FR2850751A1 - Capteur de position angulaire mesurant une induction magnetique avec une linearite elevee - Google Patents

Abstract

Un capteur de position angulaire conçu pour mesurer une position angulaire d'un arbre tournant (2) comporte un aimant (3) fixé à l'arbre. L'aimant a un pole N (3a) et un pôle S (3b) et il a une forme géométrique adaptée pour produire un flux magnétique de valeur pratiquement uniforme à l'intérieur d'une plage s'étendant autour de chacun des milieux du pôle N (3a) et du pôle S (3b). Ceci améliore la linéarité d'une variation du signal de sortie du capteur en fonction de la rotation de l'arbre tournant.

Description

CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE MESURANT UNE INDUCTION MAGNETIQUE AVEC UNE

LINEARITE ELEVEE

La présente invention concerne de façon générale un capteur de position angulaire fonctionnant de façon à mesurer une position angulaire d'un or5 gane tournant, et elle concerne plus particulièrement une structure perfectionnée d'un tel capteur de position angulaire conçue pour détecter une induction ou densité de flux magnétique qui a une linéarité plus élevée.

Des capteurs de position angulaire caractéristiques fonctionnant de façon à mesurer une position angulaire d'un arbre tournant sont constitués d'un 10 aimant de forme annulaire avec un pôle N et un pôle S disposés dans une direction circonférentielle de celui-ci, d'une culasse magnétique disposée autour de la périphérie de l'aimant, et de capteurs magnétiques. Des rainures radiales formant des entrefers sont formées dans la culasse magnétique. Les capteurs magnétiques sont disposés à l'intérieur des entrefers et fonctionnent de façon à me15 surer des inductions (densité de flux) magnétiques dans les entrefers. Par exemple, le brevet des E.U.A. n0 5 528 139 délivré à Oudet et al. le 18 juin 1996 (correspondant au brevet japonais n0 2 842 482) propose un tel type de capteur de position angulaire.

Le pôle N et le pôle S de l'aimant sont disposés à un intervalle angu20 laire de 1800 et créent une induction magnétique qui change à un taux constant dans la direction circonférentielle de l'aimant. De ce fait, l'induction magnétique mesurée par les capteurs magnétiques change de manière sinusodale sous l'effet de la rotation de l'arbre tournant. Il est donc impossible pour les capteurs magnétiques de mesurer une induction magnétique ayant une linéarité plus éle25 vée. La détermination d'une position angulaire absolue de l'arbre tournant exige un volume important d'opérations sur des fonctions trigonométriques et/ou l'utilisation d'une table, ce qui pose le problème consistant en ce que la charge de calcul imposée au système est élevée de manière indésirable.

Un but principal de l'invention est donc d'éviter les inconvénients de l'art antérieur.

Un autre but de l'invention est de procurer un capteur de position an5 gulaire conçu pour mesurer une induction magnétique qui a une linéarité plus élevée.

Selon un aspect de l'invention, celle-ci procure un capteur de position angulaire qui peut être employé dans des dispositifs de direction assistée électrique pour des véhicules automobiles. Le capteur de position angulaire com10 prend: (a) un élément magnétique dur acouplé à un organe tournant, l'élément magnétique dur ayant une circonférence et étant aimanté dans sa direction circonférentielle pour produire un champ magnétique autour de lui; (b) un élément magnétique doux disposé à l'intérieur du champ magnétique produit par l'élément magnétique dur pour former un circuit magnétique, une rotation de l'or15 gane tournant pour changer une position relative entre le champ magnétique et l'élément magnétique dur provoquant un changement d'une induction magnétique dans le circuit magnétique; et (c) un capteur de mesure d'induction magnétique disposé de façon à être séparé de l'élément magnétique doux par un intervalle.

Le capteur de mesure d'induction magnétique fonctionne de façon à mesurer 20 l'induction magnétique dans le circuit magnétique pour produire un signal en fonction de l'induction magnétique, indiquant une position angulaire de l'organe tournant. L'élément magnétique dur est conçu de façon à créer un flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur d'une plage angulaire donnée, dans sa direction circonférentielle, ce qui fait que l'induction magnéti25 que développée dans le circuit magnétique change pratiquement en proportion du changement de position angulaire de l'organe tournant, ce qui permet au capteur de position angulaire de produire un changement dans le signal de sortie qui présente une linéarité plus élevée, sous l'effet de la rotation de l'organe tournant.

Dans le mode de réalisation préféré, l'élément magnétique dur a un premier pôle magnétique et un second pôle magnétique qui diffèrent l'un de l'autre en ce qui concerne la polarité, et qui sont joints ensemble à leurs extrémités pour définir la circonférence de l'élément magnétique dur. Les premier et second pôles magnétiques fonctionnent de façon à créer le flux magnétique dont la va35 leur est pratiquement uniforme à l'intérieur de plages angulaires définies, autour de parties centrales des premier et second pôles magnétiques, dans la direction circonférentielle de l'élément magnétique dur. Cette structure occasionne un changement de la valeur du flux magnétique qui est produit sous l'effet de la rotation de l'organe tournant, sous la forme d'une onde pratiquement rectangu5 laire, à l'intérieur de la plage angulaire autour de la partie centrale de chacun des premier et second pôles magnétiques.

Les parties centrales des premier et second pôles magnétiques peuvent avoir une épaisseur définie dans une direction perpendiculaire à un plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique dur qui est inférieure à 10 une épaisseur de parties des premier et second pôles magnétiques autour de jonctions entre des extrémités des premier et second pôles magnétiques. De façon spécifique, les parties centrales des premier et second pôles magnétiques sont plus minces; en d'autres termes, des aires périphériques des premier et second pôles magnétiques sont plus petites que celles des parties situées autour 15 des jonctions entre les extrémités des premier et second pôles magnétiques, de façon qu'une valeur totale de flux magnétique qui est produite à partir des parties centrales soit diminuée en comparaison avec le cas dans lequel les premier et second pôles magnétiques ont une épaisseur qui est uniforme sur la circonférence de l'élément magnétique dur, ce qui a pour conséquence l'uniformité de la 20 valeur de flux magnétique à l'intérieur des plages angulaires définies autour des parties centrales des premier et second pôles magnétiques.

Selon une variante, les parties centrales des premier et second pôles magnétiques peuvent avoir une largeur définie dans une direction orientée parallèlement à un plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique dur, 25 qui est plus petite qu'une largeur des parties des premier et second pôles magnétiques autour des jonctions entre des extrémités des premier et second pôles magnétiques. De façon spécifique, les aires périphériques des premier et second pôles magnétiques sont plus petites que celles des parties situées autour des jonctions entre les extrémités des premier et second pôles magnétiques, de façon 30 qu'une valeur totale du flux magnétique qui est produit à partir des parties centrales soit diminuée en comparaison avec le cas dans lequel les premier et second pôles magnétiques ont une largeur uniforme sur la circonférence de l'élément magnétique dur, ce qui a pour conséquence l'uniformité de la valeur de flux magnétique à l'intérieur des plages angulaires définies autour des parties 35 centrales des premier et second pôles magnétiques.

Selon une variante, l'élément magnétique dur peut avoir des souséléments magnétiques doux qui fonctionnent de façon à convertir un flux magnétique généré à partir des premier et second pôles magnétiques pour donner le flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur de la 5 plage angulaire donnée. Les sous-éléments magnétiques doux sont disposés sur des périphéries extérieures des parties centrales des premier et second pôles magnétiques.

Dans la structure dans laquelle l'élément magnétique dur a une épaisseur définie dans la direction perpendiculaire à un plan s'étendant sur sa cir10 conférence qui est plus petite que celle de l'élément magnétique doux, l'élément magnétique dur et l'élément magnétique doux peuvent être disposés de façon qu'un plan défini sur une ligne médiane circonférentielle de l'élément magnétique dur, dans une direction de l'épaisseur de celui-ci, concide avec un plan défini sur une ligne médiane circonférentielle de l'élément magnétique doux dans 15 une direction de l'épaisseur de celui-ci. Cette structure a pour fonction de maintenir l'élément magnétique dur à l'intérieur de l'élément magnétique doux dans une direction de l'épaisseur de l'élément magnétique dur, même si un léger décalage entre l'élément magnétique dur et l'élément magnétique doux se produit dans la direction de l'épaisseur de l'élément magnétique dur, pour minimiser 20 ainsi un changement de l'induction magnétique qui doit être mesurée par le capteur de mesure d'induction magnétique.

Le capteur de position angulaire peut en outre comprendre un blindage magnétique qui entoure l'élément magnétique doux de façon à minimiser une erreur d'un signal de sortie de capteur, résultant de perturbations magnéti25 ques externes.

L'élément magnétique doux peut avoir une circonférence et être disposé à l'extérieur de la circonférence de l'élément magnétique dur. L'élément magnétique doux peut avoir un premier, un second, un troisième et un quatrième entrefers formés à l'intérieur à un intervalle d'environ 900 dans une direction 30 circonférentielle de l'élément magnétique doux. Une distance entre une périphérie extérieure de l'élément magnétique doux et le blindage magnétique est supérieure à une longueur de chacun des premier à quatrième entrefers dans la direction circonférentielle de l'élément magnétique doux, ce qui évite une fuite du flux magnétique à partir de l'élément magnétique doux vers le blindage magnéti35 que.

Les largeurs des premier et second pôles magnétiques de l'élément magnétique dur, définies dans la direction perpendiculaire au plan s'étendant dans la direction circonférentielle de l'élément magnétique dur, peuvent diminuer en direction des milieux, dans la direction circonférentielle, des premier et 5 second pôles magnétiques. De façon spécifique, les aires périphériques autour des milieux, dans la direction circonférentielle, des premier et second pôles magnétiques sont plus petites que celles des parties situées autour des jonctions entre les extrémités des premier et second pôles magnétiques, de façon qu'une valeur totale de flux magnétique produit à partir des parties centrales soit dimi10 nuée en comparaison avec le cas dans lequel les premier et second pôles magnétiques ont une largeur qui est uniforme sur la circonférence de l'élément magnétique dur, ce qui a pour conséquence l'uniformité de la valeur du flux magnétique à l'intérieur des plages angulaires définies autour des parties centrales des premier et second pôles magnétiques.

Chacun de l'élément magnétique dur et de l'élément magnétique doux peut avoir une circonférence intérieure circulaire. L'élément magnétique dur peut avoir une circonférence extérieure pratiquement circulaire définie géométriquement de façon que des largeurs des milieux, dans la direction circonférentielle, des premier et second pôles magnétiques, dans la direction perpendiculaire 20 à la direction circonférentielle de l'élément magnétique dur, soient plus petites que des largeurs de jonctions entre les premier et second pôles magnétiques.

