FR3019892B1 - MEASURING DEVICE FOR NON-CONTACT ENTRY OF A ROTATION ANGLE - Google Patents
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Abstract
Dispositif de mesure (1), comprenant : un premier composant ayant un aimant (7) et un second composant ayant un élément magnéto-sensible (9), pouvant tourner autour d'un axe commun (11). L'élément (9) détermine une valeur d'angle de rotation du premier composant par rapport au second. L'aimant (7) a, suivant l'axe de rotation (11), un premier segment (80) (diamètre extérieur (D1)) et un second segment (82) adjacent au premier (80), et ayant un diamètre extérieur (D2). Le second segment (82) est entre le premier segment (80) et l'élément (9). Le premier diamètre extérieur (D1) est supérieur au second diamètre extérieur (D2).Measuring device (1), comprising: a first component having a magnet (7) and a second component having a magneto-sensitive element (9) rotatable about a common axis (11). The element (9) determines a rotation angle value of the first component relative to the second component. The magnet (7) has, along the axis of rotation (11), a first segment (80) (outer diameter (D1)) and a second segment (82) adjacent to the first (80), and having an outer diameter (D2). The second segment (82) is between the first segment (80) and the element (9). The first outer diameter (D1) is greater than the second outer diameter (D2).
Description
Domaine de l’inventionField of the invention
La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure pour déterminer sans contact, un angle de rotation, comprenant : un premier composant ayant un aimant et un second composant ayant un élément magnéto-sensible, le premier composant et le second composant pouvant tourner l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation commun, l’élément magnéto-sensible étant réalisé pour déterminer en fonction du champ magnétique de l’aimant, une valeur d’angle de rotation du premier composant par rapport au second composant, l’aimant ayant, suivant Taxe de rotation, un premier segment ayant un premier diamètre extérieur dans un plan transversal à Taxe de rotation, l’aimant ayant suivant Taxe de rotation, un second segment adjacent au premier segment, et qui présente dans un plan transversal à Taxe de rotation, un second diamètre extérieur, le second segment, considéré le long de Taxe de rotation se situe entre le premier segment et l’élément magnéto-sensible. L’invention se rapporte également à un système d’actionnement de véhicule automobile et à un procédé de réalisation d’un dispositif de mesure.The present invention relates to a measuring device for non-contact determining, an angle of rotation, comprising: a first component having a magnet and a second component having a magneto-sensitive element, the first component and the second component being rotatable; one relative to the other about a common axis of rotation, the magneto-sensitive element being made to determine, as a function of the magnetic field of the magnet, a rotation angle value of the first component relative to the second component, the magnet having, according rotation axis, a first segment having a first outer diameter in a transverse plane rotational axis, the magnet having rotation axis, a second segment adjacent to the first segment, and which presents in a transverse plane with axis of rotation, a second outer diameter, the second segment, considered along axis of rotation is between the first segment and the element m agnéto-sensitive. The invention also relates to a motor vehicle operating system and to a method for producing a measuring device.
Etat de la techniqueState of the art
Les mesures d’angle de rotation sont nécessaires dans de nombreux domaines de la technique. Cela se fait par exemple à l’aide de capteurs de champ magnétique qui déterminent la position d’un aimant permanent. L’aimant permanent peut être solidaire en rotation d’un élément rotatif et permettre une détection sans contact de l’angle de rotation. En particulier, on connaît des capteurs d’angle de rotation fonctionnant sans contact selon le document DE 10 2007 016 133 Al. Exposé et avantages de l’invention L’invention a pour point de départ la considération selon laquelle l’intensité du champ magnétique émis par un aimant permanent doit être suffisamment importante pour permettre une résolution optimale de l’angle de rotation du capteur. En outre, une intensité élevée du champ magnétique peut se répercuter de manière positive sur l’insensibilité du capteur vis-à-vis des champs magnétiques et vis-à-vis d’un vieillissement.Angle of rotation measurements are necessary in many fields of the art. This is done for example using magnetic field sensors that determine the position of a permanent magnet. The permanent magnet can be rotatably connected to a rotating element and allow a non-contact detection of the angle of rotation. In particular, rotation angle sensors operating without contact according to DE 10 2007 016 133 A1 are known. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The point of departure from the invention is the consideration that the intensity of the magnetic field emitted by a permanent magnet must be large enough to allow optimal resolution of the rotation angle of the sensor. In addition, a high intensity of the magnetic field can have a positive effect on the sensor's insensitivity to magnetic fields and to aging.
En outre, le champ magnétique de l’aimant permanent doit être suffisamment homogène pour compenser les tolérances entre les nouveaux composants ou les tolérances générées pendant le fonctionnement. Par exemple, des déplacements de l’angle de rotation liés à l’usure ou à du jeu mécanique peuvent se développer et conduire à des tolérances de fonctionnement.In addition, the magnetic field of the permanent magnet must be sufficiently homogeneous to compensate for tolerances between new components or tolerances generated during operation. For example, rotational angle displacements related to wear or mechanical play can develop and lead to operating tolerances.
Pour avoir une intensité de champ magnétique et une homogénéité de l’aimant permanent, qui soient suffisantes, on peut utiliser des aimants ayant une extension importante. Il nécessite néanmoins un volume de construction important qui est pourtant très limité, notamment dans les véhicules automobiles. Dans des applications à encombrement limité, on peut utiliser des aimants d’actionnement tels que par exemple les aimants Néodyme offrant une inductance réactive élevée. Toutefois, les aimants réalisés avec des Terres Rares entraînent des coûts élevés.To have sufficient magnetic field intensity and homogeneity of the permanent magnet, magnets having a large extension can be used. It nevertheless requires a large volume of construction which is however very limited, especially in motor vehicles. In applications with limited space, it is possible to use actuating magnets such as, for example, neodymium magnets offering a high reactive inductance. However, magnets made with rare earths incur high costs.
