FR2846411A1 - Dispositif de detection d'angle de rotation, dispositif de detection de couple et procede de fabrication afferent - Google Patents

Abstract

On propose un dispositif de détection d'angle de rotation et un dispositif de détection de couple qui peuvent empêcher que des formes d'onde qui sont destinées à être émises en sortie depuis une pluralité d'éléments MR à semiconducteur (A1 à A3, B1 à B3) ne présentent une dispersion du fait de la différence de matériau d'une plaquette semiconductrice. Une pluralité d'éléments MR à semiconducteur sont formés sur une cellule commune (10) d'une plaquette semiconductrice et sont agencés de manière à faire face, en des positions différentes les unes des autres suivant une direction circonférentielle cible, à des arbres d'entrée et de sortie (32, 33) correspondants de telle sorte que des signaux destinés à être émis en sortie conformément aux rotations des arbres d'entrée et de sortie à détecter puissent établir une différence de phase prédéterminée d'un angle électrique.

Description

ARRI RE-PLAN DE L'INVENTION

La présente invention concerne un dispositif de détection d'angle de rotation permettant de détecter l'angle de rotation d'un élément tournant tel qu'un arbre de direction de véhicule, un dispositif de détection de couple 5 permettant de détecter un couple destiné à être appliqué à l'élément tournant ainsi qu'un procédé de fabrication du dispositif de détection d'angle de rotation. En tant que dispositif de direction auxiliaire monté sur un véhicule tel qu'une automobile pour assister l'opération de direction d'un conducteur, il 10 existe un dispositif de direction à alimentation électrique pour appliquer la force de rotation d'un moteur électrique, par exemple, en tant que force d'assistance de direction. Ce dispositif de direction à puissance électrique est muni d'un arbre d'entrée et d'un arbre de sortie qui sont connectés respectivement à un élément de direction et au côté de roues directrices de 15 façon à tourner en fonction de l'action de changement de direction exercée par'le conducteur. En outre, dans ce dispositif de direction, sont incorporés un dispositif de détection d'angle de rotation qui inclut des unités de capteur pour détecter les angles de rotation respectifs des arbres d'entrée et de sortie et un dispositif de détection de couple pour détecter le couple de direction à 20 appliquer à l'élément de direction en utilisant les résultats de détection du dispositif de détection. Le dispositif de direction assiste l'opération de direction en décidant d'une valeur d'instruction pour le moteur électrique sur la base du couple de direction détecté et en transmettant la force de rotation du moteur à un système de direction par l'intermédiaire d'un mécanisme de réduction, d'o 25 ainsi l'application de la force d'assistance de direction sur le système de direction. En outre, l'unité de capteur du dispositif de détection d'angle de rotation est munie de cibles constituées par des éléments magnétiques et montées de façon tournante d'un seul tenant sur les arbres d'entrée et de sortie respectifs, 30 et de capteurs magnétiques incluant des éléments à effet magnétorésistif ou MR qui sont agencés de manière à faire face aux cibles, au niveau d'un espace prédéterminé sur la circonférence externe des cibles, pour émettre en sortie des signaux de sortie qui varient périodiquement conformément aux rotations des arbres d'entrée et de sortie correspondants. Dans cette unité de 35 capteur, deux régions constituées par une région linéaire o les sorties de capteur varient linéairement et par une région non linéaire o les sorties varient de façon non linéaire apparaissent conformément à la forme circonférentielle des cibles. Par conséquent, l'unité de capteur est construite de manière à obtenir une forme d'onde de sortie commune pour deux canaux 5 différents l'un de l'autre seulement en termes de phase en prévoyant deux capteurs magnétiques pour à la fois les arbres d'entrée et de sortie et en agençant ces capteurs moyennant un décalage suivant la direction circonférentielle de la cible correspondante. Dans ce dispositif de détection de l'art antérieur, les précisions de détection des angles de rotation respectifs des 10 arbres d'entrée/sortie sont empêchées de se dégrader (comme mentionné dans la publication de brevet 1 par exemple) en utilisant les sorties respectives de deux canaux de telle sorte que les sorties se complètent l'une l'autre de manière à détecter l'angle de rotation en permanence en utilisant les sorties de capteur dans les régions linéaires (voir par exemple le document

1 5 JP-A-2002-82002).

Cependant, dans le cas o le dispositif de détection d'angle de rotation de l'art antérieur utilise des éléments MR à semiconducteur en tant qu'éléments MR qui ont été mentionnés ci-avant, les sorties de deux canaux des deux éléments MR à semiconducteur peuvent échouer à présenter les 20 formes d'onde identiques qui ont été mentionnées ci-avant différentes l'une de l'autre seulement en termes de phase du fait de la différence de matériau des éléments MR à semiconducteur. De façon davantage spécifique, dans ce dispositif de détection de l'art antérieur, un capteur monopuce comportant des éléments MR formés dans une cellule de la plaquette semiconductrice est 25 utilisé en tant qu'élément MR pour chaque canal et soit deux puces de capteur provenant de différents barreaux de la plaquette semiconductrice, soit deux puces de capteur formées dans des cellules en des positions mutuellement espacées sur une plaquette commune peuvent être combinées et utilisées en tant qu'élément MR de deux canaux. Par conséquent, ces éléments MR de 30 deux canaux ne peuvent pas présenter des caractéristiques électriques identiques telles que des caractéristiques de température du fait de la différence de matériau des éléments MR. Dans le cas o les éléments MR sont agencés en des positions décalées suivant la direction circonférentielle, par conséquent, les formes d'onde des sorties des deux canaux peuvent être différentes non seulement en phase mais également en amplitude ou similaire.