Dans la structure dans laquelle l'épaisseur de l'élément magnétique dur dans la direction perpendiculaire au plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique dur est supérieure à celle de l'élément magnétique doux, 25 des extrémités de l'élément magnétique dur opposées dans la direction perpendiculaire au plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique dur, peuvent dépasser à l'extérieur des extrémités de l'élément magnétique doux dans la direction perpendiculaire à la circonférence de l'élément magnétique dur. Ceci fait circuler à l'extérieur de l'élément magnétique doux le flux magnétique 30 provenant de coins de l'élément magnétique dur, ce qui a pour effet d'attirer des poussières de fer pour éviter qu'elles n'adhèrent à la périphérie intérieure de l'élément magnétique doux et à la partie en regard de la périphérie extérieure de l'élément magnétique dur, pour garantir ainsi la stabilité de la circulation du flux magnétique à partir de l'élément magnétique dur vers la périphérie inté35 rieure de l'élément magnétique doux, pendant une durée prolongée.

Selon un second aspect de l'invention, celle-ci procure un appareil de détermination de position angulaire qui comprend: (A) un capteur de position angulaire incluant (a) un élément magnétique dur accouplé à un organe tournant, l'élément magnétique dur ayant une circonférence et étant aimanté dans une di5 rection de sa circonférence pour produire un champ magnétique autour de lui, et fonctionnant de façon à produire un flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur d'une plage angulaire donnée, dans sa direction circonférentielle, l'élément magnétique dur ayant un premier pôle magnétique et un second pôle magnétique qui a une polarité différente de celle du premier pôle 10 magnétique, les premier et second pôles magnétiques étant joints à leurs extrémités, à des positions séparées l'une de l'autre de 1800 dans une direction circonférentielle de l'élément magnétique dur, (b) un élément magnétique doux disposé à l'extérieur de la circonférence de l'élément magnétique dur, à l'intérieur du champ magnétique produit par l'élément magnétique dur, pour former 15 un circuit magnétique, une rotation de l'organe tournant qui change une position relative entre le champ magnétique et l'élément magnétique dur occasionnant un changement d'une induction magnétique dans le circuit magnétique, l'élément magnétique doux ayant des entrefers formés à l'intérieur à un intervalle d'environ 900, et (c) un capteur de mesure d'induction magnétique, incluant un premier 20 et un second éléments de capteur respectivement disposés dans deux des entrefers adjacents, dans la direction circonférentielle de l'élément magnétique doux, les premier et second éléments de capteur fonctionnant de façon à mesurer des inductions magnétiques à l'intérieur des deux entrefers, et à produire des signaux électriques qui en sont représentatifs; et (B) un circuit de calcul de posi25 tion angulaire, fonctionnant de façon à calculer une position angulaire de l'organe tournant, sur la base des signaux électriques produits par le capteur de mesure d'induction magnétique. De façon spécifique, les inductions magnétiques qui sont produites dans les entrefers sont déphasées mutuellement de 90 , ce qui fait que les signaux de sortie des premier et second éléments de capteur seront 30 également déphasés mutuellement de 90 , permettant ainsi au circuit de calcul de position angulaire de déterminer la position angulaire de l'organe tournant dans une plage angulaire complète.

Le circuit de calcul de position angulaire est conçu pour combiner les signaux électriques pour déterminer la position angulaire de l'organe tournant à 35 l'intérieur de la plage angulaire complète.

Le circuit de calcul de position angulaire est conçu pour effectuer l'une au moins d'opérations d'addition, de soustraction, de multiplication et de division sur les signaux électriques fournis par le capteur de mesure d'induction magnétique, ce qui conduit à une diminution de la charge de calcul imposée au circuit de calcul de position angulaire.

L'organe tournant peut être une colonne de direction accouplée à un volant de direction d'un véhicule automobile.

Selon le troisième aspect de l'invention, celle-ci procure un appareil de détermination de position angulaire qui comprend: (a) un élément magnéti10 que dur en forme d'anneau accouplé à un organe tournant, l'élément magnétique dur incluant un premier pôle magnétique et un second pôle magnétique ayant une polarité différente de celle du premier pôle magnétique, les premier et second pôles magnétiques étant joints à leurs extrémités à des emplacements séparés l'un de l'autre de 1800 dans une direction circonférentielle de l'élément ma15 gnétique dur, l'élément magnétique dur étant conçu de façon à créer un flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur d'une plage angulaire donnée, dans sa direction circonférentielle; (b) un élément magnétique doux disposé à l'extérieur d'une circonférence de l'élément magnétique dur, dans lequel sont formés des entrefers disposés à un intervalle d'environ 900, la rota20 tion de l'organe tournant pour changer une position relative entre l'élément magnétique dur et l'élément magnétique doux occasionnant un changement d'une induction magnétique dans les entrefers; (c) des capteurs de mesure d'induction magnétique disposés avec un capteur dans chacun de deux des entrefers adjacents dans une direction de disposition des entrefers, les capteurs de mesure 25 d'induction magnétique fonctionnant de façon à mesurer des inductions magnétiques à l'intérieur des deux entrefers et à produire des signaux électriques représentatifs de celles-ci, qui présentent des ondes pratiquement triangulaires mutuellement déphasées de 90 , et ayant chacune une partie rectiligne; et (d) un circuit de calcul de position angulaire fonctionnant de façon à combiner et à 30 corriger les parties rectilignes des ondes triangulaires pour former pratiquement une seule ligne droite. Le circuit de calcul de position angulaire calcule une position angulaire de l'organe tournant en utilisant la ligne droite. Cette structure a pour fonction de fournir des signaux de sortie des capteurs de mesure d'induction magnétique qui ont une linéarité plus élevée en fonction d'un chan35 gement de la position angulaire de l'organe tournant. La combinaison et la cor- rection ci-dessus minimisent une erreur dans la détermination de la position angulaire de l'organe tournant.

Les signaux électriques qui sont produits par les capteurs de mesure d'induction magnétique sont des signaux de tension dont le niveau change en 5 fonction de la position angulaire de l'organe tournant. La correction des parties rectilignes des ondes triangulaires est réalisée dans le circuit de calcul de position angulaire, en extrayant des segments à partir des parties rectilignes, chacun d'eux s'étendant sur l'une de plages angulaires de rotation présélectionnées de l'organe tournant, en faisant concorder mutuellement des signes de pentes des 10 segments, en déplaçant les segments de manière parallèle pour faire concorder un niveau de tension d'une extrémité de chacun des segments avec celui d'une extrémité de l'un adjacent des segments, et en joignant les segments déplacés, pour produire une seule ligne de relation tension - angle, en définissant une ligne droite de relation tension - angle, s'étendant entre un niveau de tension 15 maximal et un niveau de tension minimal indiqués par la ligne de relation tension - angle unique, en déterminant un niveau de tension moyen intermédiaire sur la ligne droite de relation tension angle, en déterminant une valeur de correction de tension exigée pour faire concorder le niveau de tension moyen avec un niveau idéal, et en déterminant une valeur de correction de pente exigée pour 20 faire concorder une pente de la ligne droite de relation tension - angle avec une pente idéale.

Chacun des capteurs de mesure d'induction magnétique peut être conçu pour corriger le signal électrique de façon à compenser une erreur résultant d'une température ambiante.

Chacun des capteurs de mesure d'induction magnétique peut être muni d'une table de correspondance entre la température et la valeur de correction.

Chacun des capteurs de mesure d'induction magnétique fonctionne de façon à prélever une valeur de correction qui correspond à la température ambiante, dans la table de correspondance entre la température et la valeur de correction, 30 et à corriger le signal électrique en utilisant la valeur de correction.