But de l’inventionPurpose of the invention
Il existe ainsi un besoin de dispositifs de mesure équipés d’un système d’actionnement et de procédés de réalisation de dispositifs de mesure peu encombrants, économique, permettant notamment d’avoir une précision de mesure, élevée, qui est par exemple constante pendant toute la durée de vie pour la détermination de l’angle de rotation. Cela signifie par exemple que l’erreur d’angle sera minimisé pour un encombrement réduit par exemple, grâce à l’intensité du champ magnétique à l’emplacement du capteur de champ magnétique ou de l’élément magnéto-sensible ou l’homogénéité du champ magnétique à l’endroit de sa saisie qui seront augmentées vis-à-vis des réalisations connues.There is thus a need for measuring devices equipped with an actuating system and methods for producing inexpensive, compact measuring devices, in particular enabling high measurement accuracy, which is constant throughout the entire period of time. the service life for determining the angle of rotation. This means, for example, that the angle error will be minimized for a small footprint for example, due to the intensity of the magnetic field at the location of the magnetic field sensor or magneto-sensitive element or the homogeneity of the magnetic field. magnetic field at the place of its seizure that will be increased vis-à-vis the known achievements.
Exposé et avantages de l’inventionDescription and advantages of the invention
Un premier développement de l’invention a pour objet un dispositif de mesure servant à la détermination sans contact d’un angle de rotation. Le dispositif de mesure a un premier composant avec un aimant, par exemple un aimant Néodyme, de préférence toutefois, un aimant de ferrites, économique. En outre, le dispositif de mesure a un second composant avec un élément magnéto-sensible. Le premier composant et le second composant sont pivotants l’un par rapport à l’autre autour du même axe de rotation. En fonction du champ magnétique généré par l’aimant l’élément magnéto-sensible effectue un angle de rotation c’est-à-dire un angle de rotation du premier composant par rapport au second composant. Le long de l’axe de rotation commun, l’aimant a un premier segment ayant un premier diamètre extérieur dans le plan transversal à l’axe de rotation. De plus, le long de l’axe de rotation, l’aimant a un second segment qui fait suite au premier segment et a, un deuxième diamètre dans un plan transversal à l’axe de rotation, le second segment le long de l’axe de rotation étant compris entre le premier segment et l’élément magnéto-sensible. Ainsi, le premier diamètre extérieur est supérieur au second diamètre extérieur et notamment le second diamètre extérieur est compris entre 30 % et 70 % du premier diamètre.A first development of the invention relates to a measuring device for the non-contact determination of a rotation angle. The measuring device has a first component with a magnet, for example a neodymium magnet, preferably, however, a magnet of ferrites, economic. In addition, the measuring device has a second component with a magneto-sensitive element. The first component and the second component are pivotable relative to each other about the same axis of rotation. As a function of the magnetic field generated by the magnet, the magneto-sensitive element effects an angle of rotation, that is to say a rotation angle of the first component relative to the second component. Along the common axis of rotation, the magnet has a first segment having a first outer diameter in the plane transverse to the axis of rotation. In addition, along the axis of rotation, the magnet has a second segment which follows the first segment and has a second diameter in a plane transverse to the axis of rotation, the second segment along the axis of rotation being between the first segment and the magneto-sensitive element. Thus, the first outer diameter is greater than the second outer diameter and in particular the second outer diameter is between 30% and 70% of the first diameter.
En d’autres termes, la présente invention repose sur l’idée que le second segment est réalisé comme surépaisseur ou surhauteur par rapport au premier segment et surmontant le premier segment. Ainsi, par rapport à l’état de la technique, on a l’avantage que le champ magnétique nécessaire à la détermination sans contact de l’angle de rotation, est plus fort à l’emplacement de la saisie et plus homogène ; l’aimant a en même temps avoir une dimension latérale plus réduite dans un plan qui s’étend transversalement à l’axe de rotation (plan XY) et une dimension appropriée dans la direction le long de l’axe de rotation (axe Z). La mesure constructive consistant à ce que le second diamètre du second segment surélevé est dimensionné plus petit que le premier diamètre du premier segment, concentre et homogénéise les lignes de champ magnétique à l’endroit de la détection par l’élément magnéto-sensible ou le capteur magnétique. Avec un même matériau magnétique cela permet de diminuer l’encombrement du dispositif de mesure et/ou d’utiliser un matériau intrinsèquement moins résistant et plus économique comme par exemple utiliser un aimant de ferrite à la place d’un aimant de Terres Rares et en même temps de diminuer l’erreur angulaire. De cette manière, en conservant un champ magnétique suffisamment homogène, on adapte le coût de fabrication du dispositif de mesure et qui peut s’intégrer dans un volume très réduit.In other words, the present invention is based on the idea that the second segment is made as extra thickness or over-height relative to the first segment and overlying the first segment. Thus, compared to the state of the art, it has the advantage that the magnetic field necessary for the non-contact determination of the angle of rotation is stronger at the location of the gripping and more homogeneous; the magnet at the same time has a smaller lateral dimension in a plane extending transversely to the axis of rotation (XY plane) and a dimension suitable in the direction along the axis of rotation (Z axis) . The constructive measure that the second diameter of the second raised segment is dimensioned smaller than the first diameter of the first segment, concentrates and homogenizes the magnetic field lines at the location of the detection by the magneto-sensitive element or the magnetic sensor. With the same magnetic material it makes it possible to reduce the size of the measuring device and / or to use an intrinsically less resistant and more economical material, such as for example using a ferrite magnet instead of a rare earth magnet, and same time to decrease the angular error. In this way, while maintaining a sufficiently homogeneous magnetic field, the manufacturing cost of the measuring device is adapted and can be integrated in a very small volume.