R SUM DE L'INVENTION

Au vu des problèmes qui ont été mentionnés de l'art antérieur, la 5 présente invention a pour objet de proposer un dispositif de détection d'angle de rotation et un dispositif de détection de couple qui permettent d'empêcher que des formes d'onde destinées à être émises en sortie depuis une pluralité d'éléments MR à semiconducteur ne présentent une dispersion de caractéristiques du fait de la différence de matériau d'une plaquette 10 semiconductrice.

Afin de résoudre l'objet qui a été mentionné ci-avant, l'invention est

caractérisée en ce qu'elle présente l'agencement qui suit.

(1) Un dispositif de détection d'angle de rotation comprenant: une cible qui inclut un élément magnétique qui est connecté de façon 15 tournante d'un seul tenant à un élément tournant; et une pluralité de capteurs magnétiques qui sont agencés de manière à faire face à l'élément magnétique pour émettre en sortie des signaux conformément à une rotation de l'élément tournant, dans lequel les capteurs magnétiques incluent de façon respective des 20 éléments MR à semiconducteur, et les éléments MR à semiconducteur sont formés sur une cellule commune d'une plaque semiconductrice et d'un seul

tenant avec cette même cellule commune.

(2) Le dispositif de détection d'angle de rotation selon (1) dans lequel les éléments MR à semiconducteur sont agencés sur la cellule 25 commune et en des positions différentes circonférentiellement les unes des

autres par rapport à l'élément tournant.

(3) Le dispositif de détection d'angle de rotation selon (1), dans lequel les éléments MR à semiconducteur sont fixés d'un seul tenant à un

substrat par l'intermédiaire d'une couche adhésive.

(4) Un dispositif de détection de couple comprenant: un élément tournant qui inclut un premier arbre tournant et un second arbre tournant qui est connecté de façon coaxiale par rapport au premier arbre tournant; des dispositifs de détection d'angle de rotation qui sont prévus respectivement sur les premier et second arbres tournants, chacun des dispositifs de détection d'angle de rotation incluant: une cible qui inclut un élément magnétique qui est connecté d'un seul 5 tenant de façon tournante au premier arbre tournant ou au second arbre tournant correspondant; et une pluralité de capteurs magnétiques qui sont agencés de manière à faire face à l'élément magnétique pour émettre en sortie des signaux conformément à une rotation du premier arbre tournant ou du second arbre 10 tournant correspondant, dans lequel les capteurs magnétiques incluent de façon respective des éléments MR à semiconducteur, et les éléments MR à semiconducteur sont formés sur une cellule commune d'une plaque semiconductrice et d'un seul tenant avec cette même cellule commune; et une unité de détection de couple pour détecter un couple à appliquer sur l'élément tournant sur la base de signaux qui sont émis en sortie depuis

les dispositifs de détection d'angle de rotation correspondants.

(5) Le dispositif de détection de couple selon (4), dans lequel tous les capteurs magnétiques qui sont contenus dans les dispositifs de détection 20 d'angle de rotation sont constitués en utilisant des éléments MR à semiconducteur qui sont formés d'un seul tenant sur une cellule commune

d'une plaquette semiconductrice.

(6) Un procédé de fabrication d'un dispositif de détection d'angle de rotation comprenant les étapes de: formation d'un seul tenant d'une pluralité d'éléments MR à semiconducteur sur une cellule d'une plaquette semiconductrice; fixation de la cellule sur un substrat; et agencement du substrat avec la cellule de telle sorte que les éléments de la pluralité d'éléments MR à semiconducteur fassent face à une cible qui 30 inclut un élément magnétique connecté d'un seul tenant de façon tournante à

un élément tournant.

BR VE DESCRIPTION DES DESSINS

La figure 1 est un schéma qui représente de manière schématique une structure d'un dispositif de direction à puissance électrique conformément à 35 un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est un schéma qui représente de manière schématique une barre de torsion, un arbre d'entrée, un arbre de sortie, des roues dentées de cible respectives et des capteurs magnétiques dans le dispositif de direction à puissance électrique; la figure 3 est un graphique qui représente un signal de sortie (ou une tension) en provenance des capteurs magnétiques; et les figures 4A, 4B et 4C sont des schémas structurels qui représentent un exemple d'une construction spécifique d'une unité de capteur qui est représentée sur la figure 1, les figures 4A et 4B étant une vue en plan de 10 dessus et une vue en élévation de côté de l'unité de capteur, de façon respective, et la figure 4C étant un schéma qui représente une pluralité d'éléments MR à semiconducteur tels que contenus dans l'unité de capteur, destinés à être formés dans une cellule commune d'une plaquette semiconductrice.

