FR2824910A1 - Capteur de couple et systeme de direction assistee electrique employant ce capteur - Google Patents

Abstract

Un capteur magnétique (1) comporte une barre de torsion (4) en alignement coaxial avec des arbres d'entrée et de sortie (2, 3), un aimant annulaire (5) fixé à une extrémité axiale de l'arbre d'entrée, une paire de culasses magnétiques (6) fixées à une extrémité axiale de l'arbre de sortie, et un capteur magnétique (7) pour détecter l'induction magnétique qui est générée entre la paire de culasses magnétiques. Chacune des culasses est munie de griffes (6a), uniformément espacées à la circonférence de la culasse, et dont le nombre est égal à celui des pôles N ou S disposés en alternance à la circonférence de l'aimant. Le capteur magnétique (7) est introduit dans un espace axial entre la paire de culasses magnétiques (6) sans venir en contact avec celles-ci.

Description

reliés par une poutre vibrante suivant l'une quelconque des revendications

1 à 6.

CAPTEUR DE COUPLE ET SYSTEME DE DIRECTION ASSISTEE

ELECTRIQUE EMPLOYANT CE CAPTEUR

La présente invention concerne un capteur de couple pour dé tecter un couple appliqué à une barre de torsion qu'on utilise dans un système de transmission de force de rotation, en particulier dans un sys

tème de direction assistée électrique.

De façon classique, conformément à un dispositif décrit dans le brevet JPA-8-159887, on utilise un aimant et un capteur magnétique pour détecter un couple de torsion appliqué à une barre de torsion. L'aimant est fixé à une extrémité axiale de la barre de torsion et le capteur magné tique est fixé à l'autre extrémité axiale de la barre de torsion. Lorsque le couple de torsion est appliqué aux extrémités axiales opposées de ia barre de torsion, la barre de torsion est vrillée, ce qui change un écart en rotation du capteur magnétique par rapport à l'aimant. Par conséquent, le capteur magnétique génère un signal de sortie sous la dépendance du

couple appliqué.

Conform éme nt au dispos itif de détectio n me nti on né ci-dess us, des contacts électriques tels qu'un balai et une begue pour fournir de l'énergie électrique au capteur magnétique et pour prélever un signal à partir de ce dernier sont nécessaires, du fait que l'aimant et le capteur magnétique sont fixés à des extrémités axiales opposées de la barre de torsion qui est soumise à une rotation. L'utilisation du balai et de la bague

est susceptible de degrader la fiabilité du dispositif de détection.

En outre, conformément à un autre dispositif de détection qui est décrit dans le brevet JP-A-6-281513, bien que ce dispositif soit simi laire à celui du brevet JP-A-8-159887 par le fait qu'il utilise l'aimant et le capteur magnétique, des engrenages hélicodaux, auxquels l'aimant est fixé, sont utilisés pour convertir le déplacement de rotation de l'extrémité axiale de la barre de torsion par rapport à l'autre extrémité axiale de la

barre de torsion, en un déplacement axial de l'aimant par rapport au cap-

teur magnétique qui est fixé à un botier. Par conséquent, les contacts électriques pour fournir de l'énergie électrique au capteur magnétique et pour capter un signal à partir de ce dernier ne sont pas nécessaires. Cependant, ce dispositif de détection utilise les engrenages, ce qui fait que la structure du dispositif de détection est complexe. En outre, le dispositif a un défaut en ce qui concerne le fonctionnement, du fait que des erreurs de détection et des retards de réponse semblent être inévita

bles à cause du jeu des engrenages et de l'usure possible des engrenages.

Un but de la présente invention est de procurer un capteur de couple n'utilisant pas de contacts électriques, dont la structure ait un plus

faible encombrement et dont le fonctionnement soit plus précis.

Un autre but de la présente invention est de procurer un sys

tème de direction assistée électrique incorporant le capteur de couple.

Un aspect de la présente invention procure un procédé pour as-

sembler aisément un élément ferromagnétique à des éléments magnéti-

ques doux dans le capteur de couple.

Pour atteindre n'importe lesquels des buts ci-dessus, dans un

capteur de couple destiné à détecter un couple de torsion devant être ap-

pliqué à un premier arbre et un second arbre, un élément élastique est disposé entre les premier et second arbres et est fixé à ceux-ci, de façon

que le premier arbre, I'élément élastique et le second arbre soient mu-

tuellement alignés de manière coaxiale. L'élément élastique est vrillé de

manière élastique lorsqu'un couple de torsion est appliqué au premier ar-

bre et au second arbre. Un élément ferromagnétique est accouplé à l'une

d'une position donnée du premier arbre et d'une position donnée de l'élé-

ment élastique d'un côté du premier arbre, et il peut tourner conjointe-

ment à lui. L'élément ferromagnétique produit un champ magnétique. Un élément magnétique doux est accouplé à l'une d'une position donnée du second arbre et d'une autre position donnée de l'élément élastique d'un côté du second arbre, et il peut tourner avec lui. L'élément magnétique doux est positionné à l'intérieur du champ magnétique et-forme un circuit magnétique de façon que l'induction magnétique qui est générée dans le circuit magnétique varie lorsque l'écart en rotation de l'élément magnéti

que doux par rapport à l'élément ferromagnétique est changé conformé-

ment à la torsion de l'élément élastique. Un capteur magnétique est posi-

tionné au voisinage de l'élément magnétique doux, et sans être en contact

avec lui, pour détecter l'induction magnétique générée dans le circuit ma-

gnétique.

Avec le capteur de couple envisagé ci-dessus, le capteur ma-

gnétique ne détecte pas directement le flux magnétique généré par l'élé-

ment ferromagnétique. Par conséquent, le capteur magnétique peut être fixé, par exemple, à un botier dans lequel le capteur de couple est logé, sans les contacts électriques, ce qui fait que la fiabilité du capteur de

couple est plus élevée.

Il est préférable d'avoir un élément magnétique doux auxiliaire

ayant une partie de collecte de flux magnétique dans le capteur de cou-

ple. L'élément magnétique doux auxiliaire est positionné au voisinage de l'élément magnétique doux pour introduire le flux magnétique provenant de l'élément magnétique doux, et concentrer ce flux, dans la partie de

collecte de flux magnétique. Par conséquent, le capteur magnétique dé-

tecte l'induction magnétique qui est générée dans le circuit magnétique à travers la partie de collecte de fiux magnétique. Du fait que le flux ma gnétique généré dans l'élément en matériau doux auxiliaire est concentré dans la partie de collecte de flux magnétique, le capteur magnétique peut

détecter la moyenne de l'induction magnétique générée sur une circonfé-

rence entière de l'élément magnétique doux. Par conséquent, des erreurs de détection sont difficilement occasionnées par des erreurs de fabrica

tion, un manque de précision dans l'assemblage des composants consti-

tuant le circuit magnétique ou un défaut d'alignement entre les premier et

second arbres.

De préférence, l'élément ferromagnétique est un aimant de forme annulaire ayant des pôles N et S disposés en alternance à la cir

conférence, et l'élément magnétique doux est une paire de culasses ma-

gnétiques de forme annulaire qui sont placées autour d'une circonférence extérieure de l'aimant et sont mutuellement opposées en direction axiale avec un espace axial entre elles. Chacune des culasses magnétiques a des griffes qui sont espacées radialement à des intervalles constants et dont le nombre est égal à celui de chacun des pôles N et S. En outre, les griffes de l'une des culasses magnétiques s'étendent axialement vers celles de l'autre culasse magnétique, et sont positionnées de manière à alterner, dans la direction de la circonférence, avec les griffes de l'autre culasse magnétique. Le capteur magnétique est placé dans l'espace axial entre la paire de culasses magnétiques.

Avec la structure indiquée ci-dessus, lorsque la position angu-

laire de l'aimant par rapport aux culasses magnétiques est changée lors-

que l'élément élastique subit une torsion, les griffes de l'une des culasses magnétiques se rapprochent des pôles N ou S et les griffes de l'autre cu lasse magnétique se rapprochent des pôles S ou N. La polarité du flux magnétique qui circule dans l'une des culasses magnétiques est opposée à celle dans l'autre culasse magnétique. Une induction magnétique positive ou négative, qui est pratiquement proportionnelle à la valeur de torsion de

l'élément élastique, est générée entre les deux culasses magnétiques.