Le circuit de calcul de position angulaire peut stocker à l'intérieur un niveau de tension maximal idéal et un niveau de tension minimal idéal des signaux électriques, déterminer une première différence entre un niveau de tension maximal réel des signaux électriques et le niveau de tension maximal idéal, 35 et une seconde différence entre un niveau de tension minimal réel et le niveau de tension minimal idéal, et corriger les niveaux de tension maximal et minimal réels en utilisant les première et seconde différences. Habituellement, la valeur du flux magnétique produit par l'élément magnétique dur diminue progressivement avec une élévation de la température ambiante, ce qui conduit à une dimi5 nution de l'induction magnétique à mesurer par les capteurs de mesure d'induction magnétique. Ceci provoquera une chute des niveaux de tension des signaux de sortie des capteurs de mesure d'induction magnétique. Pour éliminer ce problème, le circuit de calcul de position angulaire est conçu pour compenser de la manière ci-dessus les chutes des niveaux de tension des signaux de sortie des 10 capteurs de mesure d'induction magnétique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1(a) est une vue de côté qui montre un capteur de position angulaire conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; La figure 1(b) est une coupe transversale, selon la ligne I- I de la figure 1(a), qui montre un détecteur de position angulaire du premier mode de réalisation; La figure 2 est une vue en perspective qui montre un aimant du capteur de position angulaire des figures 1(a) et 1(b) ; La figure 3(a) est une vue en plan qui montre l'orientation du flux magnétique sortant de l'aimant de la figure 2; La figure 3(b) est une représentation graphique qui montre une onde 25 périodique indiquant un changement de la valeur de flux magnétique sous l'effet de la rotation d'un arbre tournant auquel un aimant est fixé; La figure 4(a) est une coupe transversale qui montre une relation de position entre un aimant et un arbre tournant, lorsque l'arbre tournant est dans une position angulaire de 0; La figure 4(b) est une coupe transversale qui montre une relation de position entre un aimant et un arbre tournant, lorsque l'arbre tournant est dans une position angulaire de 900; La figure 4(c) est une coupe transversale qui montre une relation de position entre un aimant et un arbre tournant, lorsque l'arbre tournant est dans 35 une position angulaire de 180 ; La figure 4(d) est une représentation graphique qui montre une onde périodique représentative de changements dans les tensions de sortie d'éléments de capteur d'un capteur magnétique, sous l'effet de la rotation d'un arbre tournant auquel un aimant est fixé; La figure 5 est un organigramme d'un programme exécuté dans un circuit de calcul de position angulaire pour produire une tension de sortie représentative d'une position angulaire d'un arbre tournant; La figure 6 est une représentation graphique qui montre la tension de sortie qui est produite par le programme de la figure 5; La figure 7(a) est une vue de côté qui montre un capteur de position angulaire conforme au second mode de réalisation de l'invention; La figure 7(b) est une coupe transversale, selon la ligne VII-VII de la figure 7(a), qui montre un détecteur de position angulaire du second mode de réalisation; La figure 8(a) est une coupe, faite dans la direction de la longueur d'un arbre tournant auquel un aimant est fixé, qui montre un détecteur de position angulaire conforme au troisième mode de réalisation de l'invention; La figure 8(b) est une coupe transversale selon la ligne VIII-VIII sur la figure 8(a); La figure 9 est une coupe transversale qui montre le flux magnétique circulant autour du détecteur de position angulaire de la figure 8(a); La figure 10 est une coupe transversale qui montre une modification du détecteur de position angulaire de la figure 8(a); La figure 11 est une coupe qui montre un dispositif de direction as25 sistée électrique équipé d'un détecteur de position angulaire conforme au quatrième mode de réalisation de l'invention; La figure 12(a) est une vue en plan qui montre un aimant d'un capteur de position angulaire conforme au cinquième mode de réalisation de l'invention; La figure 12(b) est une vue en plan qui montre une modification de 30 l'aimant illustré sur la figure 12(a); La figure 13(a) est une vue en plan qui montre un capteur de position angulaire conforme au cinquième mode de réalisation de l'invention; La figure 13(b) est une coupe verticale faite selon la ligne A-A de la figure 13(a); La figure 14 est une vue en plan qui montre une modification du cap- teur de position angulaire illustré sur la figure 13(a); La figure 15(a) est une vue en plan qui montre un capteur de position angulaire conforme au sixième mode de réalisation de l'invention; La figure 15(b) est une vue de côté de la figure 15(a); La figure 16(a) est une vue de côté qui montre une modification du capteur de position angulaire du sixième mode de réalisation; La figure 16(b) est une coupe transversale correspondant à la figure 16(a); La figure 17 est une représentation graphique qui montre des ondes 10 idéales représentatives de changements de la tension de sortie d'éléments de capteur d'un capteur magnétique installé dans un capteur de position angulaire, sous l'effet de la rotation d'un arbre tournant, conformément au septième mode de réalisation de l'invention; La figure 18 est une représentation graphique qui montre une onde 15 idéale représentative d'un changement de la tension de sortie du circuit de calcul de position angulaire du septième mode de réalisation; La figure 19 est une représentation graphique qui montre des ondes représentatives de changements réels de la tension de sortie d'éléments de capteur d'un capteur magnétique installé dans un capteur de position angulaire, sous 20 l'effet de la rotation d'un arbre tournant, conformément au septième mode de réalisation de l'invention; La figure 20 est une représentation graphique qui montre une tension de sortie d'un circuit de calcul de position angulaire dans le cas o des segments rectilignes de formes d'onde de tensions de sortie d'éléments de capteur sont 25 hors d'alignement mutuel; La figure 21 est une représentation graphique qui montre une tension de sortie d'un circuit de calcul de position angulaire, après avoir été corrigée; La figure 22 est un organigramme d'un programme exécuté par un circuit de calcul de position angulaire pour produire la tension de sortie illustrée 30 sur la figure 21; La figure 23 est une représentation graphique qui montre une onde idéale représentative d'un changement de la tension de sortie d'un circuit de calcul de position angulaire conforme au huitième mode de réalisation de l'invention; La figure 24(a) est une vue en plan qui montre un exemple d'un cap- teur de position angulaire utilisant l'aimant illustré sur la figure 12(b) ; La figure 24(b) est une vue en plan qui montre un capteur de position angulaire conforme au neuvième mode de réalisation de l'invention; La figure 25 est une représentation graphique qui montre la valeur du 5 flux magnétique que produit un aimant installé dans le capteur de position angulaire illustré sur la figure 24(b); La figure 26 est une vue en plan qui montre un capteur de position angulaire conforme audixième mode de réalisation de l'invention; La figure 27(a) est une coupe verticale qui montre un capteur de posi10 tion angulaire conforme au onzième mode de réalisation de l'invention; et La figure 27(b) est une coupe verticale qui montre une modification du capteur de position angulaire de la figure 27(a).

En se référant aux dessins, dans lesquels des numéros de référence semblables désignent des éléments semblables dans différentes vues, et en parti15 culier aux figures 1(a) et 1(b), on voit un détecteur de position angulaire 1 conforme au premier mode de réalisation de l'invention.

Le détecteur de position angulaire 1 comprend essentiellement un capteur de position angulaire installé sur une périphérie extérieure d'un arbre tournant 2, et un circuit de calcul de position angulaire 6. Le circuit de calcul 20 de position angulaire 6 est conçu pour déterminer une position angulaire de l'arbre tournant 2 en utilisant un signal de sortie du capteur de position angulaire.

Le capteur de position angulaire comprend un aimant 3 constitué d'un matériau magnétique dur, une culasse 4 constituée d'un matériau magnétique doux, et un capteur magnétique 5 fonctionnant de façon à mesurer l'induction 25 magnétique ou densité de flux magnétique.

L'aimant 3 a une forme annulaire et est fixé à la périphérie extérieure de l'arbre tournant 2. L'aimant 3 est constitué de deux parties semicirculaires: l'une ayant un pôle N, 3a, et l'autre ayant un pôle S, 3b. Le pôle N 3a et le pôle S 3b sont joints en une seule pièce à leurs extrémités, à des emplacements éloi30 gnés l'un de l'autre de 180 . L'aimant 3 a une épaisseur h, comme représenté sur la figure 2, qui diminue progressivement à partir de jonctions 3c entre le pôle N 3a et le pôle S 3b, en direction des milieux, dans la direction circonférentielle, du pôle N 3a et du pôle S 3b.

La culasse 4 a une forme annulaire et est constituée de quatre seg35 ments 4a à 4d (qu'on appelle également ci-dessous un premier, un second, un troisième et un quatrième segments de culasse) qui sont disposés en un cercle autour de la périphérie de l'aimant 3, avec interposition d'entrefers 41 placés approximativement à une distance de 90 les uns des autres. La culasse 4 a une épaisseur, comme représenté sur la figure 1(a), supérieure à celle de l'aimant 3. 5 La ligne médiane circonférentielle de la culasse 4 (c'est-à-dire une ligne passant par le milieu de l'épaisseur de la culasse 4), concide avec celle de l'aimant 3 sur la totalité de la circonférence de celui-ci. En d'autres termes, l'aimant 3 et la culasse 4 sont disposés de façon qu'un plan défini sur la ligne médiane circonférentielle de l'aimant 3, dans une direction de l'épaisseur de celui-ci, concide 10 avec celui défini sur la ligne médiane circonférentielle de la culasse 4, dans une direction de l'épaisseur de celle-ci.

Le capteur magnétique 5 est constitué d'un premier élément de capteur 5a et d'un second élément de capteur 5b. Le premier élément de capteur 5a est disposé à l'intérieur de l'entrefer 41 entre les premier et quatrième segments 15 de culasse 4a et 4d. Le second élément de capteur 5b est disposé à l'intérieur de l'entrefer 41 entre les premier et second segments de culasse 4a et 4b. Les premier et second éléments 5a et 5b fonctionnent de façon à mesurer respectivement le flux magnétique développé dans les entrefers 41, à titre de grandeur représentative de l'induction magnétique. Les premier et second éléments de cap20 teur 5a et 5b sont séparés de la culasse 4, et chacun est constitué par exemple d'un capteur de Hall, d'un circuit intégré de Hall ou d'un dispositif magnétorésistif qui fonctionne de façon à émettre vers le circuit de calcul de position angulaire 6 un signal électrique (par exemple un signal de tension) qui est fonction de l'induction magnétique à l'intérieur de l'entrefer 41.

Le circuit de calcul de position angulaire 6 fonctionne de façon à déterminer une position angulaire (c'est-à-dire un angle absolu) de l'arbre tournant 2 en utilisant les signaux électriques émis par les premier et second éléments de capteur 5a et 5b. De façon spécifique, le circuit de calcul de position angulaire 6 combine ou associe ensemble les signaux de sortie des premier et second élé30 ments de capteur Sa et 5b pour déterminer la position angulaire de l'arbre tournant 2 sur 900.

On décrira ci-dessous l'induction (ou densité de flux) magnétique générée par l'aimant 3.

Comme décrit ci-dessus, l'épaisseur h de l'aimant 3 diminue à partir 35 des jonctions 3c entre les extrémités du pôle N 3a et les extrémités du pôle S 3b, en direction de leurs milieux dans la direction circonférentielle, de façon que l'épaisseur des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b, dans la direction circonférentielle, soit inférieure à celle des jonctions 3c. De façon spécifique, une aire d'une surface périphérique autour des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b 5 de l'aimant 3, dans la direction circonférentielle, est inférieure à celle dans le cas o l'épaisseur h est constante sur la circonférence entière de l'aimant. En d'autres termes, la valeur du flux magnétique qui est produit dans la direction radiale de l'aimant 3 à partir des milieux du pôle N 3a et pôle S 3b dans la direction circonférentielle, o l'induction magnétique est la plus élevée, est dimi10 nuée. Ceci fait en sorte qu'une valeur totale de flux magnétique soit presque uniforme autour des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b de l'aimant 3, dans la direction circonférentielle. Une rotation de l'aimant 3 (c'est-à-dire de l'arbre tournant 2) fera varier de manière cyclique, avec la forme d'une onde, comme représenté sur la figure 3(b), la valeur du flux magnétique circulant à travers 15 chacun des éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5. La valeur de flux magnétique à l'intérieur d'une plage X (c'est-à-dire autour du milieu du pôle N 3a dans la direction circonférentielle) est pratiquement identique à celle à l'intérieur d'une plage Y (autour du milieu du pôle S 3b dans la direction circonférentielle).

Une diminution de l'épaisseur h de l'aimant à partir des jonctions 3c entre le pôle N 3a et le pôle S 3b, est sélectionnée de façon que la valeur du flux magnétique créé à partir de la région située autour de chacun des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b, dans la direction circonférentielle, soit pratiquement constante.

On décrira ci-dessous, en référence aux figures 4(a) à 4(d), un changement dans l'induction magnétique mesurée par le capteur magnétique 5, lorsque l'arbre tournant 2 tourne dans sa direction circonférentielle.

Lorsque l'arbre tournant 2 est, comme représenté sur la figure 4(a), à une position angulaire I de zéro (00), aucun flux magnétique ne circule à travers 30 l'entrefer 41 entre les premier et quatrième segments de culasse 4a et 4d, ce qui fait que l'induction magnétique présente une valeur de zéro (0), tandis qu'une induction magnétique maximale de polarité négative est développée dans l'entrefer 41 entre les premier et second segments de culasse 4a et 4b. Les premier et second éléments de capteur 5a et 5b émettent des signaux de tension ayant des 35 niveaux sur une ligne en pointillés I, comme illustré sur la figure 4(d).