DESCRIPTION DES MODES DE R ALISATION PR F R S

Des modes de réalisation préférés de l'invention concernant un

dispositif de détection d'angle de rotation et un dispositif de détection de couple seront décrits par report aux dessins annexés. Ici sera décrit le cas selon lequel l'invention est appliquée à un dispositif de direction à puissance 20 électrique en tant que dispositif de direction auxiliaire du type électrique.

La figure 1 est un schéma qui représente de manière schématique une construction du dispositif de direction à puissance électrique selon un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, ce dispositif est monté sur une automobile par exemple de telle sorte qu'un arbre de direction 3 soit interposé 25 entre un élément de direction (un volant) 1 et un pignon 2. L'arbre de direction 3 est muni de: une barre de torsion 31 qui est disposée au centre de l'arbre de direction 3; un arbre d'entrée 32 qui joue le rôle de premier arbre tournant et qui est fixé sur le côté d'entrée (supérieur) de la barre de torsion 31; et un arbre de sortie 33 qui joue le rôle de second arbre tournant et qui est fixé sur 30 le côté de sortie (inférieur) de la barre de torsion 31. L'arbre d'entrée 32 et l'arbre de sortie 33 sont agencés de façon coaxiale l'un par rapport à l'autre et sont connectés l'un à l'autre non pas directement, mais par l'intermédiaire de

la barre de torsion 31.

L'élément de direction 1 est connecté à l'arbre d'entrée 32 de telle sorte que la rotation de l'élément de direction 1 au moyen de l'opération de direction

d'un conducteur soit transmise directement à l'arbre d'entrée 32.

Sur l'arbre de sortie 33 sont connectés: un mécanisme de réduction 5 qui comprend une vis sans fin 5 et une roue de vis sans fin 4 qui s'engrène avec la vis sans fin 5; et un moteur électrique d'assistance de direction 6 qui comporte un arbre de sortie sur lequel la vis sans fin 5 est montée d'un seul tenant de manière à pouvoir tourner avec, et commandé par l'unité de commande 21. La rotation du moteur électrique 6 est réduite et est transmise 10 en tant que force d'assistance de direction au pignon 2. Cette rotation du pignon est convertie selon des déplacements linéaires d'une crémaillère 7 pour ainsi diriger les roues directrices 9 par l'intermédiaire de biellettes gauche et droite 8. Le mécanisme de réduction et le moteur électrique 6 constituent une unité de direction auxiliaire pour appliquer la force 15 d'assistance de direction à un système de direction qui provient de l'élément

de direction 1 et qui va aux roues directrices 9.

L'arbre d'entrée 32 et l'arbre de sortie 33 sont respectivement munis d'unités de capteur qui sont incluses dans le dispositif de détection d'angle de rotation de l'invention, pour détecter les angles de rotation respectifs des 20 arbres d'entrée et de sortie 32 et 33 qui tournent conformément à l'opération

de direction sur l'élément de direction 1. Par référence de façon supplémentaire à la figure 2, de façon davantage spécifique, une première roue dentée de cible 34 est montée sur l'arbre d'entrée 32 de manière à tourner avec. Des premiers capteurs magnétiques Ai et Bi sont agencés à 25 l'extérieur de la circonférence externe de cette roue dentée de cible 34.

Pareillement, des seconde et troisième roues dentées de cible 35 et 36 sont montées sur l'arbre de sortie 33 de manière à tourner ensemble. Des seconds et troisièmes capteurs magnétiques A2 et B2 ainsi que A3 et B3 sont respectivement agencés à l'extérieur des circonférences externes de ces 30 roues dentées de cible 35 et 36.

La première roue dentée de cible 34 et les premiers capteurs magnétiques Ai et Bi constituent une première unité de capteur P pour émettre en sortie un signal conformément à un angle de rotation de l'arbre d'entrée 32 sur l'unité de commande 21. La seconde roue dentée de cible 35 35 et les seconds capteurs magnétiques A2 et B2 constituent une seconde unité de capteur Q pour émettre en sortie un signal conformément à l'angle de rotation de l'arbre d'entrée 33 sur l'unité de commande 21. La troisième roue dentée de cible 36 et les troisièmes capteurs magnétiques A3 et B3 constituent une troisième unité de capteur R pour émettre en sortie un signal 5 conformément à l'angle de rotation de l'arbre de sortie 33 sur l'unité de commande 21. Cette unité de commande 21 détecte la position en rotation absolue de l'arbre de sortie 33 avec les sorties des seconde et troisième unités de capteur Q et R. Les roues dentées de cible respectives 34 à 36 sont formées selon la 10 forme d'une roue dentée droite dont les dents de circonférence externe en un matériau magnétique forment des cibles présentant des indentations espacées de façon égale. Les nombre de dents de la première roue dentée de cible 34 et de la seconde roue dentée de cible 35 sont égaux à N (par exemple 36) et le nombre de dents de la troisième roue dentée de cible 36 est 15 un nombre premier (par exemple 35) (ne comportant pas de diviseur commun autre que 1) par rapport à N. Par ailleurs, les premiers à troisièmes capteurs magnétiques Ai et Bi, A2 et B2 ainsi que A3 et B3 sont agencés selon trois étages et deux rangées de manière à faire face aux dents des circonférences externes des roues 20 dentées de cible correspondantes 34 à 36 et sont logés dans une boîte de capteur 10. Cette boîte de capteur 10 est fixée en une position prédéterminée d'un corps de véhicule et conserve et maintient un espace à une distance prédéterminée comme localisé entre les capteurs magnétiques respectifs Ai et Bi, A2 et B2 ainsi que A3 et B3 et les dents des circonférences externes 25 correspondantes. Les premiers capteurs magnétiques Ai et Bi sont agencés de manière à faire face aux différentes positions de circonférence de la première roue dentée de cible 34. Pareillement, les seconds capteurs magnétiques A2 et B2 sont agencés de manière à faire face aux différentes positions de circonférence de la seconde roue dentée de cible 35 et les 30 troisièmes capteurs magnétiques A3 et B3 sont agencés de manière à faire face aux différentes positions de circonférence de la troisième roue dentée de