En outre, il est préférable que l'élément magnétique doux auxi liaire soit une paire de culasses magnétiques auxiliaires de forme annu laire, ayant chacune la partie de collecte de flux magnétique. L'une des culasses magnétiques auxiliaires est placée autour d'une circonférence extérieure de la culasse magnétique correspondante, et l'autre culasse magnétique auxiliaire est placée autour d'une circonférence extérieure de l'autre culasse magnétique, de façon que les parties de collecte de flux

magnétique de la paire de culasses magnétiques auxiliaires soient mu-

tuellement opposées en direction axiale, avec un espace axial entre elles.

Dans ce cas, le capteur magnétique est placé dans l'espace axial entre

les parties de collecte de flux magnétique.

En outre, il est préférable qu'une longueur de l'espace axial en-

tre les deux parties de collecte de flux magnétique soit plus courte que

celle entre les deux parties de la paire de culasses magnétiques auxiliai-

res autres que les parties de collecte de flux magnétique. Cette structure

a pour fonction d'améliorer la précision de détection du capteur de couple.

A titre de variante, le capteur de couple peut avoir un premier élément de transmission de rotation par l'intermédiaire duquel l'aimant est accouplé à l'une de la position donnée du premier arbre et de la position donnée de l'élément élastique d'un côté du premier arbre, et un second élément de transmission de rotation par l'intermédiaire duquel l'élément magnétique doux est accouplé à l'autre de la position donnée du second arbre et de la position donnée de l'élément élastique d'un côté du second arbre. Dans ce cas, I'aimant et la paire de culasses magnétiques sont

placés axialement de manière parallèle à l'élément élastique.

De préférence, le premier élément de transmission de rotation consiste en une première roue dentée fixée au premier arbre et une se conde roue dentée fixée à l'aimant, les première et seconde roues den tées étant mutuellement en prise, et le second élément de transmission de rotation consiste en une troisième roue dentée fixé au second arbre et une quatrième roue dentée fixée aux culasses magnétiques, les troisième

et quatrième roues dentees étant mutuellement en prise.

Avec cette structure, une partie de détection telle que l'élément ferromagnétique, I'élément magnétique doux et le capteur magnétique peut être assemblée séparément des premier et second arbres et de I'élément élastique. Par conséquent, il est plus simple d'assembler la par

tie de détection, par exemple au système de direction assistée électrique.

En outre, la partie de détection peut être remplacée en un seul ensemble,

ce qui facilite une opération de maintenance.

Encore plus préférablement, chaque centre axial des griffes des deux culasses magnétiques est placé de façon à concider pratiquement avec une frontière entre des pôles N et S de l'aimant immédiatement ad jacents, lorsqu'un angle de torsion de l'élément élastique présente une valeur de référence. Lorsque l'élément élastique n'est pas soumis à une torsion, c'est-à-dire lorsque le couple de torsion n'est pas appliqué aux premier et second arbres, si le centre axial de griffes est placé de façon à concider pratiquement avec une frontière entre des pôles N et S de l'ai mant immédiatement adjacents, le capteur de couple est moins influencé par l'aimantation dont la valeur est abaissée du fait d'un changement de température. Si on utilise deux capteurs magnétiques dont les directions de détection de magnétisme sont mutuellement opposées, et s'ils sont de préférence placés symétriquement par rapport à un axe de l'élément ma gnétique doux, il est possible d'utiliser une différence des signaux de sor tie entre les deux capteurs pour annuler une dérive en température de I'aimant, des culasses magnétiques et du capteur magnétique, et la sen

sibilité du capteur de couple est doublée.

Selon une variante, le capteur magnétique peut être constitué

de plus de deux capteurs qui sont placés sur la circonférence à des inter-

valles constants et dont les directions de détection de magnétisme sont mutuellement les mêmes. Si les signaux de sortie des capteurs sont traités par un calcul d'addition ou de moyenne, la précision de détection du

capteur de couple est remarquablement améliorée, du fait que la fluctua-

tion dimensionnelle des composants de circuit magnétique tels que l'ai-

mant et les culasses magnétiques, et la fluctuation de position des cap

teurs magnétiques, ont moins d'influence.

Il est préférable qu'un joint magnétique recouvre au moins la circonférence extérieure du capteur magnétique. Le joint magnétique a pour fonction d'éliminer des influences du magnétisme terrestre et de champs magnétiques générés autour du capteur de couple, de façon à

éviter une détection erronée. Le joint magnétique peut recouvrir seule-

ment une circonférence extérieure du capteur magnétique ou une partie

entière du circuit magnétique du capteur de couple.

De préférence, la longueur axiale de l'aimant est supérieure à celle de la culasse magnétique. De la limaille de fer peut se coller à des bords de l'aimant sans entrer dans l'espace radial entre l'aimant et les

culasses magnétiques, ce qui n'a pas d'action nuisible sur le circuit ma-

gnétique pour détecter le couple, ce qui fait qu'une détection erronée peut

être évitée.

Dans le cas o le capteur de couple envisagé ci-dessus est in corporé dans un système de direction assistée électrique pour diriger une roue de véhicule, l'un des premier et second arbres est accouplé à une extrémité de la direction à laquelle le couple de direction est appliqué, l'autre des premier et second arbres est accouplé à un mécanisme de transmission de force de direction, et un moteur électrique communique

une force d'entranement au mécanisme de transmission de force de di-

rection en réponse à un courant de commande provenant d'un circuit de commande, sous la dépendance d'un signal de sortie détecté du capteur

magnétique, pour assister le couple de direction appliqué à la direction.

Si le capteur magnétique est un circuit intogré à effet Hall, le capteur de couple a un faible encombrement et est peu coûteux, du fait que des circuits auxiliaires tels qu'un circuit de réglage de gain, un circuit de réglage de décalage et un circuit de compensation de température ne sont pas nécessaires, ce qui fait que le capteur de couple peut être com posé d'un plus petit nombre de composants. En outre, du fait que le cir cuit intégré à effet Hall n'exige pas un circuit oscillant, ce qui fait qu'il y a trés peu de bruit rayonné, le circuit intégré à effet Hall n'occasionne pas

un problème de bruit pour des dispositifs électriques environnants.

Il est préférable que le circuit de commande comporte une pla quette sur laquelle le capteur magnétique est monté simultanément. Dans ce cas, des faisceaux de câblage et des connecteurs pour connecter le capteur de couple et le circuit de commande ne sont pas nécessaires, ce qui entrane une réduction de coût et une meilleure fiabilité, du fait de

l'absence de contacts électriques.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront

mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de

réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la des cription se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un capteur de couple conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 2A est une coupe du capteur de couple de la figure 1; La figure 2B est une vue en plan d'un aimant et de culasses magnétiques du capteur de couple de la figure 1; La figure 2C est une vue en élévation de l'aimant et des culas ses magnétiques du capteur de couple de la figure 1; La figure 3A est une vue en perspective d'un capteur de couple conforme à une modification du premier mode de réalisation; La figure 3B est une vue en perspective éclatée du capteur de couple de la figure 3A; La figure 4A est une représentation schématique de l'aimant et des culasses magnétiques lorsqu'une barre de torsion est soumise à une torsion dans une direction, conformément au premier mode de réalisation; La figure 4B est une représentation schématique de l'aimant et des culasses magnétiques lorsque la barre de torsion n'est pas soumise à une torsion conformément au premier mode de réalisation; La figure 4C est une représentation schématique de l'aimant et des culasses magnétiques lorsque la barre de torsion est soumise à une

torsion dans une autre direction, conformément au premier mode de réali-

sation; La figure 4D est une représentation graphique montrant une re lation entre l'induction magnétique et l'angle de torsion de la barre de tor- sion conformément au premier mode de réalisation; La figure 5 est une vue en perspective éclatée d'un capteur de couple conforme à un second mode de réalisation de la présente invention; La figure 6 est une coupe du capteur de couple de la figure 5; La figure 7 est une vue en perspective éclatée d'une partie d'un capteur de couple conforme à un troisième mode de réalisation de la pré sente invention; La figure 8 est une vue en perspective éclatée d'une partie d'un capteur de couple conforme à un quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure 9 est une vue en perspective éclatée d' u ne partie d' un capteur de couple conforme à un cinquième mode de réalisation de la présente invention; La figure 10 est une vue en perspective éclatée d'une partie d'un capteur de couple conforme à un sixième mode de réalisation de la présente invention;