Le dispositif de mesure peut par exemple se monter dans les véhicules automobiles, notamment des véhicules hybrides ou des véhicules électriques. Le dispositif de mesure peut s’appliquer à tous les systèmes du domaine automobile, dans lesquels on mesure un angle de rotation. Par exemple, le dispositif de mesure peut être utilisé sur des capteurs de volet d’étranglement, des capteurs de pédale, des capteurs de carrosserie ou des capteurs d’angle d’entrainement d’essuie-glace.The measuring device can for example be mounted in motor vehicles, including hybrid vehicles or electric vehicles. The measuring device can be applied to all systems of the automotive field, in which an angle of rotation is measured. For example, the measuring device can be used on throttle damper sensors, pedal sensors, body sensors, or wiper drive angle sensors.
Le premier composant peut être un composant rotatif comme par exemple un rotor. Le premier composant est équipé d’au moins un aimant. L’aimant est relié solidairement en rotation au premier composant. L’aimant est réalisé comme aimant permanent. En outre, l’aimant peut par exemple être surmoulé avec de la matière plastique.The first component may be a rotary component such as a rotor. The first component is equipped with at least one magnet. The magnet is integrally connected in rotation to the first component. The magnet is made as a permanent magnet. In addition, the magnet may for example be overmolded with plastic.
Le second composant peut être par exemple un composant fixe tel qu’un stator. L’élément magnéto-sensible est relié solidairement en rotation au second composant. L’élément magnéto-sensible peut être par exemple un capteur Hall ou un capteur magnéto-résistant. Par exemple, en fonction du champ magnétique émis par l’aimant notamment en fonction de la direction et de l’intensité du champ magnétique, l’élément magnéto-sensible peut générer un signal représentatif d’une valeur d’angle de rotation du premier composant par rapport au second composant. L’élément magnéto-sensible est par exemple, un élément Hall, qui comporte des plaquettes semi-conductrices traversées par le courant et que le champ magnétique généré par l’aimant traverse par exemple dans la direction perpendiculaire. Cela permet de recueillir une tension proportionnelle à l’intensité du champ magnétique, transversalement à la direction du courant dans les plaquettes semi-conductrices. L’élément magnéto-sensible comporte par exemple du silicium. L’élément magnéto-sensible peut intégrer une unité de régulation ou une électronique de traitement de signal. L’aimant peut être par exemple un aimant en forme de disque cylindrique de section circulaire ayant un second segment formant une surépaisseur centrée au-dessus du premier segment servant de corps de base à l’aimant. Comme matériau de l’aimant, on peut par exemple utiliser des ferrites. On peut notamment utiliser comme matériau magnétique la ferrite de baryum BaFei20i9 ou encore la ferrite de strontium SrFei20i9. Ce matériau est beaucoup plus économique par exemple que des aimants de Terres Rares et grâce à sa réalisation géométrique correspondante, il aura la même homogénéité pour le champ magnétique que celui d’aimants de Terres Rares de mêmes dimensions. L’aimant peut néanmoins être un aimant de Terres Rares, par exemple un aimant de Néodyme.The second component may be for example a fixed component such as a stator. The magneto-sensitive element is integrally connected in rotation to the second component. The magneto-sensitive element may be for example a Hall sensor or a magnetoresistive sensor. For example, depending on the magnetic field emitted by the magnet in particular as a function of the direction and the intensity of the magnetic field, the magneto-sensitive element can generate a signal representative of a rotation angle value of the first component relative to the second component. The magneto-sensitive element is, for example, a Hall element, which comprises semiconductor wafers through which the current flows and that the magnetic field generated by the magnet crosses, for example, in the perpendicular direction. This makes it possible to collect a voltage proportional to the intensity of the magnetic field, transversely to the direction of the current in the semiconductor wafers. The magneto-sensitive element comprises for example silicon. The magneto-sensitive element can integrate a control unit or a signal processing electronics. The magnet may be for example a cylindrical disk-shaped magnet of circular section having a second segment forming an extra thickness centered above the first segment serving as a base body for the magnet. As a material of the magnet, it is possible, for example, to use ferrites. The magnetic material used in particular can be BaFei20i9 barium ferrite or SrFei20i9 strontium ferrite. This material is much more economical for example than rare earth magnets and thanks to its corresponding geometric design, it will have the same homogeneity for the magnetic field as that of rare earth magnets of the same dimensions. The magnet may nevertheless be a rare earth magnet, for example a neodymium magnet.
Selon un développement de l’invention, le premier segment présente le long de Taxe de rotation, une première hauteur et le second segment présente le long de Taxe de rotation une seconde hauteur. La seconde hauteur est par exemple comprise entre 15% et 75% et de préférence entre 35% et 70% et d’une manière particulièrement préférentielle, la hauteur est comprise entre 55% et 65% de la première hauteur. Il en résulte avantageusement une intensité de champ magnétique particulièrement élevée et une homogénéité particulièrement bonne pour les lignes de champ magnétique, notamment parallèlement au plan XY à l’endroit du capteur magnétique ou de l’élément magnéto-sensible. Cela minimise avantageusement les erreurs de mesure de l’angle de rotation et permet ainsi de réaliser un aimant de dimensions plus réduites que celles d’un aimant usuel de même puissance et homogène, ne comportant pas de surépaisseur. Par exemple, la hauteur totale de l’aimant (formé du premier segment et du second segment) est comprise entre 2,3 mm et 5 mm. De façon préférentielle, la hauteur totale du premier segment est comprise entre 2,0 mm et 3 mm et d’une manière particulièrement préférentielle est égale à 2,5 mm. La hauteur du second segment peut se situer entre 0,3 mm et 2,25 mm et de préférence entre 0,5 mm et 1,8 mm et d’une manière particulièrement préférentielle entre 0,8 mm et 1,5 mm. La hauteur du premier segment est par exemple égale à 2,5 mm et celle du second segment est comprise entre 0,27 mm et 1,88 mm.According to a development of the invention, the first segment has along a rotational axis, a first height and the second segment has a second height along the rotational axis. The second height is for example between 15% and 75% and preferably between 35% and 70% and in a particularly preferred manner, the height is between 55% and 65% of the first height. This advantageously results in a particularly high magnetic field strength and a particularly good homogeneity for the magnetic field lines, in particular parallel to the XY plane at the location of the magnetic sensor or the magneto-sensitive element. This advantageously minimizes the errors in measuring the angle of rotation and thus makes it possible to produce a magnet of smaller dimensions than those of a conventional magnet of the same power and homogeneous, having no excess thickness. For example, the total height of the magnet (formed of the first segment and the second segment) is between 2.3 mm and 5 mm. Preferably, the total height of the first segment is between 2.0 mm and 3 mm and in a particularly preferred manner is equal to 2.5 mm. The height of the second segment may be between 0.3 mm and 2.25 mm and preferably between 0.5 mm and 1.8 mm and particularly preferably between 0.8 mm and 1.5 mm. The height of the first segment is for example equal to 2.5 mm and that of the second segment is between 0.27 mm and 1.88 mm.