cible 36.

Par report à la figure 4, les capteurs magnétiques respectifs Ai à A3 et Bi à B3 sont construits de manière à inclure des éléments tels que des 35 éléments à effet magnétorésistif ou MR (ai à a3 et bi à b3), de façon respective, qui sont caractérisés en ce qu'ils présentent des résistances qui varient du fait de l'action du champ magnétique. De façon davantage spécifique, ces capteurs magnétiques Ai à A3 et Bi à B3 sont agencés dans une partie cylindrique 1 ia qui est formée sur une plaque de fond ou inférieure 5 11 de la boîte de capteur 10 et sont fixés (comme on peut le voir par référence à la figure 4A) sur un lit de support 1 lb (figure 4B) qui est formé au niveau de la partie de cylindrique lia. Ici, la boîte de capteur 10 est scellée en fixant une partie de couvercle (bien que non représentée) pour recouvrir les côtés de face avant des capteurs magnétiques Ai à A3 et Bi à B3 sur la 1i0 partie cylindrique 1la de telle sorte que les capteurs magnétiques Ai à A3 et

Bi à B3 soient protégés par la boîte de capteur 10.

Par ailleurs, les éléments MR ai à a3 et bl à b3 sont des éléments MR à semiconducteur o des circuits de détection pour détecter la variation de l'intensité du champ magnétique sont formés en diffusant de l'indium (In) et de 15 l'antimoine (Sb), par exemple, dans une plaquette en silicium et en conformant la plaquette afin de lui conférer un motif prédéterminé au moyen d'un procédé de masquage. Tous les éléments ai à a3 et bl à b3 sont formés d'un seul tenant (comme on peut le voir par référence à la figure 4C) sur une seule cellule Wc qui est formée dans une plaquette semiconductrice W. De façon davantage spécifique, dans la cellule Wc, la paire d'éléments

MR adjacents ai à a3 et b1 à b3 suivant la direction transversale de la figure 4C pour chacune des cibles 34 à 36 doit présenter une dimension prédéterminée dl suivant la direction circonférentielle de l'arbre de direction 3.

Par conséquent, une quelconque discordance est empêchée au niveau du 25 parallélisme et de l'angle d'azimut entre les éléments MR ai à a3 et b1 à b3 de paires respectives, et le signal qui est émis en sortie depuis les éléments MR ai à a3 et b1 à b3 de paires respectives génère une différence de phase prédéterminée dans un angle électrique. Par ailleurs, les dimensions axiales indiquées par d2 et d3 sur la figure 4C sont respectivement établies sur la 30 base de la dimension axiale entre les cibles 34 et 35 et de la dimension axiale entre les cibles 35 et 36. Lorsque les unités de capteur P, Q et R sont assemblées de telle sorte que les capteurs magnétiques Ai à A3 et B1 à B3 soient agencés de manière à faire face à leurs cibles correspondantes 34 à 36, les éléments MR respectifs ai à a3 et b1 à b3 font face aux dents des cibles 34 à 36 dans une plage d'erreur ou d'incertitude autorisée prédéterminée. La cellule Wc est collée par l'intermédiaire d'une couche adhésive 15

sur un substrat de support 14 tel qu'un substrat en verre ou qu'un substrat en 5 PCB (biphényle polychloruré) de telle sorte que tous les éléments ai à a3 et bl à b3 soient fixés d'un seul tenant sur le substrat 14 par l'intermédiaire de la couche adhésive 15. Un aimant de génération de champ magnétique (aimant permanent) 12 réalisé à partir d'un aimant néodyme, par exemple, sur lequel le substrat 14 est fixé par l'intermédiaire d'une couche adhésive 13 (comme 10 on peut le voir par référence à la figure 4B) est monté sur le lit de support 11 b.