La figure 11 est une représentation graphique montrant une re-

lation entre l'induction magnétique et l'angle magnétique ou mécanique de la barre de torsion, conformément à un septième mode de réalisation de la présente invention; La figure 12 est une coupe d'un capteur de couple conforme à un huitième mode de réalisation de la présente invention; La figure 13 est une coupe d'un capteur de couple dans un but de comparaison avec le capteur de couple conforme au huitième mode de réalisation;

La figure 14 est une vue en plan d'un capteur de couple con-

forme à un neuvième mode de réalisation de la présente invention; La figure 15 est une coupe du capteur de couple de la figure 14; La figure 16 est une coupe d'un capteur de couple conforme à une modification du neuvième mode de réalisation; La figure 17 est une représentation schématique d'un système de direction assistée électrique entier, conforme à un dixième mode de réalisation de la présente invention; La figure 18 est une coupe d'un capteur de couple conforme à un onzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 19 est une coupe d'un capteur de couple conforme à un douzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 20A est une vue en perspective d'un capteur de cou pleur conforme à un treizième mode de réalisation de la présente invention; La figure 20B est une vue en plan d'un élément de transmission de rotation du capteur de couple de la figure 20A; La figure 21A est une coupe d'un capteur de couple monté sur un botier de colonne conformément à un quatorzième mode de réalisation de la présente invention; La figure 21B est une représentation schématique du capteur de couple de la figure 21A, vu en direction axiale; La figure 22A est une coupe d'un capteur de couple monté sur un botier de colonne conformément à une modification du quatorzième mode de réalisation; et La figure 22B est une représentation schématique du capteur de

couple de la figure 22A, en vue axiale.

Premier mode de réalisation On décrira un capteur de couple 1 conforme à un premier mode

de réalisation en se référant aux figures 1 à 4D.

La figure 1 montre une vue en perspective éclatée du capteur de couple 1. La figure 2A est une coupe du capteur de couple 1. Les figures 2B et 2C montrent respectivement des vues en plan et en élévation d'un

aimant et de cu lasses mag nétiq ues.

Le capteur de couple 1 est applicable, par exemple, à un sys téme de direction assistée électrique pour un véhicule (voir la figure 17), et il est disposé entre un arbre d'entrée 2 et un arbre de sortie 3 qui constituent un arbre de direction. Le capteur de couple 1 est destiné à

détecter un couple de direction appliqué à l'arbre de direction.

Le capteur de couple 1 est composé d'une barre de torsion 4 (élément élastique) accouplé de façon coaxiale à l'arbre d'entrée 2 et à I'arbre de sortie 3, d'un aimant 5 (élément ferromagnétique) fixé à une extrémité axiale de l'arbre d'entrce 2 d'un côté de l'arbre de sortie 3, d'une paire de culasses magnétiques 6 (élément magnétique doux) fixées sur une extrémité axiale de l'arbre de sortie 3, et d'un capteur magnétique 7 pour détecter l'inductance magnétique qui est générée entre la paire de

culasses magnétiques 6.

Des extrémités axiales opposées de la barre de torsion 4 sont

introduites dans des trous des arbres d'entrée et de sortie 2 et 3, respec-

tivement, et sont fixées par des goupilles 8 à l'autre extrémité axiale de

I'arbre d'entrée 2 et à l'autre extrémité axiale de l'arbre de sortie 3, res-

pectivement. La barre de torsion 4 a des caractéristiques torsion/couple données, nécessaires pour produire un déplacement de rotation approprié de son extrémité axiale par rapport à son autre extrémité axiale. Ainsi, lorsque la barre de torsion 4 est soumise à une torsion, I'extrémité axiale de l'arbre d'entrée 2 peut être tournée, ou déplacée dans la direction de

la circonférence, par rapport à l'extrémité axiale de l'arbre de sortie 3.

L'aimant 5, qui a une forme annulaire et est constitué de pôles

N et S qui sont disposés en alternance dans la direction de la circonfé-

rence de l'aimant, est placé à l'extérieur d'une circonférence extérieure de

la barre de torsion 4. L'aimant 5 a par exemple 24 pôles.

Comme représenté sur la figure 1, chacune de la paire de cu-

lasses magnétiques 6 (6A, 6B) a une forme annulaire et elle est disposé

autour et au voisinage d'une circonférence extérieure de l'aimant 5. Cha-

cune des cu lasses magnétiques 6A ou 6B est m un ie de griffes 6a qui sont

espacées à des intervalles constants sur la circonférence, et dont le nom-

bre est égal à celui des pôles N ou S de l'aimant 5 (12 exemplaires). Les culasses de la paire de cu lasses magnétiques 6 sont fixées su r une base ou un support de fixation 9 (voir la figure 2), et supportées par ce dernier, de manière que les griffes 6a de la culasse magnétique 6A et les griffes 6a de la culasse magnétique 6B s'étendent axialement dans une direction dans laquelle elles viennent près les unes des autres, et sont disposées

de manière à alterner mutuellement dans la direction de la circonférence.

Dans un état dans lequel la barre de torsion 4 n'est pas soumise à une torsion (lorsque le couple de torsion n'est pas appliqué à la barre de torsion 4 pour faire tourner l'arbre d'entrée 2 par rapport à l'arbre de 1 1 sortie 3), chaque centre axial des griffes 6a des culasses magnétiques 6 (6A, 6B) est positionné de façon à coincider avec une frontière entre des

pôles N et S immédiatement adjacents de l'aimant 5.

Comme la figure 2C le montre plus clairement,. Ie capteur ma gnétique 7 est placé dans un espace axial G qui existe entre la culasse

magnétique 6A et la culasse magnétique 6B, et il détecte l'induction ma-

gnétique qui est générée entre les culasses magnétiques 6A et 6B. Le

capteur magnétique 7 est fixé à une position donnée d'un boitier (non re-

présenté), sans venir en contact avec les culasses magnétiques 6.

Le capteur magnétique 7 comporte un élément à effet Hall, un circuit intégré à effet Hall ou un élément à magnétorésistance qui émet un signal électrique (par exemple un signal de tension) dont la valeur est

convertie à partir d'une valeur de l'induction magnétique détectée.

Bien que l'aimant 5 soit fixé à une extrémité axiale de l'arbre d'entrée 2 et que les culasses magnétiques 6 soient fixées à une extré mité axiale de l'arbre de sortie 3 dans le mode de réalisation ci-dessus, comme représenté sur les figures 1 à 2C, I'aimant 5 peut être fixé à l'ex trémité axiale de la barre de torsion 4 d'un côté de l'arbre d'entrée 2, et les culasses magnétiques 6 peuvent être fixées à l'autre extrémité axiale de la barre de torsion 4 d'un côté de l'arbre de sortie 3, comme repré senté sur les figures 3A et 3B. Dans ce cas, une surface intérieure de l'aimant de forme annulaire 5 est emmanchée avec serrage sur une sur face extérieure de la barre de torsion 4, et un trou intérieur d'un support 9A pour supporter les culasses magnétiques de forme annulaire 6A et 6B est emmanché avec serrage sur la surface extérieure de la barre de tor

sion 4.