Selon un exemple de réalisation, le second segment est de forme cylindrique circulaire et/ou concentrique à Taxe de rotation. Cela permet une réalisation particulièrement simple de l’aimant et à l’endroit du capteur magnétique ou de l’élément magnéto-sensible le champ magnétique sera particulièrement fort et homogène. De plus, un aimant ainsi formé se monte simplement car il est symétrique en rotation par rapport à l’axe de rotation et ainsi s’il est monté de façon tournée il ne risque pas d’arriver en contact avec les composants du dispositif de mesure. L’aimant est par exemple sous la forme d’une pièce montée, circulaire, à deux étages avec un premier segment cylindrique circulaire portant un second segment cylindrique circulaire en forme de surépaisseur. Sans limiter ces fonctions, il est ainsi possible de prévoir sur le côté extérieur d’un tel aimant, de petites parties en saillie ou encoches pour bloquer l’aimant dans un boîtier de manière solidaire en rotation et/ou imperdable, par exemple en le surmoulant par injection. De telles parties en saillie ou encoches ne modifient pas la forme cylindrique circulaire au sens de l’invention, notamment si leur volume n’est pas supérieur à 5 % du volume total de l’aimant.According to an exemplary embodiment, the second segment is of circular cylindrical shape and / or concentric with rotation axis. This allows a particularly simple embodiment of the magnet and at the location of the magnetic sensor or the magneto-sensitive element the magnetic field will be particularly strong and homogeneous. In addition, a magnet thus formed is simply mounted because it is symmetrical in rotation with respect to the axis of rotation and so if it is mounted in a rotated manner, it will not come into contact with the components of the measuring device. . The magnet is for example in the form of a mounted piece, circular, two stages with a first circular cylindrical segment carrying a second circular cylindrical segment in the form of extra thickness. Without limiting these functions, it is thus possible to provide on the outer side of such a magnet, small projecting parts or notches for locking the magnet in a casing integrally in rotation and / or captive, for example in the overmolded by injection. Such projecting parts or notches do not modify the circular cylindrical shape within the meaning of the invention, especially if their volume is not greater than 5% of the total volume of the magnet.
Selon un exemple de réalisation de l’invention, le second segment a une face frontale tournée vers l’élément magnéto-sensible. La face frontale du second segment comporte un évidement qui s’étend à l’intérieur du second segment. L’évidement est par exemple réalisé sous la forme d’une cavité symétrique. En particulier, l’aimant peut avoir une cavité circulaire dans un plan parallèle à l’élément magnéto-sensible et transversal à l’axe de rotation, c’est-à-dire un plan XY. Ainsi, le champ magnétique sera particulièrement intense et homogène à l’endroit du capteur magnétique ou de l’élément magnéto-sensible. L’évidement peut être par exemple réalisé sous la forme d’un trou borgne. L’évidement assure ainsi un champ magnétique homogène dans la direction XY. Cela signifie que dans la région de l’évidement, les lignes de champ magnétique passant entre l’aimant et l’élément magnéto-sensible seront si possible parallèles et équidistants. De plus, les lignes de champ magnétique sont, si possible, parallèles à la surface supérieure de l’élément magnéto-sensible. Selon une variante de réalisation, les lignes de champ magnétique sont perpendiculaires à la surface de l’élément magnéto-sensible. L’élément magnéto-sensible est réalisé de manière appropriée.According to an exemplary embodiment of the invention, the second segment has a front face facing the magneto-sensitive element. The front face of the second segment has a recess extending inside the second segment. The recess is for example made in the form of a symmetrical cavity. In particular, the magnet may have a circular cavity in a plane parallel to the magneto-sensitive element and transverse to the axis of rotation, that is to say an XY plane. Thus, the magnetic field will be particularly intense and homogeneous at the location of the magnetic sensor or the magneto-sensitive element. The recess can be for example made in the form of a blind hole. The recess thus ensures a homogeneous magnetic field in the XY direction. This means that in the region of the recess, the magnetic field lines passing between the magnet and the magneto-sensitive element will, if possible, be parallel and equidistant. In addition, the magnetic field lines are, if possible, parallel to the upper surface of the magneto-sensitive element. According to an alternative embodiment, the magnetic field lines are perpendicular to the surface of the magneto-sensitive element. The magneto-sensitive element is suitably made.
Selon un autre développement, la profondeur de l’évidement est comprise entre 15% et 75% et notamment entre 35% et 70% de la seconde hauteur du second segment. Ainsi, pour une seconde hauteur de la surépaisseur ou du second segment de 1,8 mm l’évidement aura une profondeur comprise entre 0,27 mm et 1,35 mm. D’une manière particulièrement préférentielle, l’évidement a une profondeur comprise entre 0,3 mm et 1,2 mm et notamment entre 0,3 mm et 0,6 mm. La profondeur de l’évidement se mesure dans la direction Z parallèle à celle de Taxe longitudinal ou axe de rotation de l’aimant. Ainsi, à l’endroit du capteur magnétique ou de l’élément magnéto-sensible, le champ magnétique sera particulièrement intense et particulièrement homogène.According to another development, the depth of the recess is between 15% and 75% and in particular between 35% and 70% of the second height of the second segment. Thus, for a second height of the extra thickness or the second segment of 1.8 mm the recess will have a depth of between 0.27 mm and 1.35 mm. In a particularly preferred manner, the recess has a depth of between 0.3 mm and 1.2 mm and in particular between 0.3 mm and 0.6 mm. The depth of the recess is measured in the direction Z parallel to that of the longitudinal axis or axis of rotation of the magnet. Thus, at the location of the magnetic sensor or the magneto-sensitive element, the magnetic field will be particularly intense and particularly homogeneous.