Indépendamment de la construction jusqu'ici réalisée, chaque élément MR peut être muni du substrat et de l'aimant. Cependant, la construction mentionnée ci-avant dans laquelle un seul substrat 14 et un seul aimant 12 sont partagés entre les six éléments MR ai à a3 et bl à b3 et selon laquelle 15 les couches adhésives 15 et 13 sont disposées au-dessous de la cellule Wc est préférable par rapport à la construction selon laquelle les substrats et les aimants sont prévus de façon séparée du fait qu'on peut agencer les éléments MR ai à a3 et bl à b3 à la distance prédéterminée par rapport aux cibles 34 à 36 tout en empêchant de façon fiable que les hauteurs de montage des 20 substrats et des aimants par rapport au lit de support i1 b ne deviennent différentes et tout en empêchant de façon fiable que les distances relatives entre les éléments MR respectifs ai à a3 et bl à b3 et les cibles 34 à 36 ne

deviennent différentes.

En outre, la source DC non représentée est connectée aux éléments 25 MR respectifs ai à a3 et bl à b3. Les modifications au niveau des intensités des champs magnétiques, telles que les modifications qui accompagnent les variations des distances depuis les dents des cibles correspondantes 34 à 36 par rapport à l'aimant 12, sont détectées en modifiant les valeurs de

résistance des éléments ai à a3 et bl à b3.

Les capteurs magnétiques respectifs Ai à A3 et B1 à B3 émettent en sortie les variations en termes d'intensité des champs magnétiques comme détecté par les éléments MR ai à a3 et bi à b3 inclus dedans en tant que signaux de tension qui varient périodiquement conformément aux indentations (ou les dents) des circonférences externes des roues dentées de cible 35 respectives faisant face 34 à 36. De façon davantage spécifique, lorsque la première roue dentée de cible 34 tourne en association avec l'arbre d'entrée 32 conformément à l'opération de direction du conducteur, les signaux de sortie des premiers capteurs magnétiques Ai et B1 sont constitués selon les signaux périodiques qui varient périodiquement conformément à la variation 5 (ou au déplacement angulaire) au niveau de l'angle de rotation de l'arbre d'entrée 32 et de la roue dentée de cible 34 du fait des indentations de la circonférence externe. Lorsque la seconde roue dentée de cible 35 tourne en association avec l'arbre de sortie 33, les signaux de sortie des seconds capteurs magnétiques A2 et B2 sont constitués selon les signaux périodiques 10 qui varient de façon périodique conformément à la variation au niveau de l'angle de rotation de l'arbre de sortie 33 et de la roue dentée de cible 35 du fait des indentations de la circonférence externe. Lorsque la troisième roue dentée de cible 36 tourne en association avec l'arbre de sortie 33, les signaux de sortie des troisièmes capteurs magnétiques A3 et B3 sont constitués selon 15 les signaux périodiques qui varient de façon périodique conformément à la variation au niveau de l'angle de rotation de l'arbre de sortie 33 et de la roue

dentée de cible 36 du fait des indentations de la circonférence externe.

Qui plus est, les premiers capteurs magnétiques Ai et B1 sont agencés de manière à faire face à la première roue dentée de cible 34 de telle sorte 20 que leurs signaux de sortie puissent établir une différence de phase de r/2

par exemple en termes d'angle électrique, comme représenté sur la figure 3.

Pareillement, les seconds capteurs magnétiques A2 et B2 sont agencés de manière à faire face à la seconde roue dentée de cible 35 de telle sorte que leurs signaux de sortie puissent établir une différence de phase de ir/2 et les 25 troisièmes capteurs magnétiques A3 et B3 sont agencés de manière à faire face à la troisième roue dentée de cible 36 de telle sorte que leurs signaux de sortie puissent établir la différence de phase de nr/2. En décalant ainsi les phases des signaux de sortie en provenance des deux capteurs magnétiques Ai à A3 et B1 à B3 dans les première à troisième unités de capteur P, Q et R, 30 même si des variations non linéaires apparaissent à proximité des valeurs

maximale et minimale de la forme d'onde de sortie, l'unité de commande 21 peut utiliser, lorsque le signal de l'un des deux capteurs magnétiques Ai à A3 et B1 à B3 est dans la région non linéaire, le signal de l'autre dans la région linéaire pour ainsi empêcher que des précisions de détection de rotation 35 respectives des arbres d'entrée et de sortie 32 et 33 ne se dégradent.

il Qui plus est, le nombre de dents (= 35) de la troisième roue dentée de cible 36 est inférieur de 1 au nombre de dents (= 36) de la seconde roue dentée de cible 35 de telle sorte que la sortie du troisième capteur magnétique A3 et B3 génère un décalage de phase ou déphasage de ((2x/36) 5 - (2X/35)) par rotation ou tour (2i1d36) de l'arbre de sortie 33 par rapport à la sortie du second capteur magnétique A2 et B2 et réalise un retour suite à un tour de rotation de l'arbre de sortie 33. En examinant et en tabulant la relation à l'avance entre la position de rotation absolue de l'arbre de sortie 33 et le décalage de phase ou déphasage qui a été mentionné ci-avant, par 10 conséquent, la position de rotation absolue de l'arbre de sortie 33 peut être indexée par rapport au décalage de phase ou déphasage. Cette table est stockée à l'avance dans l'unité de stockage de données de l'unité de

commande 21 décrite ultérieurement.