L'aimant 5 et les culasses magnétiques 6 sont assemblés dans le capteur de couple 1 et l'aimant 5 est positionné par rapport aux culas ses magnétiques 6 par les étapes suivantes: (1) on fixe les culasses magnétiques 6 de forme annulaire à la barre de torsion 4 d'un côté de l'arbre de sortie 3 ou à l'extrémité axiale de l'arbre de sortie 3, par exemple, par emmanchement avec serrage ou collage, (2) on introduit l'aimant 5 dans les culasses magnétiques 6 de forme annulaire et on maintient l'aimant 5 à l'intérieur de façon à permet

tre une libre rotation par rapport à ia barre de torsion 4 ou à l'arbre d'en-

trée 2, à titre d'assemblage provisoire,

(3) on définit une position de repos de l'aimant à laquelle l'ai-

mant 5 repose à l'intérieur des culasses magnétiques 6 de forme annu laire, sous l'effet de la force d'attraction magnétique qui est produite en- tre l'aimant 5 et les culasses magnétiques 6 de forme annulaire, et

(4) on fixe l'aimant 5 sur la barre de torsion 4 d'un côté de l'ar-

bre d'entrée 2 ou à l'extrémité axiale de l'arbre d'entrée 2, de manière

que l'aimant 5 conserve la position de repos d'aimant.

Le fonctionnement du capteur de couple 1 est décrit ci-après.

Comme représenté sur la figure 4B, dans l'état dans lequel un couple n'est pas appliqué à la barre de torsion 4, ce qui fait que l'arbre d'entrse 2 n'est pas tourné par rapport à l'arbre de sortie 3, c'est-à- dire à une position neutre dans laquelle la barre de torsion 4 ne présente pas de torsion, chaque centre axial des griffes 6a des culasses magnétiques 6 concide avec une frontière entre les pôles N et S immédiatement adja cents de l'aimant 5. Dans ce cas, du fait que le nombre de lignes de force magnétique passant entre chacun des pôles N et chacune des griffes 6a est égal à celui des lignes passant entre chacune des griffes 6a et chacun des pôles S. les lignes de force magnétique sont fermées à l'intérieur des culasses magnétiques 6A et 6B respectives et ne fuient pas vers l'espace axial G entre la culasse magnétique 6A et la culasse magnétique 6B. Par conséquent, la valeur de l'induction magnétique que détecte le capteur magnétique 7 est égale à zéro, comme représenté sur la figure 4D.

Comme représenté sur la figure 4A ou 4C, dans un état dans lequel un couple est appliqué à la barre de torsion 4, de façon que l'arbre d'entrée 2 soit tourné par rapport à l'arbre de sortie 3, c'est-à-dire lorsque la barre de torsion 4 présente une torsion, une position angulaire de l'ai mant 5, qui est fixé à l'arbre d'entrée 2, par rapport à la paire de culasses magnétiques 6, qui sont fixées à l'arbre de sortie 3, est changée dans la direction de la circonférence. Du fait que chaque centre axial des griffes 6a des culasses magnétiques 6 est décalé dans la direction de la circon férence à partir d'une frontière entre les pôles N et S respectifs de l'ai mant 5, le nombre de lignes de force magnétique correspondant à un pôle N ou S augmente dans chacune des culasses magnétiques 6A et 6B. Du 1 3 fait que la polarité des lignes de force magnétique dont le nombre aug mente dans l'une des culasses magnétiques 6A est opposée à celle dans l'autre culasse magnétique 6B, une induction magnétique est générée en tre les culasses magnétiques 6A et 6B, c'est-a- dire dans l'espace axial G. La valeur de l'induction magnétique est approximativement proportionnelle à une valeur de torsion de la barre de torsion 4, et sa polarité peut être inversée conformément à la direction dans laquelle la barre de torsion 4

présente une torsion.

On décrira ci-après des avantages du capteur de couple 1 con

forme au premier mode de réalisation.

Lorsque la barre de torsion 4 est soumise à une torsion et la position relative de l'aimant 5 par rapport à la paire de culasses magnéti ques 6 est changée dans la direction de la circonférence, I'induction ma gnétique entre la paire de culasses magnétiques 6 est changée sur une circonférence entière de celles-ci, et la valeur de l'induction magnétique est identique en toute position sur la circonférence. Par consequent, si le capteur magnétique 7 est placé dans une position donnée dans l'espace axial G de part et d'autre duquel les culasses magnétiques 6A et 6B sont disposées en regard l'une de l'autre, le capteur magnétique 7 peut détecter I'induction magnétique entre la paire de culasses magnétiques 6 sans ve nir en contact avec les culasses magnétiques 6. Par conséquent, la fiabilité de détection du capteur de couple 1 est plus élevée, du fait que les.con tacts électriques (par exemple le balai et la bague) pour le capteur ma

gnétique 7 ne sont pas nécessaires.

En outre, du fait que chaque centre axial des griffes 6a des cu lasses magnétiques 6 concide avec une frontière entre les pôles N et S de l'aimant 5 qui sont immédiatement adjacents, lorsque la barre de tor sion 4 n'est pas soumise à une torsion, un point neutre du capteur ma gnétique 7 ne peut pas jamais être décalé, même si la force magnétique de l'aimant 5 est changée à cause d'un changement de température, comme représenté sur la figure 4D. Par conséquent, le capteur de couple 1 a peu de chances d'être affecté par une dérive de décalage, et son

exactitude au voisinage du point neutre est plus stable.

En outre, du fait qu'après que la position de repos de l'aimant a été définie, I'aimant 5 est fixé à la barre de torsion 4 ou à l'arbre d'entrée 2, de façon à maintenir la position de repos de l'aimant, la position de l'aimant 5 par rapport aux culasses magnétiques 6 peut être définie de manière exacte de façon que le signal de sortie du capteur magnétique soit pratiquement égal à zéro, lorsque la barre de torsion 4 n'est pas soumise à une torsion. Second mode de réalisation On décrira un capteur de couple 1 conforme à un second mode

de réalisation en se référant aux figures 5 et 6.

La figure 5 montre une vue en perspective éclatée d'un capteur

de couple 1. La figure 6 est une coupe du capteur de couple 1.

Le capteur de couple 1 conforme au second mode de réalisation comporte une paire d'anneaux de collecte de flux magnétique 10 (élément magnétique doux auxiliaire), en plus des composants du premier mode de réalisation. Chacun des anneaux de collecte de flux magnétique 10 (1 OA, B) est constitué du même matériau magnétique doux que les culasses magnétiques 6, et il a une forme annulaire. Les anneaux de collecte de flux magnétique 1 OA et 1 OB sont placés autour et au voisinage des cir conférences extérieures des culasses magnétiques 6A et 6B, respective ment. Chacun des anneaux de collecte de flux magnétique 10 est muni

à une position de sa circonférence d'une plaquette de collecte plate 10a.

Les plaquettes de collecte 10a des anneaux de collecte de flux magnéti que 1 OA et 1 OB sont disposoes face à face en direction axiale. La dis tance axiale entre les plaquettes de collecte 10a est plus courte que celle entre les autres parties des anneaux de collecte de flux magnétique 10A et 10B. Le capteur magnétique 7 est placé entre les plaquettes de collecte a disposées face à face en direction axiale, et il détecte l'induction ma

gnétique qui est générée entre les plaquettes de collecte 10a.

Avec la structure indiquée ci-dessus, le flux magnétique que génère l'aimant 5 est collecté en priorité sur les plaquettes de collecte 10a, par l'intermédiaire des culasses magnétiques 6, du fait que les anneaux de collecte de flux magnétique 10 constituent une partie de circuit ma gnétique. Le capteur magnétique 7 détecte l'induction magnétique entre les plaquettes de coilecte 10a, dont la valeur est une valeur moyenne de 1 5 I'induction magnétique entre les circonférences entières des culasses magnétiques 6. Par conséquent, dans le capteur de couple 1 conforme au second mode de réalisation, des erreurs de détection peuvent difficilement être occasionnées par des erreurs de fabrication, une précision d'assem blage insuffisante des composants constituant le circuit magnétique ou un

défaut d'alignement entre les arbres d'entrée et de sortie 2 et 3.