Lorsque l'arbre tournant 2 tourne de 900 en sens d'horloge à partir de la position angulaire I jusqu'à une position angulaire Il, comme représenté sur la figure 4(b), il provoque le développement d'une induction magnétique maximale d'une polarité positive dans l'entrefer 41 entre les premier et quatrième seg5 ments de culasse 4a et 4d, tandis qu'aucun flux magnétique ne circule à travers l'entrefer 41 entre les premier et second segments de culasse 4a et 4b. Les premier et second éléments de capteur Sa et 5b émettent des signaux de tension ayant des niveaux sur une ligne en pointillés II, comme illustré sur la figure 4(d).

Lorsque l'arbre tournant 2 tourne à nouveau de 90 en sens d'horloge à partir de la position angulaire II jusqu'à une position angulaire III, comme représenté sur la figure 4(c), il provoque le développement d'une induction magnétique maximale de la polarité positive dans l'entrefer 41 entre les premier et second segments de culasse 4a et 4b. Les premier et second éléments de capteur 5a 15 et 5b émettent des signaux de tension ayant des niveaux sur une ligne en pointillés III, comme illustré sur la figure 4(d).

La valeur de flux magnétique circulant à partir de la région située autour de chacun des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b, dans la direction circonférentielle, est, comme décrit ci-dessus, pratiquement constante, ce qui 20 fait que l'induction magnétique à l'intérieur des entrefers 41 entre les premier et quatrième segments de culasse 4a et 4d et entre les premier et second segments de culasse 4a et 4b pendant la rotation de l'arbre tournant 2, change à un taux constant, ce qui fait que les premier et second éléments de capteur 5a et 5b émettent les signaux de tension qui sont indiqués par les lignes continues sur la 25 figure 4(d).

La figure 5 montre un organigramme d'étapes logiques ou d'un programme exécutés par le circuit de calcul de position angulaire 6 du détecteur de position angulaire 1. Dans l'explication suivante, des signaux de sortie de tension des premier et second éléments de capteur 5a et Sb sont respectivement in30 diqués par Va et Vb, et une tension de sortie du circuit de calcul de position angulaire 6 est indiquée par Vout.

Après l'entrée dans le programme, la séquence passe à l'étape i à laquelle il est déterminé si le signal de sortie de tension Va est supérieur à 3,0 V ou non. Si une réponse OUI est obtenue (Va > 3,0 V), la séquence passe ensuite 35 à l'étape 6 à laquelle la tension de sortie Vout est déterminée conformément à une relation Vout = l + Vb, et elle retourne à l'étape 1.

D'autre part, si une réponse NON est obtenue (Va O 3,0 V), alors la séquence passe à l'étape 2 à laquelle il est déterminé si le signal de sortie de tension Va est inférieur à 2,0 V ou non. Si une réponse OUI est obtenue (Va < 5 2,0 V), alors la séquence passe à l'étape 7 à laquelle la tension de sortie Vout est déterminée conformément à une relation Vout = 4 - Vb, et elle retourne à l'étape 1.

D'autre part, si une réponse NON est obtenue (Va E 2,0 V), alors la séquence passe à l'étape 3 à laquelle il est déterminé si le signal de sortie de 10 tension Va est inférieur à 2,4 V ou non. Si une réponse OUI est obtenue (Va < 2,4 V), la séquence passe ensuite à l'étape 8 à laquelle la tension de sortie Vout est déterminée conformément à une relation Vout = Va, et elle retourne à l'étape 1.

D'autre part, si une réponse NON est obtenue (Va E 2,4 V), alors la 15 séquence passe à l'étape 4 à laquelle il est déterminé si la tension de sortie Vb est supérieure à 2,6 V, et le signal de sortie de tension Va est inférieur à 2,5 V ou non. Si une réponse OUI est obtenue (Vb > 2,6 V et Va < 2,5 V), alors la séquence passe à l'étape 9 à laquelle la tension de sortie Vout est déterminée conformément à une relation Vout = 3 - Va, et elle retourne à l'étape 1.

D'autre part, si une réponse NON est obtenue à l'étape 4, la séquence passe ensuite à l'étape 5 à laquelle il est déterminé si la tension de sortie Vb est supérieure à 2,6 V, et le signal de sortie de tension Va est supérieur ou égal à 2,5 V, ou non. Si une réponse OUI est obtenue, la séquence passe ensuite à l'étape 10 à laquelle la tension de sortie Vout est déterminée conformément à 25 une relation Vout = 7 - Va, et elle retourne à l'étape 1.

D'autre part, si une réponse NON est obtenue à l'étape 5, la séquence passe à l'étape l l à laquelle la tension de sortie Vout est déterminée conformément à une relation Vout = 0, et elle retourne à l'étape 1.

La figure 6 montre la tension de sortie Vout du circuit de calcul de 30 position angulaire 6, telle qu'elle est obtenue dans les calcul ci-dessus, qui change à un taux constant sur une plage angulaire de 360 (c'est-àdire -180 à +180 ) de l'arbre tournant 2. De façon spécifique, le circuit de calcul de position angulaire 6 fonctionne de façon à fournir en sortie une position angulaire absolue de l'arbre tournant 2, sur sa plage angulaire complète.

La structure du détecteur de position angulaire 1 de ce mode de réalisation, telle qu'elle ressort de l'explication ci-dessus, procure les effets suivants.

L'épaisseur h de l'aimant 3 est sélectionnée de façon à diminuer à partir des jonctions 3c entre les extrémités du pôle N 3a et les extrémités du pôle S 5 3b en direction de leurs milieux dans la direction circonférentielle, de façon que l'aire de la surface périphérique autour du milieu de chacun du pôle N 3a et du pôle S 3b dans la direction circonférentielle soit la plus petite. Ceci rend constante l'induction magnétique sortant de la surface périphérique autour du milieu de chacun du pôle N 3a et du pôle S 3b dans la direction circonférentielle, ce 10 qui fait que la valeur du flux magnétique à l'intérieur des entrefers 41 pendant la rotation de l'arbre tournant 2 change à un taux pratiquement constant. De façon spécifique, chacun des premier et second éléments de capteur 5a et 5b fonctionne de façon à émettre un signal de tension en fonction de l'induction magnétique à l'intérieur de l'entrefer 41 qui présente une linéarité plus élevée.

L'aimant 3 est conçu de façon à produire un flux magnétique dans sa direction radiale qui change, comme représenté sur la figure 3(b), avec la forme d'une onde rectangulaire, ce qui fait que le capteur magnétique 5 détecte l'induction magnétique qui change avec pratiquement la forme d'une onde triangulaire. Ceci permet au circuit de calcul de position angulaire 6 de déterminer cor20 rectement la position angulaire de l'arbre tournant 2 en utilisant des opérations simples telles que des opérations d'addition, de soustraction, de multiplication ou de division, ou une combinaison de celles-ci, sans effectuer des opérations imposant une charge élevée, comme des opérations sur des fonctions trigonométriques.

Comme représenté sur la figure 1(a), la culasse 4 a une épaisseur supérieure à celle de l'aimant 3. La ligne médiane circonférentielle de la culasse 4 concide avec celle de l'aimant 3 sur sa circonférence entière. Cette structure permet à l'arbre tournant 2 auquel l'aimant 3 est fixé d'être décalé dans sa direction longitudinale, à l'intérieur d'une plage dans laquelle l'aimant 3 se trouve à 30 l'intérieur de surfaces d'extrémités opposées de la culasse 4 (c'est-à-dire des surfaces d'extrémités supérieure et inférieure, sur la représentation de la figure 1(a)) dans la direction longitudinale de l'arbre tournant 2, ce qui a pour effet de diminuer la valeur du flux magnétique qui fuit à l'extérieur de la culasse 4, c'est-à-dire un changement de l'induction magnétique à mesurer par le capteur 35 magnétique 5.

Le circuit de calcul de position angulaire 6 est conçu pour combiner des signaux électriques émis par les éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5, permettant ainsi de produire un signal analogique représentatif de la position angulaire sur une plage de 900 ou plus.

Les tensions de seuil employées en comparaison avec la tension de sortie du capteur magnétique 5 dans l'organigramme de la figure 5 sont simplement des valeurs de référence, et sont changées de préférence conformément au niveau d'un signal de sortie du capteur magnétique 5.

Les figures 7(a) et 7(b) montrent le détecteur de position angulaire 1 10 conforme au second mode de réalisation de l'invention.

Contrairement au premier mode de réalisation, la culasse 4 est constituée d'un anneau en une seule pièce qui a quatre encoches 42 formées à un intervalle angulaire de 90 dans la direction de sa circonférence, pour créer les entrefers 41. Les encoches 42 peuvent être réalisées par meulage.

La structure de ce mode de réalisation facilite le positionnement de la culasse 4 autour de l'aimant 3 et conduit à une diminution du nombre de composants constituant le capteur de position angulaire.

Le meulage de la culasse 4 pour former les encoches 42 permet de minimiser un décalage dans la position des entrefers 41 dans la direction cir20 conférentielle de la culasse 4, et/ou une erreur sur la dimension des encoches 42 ou des entrefers 41 dans la direction circonférentielle de la culasse 4.

D'autres structures sont identiques à celles dans le premier mode de réalisation, et leur explication détaillée sera omise ici.

Les figures 8(a) et 8(b) montrent le détecteur de position angulaire 1 25 conforme au troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 8(a) est une coupe, dans la direction de la longueur de l'arbre tournant 2, qui montre le détecteur de position angulaire 1. La figure 8(b) est une coupe transversale, selon la ligne VIII-VIII sur la figure 8(a).

Le détecteur de position angulaire 1 comprend un blindage magnéti30 que annulaire 7 à l'intérieur duquel l'aimant 3, la culasse 4, le capteur magnétique 5 et le circuit de calcul de position angulaire 6 sont disposés. La distance entre la périphérie extérieure de la culasse 4 et le blindage magnétique 7 est fixée de façon à être supérieure à la longueur L, représentée sur la figure 8(b), des entrefers 41 dans la direction circonférentielle de la culasse 4, ce qui a pour 35 effet de minimiser une fuite de flux magnétique à partir de la culasse 4 vers le blindage magnétique 7.

Comme le montre clairement la figure 8(a), le capteur magnétique 5 a des bornes qui s'étendent parallèlement à la longueur de l'arbre tournant 2 et sont connectées au circuit de calcul de position angulaire 6. Le circuit de calcul 5 de position angulaire 6 est connecté à un micro- ordinateur externe (non représenté) par l'intermédiaire d'un faisceau de fils 8.