La profondeur de l’évidement, c’est-à-dire la dimension de l’extension perpendiculaire à la surface de l’élément magnéto-sensible qui est également la direction Z sera si possible homogène. Cela signifie qu’en principe la profondeur de l’évidement sur toute la surface de l’évidement sera par exemple comprise entre 0,3 mm et 1,2 mm. En variante, l’évidement correspond à un corps de révolution en forme de pa-raboloïde ou encore l’évidement sera à deux étages. Cela signifie que dans une première région l’évidement a une première profondeur et dans une seconde région, il aura une seconde profondeur dans la direction Z. La seconde région est concentrique à la première région. En outre, la première profondeur sera en amplitude supérieure à la seconde profondeur. En particulier, l’évidement est réalisé à plusieurs étages. Une réalisation étagée de l’évidement est plus simple que par exemple un évidement ou une cavité de forme parabolique.The depth of the recess, that is to say the dimension of the extension perpendicular to the surface of the magneto-sensitive element which is also the direction Z will be homogeneous if possible. This means that in principle the depth of the recess over the entire surface of the recess will for example be between 0.3 mm and 1.2 mm. Alternatively, the recess corresponds to a body of revolution in the form of pa-raboloid or the recess will be two stages. This means that in a first region the recess has a first depth and in a second region it will have a second depth in the Z direction. The second region is concentric with the first region. In addition, the first depth will be in amplitude greater than the second depth. In particular, the recess is made in several stages. A staged embodiment of the recess is simpler than for example a recess or a parabolic cavity.
En outre, grâce à une réalisation en deux ou plusieurs étages de l’évidement, même pour des extensions importantes ou des dimensions de l’élément magnéto-sensible, on aura un champ magnétique homogène sur toute la surface de l’élément magnéto-sensible.Furthermore, thanks to an embodiment in two or more stages of the recess, even for large extensions or dimensions of the magneto-sensitive element, there will be a homogeneous magnetic field on the entire surface of the magneto-sensitive element .
Selon un autre exemple de réalisation, dans un plan transversal à Taxe de rotation, c’est-à-dire dans le plan XY l’évidement a un diamètre d’évidement et l’élément magnéto-sensible a un diamètre dans un plan transversal à Taxe de rotation, c’est-à-dire dans le plan XY. Le diamètre de l’évidement est supérieur au diamètre de l’élément magnéto-sensible. Il en résulte avantageusement que la plage de champ magnétique homogène et puissant a des dimensions plus grandes que celles de l’élément magnéto-sensible. La réalisation de l’évidement avec une dimension plus grande que celle de la surface de l’élément magnéto-sensible permet de générer un champ magnétique particulièrement homogène dans la région de l’élément magnéto-sensible. Le diamètre de l’évidement est défini dans la direction de l’évidement dans le plan XY ce qui signifie qu’il est parallèle à la surface de l’élément magnéto-sensible. A titre d’exemple, l’aimant a un diamètre de base de 14 mm jusqu’à 18 mm et de préférence égal à 16 mm. Le diamètre de l’évidement est par exemple compris entre 2 et 5 mm et de préférence entre 2,25 mm et 4 mm. L’élément magnéto-sensible est par exemple de forme rectangulaire et a par exemple une longueur d’arête comprise entre 1 mm et 2 mm.According to another exemplary embodiment, in a plane transverse to axis of rotation, that is to say in the plane XY the recess has a recess diameter and the magneto-sensitive element has a diameter in a transverse plane Rotation tax, that is to say in the XY plane. The diameter of the recess is greater than the diameter of the magneto-sensitive element. It advantageously results that the homogeneous and powerful magnetic field range has larger dimensions than those of the magneto-sensitive element. The realization of the recess with a dimension greater than that of the surface of the magneto-sensitive element makes it possible to generate a particularly homogeneous magnetic field in the region of the magneto-sensitive element. The diameter of the recess is defined in the direction of the recess in the XY plane which means that it is parallel to the surface of the magneto-sensitive element. For example, the magnet has a base diameter of 14 mm up to 18 mm and preferably 16 mm. The diameter of the recess is for example between 2 and 5 mm and preferably between 2.25 mm and 4 mm. The magneto-sensitive element is for example of rectangular shape and has for example a length of edge between 1 mm and 2 mm.
Selon un autre développement de l’invention, on a un entrefer entre l’élément magnéto-sensible et l’élément. Selon l’application du dispositif de mesure, l’entrefer a une largeur comprise entre 0,5 mm et 4 mm et de préférence entre 1,5 mm et 3,2 mm. Cela signifie que l’élément magnéto-sensible n’est pas dans l’évidement, mais est écarté par rapport à l’évidement et par rapport à la face frontale du second segment, c’est-à-dire de la surépaisseur, dans la direction Z, parallèle à Taxe de rotation.According to another development of the invention, there is an air gap between the magneto-sensitive element and the element. Depending on the application of the measuring device, the gap has a width of between 0.5 mm and 4 mm and preferably between 1.5 mm and 3.2 mm. This means that the magneto-sensitive element is not in the recess, but is spaced apart with respect to the recess and with respect to the front face of the second segment, that is to say the extra thickness, in the direction Z, parallel to the rotation axis.
