown in FIGS. 1 and 2. In FIG. 5B, the magnet 3 ′ has circular polar faces, in a shape commercially available.
Le concentrateur du dispositif suivant l'invention peut présenter des dimensions supérieures ou inférieures à celles de l'aimant utilisé. Le point important est qu'il existe un continuum de matériau ferromagnétique entre cet aimant et le capteur à effet Hall. The concentrator of the device according to the invention may have dimensions greater or less than those of the magnet used. The important point is that there is a continuum of ferromagnetic material between this magnet and the Hall effect sensor.
On a schématiquement représenté aux figures 6A et 6B des modes de réalisation de l'invention adaptés a la détection de la position d'un mobile en mouvement rectiligne. A la figure 6A une pièce en matériau ferromagnétique 2' est solidaire du mobile (non représenté) et se déplace au-dessus du capteur 5 suivant la double flèche fl, parallèlement au grand axe du concentrateur de champ 4. A la figure 6B cette pièce 2' se déplace au-dessus de l'aimant 3, suivant la double flèche f2. FIGS. 6A and 6B schematically show embodiments of the invention suitable for detecting the position of a mobile in rectilinear movement. In FIG. 6A, a piece of ferromagnetic material 2 ′ is secured to the mobile (not shown) and moves above the sensor 5 according to the double arrow fl, parallel to the major axis of the field concentrator 4. In FIG. 6B this piece 2 'moves above the magnet 3, following the double arrow f2.
On a schématisé à la Fig.7 une application du dispositif des Figs. 6A ou 6B, à la détection de la position d'une pédale d'accélérateur 12 articulée en 13, d'un véhicule automobile. Cette position, indicatrice de la demande de puissance du conducteur du véhicule est utilisée suivant des stratégies connues, pour calculer la quantité de carburant à injecter dans le moteur. La pièce mobile 2' est alors solidaire de la pédale 12 alors que les autres organes (3,4,5) du dispositif sont solidaires d'un support fixe, par exemple le plancher de l'habitacle du véhicule. Bien entendu un dispositif suivant l'invention du type représenté aux Figs.l et 2 peut aussi être utilisé pour détecter la position angulaire de la pédale 12. We have schematized in Fig.7 an application of the device of Figs. 6A or 6B, upon detection of the position of an accelerator pedal 12 articulated at 13, of a motor vehicle. This position, indicative of the power demand of the driver of the vehicle is used according to known strategies, to calculate the amount of fuel to be injected into the engine. The moving part 2 ′ is then secured to the pedal 12 while the other members (3,4,5) of the device are secured to a fixed support, for example the floor of the passenger compartment of the vehicle. Of course, a device according to the invention of the type shown in FIGS. 1 and 2 can also be used to detect the angular position of the pedal 12.
La figure 8 représente schématiquement une variante du dispositif de la figure 1, dans laquelle la pièce 2 à bord en spirale et l'arbre 1 tournent autour d'un axe X disposé à proximité de l'extrémité du concentrateur 4 qui porte l'aimant, suivant une disposition symétrique de celle représentée à la figure 1. FIG. 8 schematically represents a variant of the device of FIG. 1, in which the part 2 with a spiral edge and the shaft 1 rotate around an axis X disposed near the end of the concentrator 4 which carries the magnet , in a symmetrical arrangement to that shown in Figure 1.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example.
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- 1995-01-26 FR FR9500897A patent/FR2730052B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| FR2730052B1 (en) | 1997-04-18 |
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