Troisième mode de réalisation On décrira un capteur de couple 1 conforme à un troisième mode de réalisation en se référant à la figure 7. La figure 7 montre une

vue en perspective éclatée d'une partie du capteur de couple 1.

Le capteur de couple 1 conforme au troisième mode de réalisa tion comporte deux capteurs magnétiques 2 qui sont placés dans l'espace axial entre les culasses magnétiques 6A et 6B. Les directions de détec tion de magnétisme des capteurs magnétiques 7 respectifs sont mutuel lement opposées, comme indiqué par des flèches sur la figure 7. Chacun des capteurs magnétiques 7 est connecté à un circuit différentiel 11. Le circuit différentiel 11 émet un signal de couple après que des signaux de sortie des capteurs magnétiques 7, qui sont appliqués aux entrées du circuit

différentiel 11, ont été traités de manière différentielle dans ce circuit.

Dans le cas d'un seul capteur magnétique 7, la fluctuation de détection sous la dépendance d'une position à laquelle le capteur magné tique est placé est relativement grande. Cependant, du fait que le capteur de couple 1 conforme au troisième mode de réalisation comporte deux capteurs magnétiques 7, la fluctuation de détection sous la dépendance des positions auxquelles les capteurs magnétiques sont placés est plus faible. En outre, la différence des signaux de sortie entre les capteurs magnétiques 7 peut effectivement être utilisée pour annuler une dérive en

température et pour augmenter la sensibilité de détection.

Le circuit différentiel 11 peut être ou ne pas être un composant du capteur de couple 1. Si le circuit différentiel n'est pas un composant du capteur de couple 1, une unité de commande électronique (non repré sentée) joue le rôle du circuit différentiel 11 et peut accomplir des traite ments différentiels sur la base des signaux de sortie des capteurs ma

gnétiques 7, pour calculer le couple.

Les deux capteurs magnétiques conformes au troisième mode de réalisation peuvent également être appliqués au second mode de réali sation. Quatrième mode de réalisation On décrira un capteur de couple 1 conforme à un quatrième mode de réalisation en se référant à la figure 8. La figure 8 montre une

vue en perspective éclatée d'une partie d'un capteur de couple 1.

Le capteur de couple 1 conforme au quatrième mode de réalisa tion comporte deux capteurs magnétiques 7, ce qui est similaire au troi sième mode de réalisation. Les deux capteurs magnétiques 7 sont dispo sés symétriquement par rapport à la barre de torsion 4 (sur des côtés de la barre de torsion 4 opposés en direction radiale), dans l'espace axial entre les culasses magnétiques 6A et 6B. Les directions de détection de magnétisme des capteurs magnétiques 7 respectifs sont mutuellement opposées, comme indiqué par des flèches sur la figure 8. Chacun des capteurs magnétiques 7 est connecté à un circuit différentiel 11. Le circuit différentiel 11 émet un signal de couple après que des signaux de sortie provenant des capteurs magnétiques 7, qui sont appliqués au circuit diffé

rentiel 11, ont été traités de manière différentielle dans ce circuit.

Du fait que le capteur de couple 1 conforme au quatrième mode de réalisation comporte deux capteurs magnétiques 7, ce qui est similaire au troisième mode de réalisation, la détection est moins affectée par des positions auxquelles les capteurs magnétiques sont placés, et par consé quent la précision de détection est plus élevée, en comparaison avec

celle du capteur magnétique unique.

En outre, une différence des signaux de sortie entre les cap teurs magnétiques 7 peut être utilisée effectivement pour annuler une dé rive en température et pour doubler la sensibilité de détection, du fait que la grandeur physique de détection est doublée. En outre, le défaut d'ali gnement entre les arbres d'entrée et de sortie 2 et 3 affecte moins la pré

cision de détection.

Le circuit différentiel 11 peut être ou ne pas étre un composant du capteur de couple 1. Si le circuit différentiel 11 n'est pas un compo sant du capteur de couple 1, une unité de commande électronique (non représentee) joue le rôle du circuit différentiel 11 et peut accomplir des traitements différentiels sur la base des signaux de sortie des capteurs

magnétiques 7 pour calculer le couple.

Cinquième mode de réalisation On décrira un capteur de couple 1 conforme à un cinquième mode de réalisation en se référant à la figure 9. La figure 9 montre une

vue en perspective éclatée d'une partie d'un capteur de couple 1.

Le capteur de couple 1 conforme au cinquième mode de réalisa tion comporte deux capteurs magnétiques 7 disposés symétriquement par rapport à la barre de torsion 4 dans les plaquettes de collecte 1 Oa des anneaux de collecte de flux magnétique 10 (1 OA, 1 OB), ce qui est simi laire au second mode de réalisation. Les plaquettes de collecte 10a con formes au cinquième mode de réalisation sont deux paires de plaquettes de collecte 10a qui sont espacées à des intervalles de 180 dans la direc

tion de la circonférence, comme représenté sur la figure 9.

Chacun des deux capteurs magnétiques 7 est placé entre l'une des paires des plaquettes de collecte 10a disposées face à face en direc tion axiale. Les directions de détection de magnétisme des capteurs ma gnétiques 7 respectifs sont mutuellement opposees, comme indiqué par des flèches sur la figure 9. Chacun des capteurs magnétiques 7 est con necté à un circuit différentiel 11. Le circuit différentiel 11 émet un signal de couple après que des signaux de sortie provenant des capteurs ma

gnétiques 7 ont été traités de manière différentielle dans ce circuit.

Le cinquième mode de réalisation a non seulement un avantage consistant en ce que chacun des capteurs magnétiques 7 détecte une valeur moyenne de l'induction magnétique entre les circonférences des culasses magnétiques 6, à cause de l'utilisation des anneaux de collecte de flux magnétique 10, mais également un autre avantage consistant en ce que la sensibilité de détection est doublée et le défaut d'alignement entre les axes d'entrse et de sortie 2 et 3 affecte moins la précision de détection. Sixième mode de réalisation On décrira un capteur de couple 1 conforme à un sixième mode de réalisation en se référant à la figure 10. La figure 10 montre une vue

en perspective éclatée d'une partie d'un capteur de couple 1.

Le capteur de couple 1 conforme au sixième mode de réalisa-

tion a plus de deux exemplaires de capteurs magnétiques 7 (trois exem-

plaires de capteurs magnétiques 7 dans ce mode de réalisation).

Les trois capteurs magnétiques 7, qui sont espacés à des inter valles constants dans la direction de la circonférence, sont disposés dans l'espace axial entre les culasses magnétiques 6A et 6B et sont connectés à un circuit de calcul 12. Les directions de détection de magnétisme des

capteurs magnétiques 7 respectifs sont mutuellement les mêmes. Le cir-

cuit de calcul 12 émet un signal de couple après un traitement pour addi tionner les signaux de sortie des trois capteurs magnétiques 7, ou faire la

moyenne de ces signaux.

Du fait que le capteur de couple 1 conforme au sixième mode de réalisation comporte trois capteurs magnétiques 7 et leurs signaux de sortie sont traités par addition ou calcul de moyenne, la précision de dé tection est remarquablement améliorée, en comparaison avec celle du capteur magnétique 7 unique, dont la détection de l'induction magnétique est fortement affectée par la position à laquelle le capteur magnétique 7

est placé.

Le circuit de calcul 12 peut être ou ne pas être un composant du capteur de couple 1. Si le circuit de calcul 12 n'est pas un composant du

capteur de couple 1, une unité de commande électronique (non repré-

sentée) joue le rôle du circuit de calcul 12 et peut accomplir des traite-

ments d'addition ou de calcul de moyenne sur la base des signaux de

sortie des capteurs magnétiques 7, pour calculer le couple.

Sentième mode de réalisation La figure 11 montre une représentation graphique illustrant une relation entre un angle de torsion de la barre de torsion 4 (un angle

d'écart entre l'aimant 5 et les culasses magnétiques 6), et l'induction ma-

gnétique générée entre les culasses magnétiques 6. L'angle de torsion de la barre de torsion 4 est représenté comme un angle de torsion maximal de la barre de torsion 4 en fonction d'un nombre de pôles de l'aimant 5 ou

des culasses magnétiques 6.

