FR2757943A1 - Codeur pour capteur de position et capteur en faisant application - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un codeur pour capteur de position, du type comportant un anneau magnétique multipolaire (1) pourvu, sur sa circonférence, de pôles Nord et de pôles Sud alternés, et destiné à défiler devant une cellule de mesure délivrant un signal périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles, au moins l'un desdits pôles dit irrégulier (Pi), présentant entre ses deux pôles adjacents, un écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres pôles. Selon l'invention, le codeur comprend, pour chaque pôle irrégulier, des moyens (3) de correction de la valeur du champ magnétique créé par le pôle irrégulier, de manière que le signal délivré par le passage des pôles voisins audit pôle irrégulier, soit symétrique par rapport à la valeur nulle du champ magnétique.

Description

L'objet de l'invention concerne le domaine technique des capteurs
magnétiques comportant un élément codeur se déplaçant à proximité d'une cellule de détection, et adaptés pour repérer au moins une position angulaire au sens général. L'objet de l'invention concerne plus particulièrement, la réalisation d'un
codeur équipé d'une série de pôles Nord et de pôles Sud montés de manière alternée.
L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine automobile o ce capteur peut être utilisé, par exemple, dans le
cadre des fonctions d'allumage.
Il est connu dans le domaine préféré ci-dessus, de mettre en oeuvre un capteur magnétique adapté pour mesurer le changement d'intensité d'un champ d'induction magnétique lorsqu'un codeur ferromagnétique muni d'organes perturbateurs du champ, défile devant une cellule de détection. La cellule de détection telle qu'une sonde à effet Hall ou magnétorésistive, par exemple, délivre un signal sinusoïdal périodique. La cellule de détection est associée à un comparateur de niveau à hystérésis, tel qu'un trigger de Schmitt, afin d'obtenir des transitions franches de la tension de sortie pour des valeurs distinctes de l'induction magnétique
selon qu'elle varie en croissant ou en décroissant.
Afin de constituer un capteur de détection d'une vitesse, il est connu de réaliser un codeur pourvu de dents aménagées, de manière régulière et en nombre élevé pour améliorer la résolution d'un tel capteur. Il est connu un perfectionnement à ce capteur consistant à réaliser un codeur constitué par un anneau magnétique multipolaire pourvu, sur sa circonférence, de pôles Nord et de pôles Sud alternés et
régulièrement espacés selon un pas donné.
Pour permettre de déterminer au moins une position, correspondant par exemple au point mort haut d'allumage d'un cylindre, il est connu de réaliser un repère sur le codeur magnétique. Il est connu ainsi de supprimer, par exemple, deux dents sur la roue dentée. Dans la solution mettant en oeuvre un codeur pourvu de pôles nord et pôles sud alternés, il peut être envisagé, soit de supprimer plusieurs pôles magnétiques en laissant subsister un espace vide, soit de remplacer un ou plusieurs pôles d'un signe donné par un ou plusieurs pôles d'un signe contraire. Il est ainsi réalisé un pôle d'aimantation donné présentant, entre ses deux pôles adjacents d'un signe opposé, un écartement différent par rapport au pas d'écartement
des autres pôles.
Le Demandeur a mis en évidence qu'un tel capteur ne permet pas d'obtenir une bonne précision de mesure, notamment en ce qui concerne la détection
du pôle irrégulier.
L'objet de l'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un
capteur de position permettant d'obtenir une précision de mesure élevée.
Pour atteindre cet objectif, l'invention vise à réaliser un codeur comportant un anneau magnétique multipolaire pourvu sur sa circonférence, de pôles nord et de pôles sud alternés, et destiné à défiler devant une cellule de mesure délivrant un signal périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles, au moins l'un desdits pôles dit irrégulier, présentant entre ses deux pôles adjacents, un écartement différent par rapport au pas
d'écartement entre les autres pôles.
Selon l'invention, le codeur comprend, pour chaque pôle irrégulier, des moyens de correction de la valeur du champ magnétique créé par le pôle irrégulier, de manière que le signal délivré par le passage des pôles voisins audit pôle
irrégulier, soit symétrique par rapport à la valeur nulle du champ magnétique.