L'unité de commande 21 est munie d'une unité d'opération 21a pour 15 réaliser une opération arithmétique prédéterminée avec les sorties des première à troisième unités de capteur P, Q et R et d'une unité de commande d'entraînement 21b pour commander l'entraînement du moteur électrique 6 sur la base des résultats d'opération de l'unité d'opération 21 a. Le signal d'une vitesse de véhicule détectée par un capteur de vitesse de véhicule 22 est 20 entré sur cette unité de commande 21 de telle sorte que l'unité de commande 21 décide de la force de rotation générée par le moteur électrique 6 au vu de la vitesse de roulage de l'automobile. En outre, l'unité de commande 21 est munie d'une unité de stockage de données (qui n'est pas représentée) constituée par une mémoire non volatile ou similaire, qui reçoit en stockage 25 de façon appropriée à l'avance non seulement un programme ou une information tabulée nécessaire pour la commande d'entraînement du moteur électrique 6 mais également les résultats d'opération des parties respectives de l'unité 21 et l'information indiquant l'état de roulage de l'automobile en

provenance du capteur de vitesse de véhicule 22.

L'unité d'opération 21a est construite de manière à comporter: la fonction d'une unité de détection d'angle de rotation pour détecter les angles de rotation respectifs des arbres d'entrée et de sortie correspondants 32 et 33 sur la base des signaux de sortie des capteurs magnétiques Ai à A3 et Bi à B3; la fonction d'une unité de détection de couple pour détecter le couple de 35 direction à appliquer sur l'élément de direction 1 sur la base des angles de rotation respectifs qui sont détectés par le détecteur d'angle de rotation; et la fonction pour déterminer le couple de direction et l'angle de direction à appliquer sur l'élément de direction 1 au moyen de calculs avec les angles de rotation respectifs détectés, d'o ainsi la décision de la force d'assistance de 5 direction destinée à être appliquée depuis l'unité de direction auxiliaire, sur la base du couple de direction et de l'angle de direction déterminés. De façon davantage spécifique, l'unité d'opération 21a acquiert les sorties des unités de capteur P et Q,par exemple pendant une période d'échantillonnage prédéterminée, et obtient les angles de rotation de l'arbre d'entrée 10 correspondant 32 et de l'arbre de sortie correspondant 33 puis détermine des valeurs absolues de l'angle de rotation relatif des arbres d'entrée et de sortie 32 et 33 afin d'ainsi calculer le couple de direction et l'angle de direction à appliquer sur l'élément de direction 1. Sur la base du couple de direction et de l'angle de direction calculés, l'unité d'opération 21a décide d'une valeur de 15 commande pour le moteur électrique 6 et l'applique en instruction sur l'unité de commande d'entraînement 21 b. Ici, l'unité d'opération 21a peut déterminer la valeur absolue de l'angle de rotation absolu de l'arbre de sortie 33 et peut calculer le couple de direction et l'angle de direction en utilisant la sortie de la troisième unité de capteur R. Sur la base de la valeur de commande appliquée en instruction par

l'unité d'opération 21 a, l'unité de commande d'entraînement 21b alimente sur le moteur électrique 6 un courant électrique et entraîne le moteur électrique 6.

En tant que résultat, le dispositif de direction à puissance électrique selon le mode de réalisation peut détecter l'opération de direction du conducteur et 25 peut appliquer la force d'assistance de direction conformément à l'opération.

Dans le dispositif de direction à puissance électrique selon le mode de réalisation, comme il a été décrit ci-avant, tous les éléments MR ai à a3 et bl à b3 des six canaux contenus dans les unités de capteur P, Q et R sont formés d'un seul tenant sur la cellule commune Wc de la plaquette W. En tant 30 que résultat, il est possible de rendre uniformes les caractéristiques électriques telles que des caractéristiques de température dans ces éléments MR ai à a3 et bl à b3 ainsi que d'empêcher que les formes d'onde de sortie des capteurs magnétiques Ai à A3 et Bi à B3 ne réalisent une dispersion du fait de la différence en termes de matériau de la plaquette semiconductrice W. 35 En tant que résultat, les formes d'onde de sortie des capteurs magnétiques respectifs Ai à A3 et Bi à B3 peuvent être réglées au moyen du même procédé (ou moyennant la même valeur de réglage) de telle sorte que le

travail de réglage des sorties de capteur peut être réalisé aisément.