Comme représenté sur la figure 11, si la formule (1) suivante

est vérifiée, le couple peut être détecté de manière exacte (zone sensible).

émax X n < 120 [degrés] '. (1) en désignant par émaX l'angle de torsion maximal de la barre de torsion 4

et par n un nombre de pôles de l'aimant 5 ou des culasses magnétiques 6.

De préférence, si la formule (2) suivante est vérifiée, le couple peut être détecté de façon plus exacte du fait que la valeur de l'induction magnétique change de façon plus linéaire en fonction de l'angle de tor

sion maximal de la barre de torsion 4 (zone linéaire).

émax X n < 60 [degrés].. (2) Huitième mode de réalisation On décrira un capteur de couple 1 conforme à un huitième mode de réalisation en se référant à la figure 12. La figure 12 montre une vue

en perspective éclatée d'un capteur de couple 1.

Le capteur de couple 1 conforme au huitième mode de réalisa-

tion comporte un aimant 5 dont la longueur axiale est supérieure à celle

des culasses magnétiques 6, comme représenté sur la figure 12.

Par exemple, dans le capteur de couple 1 dans lequel une lon gueur axiale de l'aimant 5 est pratiquement égale ou inférieure à celle des culasses magnétiques 7, un espace radial entre l'aimant 5 et les culasses magnétiques 7 est susceptible d'être rempli par de la limaille de fer Q. si celle-ci s'introduit dans le capteur de couple 1 à partir de l'extérieur, ce

qui occasionne un court-circuit du circuit magnétique et donc une détec-

tion erronée.

Cependant, dans un cas dans lequel des extrémités axiales op-

posces de l'aimant 5 font saillie en direction axiale à l'extérieur des ex-

trémités axiales opposées des culasses magnétiques 7, comme repré senté dans le huitième mode de réalisation, la limaille de fer Q est collée

aux bords de l'aimant 5 (du fait que l'aimant 5 a une caractéristique con-

sistant en ce que le flux magnétique est concentrce sur ses bords), ce qui n'affecte pas de manière nuisible le circuit magnétique pour la détection

du couple, grâce à quoi la détection erronée peut être évitée.

* Neuvième mode de réalisation La figure 14 montre une vue en plan d'un capteur de couple 1 conforme à un neuvième mode de réalisation. La figure 15 montre une

coupe du capteur de couple 1 conforme au neuvième mode de réalisation.

Le capteur de couple 1 conforme au neuvième mode de réalisa tion comporte un joint magnétique 13 (matériau magnétique) recouvrant une partie pratiquement entière de son circuit magnétique: Le joint magnétique 13 a une forme cylindrique, comme repré senté sur les figures 14 et 15. Le joint magnétique 13 a pour effet de blo quer des influences du magnétisme terrestre et de champs magnétiques générés autour du capteur de couple 1, de façon à éviter une détection erronée. En outre, comme représenté sur la figure 16, le joint magnéti que 13 peut recouvrir seulement le capteur magnétique 7, sans recouvrir

la totalité du circuit magnétique du capteur de couple 1.

Dixième mode de réalisation On décrira en relation avec la figure 17 un système de direction assistée électrique incorporant le capteur de couple de la présente inven

tion, conforme à un dixième mode de réalisation.

Le système de direction assistée électrique conforme au dixième mode de réalisation est composé d'un moteur électrique 15 pour communiquer une force supplémentaire à un mécanisme de transmission de force de direction 14A, qui accouple l'arbre de sortie 3 et des roues 14B, pour assister le couple de direction qu'un conducteur applique à un volant 14, du capteur de couple 1 pour détecter le couple de direction ap pliqué au volant 14 et d'un circuit de commande pour commander le cou rant à fournir au moteur électrique 15 en réponse à la valeur du couple que détecte le capteur de couple 1. La structure du capteur de couple 1

est par exemple la même que celle du premier mode de réalisation.

Du fait que le système de direction assistée électrique envisagé cidessus ne comporte pas une bobine pour détecter le changement de champs magnétiques et une bobine pour compenser un changement de température, qui sont incorporées dans un système de direction assistee électrique classique, un grand botier pour loger ces bobines n'est pas necessalre. En outre, le capteur de couple 1 n'émet pas des bruits électri ques et il a une plus faible consommation, du fait qu'un courant alternatif

n'est pas appliqué à la bobine comme dans le capteur de couple classique.

Le capteur magnétique 7 utilise le circuit intégré à effet Hall, ce qui fait que le capteur de couple 1 a un faible encombrement et est peu coûteux, du fait que des circuits auxiliaires tels qu'un circuit de réglage de gain, un circuit de réglage de décalage et un circuit de compensation de température ne sont pas nécessaires, grâce à quoi le capteur de cou ple 1 peut être composé d' u n petit nom bre de com posants. En outre, du fait que le circuit intégré à effet Hall n'exige pas un circuit oscillant, ce qui fait qu'il y a peu de bruits rayonnés, le circuit inté gré à effet Hall n'occasionne pas un problème de bruit pour des disposi

tifs électriques environnants.

En outre, du fait que des composants électriques autres que le circuit intégré à effet Hall ne sont pas nécessaires, le capteur magnétique 7 peut fonctionner avec une moindre consommation d'énergie et à une température relativement élevée, que le circuit intégré à effet Hall peut

supporter pendant son utilisation.

En outre, du fait que le réglage de gain, le réglage de décalage et la compensation de température, qui ont été accomplis par une unité de commande électronique dans le capteur de couple classique, peuvent être effectués dans le circuit intégré à effet Hall, I'assurance de qualité du capteur de couple 1 s'applique à une seule entité, et si le capteur de cou ple 1 dévient défectueux, il est possible de remplacer seulement le cap teur de couple 1 défectueux, sans examiner les autres composants tels qu'une unité de commande électronique. En outre, il n'est pas nécessaire d'initialiser le capteur de couple 1, lorsque le capteur de couple 1 est as semblé dans un système de capteur de couple, par exemple dans le sys tème de direction assistée électrique, ce qui conduit à une productivité

supérieure et un coût inférieur.

Onzième mode de réalisation Comme représenté sur la figure 18, un système de direction as sistée électrique conforme à un onzième mode de réalisation comporte une carte de circuit 17 sur laquelle le circuit de commande 16 (voir la fi gure 17) et le capteur magnétique 7 pour le capteur de couple 1 sont si multanément installés. La carte de circuit 17 est fixee, par exemple avec

des vis, sur un botier 18 dans lequel le capteur de couple 1 est logé.

Dans ce cas, des faisceaux de câblage et des connecteurs pour connecter le capteur de couple 1 et le circuit de commande 16 ne sont pas nécessaires, ce qui conduit à une réduction de co t et une meilleure

fiabilité du fait de l'absence de contacts électriques.

Douzième mode de réalisation Comme représenté sur la figure 19, dans un système de direc tion assistée électrique conforme à un douzième mode de réalisation, le capteur magnétique 7 est monté sur un connecteur ou une fiche 21 d'un faisceau de câblage 20 pour connecter le capteur de couple 1 et le circuit

de commande 16.

Dans ce cas, si le connecteur 21 du capteur magnétique 7 est simplement introduit dans un boitier 18 du capteur de couple 1, I'assem

blage du capteur magnétique 7 est plus simple.

Treizième mode de réalisation Dans un système de direction assistée électrique conforme à un treizième mode de réalisation, une partie de détection S du capteur de couple 1 peut être assemblée à un moment ultérieur. La partie de détec tion S est composée d'un aimant 5 de forme annulaire, d'une paire de cu lasses magnétiques 6 (6A, 6B) de forme annulaire et d'un capteur magné

tique 7.