La mise en oeuvre d'un tel codeur permet d'obtenir en sortie de la cellule de détection du capteur, un signal dont la période est constante pour ce qui concerne les pôles réguliers. Il en résulte une bonne précision des mesures ainsi réalisées,
notamment pour le repérage du pôle irrégulier.
Dans le domaine technique préféré ci-dessus, il apparaît un autre problème dans l'utilisation d'un capteur à réductance variable dont le codeur magnétique est, en général, positionné sur l'arbre de sortie de transmission. Un tel capteur nécessite l'ajout d'un codeur rapporté sur la transmission, ce qui prend un
espace non négligeable augmentant l'encombrement total de la transmission.
L'objet de l'invention vise également à remédier à un tel problème en proposant de monter le codeur selon l'invention sur une poulie d'entraînement de sortie du moteur d'un véhicule automobile. Selon une caractéristique avantageuse, le codeur est monté sur la poulie de vilebrequin pour permettre, notamment, un repérage du point mort d'allumage. Selon une autre caractéristique avantageuse, le codeur est monté sur la poulie de came pour permettre de repérer la position des
cylindres du moteur.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-
dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non
limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue générale montrant un exemple de réalisation d'un
codeur selon l'invention.
La fig. 2 montre des courbes illustrant l'évolution de l'induction magnétique obtenue lors du défilement d'un codeur, respectivement dépourvu et
équipé de l'objet de l'invention.
La fig. 3 est une vue d'un autre exemple de réalisation d'un codeur selon l'invention. La fig. 4 est une vue d'un exemple de montage d'un codeur selon l'invention. La fig. 5 montre un autre exemple de montage d'un codeur conforme à l'invention. La fig. 6 illustre une autre application mettant en oeuvre un codeur
conforme à l'invention.
La fig. 1 montre un exemple de réalisation d'un codeur magnétique I destiné à défiler devant une cellule de détection, permettant de former un capteur de position. Le codeur 1 est constitué sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire pourvu, sur sa circonférence, de pôles Nord N et de pôles Sud S alternés, présentant une aimantation radiale. Dans l'exemple illustré, le codeur 1 comporte une série de pôles Sud S et de pôles Nord N aménagés pour présenter un pas régulier d'écartement entre deux pôles adjacents. Par exemple, la largeur
angulaire de chaque pôle est de 3 .
Conformément à l'invention, le codeur 1 comporte au moins un pôle dit irrégulier Pi, présentant entre ses deux pôles adjacents, un écartement différent par rapport au pas régulier d'écartement entre les pôles S et N. Dans l'exemple illustré,
le pôle irrégulier Pi possède une largeur angulaire de 15 et constitue un pôle Sud.
Conformément à l'invention, pour chaque pôle irrégulier Pi, le codeur 1 comporte des moyens 3 de correction ou de compensation de la valeur du champ d'induction magnétique créé par le pôle irrégulier Pi, par rapport à la valeur du champ d'induction magnétique créé par les pôles voisins, de sorte que le champ magnétique créé par le pôle irrégulier n'influence pas le champ magnétique créé par les pôles voisins. Ainsi, les moyens de correction 3 sont déterminés de manière que le signal correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles voisins au pôle irrégulier Pi, soit symétrique par rapport à la valeur nulle
du champ magnétique.
L'examen de la fig. 2 permet de mettre en évidence l'intérêt de la mise en oeuvre des moyens de correction 3. La fig. 2 est un schéma montrant l'évolution du champ d'induction magnétique I en Gauss en fonction de la position angulaire du codeur 1 par rapport à une cellule de détection. La courbe A montre l'évolution de l'induction magnétique I d'un codeur dépourvu des moyens de correction 3 conformes à l'invention, tandis que la courbe B montre l'évolution de l'induction magnétique I d'un codeur 1 équipé des moyens de correction 3 selon l'invention. Tel que cela ressort de cette figure, la présence du pôle irrégulier Pi influence le champ d'induction magnétique des pôles voisins. Il apparaît ainsi, sur la courbe A, une dérive en amplitude et en phase de l'induction, qui est d'autant plus accentuée que le pôle régulier est proche du pôle irrégulier. Il s'ensuit un déphasage dans le signal d'induction. L'examen de la courbe B permet de constater que l'induction magnétique créée par le pôle irrégulier Pi ne vient pas perturber le champ d'induction magnétique des pôles réguliers voisins. Le signal donnant le changement de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles réguliers voisins au pôle irrégulier Pi, est symétrique par rapport à la valeur zéro ou nulle du champ magnétique. Une telle symétrie du signal est obtenue quelle que soit la largeur de l'entrefer, c'est-à-dire de la distance entre la cellule de détection et l'anneau magnétique 1. Il s'avère que le signal I présente une période constante T en ce qui concerne les pôles réguliers voisins du pôle irrégulier. Il s'ensuit qu'il peut être
obtenu une bonne précision des mesures réalisées pour le repérage du pôle irrégulier.