Selon un autre développement de l’invention, l’aimant est relié solidairement en rotation au premier composant et l’élément magnéto-sensible est relié solidairement en rotation au second composant. Le premier composant fonctionne comme un rotor et le second composant comme un stator. En variante, le premier composant fonctionne comme un stator et le second composant comme un rotor.According to another development of the invention, the magnet is integrally connected in rotation to the first component and the magneto-sensitive element is integrally connected in rotation to the second component. The first component functions as a rotor and the second component as a stator. Alternatively, the first component operates as a stator and the second component as a rotor.
Selon un autre développement, l’invention a pour objet un système d’actionnement de véhicule automobile. Le système d’actionnement comporte une unité de régulation et un dispositif de mesure comme celui décrit ci-dessus. Le dispositif de mesure est alors réalisé pour transmettre la valeur de l’angle de rotation déterminé à l’unité de régulation. En outre, l’unité de régulation assure l’asservissement de l’angle de rotation en fonction de la valeur détermi née de l’angle de rotation. L’unité de régulation peut par exemple être intégrée dans une puce portant l’élément magnéto-sensible.According to another development, the invention relates to an actuating system of a motor vehicle. The actuating system comprises a regulating unit and a measuring device such as that described above. The measuring device is then made to transmit the value of the determined angle of rotation to the control unit. In addition, the control unit controls the angle of rotation as a function of the determined value of the angle of rotation. The control unit may for example be integrated in a chip carrying the magneto-sensitive element.
Selon un exemple de réalisation de l’invention, le système d’actionnement est un régulateur de volet d’étranglement, un capteur de pédale d’accélérateur dans un module de pédale, un capteur de suspension de châssis ou un capteur angulaire d’un essuie-glace. L’invention concerne un procédé de réalisation du dispositif de mesure décrit ci-dessus.According to an exemplary embodiment of the invention, the actuation system is a throttle valve regulator, an accelerator pedal sensor in a pedal module, a chassis suspension sensor or an angular sensor of a wiper. The invention relates to a method for producing the measuring device described above.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un procédé pour établir un dispositif de mesure selon lequel on utilise un premier composant auquel on relie solidairement en rotation un aimant, on utilise un second composant auquel on relie solidairement en rotation un élément magnéto-sensible, on monte en rotation le premier et le second composants autour d’un axe de rotation commun pour que le premier composant ou le second composant tournent l’un par rapport à l’autre, l’élément magnéto-sensible déterminant en fonction du champ magnétique de l’aimant, une valeur d’angle de rotation du premier composant par rapport au second composant, l’aimant ayant le long de l’axe de rotation, un premier segment d’un premier diamètre extérieur dans un plan transversal à l’axe de rotation, et le long de l’axe de rotation, un second segment qui fait suite au premier segment et qui a, dans un plan transversal à l’axe de rotation, un second diamètre extérieur, le second segment considéré suivant l’axe de rotation se situant entre le premier segment et l’élément magnéto-sensible, ce procédé étant caractérisé en ce que le premier diamètre extérieur est supérieur au second diamètre extérieur, notamment le second diamètre extérieur est compris entre 30% et 70% du premier diamètre.According to a third aspect, the subject of the invention is a method for establishing a measuring device according to which a first component is used to which a magnet is fixedly connected in rotation. A second component is used to which a magneto-magnet element is connected in rotation. sensitively, the first and second components are rotated about a common axis of rotation so that the first component or the second component rotates relative to each other, the magneto-sensitive element determining as a function of the magnetic field of the magnet, a rotation angle value of the first component relative to the second component, the magnet having along the axis of rotation, a first segment of a first outer diameter in a transverse plane to the axis of rotation, and along the axis of rotation, a second segment which follows the first segment and which has, in a plane transverse to the axis of rotation, a second diameter ext the second segment considered along the axis of rotation lying between the first segment and the magneto-sensitive element, this method being characterized in that the first outer diameter is greater than the second outer diameter, in particular the second outer diameter is between 30% and 70% of the first diameter.
Les différentes étapes du procédé peuvent être exécutées dans un ordre variable.The different steps of the method can be executed in a variable order.
Dessinsdrawings
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un dispositif de mesure pour déterminer sans contact, un angle de rotation ainsi qu’un système d’actionnement de véhicule et un procédé de réalisation d’un dispositif de mesure, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un dispositif de mesure selon l’invention, la figure 2 est une section d’un aimant de forme optimisée selon l’invention et de l’élément magnéto-sensible, la figure 3 est une section d’un dispositif de mesure selon l’invention, la figure 4 montre des exemples d’erreurs angulaires et d’intensités de champs magnétiques du dispositif de mesure en fonction de l’entrefer entre l’aimant et l’élément magnéto-sensible pour différents éloignements radiaux de l’élément magnéto-sensible par rapport à Taxe de rotation, la figure 5a montre le tracé des lignes de champ magnétique à l’endroit de l’élément magnéto-sensible pour un aimant dont la forme n’est pas optimisée, la figure 5b montre le tracé des lignes de champ magnétique à l’emplacement d’un élément magnéto-sensible pour un aimant selon l’invention.The present invention will be described in more detail below with the aid of a measuring device for non-contact determination, an angle of rotation and a vehicle actuation system and a method of producing a device. FIG. 1 is a perspective view of an exemplary embodiment of a measuring device according to the invention, FIG. 2 is a section of a magnet of optimized shape according to the invention. the invention and magnetically sensitive element, Figure 3 is a section of a measuring device according to the invention, Figure 4 shows examples of angular errors and magnetic field intensities of the measuring device. according to the air gap between the magnet and the magneto-sensitive element for different radial distances of the magneto-sensitive element with respect to rotation axis, FIG. magnetic field at the magneto-sensitive element for a magnet whose shape is not optimized, Figure 5b shows the tracing of the magnetic field lines at the location of a magneto-sensitive element for a magnet according to the invention.