Comme représenté sur la figure 20, un arbre d'entrée 3, une barre de torsion 4 et un arbre de sortie 3 sont mutuellement en aligne ment axial. La partie de détection S est placée axialement dans une orientation parallèle à la barre de torsion 4. L'arbre d'entrée 2 est accou plé à l'aimant 5 par l'intermédiaire d'un premier élément de transmission de couple qui est composé d'une roue dentee 22 fixce de façon coaxiale à I'arbre d'entrée 2, et d'une roue dentée 23 fixée de façon coaxiale à l'ai mant 5a. Les roues dentées 22 et 23 sont en prise, de façon que la rota tion de l'arbre d'entrée 2 soit transmise à l'aimant 5. L'arbre de sortie 3 est accouplé aux culasses magnétiques 6 par l'intermédiaire d'un second élément de transmission de couple qui est composé d'une roue dentée 24 fixée de façon coaxiale à l'arbre de sortie 3, et d'une roue dentée 25 fixce de façon coaxiale aux culasses magnétiques 6. Les roues dentées 24 et sont en prise, de façon que la rotation de l'arbre de sortie 3 soit

transmise aux culasses magnétiques 6.

Avec la structure envisagée ci-dessus, la partie de détection S peut être assemblée séparément après que l'arbre d'entrée 2 avec la roue dentée 22, la barre de torsion 4, I'arbre de sortie 3 avec la roue dentée

, le moteur électrique 15 (voir la figure 17) et le mécanisme de trans-

mission de force de direction 14A (voir la figure 17) ont été assemblés à I'avance. Ainsi, il est plus simple d'assembler la partie de détection S au système de direction assistée électrique. En outre, la partie de détection S peut être remplacée en une seule pièce, ce qui facilite des opérations

de maintenance.

Quatorzième mode de réalisation Comme représenté sur la figure 21, un système de direction as sistée électrique conforme à un quatorzième mode de réalisation com porte un joint magnétique 26 entourant le capteur de couple 1. Le joint magnétique 26 recouvre la circonférence extérieure entière d'un botier de colonne 27 (par exemple en aluminium) dans lequel le capteur de couple

1 est logé.

Le capteur de couple 1 destiné à être utilisé dans le système de

direction assistée électrique est susceptible de détecter le couple de ma-

nière erronee s'il est influencé par des champs magnétiques extérieurs qui sont générés, par exemple, par des haut-parleurs (incorporant des aimants) se trouvant à bord du vehicule. Par conséquent, le fait d'établir un joint magnétique autour de la circonférence extérieure du capteur de

couple 1 empêche le capteur de couple 1 d'effectuer une détection erro-

née à cause des champs magnétiques extérieurs.

Comme représenté sur la figure 22, au lieu d'établir un joint ma gnétique sur la circonférence extérieure entière du botier de colonne 27, il est possible d'établir un joint magnétique sur une partie seulement du

botier de colonne 27, à l'endroit auquel le capteur magnétique 7 est placé.

Dans les modes de réalisation mentionnés ci-dessus, au lieu que l'aimant 5 soit accouplé au premier arbre 2 ou à la barre de torsion 4

d'un côté du premier arbre 2, et que la culasse magnétique 6 soit accou-

plée au second arbre 3 ou à la barre de torsion 4 d'un côté du second ar-

bre 3, I'aimant 5 peut être accouplé au second arbre 3 ou à la barre de

torsion 4 d'un côté du second arbre 3, et les culasses magnétiques 6 peu-

vent être accouplées au premier arbre 2 ou à la barre de torsion 4 du côté

du premier arbre 2.

En outre, pour assembler l'aimant 5 et les culasses magnétiques 6 dans le capteur de couple 1, après que l'aimant 5 a été fixé initialement à la barre de torsion 4 ou à l'un des arbres d'entrée et de sortie 2 et 3, les culasses magnétiques 6 peuvent recouvrir l'aimant 5 pour définir une position de repos de culasse magnétique, et ensuite les culasses magnétiques 6 peuvent être fixées à la barre de torsion 4 ou à l'autre des arbres

d'entrée et de sortie 2 et 3, pour maintenir la position de la culasse ma-

gnétique.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être ap-

portées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du

cadre de l'invention.

Claims (25)

REVENDICATIONS

1. Capteur de couple pour détecter un couple de torsion qui est appliqué à un premier arbre (2 ou 3) et un second arbre (3 ou 2), caracté risé en ce qu'il comprend: un élément élastique (4) disposé entre les premier et second arbres, et fixé à ceux-ci, de façon que le premier arbre, I'élément élastique et le second arbre soient en alignement mutuel en po sition coaxiale, I'élément élastique subissant une torsion élastique lors qu'un couple de torsion est appliqué au premier arbre et au second arbre; un élément ferromagnétique (5) accouplé à l'une d'une position donnee du premier arbre et d'une position donnée de l'élément élastique d'un côté du premier arbre, et pouvant tourner avec celui-ci, I'élément ferromagnétique produisant un champ magnétique; un élément magnétique doux (6) ac couplé à l'une d'une position donnée du second arbre et d'une autre posi tion donnée de l'élément élastique d'un côté du second arbre et pouvant tourner avec celui-ci, I'élément magnétique doux étant placé à l'intérieur du champ magnétique et formant un circuit magnétique de façon que l'in duction magnétique générée dans le circuit magnétique varie lorsqu'un écart en rotation de l'élément magnétique doux par rapport à l'élément ferromagnétique est changé conformément à la torsion de l'élément élas tique, et un capteur magnétique (7) placé au voisinage de l'élément ma gnétique doux, et ne venant pas en contact avec celui-ci, pour détecter

l'induction magnétique générée dans le circuit magnétique.

2. Capteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un élément magnétique doux auxiliaire (10) ayant une partie de collecte de flux magnétique (10a), I'élément magnéti que doux auxiliaire étant placé au voisinage de l'élément magnétique doux pour introduire un flux magnétique provenant de l'élément magnéti que doux et concentrer celui-ci dans la partie de collecte de flux magnéti que, le capteur magnétique détectant l'induction magnétique générée dans le circuit magnétique par l'intermédiaire de la partie de collecte de

flux magnétique.

3. Capteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce l'élément ferromagnétique est un aimant (5) de forme annulaire ayant des pôles N et S disposés en alternance dans la direction de la circonférence, I'élément magnétique doux est une paire de culasses magnétiques (6A,

6B) de forme annulaire qui sont placées autour d'une circonférence exté-

rieure de l'aimant et sont disposées face à face en direction axiale avec un espace axial entre elles, chacune des culasses magnétiques ayant des griffes (6a) qui sont espacees radialement à des intervalles constants et dont le nombre est égal à celui de chacun des pôles N et S. et les griffes de l'une des culasses magnétiques s'étendant en direction axiale vers

celles de l'autre culasse magnétique, et étant placoes de manière à alter-

ner dans la direction de la circonférence avec celles de l'autre culasse magnétique, et le capteur magnétique est placé dans l'espace axial entre

la paire de culasses magnétiques.

4. Capteur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément ferromagnétique est un aimant (5) de forme annulaire ayant

des pôles N et S disposés en alternance dans la direction de la circonfé-

rence; I'élément magnétique doux consiste en une paire de culasses ma

gnétiques (6A, 6B) de forme annulaire qui sont placées autour d'une cir-

conférence extérieure de l'aimant et sont disposées face à face en direc-

tion axiale avec un espace axial entre elles, chacune des culasses ma-

gnétiques ayant des griffes (6a) qui sont espacées radialement à des in-

tervalles constants et dont le nombre est égal à celui de chacun des. pôles

N et S. et les griffes de l'une des culasses magnétiques s'étendant axia-

lement vers celles de l'autre culasse magnétique, et étant placées de ma-

nière à alterner dans la direction de la circonférence avec celles de l'autre culasse magnétique; I'élément magnétique doux auxiliaire consiste en une paire de culasses magnétiques auxiliaires (1 OA, 1 OB) de forme annulaire ayant chacune la partie de collecte de flux magnétique, I'une des culasses

magnétiques auxiliaires étant placée autour d'une circonférence exté-

rieure de l'une des cu lasses mag nétiques, et l'autre cu lasse m agnétiq ue auxiliaire étant placée autour d'une circonférence extérieure de l'autre culasse magnétique, de façon que les parties de collecte de flux de la paire de culasses magnétiques auxiliaires soient disposées face à face en direction axiale avec un espace axial entre elles; et le capteur magnétique

est placé dans l'espace axial entre les parties de collecte de flux magné-

tiq ue.