Le blindage magnétique 7, entourant la culasse 4, comme représenté sur la figure 9, fonctionne de façon à protéger la culasse 4 contre un flux magnétique 10 circulant autour du détecteur de position angulaire 1, en éliminant 10 ainsi des effets nuisibles du flux magnétique 10 sur l'induction magnétique à l'intérieur des entrefers 41.

Selon une variante, le capteur magnétique 5 peut avoir des bornes, comme représenté sur la figure 10, qui s'étendent dans la direction radiale de la culasse 4 et sont connectées au circuit de calcul de position angulaire 6.

D'autres structures sont identiques à celles dans le premier mode de réalisation, et leur explication détaillée sera omise ici.

La figure 11 montre un quatrième mode de réalisation dans lequel le détecteur de position angulaire 1 du premier mode de réalisation est installé dans un dispositif de direction assistée électrique 11 pour des véhicules auto20 mobiles, qui fonctionne de façon à fournir une assistance dans le braquage manuel des roues du véhicule. Bien entendu, le détecteur de position angulaire 1 de l'un des second et troisième modes de réalisation peut être employé, à la place, dans ce mode de réalisation.

Le dispositif de direction assistée électrique 1 1 comprend un arbre 25 d'entrée Ila, un arbre de sortie Ilb, une barre de torsion Ilc, un capteur de couple Ild, une unité de commande installée dans le circuit de calcul de position angulaire 6, un moteur électrique 1 le, un dispositif de transmission de couple l1f et un carter Ilg. L'arbre d'entrée Ila est accouplé à un volant de direction du véhicule. L'arbre de sortie Ilb est accouplé à des roues du véhicule qui 30 peuvent être dirigées. La barre de torsion 1 ic accouple ensemble les arbres d'entrée et de sortie 1 la et 1 lb. Le capteur de couple 1 ld fonctionne de façon à mesurer un effort ou un couple de direction appliqué au volant de direction. L'unité de commande fonctionne de façon à déterminer un couple d'assistance de direction cible, en fonction d'un signal de sortie du capteur de couple 1 Id. Le moteur 35 électrique 1 le fonctionne de façon à produire le couple d'assistance de direction cible déterminé par l'unité de commande. Le dispositif de transmission de couple I1f fonctionne de façon à diminuer la vitesse d'un arbre de sortie du moteur électrique lle pour augmenter le couple de sortie du moteur électrique lie, et pour le transmettre à l'arbre de sortie Ilb. Le carter llg enveloppe le dispositif de transmission de couple 11f; Le capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1 est installé autour de l'arbre d'entrée lia. Le circuit de calcul de position angulaire 6 est fixé sur le carter il g et reçoit des signaux de sortie du capteur de position angulaire et du capteur de couple lld. Le circuit de calcul de position 10 angulaire 6 fonctionne de façon à déterminer une position angulaire de l'arbre d'entrée lia (c'est-à-dire un angle de braquage du volant de direction du véhicule) en fonction du signal de sortie du capteur de position angulaire (c'est-à-dire le capteur magnétique 5).

Les figures 12(a) et 12(b) montrent l'aimant 3 du détecteur de posi15 tion angulaire 1 conforme au cinquième mode de réalisation de l'invention. Les numéros de référence identiques à ceux employés dans les modes de réalisation ci-dessus désignent les mêmes éléments. La figure 12(a) illustre un exemple dans lequel l'aimant 3 est allongé le long d'une ligne passant par les milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b, dans la direction circonférentielle. La figure 12(b) 20 illustre un autre exemple dans lequel l'aimant 3 est allongé perpendiculairement à la ligne passant par les milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b, dans la direction circonférentielle.

Comme illustré sur chacune des figures 12(a) et 12(b), l'aimant 3 est constitué d'un anneau de forme ovale et il a une largeur F dans sa direction ra25 diale qui diminue progressivement à partir des jonctions 3c entre le pôle N 3a et le pôle S 3b, vers les milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b dans la direction circonférentielle. De façon spécifique, la largeur F des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b dans la direction circonférentielle est inférieure à celle des jonctions 3c; en d'autres termes, le volume des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b dans 30 la direction circonférentielle est plus petit que celui des jonctions 3c. Ceci rend pratiquement uniforme la valeur totale de flux magnétique, comme dans le premier mode de réalisation, autour des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b de l'aimant 3, dans la direction circonférentielle. La rotation de l'aimant 3 (c'est-àdire de l'arbre tournant 2) occasionnera un changement cyclique, sous la forme 35 d'une onde, de la valeur du flux magnétique traversant chacun des éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5, comme représenté sur la figure 3(b).

La valeur du flux magnétique à l'intérieur d'une plage X (c'est-à-dire autour du milieu du pôle N 3a dans la direction circonférentielle) est pratiquement identique à celle à l'intérieur d'une plage Y (autour du milieu du pôle S 3b dans la direction circonférentielle).

Les figures 13(a) et 13(b) montrent une modification du capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1. L'aimant 3 a le pôle N 3a et le pôle S 3b opposés l'un à l'autre dans la direction de son épaisseur (c'està-dire la direction longitudinale de l'arbre tournant 2). L'aimant 3 a une épais10 seur et une largeur qui sont uniformes sur sa circonférence. Chacun du pôle N 3a et du pôle S 3b a une épaisseur uniforme sur la circonférence entière de l'aimant 3. Des sous-culasses 44a et 44b qui sont constituées d'un élément magnétique doux en forme d'arc, ayant une section transversale en forme de L, comme le montre clairement la figure 13(b), sont installées sur des extrémités du pôle 15 N 3a et du pôle S 3b de l'aimant 3, dans une relation opposée en diagonale, de façon qu'elles entourent des parties de la périphérie de l'aimant 3. Les sousculasses 44a et 44b fonctionnent de façon à faire une moyenne du flux magnétique sortant de l'aimant 3 dans sa direction radiale, pour produire une valeur de flux magnétique pratiquement uniforme. D'autres structures sont identiques à 20 celles dans le premier mode de réalisation, et leur explication détaillée sera omise ici.

La figure 14 montre une autre modification du capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1. L'aimant 3 a une épaisseur et une largeur uniformes sur sa circonférence. L'aimant 3 a le pôle N 3a et le pôle S 3b 25 qui, comme dans le premier mode de réalisation, sont diamétralement opposés l'un à l'autre de part et d'autre du centre de l'aimant 3. De façon spécifique, le pôle N 3a et le pôle S 3b s'étendent respectivement sur 1800 de la circonférence de l'aimant 3. Les sous-culasses 44a et 44b sont installées sur la périphérie de l'aimant 3, près des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b dans la direction cir30 conférentielle, et comme celles des figures 13(a) et 13(b), elles fonctionnent de façon à réguler une valeur du flux magnétique pour qu'elle soit pratiquement uniforme autour des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b de l'aimant 3, dans la direction circonférentielle. D'autres structures sont identiques à celles dans le premier mode de réalisation, et leur explication détaillée sera omise ici.

Les figures 15(a) et 15(b) montrent le capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1 conforme au sixième mode de réalisation de l'invention.

L'aimant 3 est constitué de deux éléments magnétiques en forme d'arc, joints l'un à l'autre, ayant chacun le pôle N 3a et le pâle S 3b opposés l'un 5 à l'autre dans la direction de leur épaisseur (c'est-à-dire la direction longitudinale de l'arbre tournant 2). Le pôle N 3a et le pôle S 3b ont une épaisseur uniforme sur la circonférence des éléments magnétiques en forme d'arc. L'aimant 3 a également, dans son ensemble, le pôle N 3a et le pôle S 3b opposés l'un à l'autre dans leur direction radiale. Comme on peut le voir sur la figure 15(a), le 10 diamètre intérieur de l'aimant 3 est plus grand que celui de la culasse 4, tandis que le diamètre extérieur de l'aimant 3 est inférieur à celui de la culasse 4.

Comme illustré clairement sur la figure 15(b), une surface d'extrémité de l'aimant 3 est en regard d'une surface d'extrémité de la culasse 4. D'autres structures sont identiques à celles dans le premier mode de réalisation, et leur explica15 tion détaillée sera omise ici.

La culasse 4 dans chacun des premier à sixième modes de réalisation est constituée de quatre segments, mais selon une variante, elle peut être constituée de deux segments en forme d'arc, 4e et 4f, comme représenté sur les figures 16(a) et 16(b). A leurs extrémités, les segments de culasse 4e et 4f sont mutuel20 lement en regard avec interposition des entrefers 41 placés à une distance de 1800 l'un de l'autre. Un élément de capteur magnétique 5c est disposé à l'intérieur de l'un des entrefers 41. Selon une variante, la culasse 4 peut être constituée de plus de quatre segments. D'autres agencements sont identiques à ceux dans le premier mode de réalisation, et leur explication détaillée sera omise ici. 25 On décrira ci-dessous le détecteur de position angulaire 1 du septième mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures 17 à 22.

La figure 17 montre des formes d'onde idéales des tensions de sortie Va et Vb des éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5. La figure 18 montre une tension de sortie idéale VI du circuit de calcul de position angulaire 30 6.

La forme d'onde de la tension de sortie Va de l'élément de capteur 5a dansune plage angulaire d'un tour complet de l'arbre tournant 2 (c'est-à- dire 1800 à +180 ) comprend des segments rectilignes Vall, Val2 et Val3. La forme d'onde la tension de sortie Vb de l'élément de capteur 5b dans la plage angulaire 35 d'un tour complet de l'arbre tournant 2 comprend des segments rectilignes Vbll et Vbl2. Les tensions de sortie Va et Vb ont pratiquement une forme triangulaire et sont mutuellement déphasées de 900. Le circuit de calcul de position angulaire 6 fonctionne de façon à effectuer les calculs, comme envisagé dans les premiers modes de réalisation, pour faire concorder mutuellement les signes de 5 pentes des segments rectilignes Vall, Val2, Val3, Vbll et Vbl2, et pour les déplacer parallèlement pour former une ligne droite, comme représenté sur la figure 18, constituée d'une combinaison des segments rectilignes Vall, Val2, Val3, Vbll et Vbl2. Ceci permet de déterminer correctement une position angulaire absolue de l'arbre tournant 2, sur une plage angulaire de 3600.