En outre, ce mode de réalisation utilise les éléments MR ai à a3 et bi 5 à b3 de six canaux formés d'un seul tenant sur la cellule commune Wc de telle sorte que les distances mutuelles respectives entre les capteurs magnétiques Ai à A3 et les capteurs magnétiques Bi à B3 agencés moyennant l'espacement suivant la direction circonférentielle de la cible puissent être réglées au moyen de la dimension dl et puissent être maintenues de façon 1i0 fiable à la distance souhaitée. En tant que résultat, les capteurs Ai et Bi pour deux canaux peuvent être agencés de façon précise sans une quelconque dispersion en termes de parallélisme entre le capteur magnétique Ai et le capteur magnétique Bi ainsi qu'en termes de l'angle d'azimut dans les capteurs respectifs. En outre, les éléments MR ai à a3 et bl à b3 pour les six 15 canaux sont montés en utilisant un seul substrat 14 et un seul aimant 12 de telle sorte que les distances (c'està-dire les espaces d'air ou entrefers) entre les capteurs magnétiques respectifs Ai à A3 et B1 à B3 et les cibles correspondantes 34 à 36 peuvent être aisément rendues égales afin d'empêcher que la déformation telle qu'il pourrait sinon en être générée du fait 20 de la différence en termes d'espace d'air ou d'entrefer n'apparaisse dans les formes d'onde de sortie de capteur. Qui plus est, les tâches de positionnement respectives des capteurs magnétiques Ai à A3 et B1 à B3 par rapport aux cibles 34 à 36 peuvent par conséquent être réalisées aisément pour détecter les angles de rotation respectifs des arbres d'entrée et de sortie 25 32 et 33 ainsi que le couple de direction et l'angle de direction à appliquer sur l'élément de direction 1, suivant la précision de détection souhaitée. Par conséquent, la force d'assistance de direction peut être décidée de façon appropriée conformément à l'opération de direction du conducteur et le travail de réglage de la sortie de capteur peut également être réalisé aisément, ce 30 qui simplifie le travail d'assemblage du dispositif de détection et par

conséquent du dispositif de direction.

En outre, selon ce mode de réalisation, les éléments MR constitués en paires ai à a3 et b1 à b3 pour les cibles respectives 34 à 36 sont agencés sur la cellule commune Wc et aux positions circonférentielles différentes les unes 35 des autres par rapport aux arbres d'entrée et de sortie correspondants 32 et 33. Par conséquent, les éléments MR constitués en paires ai à a3 et bl à b3 peuvent émettre en sortie une pluralité de formes d'onde identiques qui sont différentes seulement en termes de phase conformément aux rotations respectives des arbres d'entrée et de sortie 32 et 33 de telle sorte qu'ils 5 peuvent émettre en sortie les signaux d'une différence de phase prédéterminée en termes d'angle électrique. En outre, selon ce mode de réalisation, tous les éléments MR ai à a3 et bl à b3 sont fixés d'un seul tenant sur le substrat par l'intermédiaire de la couche adhésive 15. Par comparaison avec le cas selon lequel une pluralité d'éléments MR sont 10 agencés de manière à faire face aux cibles, de façon respective, par conséquent, les éléments MR ai à a3 et bi à b3 peuvent être aisément agencés de manière à faire face aux cibles à la distance prédéterminée, et les distances entre les éléments MR respectifs ai à a3 et bl à b3 et les cibles 34

à 36 peuvent être empêchées de présenter une quelconque discordance.

A été décrite la construction selon laquelle tous les éléments MR ai à

a3 et bl à b3 de six canaux sont formés dans la cellule commune Wc.

Cependant, l'invention ne doit pas être limitée à cette construction mais peut être modifiée selon une pluralité de capteurs magnétiques dont chacun inclut une pluralité d'éléments MR à semiconducteur de telle sorte que les 20 irrégularités des caractéristiques électriques telles qu'il peut sinon en être générées du fait de la différence en termes de matériau de la plaquette semiconductrice sont éliminées en formant ces éléments MR à semiconducteur d'un seul tenant sur la cellule commune. De façon davantage spécifique, chaque jeu d'éléments MR (par exemple les éléments MR ai et 25 bi) pour deux canaux pour chaque cible peut être formé d'un seul tenant sur la cellule commune. A titre d'alternative, chaque jeu de deux unités d'élément MR (par exemple les éléments MR b2 et b3) agencé suivant la direction axiale

peut être formé d'un seul tenant sur la cellule commune.

Indépendamment de la construction décrite jusqu'ici, en outre, l'aimant 30 12 peut être également omis en utilisant une cible qui comporte les pôles magnétiques N et S agencés en alternance sur la circonférence externe en lieu et place des cibles mentionnées ci-avant 34 à 36 de la forme en roue dentée. En montant les éléments magnétiques non pas dans la circonférence externe mais dans les faces latérales de disque des roues dentées de cible 34 35 à 36, en outre, les angles de rotation peuvent être détectés au moyen d'une pluralité d'éléments MR qui sont agencés sur ces éléments magnétiques en

parallèle à la direction axiale de l'arbre de direction 3.

- Dans la description qui a été présentée ci-avant, l'invention est

appliquée au dispositif de direction à puissance électrique comportant l'unité 5 de direction auxiliaire pour appliquer la force d'assistance de direction au système de direction avec le mécanisme de réduction et le moteur électrique 6. Cependant, le dispositif de détection d'angle de rotation et le dispositif de détection de couple de l'invention ne doivent pas être limités ainsi mais peuvent également être appliqués à une certaine variété de dispositifs de 10 détection pour détecter l'angle de rotation d'un élément tournant ou le couple

à appliquer sur l'élément tournant. L'invention peut en outre être appliquée à un dispositif de direction auxiliaire d'un autre type tel qu'un dispositif de direction à puissance hydraulique pour commander des vannes hydrauliques sur la base du couple de direction ou même un véhicule qui ne dispose pas 15 d'un dispositif d'assistance de direction.