Il est à noter que les moyens 3 permettent de corriger la valeur de l'induction magnétique créée par le pôle irrégulier Pi, de sorte qu'elle ne perturbe pas les inductions des pôles voisins, mais qu'elle puisse être détectée par une sonde de mesure. Les moyens 3 sont donc adaptés de façon à diminuer le flux magnétique créé par le pôle irrégulier tout en le maintenant à une valeur suffisante pour
permettre sa détection.
Dans l'exemple de réalisation illustré à la fig. 1, les moyens de correction 3 sont constitués par les caractéristiques géométriques du pôle
irrégulier Pi.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, les moyens de correction 3 sont constitués par une épaisseur réduite du pôle irrégulier Pi par rapport aux pôles réguliers N et S. Une telle forme de réalisation est avantageusement mise en oeuvre lorsque l'anneau magnétique multipolaire 1 est constitué par une couronne 4 formant support sur laquelle est adhérisée une bague 5 réalisée en élastomère chargé de particules magnétisées pour constituer les pôles réguliers N et S et le pôle irrégulier Pi. Selon cette méthode, la bague 5 est réalisée par moulage pour, ensuite, subir des aimantations localisées pour constituer les pôles magnétiques. Bien entendu, il peut être prévu que les moyens de correction 3 se trouvent réalisés par la forme du pôle irrégulier, par exemple sa profondeur axiale ou par un profil particulier. A cet égard, et tel que cela ressort de la fig. 3, les moyens de correction 3 sont constitués par une détermination du profil de l'épaisseur du pôle irrégulier Pi. Cette épaisseur du pôle irrégulier Pi varie de façon linéaire ou non, en fonction de sa position angulaire at sur l'anneau magnétique 1. Dans l'exemple illustré, le pôle irrégulier Pi présente, dans sa partie centrale, une épaisseur constante inférieure à celle des pôles adjacents. Cette partie centrale du pôle irrégulier Pi est prolongée, de part et d'autre, par une partie de raccordement présentant un profil croissant jusqu'à une valeur d'épaisseur égale à celle des pôles adjacents. Par ailleurs, les moyens de correction 3 peuvent être constitués par la réalisation du pôle irrégulier affectant une valeur d'aimantation différente par rapport à celle des pôles réguliers. Il peut ainsi être prévu de réaliser d'abord une aimantation de même valeur pour tous les pôles du codeur et ensuite une
désaimantation partielle pour le pôle irrégulier.
Il est à noter que la correction de l'induction magnétique créée par le pôle irrégulier Pi peut être assurée par une modification du matériau constitutif de la zone du support 4, placée en relation du pôle irrégulier Pi. A cet effet, il peut être envisagé de réaliser des trous dans la zone du support située en dessous du pôle
irrégulier Pi.
Le codeur I selon l'invention, tel que décrit ci-dessus, est destiné à être monté sur une cible tournante au sens général, à partir de laquelle au moins une position est déterminée. Selon une caractéristique préférée de réalisation, le codeur 1 selon l'invention est destiné à être monté sur une poulie d'entraînement montée en sortie du moteur d'un véhicule automobile, c'est-à-dire sur une poulie de distribution ou sur l'une des poulies auxiliaires. Selon une caractéristique avantageuse, telle que représentée aux fig. 4 et 5, le codeur 1 est monté sur la poulie d'entraînement 6 se trouvant dans l'axe du vilebrequin, afin de permettre une détection du point mort haut d'allumage d'un cylindre. Dans l'exemple illustré, le codeur 1 est monté sur la paroi radiale interne ou moyeu 7 (fig. 4) ou sur la paroi radiale externe 8 (fig. 5) d'une poulie d'entraînement 6. La bague 5 en élastoferrite est montée directement sur la poulie 6 qui constitue, par sa paroi radiale, la couronne support 4, ou indirectement par sa couronne support 4, qui est fixée par tous moyens appropriés sur la poulie. Tel que cela ressort des fig. 4 et 5, une cellule de détection 9, par exemple à effet Hall ou magnéto-résistive, est montée dans le dégagement délimité
entre les parois radiales externe 8 et interne 7 de la poulie.
