FR2902517A1 - Dispositif pour determiner un angle absolu de rotation d'un arbre tournant. - Google Patents

Dispositif pour determiner un angle absolu de rotation d'un arbre tournant. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif pour déterminer un angle absolu de rotation d'un arbre tournant (14), qui comporte un premier équipage de mesure (10) destiné à mesurer un angle de rotation dans une première plage de mesure restreinte, et un second équipage de mesure (12) destiné à déterminer une plage angulaire absolue. Le premier équipage de mesure (10) comprend un rotor (16) accouplé à l'arbre tournant (14), et un support qui est fixe par rapport au rotor (16). Des zones codées (18) sont disposées sur le rotor (16) ou sur le support et sont réparties dans la direction périphérique par rapport à l'arbre tournant (14). Au moins un premier capteur (20) est disposé sur le support ou le rotor (16) et détecte le codage des zones codées (18) lorsque l'arbre tournant (14) tourne.Domaine d'application : Mécanismes de direction de véhicules, etc.

Description

0251 7 1 L'invention concerne un dispositif pour déterminer un angle
absolu de rotation d'un arbre tournant, comportant un premier équipage de mesure destiné à mesurer un angle de rotation dans une première plage de mesure restreinte, et un second équipage de mesure destiné à déterminer une plage angulaire absolue, le premier équipage de mesure comprenant un rotor, relié à l'arbre tournant, et un support qui est fixe par rapport au rotor. Pour déterminer l'angle absolu de rotation d'un volant de direction par rapport à une position d'origine (position centrale), on a besoin d'un dispositif de mesure d'angle de rotation dont la plage de mesure est supérieure à 360 , car un volant de direction peut effectuer plusieurs tours dans les deux sens de rotation. On connaît, d'après les documents DE 10 2005 043 301 Al et DE 20 2005 001 887 U1, des dispositifs du type mentionné initialement, qui conviennent à une telle mesure d'un angle absolu de rotation. Un premier équipage de mesure mesure l'angle de rotation dans la plage de 0 à 360 , un second équipage de mesure compte les demi- tours ou les tours complets de l'arbre tournant et indique donc une plage angulaire absolue (00-180 , 180 -360 , etc. ou 0-360 , 3600-7200, etc.), dans laquelle se trouve l'angle mesuré par le premier équipage de mesure. La combinaison des résultats des deux équipages de mesure produit alors l'angle absolu de rotation de l'arbre tournant par rapport à la position d'origine. L'invention propose un dispositif de construction simple et de coût avantageux qui convient à la mesure d'un angle absolu de rotation dans une grande plage de mesure.
Conformément à l'invention, il est proposé un dispositif du type mentionné initialement dans lequel des zones codées sont disposées soit sur le rotor, soit sur le support. Les zones codées sont réparties dans la direction périphérique par rapport à l'arbre tournant. Au moins un premier capteur est disposé sur le support ou sur le rotor, respectivement. Le premier capteur détecte le codage des zones codées lorsque 290251 7 2 l'arbre tournant tourne. Le codage a pour avantage de permettre de déterminer un angle distinct à tout moment au moins dans la première plage de mesure restreinte (généralement 0 à 3600). Ceci est particulièrement important dans la mesure 5 de l'angle de rotation d'un volant de direction, car on s'assure ainsi qu'une information concernant la position du volant de direction peut être recherchée immédiatement après l'activation du système électrique du véhicule. Des développements avantageux et commodes du dispositif 10 selon l'invention ressortiront de la description suivante. L'invention est décrite plus en détail cidessous en référence au dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel : la figure 1 est une illustration schématique du premier 15 équipage de mesure d'un dispositif selon l'invention ; et la figure 2 est une illustration schématique du second équipage de mesure d'un dispositif selon l'invention. La combinaison des équipages de mesure 10 et 12 illustrés sur les figures produit un dispositif qui convient particulièrement 20 à la détermination de l'angle absolu de rotation d'un volant de direction dans un véhicule à moteur. Le volant de direction (non représenté) est accouplé de façon à ne pas pouvoir tourner à un arbre tournant 14 (la colonne de direction), qui effectue plusieurs tours dans les deux sens 25 de rotation, en partant d'une position d'origine (position centrale du volant de direction). Le premier équipage de mesure 10 comprend un rotor 16, qui est accouplé à l'arbre tournant 14. Par exemple, le rotor 16 est un disque qui est relié de façon à ne pas pouvoir 30 tourner à l'arbre tournant 14 et est orienté perpendiculairement par rapport à celui-ci. Le rotor 16 comporte plusieurs zones codées 18. Les zones codées 18 sont des zones électriquement conductrices qui ont des géométries différentes et sont agencées de façon à être réparties dans la direction périphérique 35 approximativement à la même distance radiale r du centre de rotation C de l'arbre tournant 14. 290251 7 3 Un premier capteur inductif 20 est monté approximativement à la distance radiale r du centre de rotation C de l'arbre tournant 14 sur un support (non représenté), qui est fixe par rapport au rotor 16. Le premier capteur 20 est agencé 5 et conçu de façon à détecter le codage des zones codées 18 lorsque l'arbre tournant 14 tourne, en mesurant l'auto-induction des zones codées 18 passant par ce capteur. La position angulaire du rotor 16 est déterminée dans une plage de mesure de 0 à 3600 à partir de l'auto-induction 10 réellement mesurée et/ou de la variation d'auto-induction dans un circuit d'évaluation électronique. Pour permettre une mesure absolument distincte, le codage des zones individuelles 18 est distinct en chaque emplacement dans la direction périphérique. 