Comme décrit ci-dessus, le capteur magnétique 5 fonctionne de façon à mesurer, sous la forme de l'induction magnétique, la valeur du flux magnétique qui est produit par l'aimant 3. Habituellement, il y a une variation de la valeur du flux magnétique produit par l'aimant 3, à cause d'une erreur géométrique dans la génération de celui-ci, qui entraînera des variations dans les tensions de 15 sortie Va et Vb des éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5. Les variations des tensions de sortie Va et Vb entraîneront une variation de la tension de sortie VI du circuit de calcul de position angulaire 6. De façon spécifique, le niveau de la tension apparaissant à une extrémité de chacun des segments rectilignes Vall, Val2, Val3, Vbll et Vbl2 (c'est-à-dire à chacune des 20 jonctions Pi, P2, P3 et P4 des segments rectilignes Vall, Val2, Val3, Vbll et Vbl2) peut ne pas concorder avec celui de l'un adjacent des segments rectilignes Vall, Val2, Val3, Vbll et Vbl2, entraînant ainsi des décalages entre les segments rectilignes Vall, Val2, Val3, Vbll et Vbl2 sur la ligne de la figure 18 Afin d'éviter le problème ci-dessus, le circuit de calcul de position 25 angulaire 6 de ce mode de réalisation est conçu pour corriger les tensions de sortie Va et Vb des éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5, comme envisagé ci-dessous, pour garantir la linéarité de la forme d'onde de la tension de sortie VI du circuit de calcul de position angulaire 6.

La figure 19 montre des exemples réels d'ondes périodiques des ten30 sions de sortie Va et Vb des éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5. La figure 20 montre une tension de sortie LH du circuit de calcul de position angulaire 6 dans le cas o les segments rectilignes Vall, Val2, Val3, Vbll et Vbl2 (qui sont désignés par Lal, La2, La3, Lbl et Lb2 sur le dessin) des formes d'ondes des tensions de sortie Va et Vb ne sont pas alignés mutuellement. La 35 figure 21 montre la tension de sortie LH du circuit de calcul de position angu- laire 6 après que des tensions apparaissant aux jonctions Pi, P2, P3 et P4 des segments rectilignes Lal, La2, La3, Lbl et Lb2 ont été corrigées. La figure 22 est un organigramme d'étapes logiques ou un programme exécuté par le circuit de calcul de position angulaire 6 pour garantir la linéarité de la forme d'onde de la tension de sortie LH.

Après l'entrée dans le programme, la séquence passe à l'étape 100 à laquelle deux intersections Xmax et Xmin, comme représenté sur la figure 19, des formes d'onde des tensions de sortie Va et Vb résultant d'un déphasage de 900 de celles-ci, sont trouvées pour déterminer des tensions de sortie VXH et 10 VHL apparaissant aux intersections Xmax et Xmin.

La séquence passe à l'étape 101 à laquelle une tension médiane VXM entre les tensions de sortie VXH et VHL, telles qu'elles sont déterminées à l'étape 100, est calculée conformément à l'équation ci-dessous.

VXM = (VXH + VXL) /2 La séquence passe à l'étape 102 à laquelle des opérations identiques à celles de la figure 5 sont exécutées pour déterminer des positions (c'est-à-dire des tensions) d'extrémités des segments rectilignes Lal, La2, La3, Lbl et Lb2, comme illustré sur la figure 20, devant être reliés ensemble (c'est-à-dire les 20 jonctions Pi, P2, P3 et P4). Dans l'exécution du programme de la figure 5, 3,0 V à l'étape 1 est remplacé par la tension de sortie VXH, 2, 0 V à l'étape 2 est remplacé par la tension de sortie VXL, et 2,5 V à l'étape 4 est remplacé par la tension médiane VXM.

Une manière de déterminer les jonctions Pi, P2, P3, et P4 sera décrite ci25 dessous de manière détaillée.

Chacun des niveaux de tension P10 à P17 aux extrémités des segments rectilignes Lal, La2, La3, Lbl et Lb2, comme représenté sur la figure 20, qui sont à relier ensemble est, comme décrit ci-dessus, non identique à celui d'un segment adjacent. Ainsi, le segment rectiligne Lbl est tout d'abord déplacé pa30 rallèlement jusqu'à ce qu'une différence entre la tension Pl1 du segment rectiligne Lbl et la tension PIO du segment rectiligne La3 diminue jusqu'à 0. En d'autres termes, le segment rectiligne Lbl est déplacé tout en conservant sa pente lorsqu'il s'agit d'amener la tension Pl1 en concordance de niveau avec la tension PIO du segment rectiligne La3. De manière similaire, le segment rectili- gne Lal est déplacé parallèlement afin d'amener la tension P13 de ce dernier en concordance avec la tension P12 du segment rectiligne Lbl déplacé parallèlement. Le segment rectiligne Lb2 est déplacé parallèlement afin d'amener la tension P15 de ce dernier en concordance avec la tension P14 du segment rectiligne 5 Lal déplacé parallèlement. Finalement, le segment rectiligne La2 est déplacé parallèlement pour amener la tension P17 de ce dernier en concordance avec la tension P16 du segment rectiligne Lb2 déplacé parallèlement.Ceci donne une ligne unique. La tension P18 à l'extrémité du segment rectiligne La2 après qu'il soit déplacé parallèlement est illustrée comme une tension maximum Pl8a sur la 10 figure 21. Pour faciliter la lecture, la tension maximum Pi8a est représentée sur la figure 21 comme étant bien plus grande que 4,5 V. Ensuite, on défini une ligne droite LH, comme représenté sur la figure 21, qui s'étend entre la tension minimum P9 et la tension maximum Pl8a au niveau du segment rectiligne La2 déplacé parallèlement. Une valeur de tension médiane 15 VM entre la valeur VH de la tension maximum Pî8a et la valeur VL de la tension minimum P9 est déterminée en utilisant l'équation suivante.

VM = (VH+VL) / 2 Ensuite, la séquence passe à l'étape 103. La valeur de tension médiane VM n'est pas toujours identique à la valeur de tension médiane de 2,5 V sur la ligne droite idéale VI, comme indiqué par une ligne en traits interrompus sur les figures 20 et 21. Ainsi, une valeur de correction de tension médiane Vofs est déterminée conformément à l'équation donnée ci-dessous afin de corriger la va25 leur de tension médiane VM à 2,5V.

Vofs = VM - 2,5 La séquence passe à l'étape 104. La pente K de la ligne LH s'étendant en30 tre les tensions maximum et minimum P9 et Pl8a n'est pas toujours identique à une pente de la ligne idéale Vl. Ainsi, une valeur de correction de pente Kf est déterminée conformément à une équation donnée ci-dessous afin d'amener la pente K en concordance avec celle de la ligne idéale VI.

Kf = 4 / (VH - VI) La séquence passe à l'étape 104 dans laquelle une tension de sortie réelle Vj du circuit de calcul de position angulaire 6 est corrigée conformément à une équation donnée ci-dessous en utilisant la valeur de correction de la tension mé5 diane Vofs et la valeur de correction de pente Kf afin de produire une tension de sortie Vout'.

Vout' = (Vj - 2,5 + Vofs) x Kf + 2,5 La correction ci-dessus a pour fonction d'amener la tension de sortie Vout'du circuit de calcul de position angulaire 6 presque en conformité avec une tension de sortie idéale. De manière spécifique, la ligne constituée des segments rectilignes Lal, La2, La3, Lbl et Lb2 dans l'opération de déplacements parallèles de l'étape 102 est corrigée, comme indiqué par une ligne pleine sur la 15 figure 21, pour recouvrir pratiquement la ligne idéale Vl constituée des segments VaLl, VaL2, VaL3, VbLl et VbL2. Une plage de tension de sortie du circuit de calcul de position angulaire 6 est également réglée sur une plage de tension de sortie idéale de 0,5V à 4,5V. Les opérations mentionnées ci-dessus permettent au circuit de calcul de position angulaire 6 de fonctionner pour mesurer 20 une position angulaire absolue de l'arbre tournant 2 sur une plage complète de 3600 avec des erreurs minimales.

Comme cela ressort à l'évidence de la description qui précède, des valeurs de correction utilisées pour relier les segments rectilignes Lal, La2, La3, Lbl et Lb2 aux jonctions Pi, P2, P3 et P4 dans l'opération de déplacements pa25 rallèles dans l'étape 102 sont différentes les unes des autres, ce qui entraîne une charge de calcul accrue sur le circuit de calcul de position angulaire 6. Normalement, un volant d'un véhicule automobile reste dans une position neutre (position angulaire de (0 )) pendant la plus grande période de temps. En conséquence, dans un cas o le détecteur de position angulaire 1 est installé dans le 30 dispositif de direction assistée électrique 11 pour automobile de la figure 11, une diminution du nombre d'opérations pour déterminer les jonctions Pi, P2, P3, et P4, en d'autres termes une réduction de la charge de calcul sur le circuit de calcul de position angulaire 6, est obtenue en déterminant les positions angulaires des jonctions Pi, P2, P3 et P4 dans n'importe quelle position angulaire 35 autre que la position neutre du volant. Le réglage des positions angulaires des jonctions Pl, P2, P3 et P4 dans n'importe quelle position angulaire autre que la position neutre du volant est assurée en déplaçant l'aimant 3 dans une direction circonférentielle de l'arbre tournant 2 ( c'est-à-dire l'arbre de direction) lors de l'installation sur l'arbre tournant 2.

Les formes d'ondes des tensions de sortie Va et Vb des éléments de capteur Sa et 5b, comme représenté sur la figure 19, ne sont pas modifiées. Une réduction supplémentaire de la charge de calcul sur le circuit de calcul de position angulaire 6 peut être obtenue en faisant tourner le volant sur 3600, une fois, soit dans le sens horaires, soit dans le sens anti-horaire, afin de déterminer la 10 valeur de correction de tension médiane Vofs et la valeur de correction de pente Kf comme des valeurs initiales fixées.

On décrira ci-dessous en référence à la figure 23 le détecteur de position angulaire 1 du huitième mode de réalisation.

La figure 23 montre des formes d'onde périodiques réelles et idéales 15 des tensions de sortie Va et Vb des éléments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5.

Habituellement, la valeur du flux magnétique produit par l'aimant 3 diminue progressivement avec une élévation de la température ambiante, ce qui entraîne une diminution de l'induction magnétique à mesurer par les éléments de 20 capteur 5a et 5b. Ceci occasionnera une chute des tensions de sortie Va et Vb des éléments de capteur 5a et 5b. Dans le but d'éliminer ce problème, le détecteur de position angulaire 1 de ce mode de réalisation est conçu pour compenser les chutes des tensions de sortie Va et Vb des éléments de capteur Sa et 5b qui résultent d'une élévation de la température ambiante. Cette compensation sera 25 décrite en détail ci-dessous.