Dans l'exemple de réalisation illustré ci-dessus, le capteur de position comporte, en tant que poulie d'entraînement, une poulie de vilebrequin munie d'un anneau magnétique adapté pour repérer une unique position. Il est à noter que l'objet de l'invention peut également être appliqué à la réalisation d'un capteur comportant un anneau magnétique I muni de plusieurs pôles irréguliers Pi permettant de repérer plusieurs positions. D'une manière avantageuse, l'anneau magnétique 1 comporte, par exemple, quatre pôles irréguliers Pi permettant de repérer la position des cylindres d'un moteur. L'anneau 1 est équipé de quatre pôles Sud irréguliers Pi séparés entre-eux par quatre pôles Nord. Chaque pôle irrégulier Pi est équipé des moyens de correction 3 conformes à l'invention. Dans l'exemple illustré, les moyens de correction 3 sont constitués par le choix d'un profil déterminé de l'épaisseur de chaque pôle irrégulier Pi. Un tel anneau est avantageusement destiné à être monté
sur une poulie, se trouvant dans l'axe de l'arbre à cames du moteur.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car
diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims (10)

REVENDICATIONS:
1 - Codeur pour capteur de position, du type comportant un anneau magnétique multipolaire (1) pourvu, sur sa circonférence, de pôles Nord (N) et de pôles Sud (S) alternés, et destiné à défiler devant une cellule de mesure délivrant un signal périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles, au moins l'un desdits pôles dit irrégulier (Pi), présentant entre ses deux pôles adjacents, un écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres pôles, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque pôle irrégulier, des moyens (3) de correction de la valeur du champ magnétique créé par le pôle irrégulier, de manière que le signal délivré par le passage des pôles voisins audit
pôle irrégulier, soit symétrique par rapport à la valeur nulle du champ magnétique.
2 - Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau magnétique multipolaire (1) est constitué par une couronne support (4) sur laquelle est fixé une bague (5) réalisée en élastomère chargée de particules magnétisées pour
constituer les pôles Nord et les pôles Sud alternés.
3 - Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de correction (3) sont constitués par une détermination des caractéristiques géométriques
du pôle irrégulier (Pi).
4 - Codeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de correction (3) sont constitués par une détermination du profil de l'épaisseur du pôle
irrégulier (Pi).
- Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de correction (3) sont constitués par un choix du matériau constitutif du pôle
irrégulier (Pi).
6 - Codeur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les
moyens de correction (3) sont constitués par le matériau constitutif de la couronne
support (4) située en relation du pôle irrégulier.
7 - Poulie d'entraînement en sortie de moteur d'un véhicule automobile,
caractérisée en ce qu'elle comporte un codeur (1) selon l'une des revendications 1
à 6, montée sur sa paroi radiale interne (7) ou externe (8).
8 - Poulie selon la revendication 7, caractérisée en ce que la couronne
support (4) du codeur est formée par une paroi radiale de la poulie.
9 - Poulie selon la revendication 7, caractérisée en ce que la couronne support (4) du codeur est formée par une bague rapportée sur la paroi radiale de la poulie. - Capteur de position, caractérisé en ce qu'il comporte une poulie
d'entraînement (6) conforme à l'une des revendications 7 à 9, équipée d'un
codeur (1) en relation duquel est montée une cellule de détection (9).
11 - Capteur de position selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il
comporte, en tant que poulie d'entraînement, une poulie de vilebrequin.
12 - Capteur de position selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte, en tant que poulie d'entraînement, une poulie de came comportant un
codeur (1) munie d'une série de pôles irréguliers (Pi).
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