Description de modes de réalisationDescription of embodiments
Toutes les figures sont des représentations schématiques de dispositif selon l’invention ou de composants de ceux-ci selon des exemples de réalisation de l’invention. En particulier, les distances et les relations dimensionnelles ne sont pas reproduites fidèlement à l’échelle dans les figures. Les différents éléments qui se correspondent portent les mêmes références numériques dans ces figures.All the figures are diagrammatic representations of the device according to the invention or of components thereof according to exemplary embodiments of the invention. In particular, distances and dimensional relationships are not accurately reproduced in the figures. The different elements that correspond have the same numerical references in these figures.
La figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de mesure 1. Le dispositif de mesure 1 comporte un premier composant 3 et un second composant 5. Le premier composant 3 est par exemple un rotor et le second composant 5, un stator. Dans les mêmes conditions, le second composant 5 peut être un rotor et le premier composant 3 un stator. Par exemple, le premier composant 3 et le second composant 5 sont des parties d’un système d’actionnement 27, notamment d’un capteur de volet d’étranglement, d’un capteur de pédale d’accélérateur, d’un capteur de suspension de châssis ou d’un capteur angulaire d’un essuie-glace pour l’équipement de véhicules automobiles. Ainsi, le dispositif de mesure 1 est par exemple appliqué à un volet d’étranglement électrique (DV-E), un module de pédale d’accélérateur (APM) ou à un actionneur à usage général (GPA).Figure 1 is a perspective view of a measuring device 1. The measuring device 1 comprises a first component 3 and a second component 5. The first component 3 is for example a rotor and the second component 5, a stator. Under the same conditions, the second component 5 may be a rotor and the first component 3 a stator. For example, the first component 3 and the second component 5 are parts of an actuating system 27, in particular a throttle valve sensor, an accelerator pedal sensor, a sensor frame suspension or angular sensor of a windshield wiper for motor vehicle equipment. Thus, the measuring device 1 is for example applied to an electric throttle flap (DV-E), an accelerator pedal module (APM) or a general purpose actuator (GPA).
Le premier composant 3 porte solidairement en rotation un aimant 7. Le second composant 5 est équipé d’un élément magnéto-sensible 9, notamment d’un capteur Hall relié solidairement en rotation au second composant 5. Comme le montre la figure 3, l’élément magnéto-sensible 9 est installé par exemple sur une plaque de circuit 33. Le premier composant 3 peut être tourné d’un angle de rotation a par rapport au second composant 5 autour de l’axe de rotation 11. L’élément magnéto-sensible 9 est traversé par les lignes de champ du champ magnétique de l’aimant 7. L’élément magnéto-sensible 9 est réalisé pour déterminer une valeur de l’angle de rotation du premier composant 3 par rapport au second composant 5 en fonction de la direction et de l’intensité du champ magnétique. Le dispositif de mesure 1 et notamment l’élément magnéto-sensible 9 transmettent la valeur de l’angle de rotation déterminée à une unité de régulation 29. L’unité de régulation 29 est installée avec l’élément magnéto-sensible 9 sur la plaque de circuit 33 comme cela est représenté par exemple à la figure 3. En variante, l’unité de régulation 29 peut également se trouver à l’extérieur du dispositif de mesure 1 comme le montre la figure 1. En outre, l’unité de régulation 29 peut être reliée fonctionnellement au premier composant 3 et assurer l’asservissement de l’angle de rotation (a) en fonction de la valeur déterminée de l’angle de rotation. Pour une meilleure compréhension des différentes figures on a tracé un système d’axes de coordonnées. L’axe X porte la référence 35 ; l’axe Y porte la référence 37 et l’axe Z porte la référence 39. L’axe Z 39 est parallèle à l’axe de rotation 11. Un plan perpendiculaire à cet axe est sous-tendu par l’axe X, 35 et l’axe Y, 37. La surface de l’élément magnéto-sensible 9 se situe ainsi par exemple dans le plan sous-tendu par l’axe X, 35 et l’axe Y, 37, c’est-à-dire dans le plan XY.The first component 3 integrally rotates a magnet 7. The second component 5 is equipped with a magneto-sensitive element 9, in particular a Hall sensor integrally connected in rotation to the second component 5. As shown in FIG. magneto-sensitive element 9 is installed for example on a circuit board 33. The first component 3 can be rotated by a rotation angle α relative to the second component 5 around the axis of rotation 11. The magneto element -sensitive 9 is traversed by the field lines of the magnetic field of the magnet 7. The magneto-sensitive element 9 is made to determine a value of the angle of rotation of the first component 3 relative to the second component 5 according to the direction and intensity of the magnetic field. The measuring device 1 and in particular the magneto-sensitive element 9 transmit the determined value of the rotation angle to a control unit 29. The regulation unit 29 is installed with the magneto-sensitive element 9 on the plate 33, as shown for example in FIG. 3. In a variant, the regulation unit 29 may also be outside the measuring device 1, as shown in FIG. regulation 29 can be operably connected to the first component 3 and ensure the servo-control of the angle of rotation (a) as a function of the determined value of the angle of rotation. For a better understanding of the different figures, a system of coordinate axes has been drawn. The X axis is 35; the Y axis is 37 and the Z axis is 39. The Z axis 39 is parallel to the axis of rotation 11. A plane perpendicular to this axis is subtended by the X axis. and the Y axis, 37. The surface of the magneto-sensitive element 9 is thus for example in the plane subtended by the X axis, and the Y axis, 37, ie say in the XY plane.
La figure 2 montre un exemple de réalisation d’un aimant 7 en section et avec une vue en perspective. L’aimant est par exemple un aimant de ferrite. Considéré selon l’axe de rotation 11, l’aimant a un corps de base 8 avec un premier segment 80 ayant un premier diamètre extérieur DI dans un plan transversal à l’axe de rotation 11, c’est-à-dire un plan XY. Le premier segment 80 peut être réalisé sous la forme d’un élément cylindrique de section circulaire, symétrique en rotation par rapport à l’axe de rotation 11. Le long de l’axe de rotation 11, c’est-à-dire dans la direction Z, 39, le premier segment 80 a une première hauteur hl.Figure 2 shows an embodiment of a magnet 7 in section and with a perspective view. The magnet is for example a ferrite magnet. Considered according to the axis of rotation 11, the magnet has a base body 8 with a first segment 80 having a first outside diameter DI in a plane transverse to the axis of rotation 11, that is to say a plane XY. The first segment 80 can be made in the form of a cylindrical element of circular section, symmetrical in rotation with respect to the axis of rotation 11. Along the axis of rotation 11, that is to say in Z direction, 39, the first segment 80 has a first height hl.