15 Pour augmenter la précision de la mesure, plusieurs premiers capteurs 20 peuvent être prévus, agencés en des emplacements différents appropriés. Au lieu des premiers capteurs inductifs 20, on peut également utiliser des premiers capteurs capacitifs 20 au moyen 20 desquels une variation de la capacité des zones codées 18 peut être détectée. On peut également concevoir une combinaison de premiers capteurs inductifs et capacitifs 20. Il est également fondamentalement possible de réaliser le principe de mesure décrit ci-dessus suivant une disposition 25 inverse, c'est-à-dire que le premier capteur ou les premiers capteurs 20 sont montés sur le rotor 16 et les zones codées 18 sont montées sur le support fixe. Le second équipage de mesure 12 comprend de la même manière un rotor qui est accouplé à l'arbre tournant 14. Le 30 rotor du second équipage de mesure 12 peut être identique au rotor 16 du premier équipage de mesure 10 ou bien, par exemple, peut être un capot de boîtier du dispositif de mesure. Pour plus de simplicité, on supposera ci-dessous que le rotor est le même rotor 16 que celui utilisé dans le 35 premier équipage 10 de mesure. 290251 7 4 Un guide 22 de biellette en forme de spirale est formé dans le rotor 16. Un élément 24 de déviation s'engage dans le guide 22 de biellette. L'élément 24 de déviation subit une déviation qui dépend de la rotation du guide 22 de 5 biellette. L'élément de déviation 24 peut être, par exemple, un bras qui effectue un mouvement tournant, ou un coulisseau qui effectue un mouvement linéaire. L'élément 24 de déviation comporte aussi au moins une zone codée 26. La zone codée 26 de l'élément 24 de déviation 10 peut comme précédemment être une zone électriquement conductrice d'une géométrie spéciale et/ou peut avoir des sections de différentes capacités. Le second dispositif de mesure 12 comprend en outre un second capteur 28 qui est agencé de façon à être fixe dans 15 la zone de déviation de l'élément 24 de déviation. Le second capteur 28 est un capteur inductif et/ou capacitif, coordonné avec la zone codée 26 de l'élément 24 de déviation. Il est possible de détecter la variation d'auto-induction ou de capacité de la zone codée 26 à l'aide du second capteur 28. 20 Des conclusions peuvent être tirées de ces données au moyen du circuit électronique d'évaluation, concernant le sens et le nombre de tours que l'arbre tournant 14 a effectué. Plusieurs seconds capteurs 28 peuvent comme précédemment être prévus, disposés en différents emplacements appropriés, 25 pour augmenter la précision de la mesure. Le second équipage 12 de mesure peut analyser un nombre suffisant de tours (ou de parties de tour) pour couvrir toute la plage de rotation du volant de direction. La détermination de l'angle absolu de rotation du volant de direction a 30 alors lieu en combinant les résultats de mesure des premier et second équipages 10 et 12 de mesure. Le dispositif selon l'invention peut exécuter un auto- contrôle de plausibilité au moyen du circuit électronique d'évaluation et est redondant. De plus, avec le dispositif 35 selon l'invention, il est possible de maintenir la détection de l'angle dans une mesure limitée, si l'un des équipages de mesure tombe en panne, au moyen de l'autre équipage de mesure (qui reste fonctionnel), grâce à l'utilisation des deux équipages de mesure 10, 12 qui sont conçus pour être continus.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour déterminer un angle absolu de rotation d'un arbre tournant (14), comportant un premier équipage de mesure (10) destiné à mesurer un angle de rotation dans une première plage limitée de mesure, et un second équipage de mesure (12) destiné à déterminer une plage angulaire absolue, le premier équipage (10) de mesure comprenant un rotor (16) accouplé à l'arbre tournant (14), et un support qui est fixe par rapport au rotor (16), le dispositif étant caractérisé en ce que des zones codées (18) sont disposées soit sur le rotor {16), soit sur le support, les zones codées (18) étant réparties dans la direction périphérique par rapport à l'arbre tournant (14), au moins un premier capteur (20) étant disposé sur le support ou le rotor (16), respectivement, le premier capteur {20) détectant un codage des zones codées {18) lorsque l'arbre tournant (14) tourne.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le codage est distinct en chaque emplacement dans la direction périphérique.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les zones codées (18) sont électriquement conductrices, le premier capteur {20) étant un capteur inductif qui détecte la variation d'auto-induction des zones codées (18).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les zones codées (18) ont une capacité différente, le premier capteur (20) étant un capteur capacitif qui détecte la variation de capacité des zones codées (18).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs premiers capteurs (20) sont prévus, répartis dans la direction périphérique.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second équipage (12) de mesure comprend un rotor (16) accouplé à l'arbre tournant {14), un guide (22) de biellette en forme de spirale agencé sur le rotor (16), et un élément de déviation (24) qui 290251 7 7 s'engage dans le guide (22) de biellette et subit une déviation suivant la rotation du guide (22) de biellette.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second équipage de mesure (12) comporte en 5 outre au moins un second capteur (28), l'élément de déviation {24) ayant au moins une zone codée {26), le second capteur (28) détectant le codage de la zone codée (26) de l'élément de déviation (24) lorsque ce dernier dévie.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé 10 en ce que la zone codée (26) de l'élément de déviation (24) est électriquement conductrice, le second capteur (28) étant un capteur inductif qui détecte la variation d'auto-induction de la zone codée (26).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 6 à 8, caractérisé en ce que la zone codée (26) de l'élément de déviation (24) comporte des sections de capacité différente, le second capteur (28) étant un capteur capacitif qui détecte la variation de capacité de la zone codée (26) de l'élément de déviation (24). 20
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que plusieurs seconds capteurs (28) sont prévus, répartis dans la plage de déviation de l'élément de déviation {24).
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