Sur la figure 23, des lignes en pointillés Vam et Vbm représentent respectivement les formes d'ondes idéales des tensions de sortie Va et Vb. Des lignes continues Vaj et Vbj représentent respectivement les formes d'ondes réelles des tensions de sortie Va et Vb.

Le capteur magnétique 5 est muni d'un capteur de température (non représenté) qui fonctionne de façon à mesurer la température dans l'environnement du capteur magnétique 5. Certains capteurs de Hall disponibles sont munis d'une fonction de compensation de température. Chacun des premier et second éléments de capteur Sa et Sb de ce mode de réalisation est réalisé avec le cap35 teur de Hall. De façon spécifique, dans chacun des premier et second éléments de capteur 5a et 5b, il est installé une table de correspondance entre la température et la valeur de correction qui est utilisée pour faire concorder les tensions de sortie réelles Vaj et Vbj des éléments de capteur 5a et 5b avec les tensions de sortie idéales respectives Vam et Vbm. La table de correspondance entre la 5 température et la valeur de correction est présélectionnée en fonction du type de l'aimant 3 et/ou de la valeur de flux magnétique que génère l'aimant 3.

De façon spécifique, le capteur magnétique 5 contrôle la température ambiante, sélectionne des valeurs de correction d'après les tables de correspondance entre la température et la valeur de correction, et corrige les tensions de 10 sortie réelles Vaj et Vbj pour les faire concorder respectivement avec les tensions de sortie idéales Vam et Vbm, pour compenser ainsi les chutes des tensions de sortie Va et Vb des éléments de capteur 5a et 5b qui sont dues à une caractéristique de température de l'aimant 3.

Au lieu de compenser les chutes des tensions de sortie Va et Vb des 15 éléments de capteur Sa et 5b dans eux-mêmes, le circuit de calcul de position angulaire 6 peut être conçu pour effectuer des opérations, comme envisagé cidessous, pour faire concorder les tensions de sortie réelles Vaj et Vbj respectivement avec les tensions de sortie idéales Vam et Vbm. De façon spécifique, des valeurs maximales Vammax et Vbmmax et des valeurs minimales Vammin et 20 Vbmmin des tensions de sortie idéales Vam et Vbm sont préenregistrées dans le circuit de calcul de position angulaire 6. Le circuit de calcul de position angulaire 6 calcule des différences Hmax entre une valeur maximale Vajmax de la tension de sortie réelle Vaj et Vammax, et entre une valeur maximale Vbjmax de la tension de sortie réelle Vbj et Vbmmax, et des différences Hmin entre une 25 valeur minimale Vajmin de la tension de sortie réelle Vaj et Vammin, et entre une valeur minimale Vbjmin de la tension de sortie réelle Vbj et Vbmmin, et il corrige les valeurs maximales Vajmax et Vbjmax et les valeurs minimales Vajmin et Vbjmin des tensions de sortie réelles Vaj et Vbj en utilisant les différences Hmax et Hmin, de façon à faire concorder les tensions de sortie réelles Vaj 30 et Vbj avec les tensions de sortie idéales Vam et Vbm.

Le détecteur de position angulaire 1 conforme au neuvième mode de réalisation sera décrit ci-dessous en référence aux figures 24(a), 24(b) et 25. La figure 24(a) montre le capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1 muni de l'aimant 3 qui est illustré sur la figure 12(b). La figure 35 24(b) montre le capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1 muni de l'aimant 3 de ce mode de réalisation. Sur la figure 24(b), une ligne en pointillés indique un profil de l'aimant 3 de la figure 24(a). La figure 25 montre une onde périodique représentant un changement de la valeur de flux magnétique O qui est généré par l'aimant 3 de la figure 24(b) et est mesuré par les élé5 ments de capteur 5a et 5b du capteur magnétique 5, en fonction d'une position angulaire E de l'arbre tournant 2.

L'aimant 3 qui est illustré sur la figure 12(b) a une périphérie intérieure circulaire et une périphérie extérieure ovale. Dans un cas illustré sur la figure 24(a), dans lequel l'aimant de la figure 12(b) est disposé à l'intérieur de 10 la culasse 4 dont la périphérie intérieure est circulaire, la distance G entre les milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b de l'aimant 3, dans la direction circonférentielle, et la périphérie intérieure de la culasse 4, est beaucoup plus grande que la distance entre des joints entre le pôle N 3a et le pôle S 3b, et la périphérie intérieure de la culasse 4. Ceci occasionne une augmentation de la valeur du 15 flux magnétique qui est généré autour des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3B dans la direction circonférentielle, et qui fuit hors de la culasse 4, occasionnant ainsi une diminution de l'induction magnétique qui circule à travers la culasse 4, ce qui conduit à une diminution du signal de sortie du capteur magnétique 5.

Pour éviter le problème ci-dessus, les jonctions entre le pôle N 3a et 20 le pôle S 3b de l'aimant 3 sont meulées ou coupées de façon à présenter des surfaces latérales planes 130a et 130b. Ceci permet à la largeur des milieux, dans la direction circonférentielle, du pole N 3a et du pôle S 3b, dans la direction radiale de l'aimant 3, d'être augmentée davantage que celle de l'aimant 3 qui est illustré sur la figure 24(a). De façon spécifique, l'entrefer G entre les milieux 25 du pôle N 3a et du pôle S 3b, dans la direction circonférentielle, et la périphérie intérieure de la culasse 4 peut être plus petit que celui sur la figure 24(a). Ceci conduit à une moindre fuite du flux magnétique à l'extérieur de la culasse 4.

Comme il ressort de ce qui précède, l'aimant 3 de la figure 24(b) est sensiblement circulaire, en comparaison avec celui de la figure 24(a). La largeur 30 des milieux du pôle N 3a et du pôle S 3b dans la direction circonférentielle, et la largeur des joints entre le pôle N 3a et le pôle S 3b sont sélectionnées de façon à avoir une relation entre elles qui produit le flux magnétique changeant avec la forme d'une onde représentée sur la figure 25, au moment de la rotation de l'arbre tournant 2. De façon spécifique, les valeurs du flux magnétique à l'in35 térieur d'une plage X (c'est-à-dire autour du milieu du pôle N 3a dans la direc- tion circonférentielle) et d'une plage Y (autour du milieu du pôle S 3b dans la direction circonférentielle) sont pratiquement uniformes.

La figure 26 montre le capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1 conforme au dixième mode de réalisation de l'invention.

Comme décrit ci-dessus, la culasse 4 dans chacun des premier à neuvième modes de réalisation est constituée d'un matériau magnétique doux métallique. La culasse 4 de ce mode de réalisation est constituée de quatre plaques magnétiques douces 4a, 4b, 4c et 4d dont l'épaisseur dans la direction radiale de la culasse 4 est inférieure à celle des segments de culasse 4a à 4d dans chacun 10 des premier à neuvième modes de réalisation. Chacune des plaques magnétiques 4a à 4d de ce mode de réalisation est formée à la presse, comme par poinçonnage ou pliage, et elle a un poids inférieur à celui des segments de culasse 4a à 4d dans chacun des premier à neuvième modes de réalisation, de la valeur correspondant au volume S. Selon une variante, les plaques magnétiques 4a à 4d peuvent être formées en meulant des blocs métalliques.

Les figures 27(a) et 27(b) montrent le capteur de position angulaire du détecteur de position angulaire 1 conforme au onzième mode de réalisation.

L'aimant 3 de la figure 27(a) a un profil identique à celui de la figure 20 24(a) ou 24(b), mais il diffère de celui-ci par le fait que l'épaisseur B est supérieure à l'épaisseur C de la culasse 4. De façon spécifique, des coins 31 de l'aimant 3 sont placés à l'extérieur de la culasse 4 dans la direction longitudinale de l'arbre tournant 2. Ceci fait circuler à partir des coins 31 de la culasse 4 un flux magnétique qui a pour fonction d'attirer des poussières de fer entrantes, 25 pour éviter qu'elles n'adhèrent à la périphérie intérieure de la culasse 4 et à une partie en regard de la périphérie extérieure de l'aimant 3, ce qui garantit la stabilité de la circulation du flux magnétique à partir de l'aimant 3 vers la périphérie intérieure de la culasse 4, pendant une durée prolongée.

L'aimant 3 peut être formé en une seule pièce avec l'arbre tournant 2, 30 en utilisant des techniques de moulage sur insert. Ceci améliore le caractère coaxial de l'aimant 3 et de l'arbre tournant 2.

La figure 27(b) montre une modification de l'aimant 3 de la figure 27(a).

L'aimant 3 est fixé sur l'arbre tournant 2 par l'intermédiaire d'un 35 porte-aimant 9 en résine, de forme annulaire. Le porte-aimant 9 peut être formé en une seule pièce avec l'arbre tournant 2 en utilisant des techniques de moulage sur insert. L'aimant 3 peut être constitué d'un aimant en ferrite ou d'un aimant aggloméré par une matière plastique.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées 5 au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Capteur de position angulaire, caractérisé en ce qu'il comprend: un élément magnétique dur (3) accouplé à un organe tournant (2), cet élément magnétique dur (3) ayant une circonférence et étant aimanté dans sa direction cir5 conférentielle pour produire un champ magnétique autour de lui; un élément magnétique doux (4) disposé à l'intérieur du champ magnétique produit par l'élément magnétique dur (3) pour former un circuit magnétique, une rotation de l'organe tournant (2) pour changer une position relative entre le champ magnétique et l'élément magnétique dur occasionnant un changement de l'induction ma10 gnétique dans le circuit magnétique; et un capteur de mesure d'induction magnétique (5, 5a, 5b, 5c) disposé de façon à être séparé de l'élément magnétique doux (4) par un intervalle, ce capteur de mesure d'induction magnétique fonctionnant de façon à mesurer l'induction magnétique dans le circuit magnétique, pour produire un signal en fonction de l'induction magnétique, indiquant une position 15 angulaire de l'organe tournant (2); et en ce que l'élément magnétique dur (3) est conçu de façon à créer un flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur d'une plage angulaire donnée dans sa direction circonférentielle.

2. Capteur de position angulaire selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que l'élément magnétique dur (3) a un premier pôle magnétique (3a) et un second pôle magnétique (3b) qui ont des polarités mutuellement différentes et sont joints ensemble à leurs extrémités pour définir la circonférence de l'élément magnétique dur (3), et en ce que les premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) fonctionnent de façon à créer le flux magnétique dont la valeur est pra25 tiquement uniforme à l'intérieur de plages angulaires définies autour de parties centrales des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b), dans la direction circonférentielle de l'élément magnétique dur (3).

3. Capteur de position angulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parties centrales des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) 30 ont une épaisseur définie dans une direction perpendiculaire à un plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique dur (3), qui est plus petite qu'une épaisseur de parties des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) autour de joints entre des extrémités des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b).