5. Capteur de coupie selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une longueur de l'espace axial entre les deux parties de collecte de flux magnétique est plus court que celui entre les deux parties de la paire de culasses magnétiques auxiliaires autres que les parties de collecte de

flux magnétique.

6. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendications

3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un premier élément de transmission de rotation (22, 23) par l'intermédiaire duquel l'aimant est accouplé à l'une de la position donnée du premier arbre et de la position donnée de l'élément élastique d'un côté du premier arbre; et un second élément de transmission de rotation (24, 25) par l'intermédiaire duquel I'élément magnétique doux est accouplé à l'autre de la position donnée du second arbre et de la position donnée de l'élément élastique du côté du second arbre; et en ce que l'aimant et la paire de culasses magnétiques

sont placés axialement de façon parallèle à l'élément élastique.

7. Capteur de couple selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier élément de transmission de rotation est une première roue dentée (22) fixée au premier arbre et une seconde roue dentée (23) fixée à l'aimant, les première et seconde roues dentées étant en prise l'une avec l'autre, et le second élément de transmission de rotation est une troisième roue dentée (24) fixée au second arbre et une quatrième roue dentée (25) fixée aux culasses magnétiques, les troisième et quatrième

roues dentées étant en prise l'une avec l'autre.

8. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendications

3 à 7, caractérisé en ce que chaque centre axial des griffes des deux cu lasses magnétiques est placé de façon à concider pratiquement avec une frontière entre des pôles N et S de l'aimant immédiatement adjacents, lorsqu'un angle de torsion de l'élément élastique présente une valeur de référence.

9. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendications

1 à 8, caractérisé en ce que le capteur magnétique consiste en deux capteurs (7) qui sont placés de manière séparée et dont les directions de

détection de magnétisme sont mutuellement opposées.

10. Capteur de couple selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux capteurs sont placés symétriquement par rapport à un

axe de l'élément magnétique doux.

11. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendica tions 1, 3 ou 6, caractérisé en ce que le capteur magnétique est constitué de deux capteurs (7) qui sont placés à des intervalles constants dans la direction de la circonférence et dont les directions de détection de ma

gnétisme sont mutuellement les mêmes.

12. Capteur de couple selon la revendication 4 ou 6, caractérisé en ce que chacune des culasses magnétiques auxiliaires comprend une paire de parties de collecte (10a) espacées à des intervalles de 180 dans la direction de la circonférence, et la paire des parties de collecte de l'une des cu lasses magnétiq ues auxiliaires est axialement en alig nement avec la paire des parties de collecte de l'autre, respectivement, et le capteur magnétique comporte deux capteurs (7), chacun d'eux étant placé entre les parties de collecte des culasses magnétiques auxiliaires mutuellement alignées en direction axiale, et dont les directions de détection de ma

gnétisme sont mutuellement opposées.

13. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendica tions 4 ou 6, caractérisé en ce que chacune des culasses magnétiques auxiliaires comporte une multiplicité des parties de collecte (1 Oa) espa cées à des intervalles constants dans la direction de la circonférence, et la multiplicité des parties de collecte de l'une des culasses magnétiques auxiliaires sont en alignement axial avec la multiplicité des parties de collecte de l'autre, respectivement, et le capteur magnétique a une multi plicité de capteurs (7), chacun d'eux étant placé entre les parties de col lecte des culasses magnétiques auxiliaires mutuellement alignées en di rection axiale, et dont les directions de détection de magnétisme sont

mutuellement les mêmes.

14. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendica tions 3 à 13, caractérisé en ce ia formule suivante est vérifice, émax X n < 120 [degrés] en désignant par maX un angle de torsion maximal de l'élément élastique

et par n un nombre de pôles de l'aimant et des culasses magnétiques.

15. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendica tions 3 à 13, caractérisé en ce la formule suivante est vérifiée, émax X n < 60 [degrés] en désignant par émaX un angle de torsion maximal de l'élément élastique

et par n un nombre de pôles de l'aimant et des culasses magnétiques.

16. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un joint magnéti que (13) recouvrant au moins la circonférence extérieure du capteur magnétique.

17. Capteur de couple selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 à 16, caractérisé en ce que la longueur axiale de l'aimant est su-

périeure à celle de la culasse magnétique.

18. Système de direction assistée électrique pour diriger une roue de véhicule (14B), incorporant le capteur de couple conforme à l'une

quelconque des revendications 1 à 17, comprenant: un volant de direc

tion (14) auquel un couple de direction est appliqué, une extrémité du volant étant accouplée à l'un des premier et second arbres; un mécanisme de transmission de force de direction (14A) dont une extrémité est accou plée à la roue et dont l'autre extrémité est accouplée à l'autre des premier et second arbres; un moteur électrique (15) accouplé au mécanisme de transmission de force de direction et en circuit avec le capteur magnéti que du capteur de couple; et un circuit de commande (16) pour générer un courant de commande à appliquer au moteur électrique en réponse à un signal de sortie détecté du capteur magnétique; caractérisé en ce que le moteur électrique transmet une force d'entranement au mécanisme de transmission de force de direction en réponse au courant de commande

pour assister le couple de direction qui est appliqué au volant de direction.

19. Système de direction assistée électrique selon la revendica tion 18, caractérisé en ce que le capteur magnétique est un circuit intégré

à effet Hall.

20. Système de direction assistée électrique selon la revendica tion 18 ou 19, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte une

plaquette (17) sur laquelle le capteur magnétique est monté simultanément.

21. Système de direction assistée électrique selon la revendica tion 18 ou 19, comprenant en outre un connecteur (21) d'un faisceau de câblage (20) connectant le circuit de commande et le capteur de couple,

caractérisé en ce que le capteur magnétique est monté sur le connecteur.

22. Système de direction assistée électrique selon l'une quel

conque des revendications 18 à 21, caractérisé en ce qu'il comprend en

outre: un botier de colonne (18) dans lequel le capteur de couple est lo gé; et un joint magnétique (13) recouvrant au moins une circonférence

extérieure du botier de colonne o le capteur magnétique est placé.

23. Système de direction assistée électrique selon la revendica tion 22, caractérisé e ce que le joint magnétique recouvre seulement une

partie de la circonférence extérieure, au voisinage du capteur magnétique.

24. Procédé d'assemblage d'un capteur de couple selon l'une

quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend

les étapes suivantes: on fixe l'élément magnétique doux à l'un du second arbre et de l'élément élastique d'un côté du second arbre; on assemble provisoirement l'élément ferromagnétique à l'élément magnétique doux de façon à permettre une libre rotation par rapport à l'un du premier arbre et de l'élément élastique d'un côté du premier arbre; on définit une position de repos à laquelle l'élément ferromagnétique est au repos par rapport à l'élément magnétique doux, sous l'effet de la force d'attraction magnéti que générée entre l'élément ferromagnétique et l'élément magnétique doux; et on fixe l'élément ferromagnétique à l'un du premier arbre et de

l'élément élastique d'un côté du premier arbre.

25. Procédé d'assemblage d'un capteur de couple selon l'une

quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend

les étapes suivantes: on fixe l'élément ferromagnétique sur l'un du pre mier arbre et de l'élément élastique d'un côté du premier arbre; on as semble provisoirement l'élément magnétique doux à l'élément ferromagné tique, de façon à permettre une libre rotation par rapport à l'un du second arbre et de l'élément élastique d'un côté du second arbre; on définit une position de repos à laquelle l'élément magnétique doux est au repos par rapport à l'élément ferromagnétique sous l'effet de la force d'attraction magnétique générée entre l'élément ferromagnétique et l'élément magné tique doux; et on fixe l'élément magnétique doux à l'un du second arbre et