L'invention construite comme mentionné jusqu'ici présente les effets qui suivent. Conformément au dispositif de détection d'angle de rotation de l'invention, les caractéristiques électriques des éléments MR à 20 semiconducteur peuvent être rendues identiques pour empêcher que les formes d'onde de sortie des capteurs magnétiques ne réalisent une dispersion du fait de la différence en termes de matériau de la plaquette semiconductrice. Conformément au dispositif de détection d'angle de rotation de 25 l'invention, les éléments MR à semiconducteur peuvent émettre en sortie une pluralité de formes d'onde identiques présentant seulement une différence de phase conformément à la rotation de l'élément tournant de telle sorte que les signaux qui sont émis en sortie peuvent présenter la différence de phase

prédéterminée en termes d'angle électrique.

Conformément au dispositif de détection d'angle de rotation de l'invention, les éléments MR à semiconducteur respectifs peuvent être aisément agencés de manière à faire face aux cibles à la distance prédéterminée tout en empêchant la discordance en termes de distance entre

les éléments MR à semiconducteur respectifs et les cibles.

Conformément au dispositif de détection d'angle de rotation de

l'invention, les angles de rotation respectifs des premier et second arbres tournants sont détectés de façon précise en utilisant les sorties des éléments MR à semiconducteur présentant les caractéristiques électriques homogènes 5 de telle sorte que la précision de détection du couple peut être empêchée de se dégrader.

Conformément au dispositif de détection d'angle de rotation de l'invention, les caractéristiques électriques de tous les éléments MR à semiconducteur contenus dans le dispositif de détection peuvent être rendues 10 identiques pour empêcher la perte au niveau de la précision de détection de

couple, de façon davantage fiable.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de détection d'angle de rotation caractérisé en ce qu'il comprend: une cible qui inclut un élément magnétique qui est connecté de façon tournante d'un seul tenant à un élément tournant (34 à 36); et une pluralité de capteurs magnétiques (AI à A3, BI à B3) qui sont agencés de manière à faire face à l'élément magnétique pour émettre en sorbie des signaux conformément à une rotation de l'élément tournant, dans lequel les capteurs magnétiques incluent de façon respective des éléments MR à semiconducteur (ai à a3, bi à b3), et les éléments MR à 10 semiconducteur sont formés sur une cellule commune (Wc) d'une plaque

semiconductrice (W) et d'un seul tenant avec cette même cellule commune.

2. Dispositif de détection d'angle de rotation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments MR à semiconducteur (ai à a3, bl à b3) sont agencés sur la cellule commune (VVc) et en des positions 15 circonférentielles différentes les unes des autres par rapport à l'élément

tournant (34 à 36).

3. Dispositif de détection d'angle de rotation selon la revendication

1, caractérisé en ce que les éléments MR à semiconducteur (ai à a3, bl à b3) sont fixés d'un seul tenant à un substrat (14) par l'intermédiaire d'une 20 couche adhésive (15).

4. Dispositif de détection de couple caractérisé en ce qu'il comprend: un élément tournant qui inclut un premier arbre tournant (32) et un second arbre tournant (33) qui est connecté de façon coaxiale par rapport au 25 premier arbre tournant; des dispositifs de détection d'angle de rotation qui sont prévus respectivement sur les premier et second arbres tournants (32, 33), chacun des dispositifs de détection d'angle de rotation incluant: une cible (34 à 36) qui inclut un élément magnétique qui est 30 connecté d'un seul tenant de façon tournante au premier arbre tournant et au second arbre tournant correspondants; et une pluralité de capteurs magnétiques (Ai à A3, BI à B3) qui sont agencés de manière à faire face à l'élément magnétique pour émettre en sortie des signaux conformément à une rotation du premier ou second arbre tournant (32, 33) correspondant, dans lequel les capteurs magnétiques incluent de façon respective: des éléments MR à semiconducteur (ai à a3, bl à b3), et les éléments MR à semiconducteur sont formés sur une cellule commune (Wc) d'une plaque semiconductrice (W) et d'un seul tenant avec cette même cellule commune; et une unité de détection de couple pour détecter un couple destiné à être appliqué à l'élément tournant sur la base de signaux qui sont émis en sortie

depuis les dispositifs de détection d'angle de rotation correspondants.

5. Dispositif de détection de couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que tous les capteurs magnétiques (AI à A3, BI à B3) qui 15 sont contenus dans les dispositifs de détection d'angle de rotation sont constitués en utilisant des éléments MR à semiconducteur (ai à a3, bi à b3) qui sont formés d'un seul tenant sur une cellule commune (Wc) d'une

plaquette semiconductrice (W).

6. Procédé de fabrication d'un dispositif de détection d'angle de 20 rotation, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: formation d'un seul tenant d'une pluralité d'éléments MR à semiconducteur (ai à a3, bl à b3) sur une cellule (Wc) d'une plaquette semiconductrice (W); fixation de la cellule sur un substrat (14); et agencement du substrat (14) avec la cellule (Wc) de telle sorte que les éléments de la pluralité d'éléments MR à semiconducteur (ai à a3, bl à b3) fassent face à une cible (34 à 36) qui inclut un élément magnétique connecté

d'un seul tenant de façon tournante à un élément tournant.