4. Capteur de position angulaire selon la revendication 2, caractérisé 35 en ce que les parties centrales des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) ont une largeur définie dans une direction orientée parallèlement à un plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique dur (3) qui est inférieure à une largeur de parties des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) autour de joints entre des extrémités des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b).

5 5. Capteur de position angulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément magnétique dur (3) a des sous-éléments magnétiques doux (44a, 44b) qui fonctionnent de façon à convertir un flux magnétique généré par les premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) en un flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur de la plage angulaire donnée, les 10 sous-éléments magnétiques doux (44a, 44b) étant disposés sur des périphéries extérieures des parties centrales des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b).

6. Capteur de position angulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément magnétique dur (3) a une épaisseur dans une direction per15 pendiculaire à sa circonférence qui est inférieure à celle de l'élément magnétique doux (4), et en ce que l'élément magnétique dur (3) et l'élément magnétique doux (4) sont disposés de façon qu'un plan défini sur une ligne médiane circonférentielle de l'élément magnétique dur (4), dans une direction de l'épaisseur de celui-ci, concide avec un plan défini sur une ligne médiane circonférentielle 20 de l'élément magnétique doux (4), dans une direction de l'épaisseur de celui-ci.

7. Capteur de position angulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un blindage magnétique (7) qui entoure l'élément magnétique doux (4).

8. Capteur de position angulaire selon la revendication 7, caractérisé 25 en ce que l'élément magnétique doux (4) a une circonférence et est disposé à l'extérieur de la circonférence de l'élément magnétique dur (3), cet élément magnétique doux ayant un premier, un second, un troisième et un quatrième entrefers (41) formés à l'intérieur à un intervalle d'environ 900 dans une direction circonférentielle de l'élément magnétique doux (4), et en ce qu'une distance en30 tre une périphérie extérieure de l'élément magnétique doux (4) et le blindage magnétique (7) est supérieure à une longueur de chacun des premier à quatrième entrefers (41) dans la direction circonférentielle de l'élément magnétique doux.

9. Capteur de position angulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que des largeurs des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) de 35 l'élément magnétique dur (3) dans une direction perpendiculaire à la direction circonférentielle de l'élément magnétique dur (3) diminuent en direction des milieux, dans la direction circonférentielle, des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b).

10. Capteur de position angulaire selon la revendication 9, caractérisé 5 en ce que chacun de l'élément magnétique dur (3) et de l'élément magnétique doux (4) a une circonférence intérieure, l'élément magnétique dur (3) ayant une circonférence extérieure pratiquement circulaire définie géométriquement de façon que des largeurs des milieux, dans la direction circonférentielle, des premier et second pôles magnétiques (3a, 3b), dans la direction perpendiculaire à la di10 rection circonférentielle de l'élément magnétique dur (3) soient inférieures à des largeurs de joints entre les premier et second pôles magnétiques (3a, 3b).

11. Capteur de position angulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une épaisseur de l'élément magnétique dur (3) dans une direction perpendiculaire à un plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique 15 dur (3) est supérieure à celle de l'élément magnétique doux (4), des extrémités de l'élément magnétique dur (3), opposées dans la direction perpendiculaire au plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique dur, dépasse audelà des extrémités de l'élément magnétique doux (4) dans la direction perpendiculaire au plan s'étendant sur la circonférence de l'élément magnétique doux 20 (4).

12. Appareil de détermination de position angulaire caractérisé en ce qu'il comprend: un capteur de position angulaire incluant (a) un élément magnétique dur (3) accouplé à un organe tournant (2), cet élément magnétique dur (3) ayant une circonférence et étant aimanté dans sa direction circonférentielle 25 pour produire un champ magnétique autour de lui, et fonctionnant de façon à produire un flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur d'une plage angulaire donnée dans une direction circonférentielle, cet élément magnétique dur (3) ayant un premier pôle magnétique (3a) et un second pôle magnétique (3b) dont la polarité est différente de celle du premier pôle 30 magnétique, les premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) étant joints à leurs extrémités à des emplacements séparés de 1800 l'un de l'autre dans une direction circonférentielle de l'élément magnétique dur (3), (b) un élément magnétique doux (4) disposé à l'extérieur de la circonférence de l'élément magnétique dur (3a), à l'intérieur du champ magnétique produit par cet élément magné35 tique dur, pour former un circuit magnétique, une rotation de l'organe tournant (2) pour changer une position relative entre le champ magnétique et l'élément magnétique dur occasionnant un changement d'une induction magnétique dans le circuit magnétique, l'élément magnétique doux (4) ayant des entrefers (41) formés à l'intérieur de lui à un intervalle d'environ 900, et (c) un capteur de mesure 5 d'induction magnétique (5a, 5b) incluant un premier et un second éléments de capteur (5a, 5b) respectivement disposés dans deux des entrefers adjacents dans une direction circonférentielle de l'élément magnétique doux (4), le premier et le second éléments de capteur (5a, 5b) fonctionnant de façon à mesurer des inductions magnétiques à l'intérieur des deux entrefers (41) et à produire des si10 gnaux électriques représentatifs de celles-ci; et un circuit de calcul de position angulaire (6) fonctionnant de façon à calculer une position angulaire de l'organe tournant (2) sur la base des signaux électriques produits par le capteur de mesure d'induction magnétique (5a, 5b).

13. Appareil de détermination de position angulaire selon la revendi15 cation 12, caractérisé en ce que le circuit de calcul de position angulaire (6) est conçu pour combiner les signaux électriques pour déterminer la position angulaire de l'organe tournant (2).

14. Appareil de détermination de position angulaire selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit de calcul de position angulaire (6) 20 effectue l'une au moins d'opérations d'addition, de soustraction, de multiplication et de division sur les signaux électriques produits par le capteur de mesure d'induction magnétique (5a, Sb).

15. Appareil de détermination de position angulaire selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe tournant (2) est une colonne de direction 25 accouplée à un volant de direction d'un véhicule automobile.

16. Appareil de détermination de position angulaire, caractérisé en ce qu'il comprend: un élément magnétique dur (3) de forme annulaire accouplé à un organe tournant (2), cet élément magnétique dur (3) incluant un premier pôle magnétique (3a) et un second pôle magnétique (3b) ayant une polarité différente 30 de celle du premier pôle magnétique, les premier et second pôles magnétiques (3a, 3b) étant joints à leurs extrémités à des emplacements séparés de 1800 l'un de l'autre dans une direction circonférentielle de l'élément magnétique dur (3), cet élément magnétique dur (3) étant conçu de façon à créer un flux magnétique dont la valeur est pratiquement uniforme à l'intérieur d'une plage angulaire don35 née dans sa direction circonférentielle; un élément magnétique doux (4) disposé à l'extérieur d'une circonférence de l'élément magnétique dur (3), dans lequel sont formés des entrefers (41) disposés à un intervalle d'environ 900, une rotation de l'organe tournant (2) pour changer une position relative entre l'élément magnétique dur (3) et l'élément magnétique doux (4) occasionnant un change5 ment d'une induction magnétique dans les entrefers (41); des capteurs de mesure d'induction magnétique (Sa, 5b) disposés l'un dans chacun de deux des entrefers (41) adjacents dans une direction de disposition des entrefers, ces capteurs de mesure d'induction magnétique (5a, 5b) fonctionnant de façon à mesurer des inductions magnétiques à l'intérieur des deux entrefers (41) et à produire des 10 signaux électriques représentatifs de celles-ci, qui présentent des ondes pratiquement triangulaires mutuellement déphasées de 900, et ayant chacune une partie rectiligne; et un circuit de calcul de position angulaire (6) fonctionnant de façon à combiner et à corriger les parties rectilignes des ondes triangulaires pour former pratiquement une seule ligne droite, ce circuit de calcul de position 15 angulaire (6) calculant une position angulaire de l'organe tournant (2) en utilisant la ligne droite.

17. Appareil de détermination de position angulaire selon la revendication 16, caractérisé en ce que les signaux électriques produits par les capteurs de mesure d'induction magnétique (Sa, 5b) sont des signaux de tension dont les 20 niveaux changent en fonction de la position angulaire de l'organe tournant (2), en ce qu'une correction des parties rectilignes des ondes triangulaires est accomplie dans le circuit de calcul de position angulaire (6) en extrayant des parties rectilignes des segments s'étendant chacun sur l'une de plages angulaires de rotation présélectionnées de l'organe tournant (2), en faisant concorder mutuel25 lement des signes de pentes des segments, en déplaçant les segments de manière parallèle pour amener un niveau de tension d'une extrémité de chacun des segments en concordance avec celui d'une extrémité de l'un adjacent des segments, et en joignant les segments déplacés pour produire une seule ligne de relation tension - angle, en définissant une ligne droite de relation tension - angle, 30 s'étendant entre un niveau de tension maximal et un niveau de tension minimal indiqués par la ligne unique de relation tension - angle, en déterminant un niveau de tension médian, en position intermédiaire sur la ligne droite de relation tension - angle, en déterminant une valeur de correction de tension exigée pour faire concorder le niveau de tension médian avec un niveau idéal, et en détermi35 nant une valeur de correction de pente exigée pour faire concorder une pente de la ligne droite de relation tension - angle avec une pente idéale.

18. Appareil de détermination de position angulaire selon la revendication 16, caractérisé en ce que chacun des capteurs de mesure d'induction magnétique (5a, Sb) fonctionne de façon à corriger le signal électrique afin de compenser une erreur résultant d'une température ambiante.

19. Appareil de détermination de position angulaire selon la revendication 18, caractérisé en ce que chacun des capteurs de mesure d'induction magnétique (Sa, 5b) est muni d'une table de correspondance entre la température et la valeur de correction, chacun des capteurs de mesure d'induction magnétique 10 (Sa, 5b) fonctionnant de façon à prélever une valeur de correction qui correspond à la température ambiante, dans la table de correspondance entre la température et la valeur de correction, et à corriger le signal électrique en utilisant la valeur de correction.

20. Appareil de détermination de position angulaire selon la revendi15 cation 16, caractérisé en ce que le circuit de calcul de position angulaire (6) stocke à l'intérieur un niveau de tension maximal idéal et un niveau de tension minimal idéal des signaux électriques, détermine une première différence entre un niveau de tension maximal réel des signaux électriques et le niveau de tension maximal idéal, et une seconde différence entre un niveau de tension mini20 mal réel et le niveau de tension minimal idéal, et corrige les niveaux de tension maximal et minimal réels en utilisant les première et seconde différences.