Suivant l’axe de rotation 11, le premier segment 80 se poursuit par un second segment 82 ayant un second diamètre extérieur D2 dans un plan transversal à l’axe de rotation 11 et considéré le long de l’axe de rotation 11, il a une seconde hauteur h2. Le second segment 82 peut être de forme cylindrique circulaire. Le second diamètre extérieur D2 est inférieur au premier diamètre extérieur Dl. En d’autres termes, le second segment 82 forme une partie en surépaisseur 15 par rapport au premier segment 80 ou par rapport au corps de base magnétique 8. Le second segment a une surface frontale 16 tournée vers l’élément magnéto-sensible 9. Le second segment 82 peut se situer complètement entre le premier segment 80 et l’élément magnéto-sensible 9.According to the axis of rotation 11, the first segment 80 continues with a second segment 82 having a second outer diameter D2 in a plane transverse to the axis of rotation 11 and considered along the axis of rotation 11, it has a second height h2. The second segment 82 may be circular cylindrical in shape. The second outer diameter D2 is smaller than the first outer diameter D1. In other words, the second segment 82 forms a thickened portion 15 with respect to the first segment 80 or with respect to the magnetic base body 8. The second segment has a front surface 16 facing the magneto-sensitive element 9. The second segment 82 can be completely between the first segment 80 and the magneto-sensitive element 9.
Une cavité 17 est prévue sur ou dans la surface frontale 16 du second segment 82. Cette cavité est par exemple, concentrique au second segment 82 et pénètre à l’intérieur de ce second segment 82 en formant un évidement de diamètre D3 et de profondeur h3. Le diamètre D3 de l’évidement peut être appelé "diamètre intérieur de l’évidement".A cavity 17 is provided on or in the frontal surface 16 of the second segment 82. This cavity is for example concentric with the second segment 82 and penetrates inside this second segment 82 forming a recess of diameter D3 and depth h3 . The diameter D3 of the recess may be called "inside diameter of the recess".
Un entrefer 25 subsiste entre la face frontale 16 du second segment et l’élément magnéto-sensible 9. L’entrefer 25 considéré le long de l’axe de rotation lia une largeur comprise entre 0,5 mm et 4 mm et de préférence la largeur de l’intervalle est comprise entre 0,7 mm et 2,2 mm. L’évidement 17 est de forme cylindrique de section circulaire à la manière d’un trou borgne avec des parois parallèles à l’axe de rotation 11. L’évidement 17 a le même diamètre D3 sur toute sa profondeur dans la direction de l’axe Z, 39. L’évidement 17 peut également avoir une forme différente, par exemple une forme de paraboloïde. L’évidement 17 peut également être étagé par exemple à deux étages ou à trois étages à la manière de trous borgnes successifs, de diamètre décroissant, dans un plan transversal à l’axe de rotation 11. La profon deur h3 de l’évidement est inférieur à la hauteur h2 du second segment 82 de sorte que l’évidement 17 ne pénètre pas dans le second segment 80 ou le corps de base 8 de l’aimant, mais reste complètement dans le second segment 82. La profondeur h3 de l’évidement et la seconde hauteur h2 du second segment 82 sont réglées pour que Terreur angulaire soit minimum dans la région de l’élément magnéto-sensible 9. En particulier, l’évidement 17 a une profondeur faible par comparaison à l’entrefer 25.An air gap 25 remains between the end face 16 of the second segment and the magneto-sensitive element 9. The air gap 25 considered along the axis of rotation 11a width between 0.5 mm and 4 mm and preferably the gap width is between 0.7 mm and 2.2 mm. The recess 17 is of cylindrical shape of circular section in the manner of a blind hole with walls parallel to the axis of rotation 11. The recess 17 has the same diameter D3 over its entire depth in the direction of the Z axis, 39. The recess 17 may also have a different shape, for example a dish shape. The recess 17 may also be stepped for example in two stages or in three stages in the manner of successive blind holes, of decreasing diameter, in a plane transverse to the axis of rotation 11. The depth h3 of the recess is less than the height h2 of the second segment 82 so that the recess 17 does not enter the second segment 80 or the base body 8 of the magnet, but remains completely in the second segment 82. The depth h3 of the recess and the second height h2 of the second segment 82 are set so that angular error is minimum in the region of the magneto-sensitive element 9. In particular, the recess 17 has a small depth compared to the gap 25.
La réalisation de l’évidement 15 à deux ou plusieurs étages permet d’améliorer encore plus l’homogénéité du champ magnétique dans l’entrefer 25.The realization of the recess 15 with two or more stages makes it possible to further improve the homogeneity of the magnetic field in the gap 25.
Par exemple, le premier segment 80 a un premier diamètre extérieur Dl de 16 mm et une première hauteur hl de 2,5 mm. Le second segment 82 a par exemple un second diamètre extérieur D2 égal à 6,6 mm et une seconde hauteur h2 comprise entre 0,5 mm et 1,8 mm en étant concentrique au premier segment 80. L’évidement 17 a par exemple un diamètre d’évidement D3 compris entre 2,25 mm et 4 mm et une profondeur h3 comprise entre 0,3 mm et 1,2 mm, la profondeur de l’évidement h3 étant inférieure à la seconde hauteur h2 et inférieure à la largeur de l’intervalle de l’entrefer 25. Une telle géométrie permet de réaliser dans la plage de travail de l’élément magnéto-sensible, des champs magnétiques très homogènes et suffisamment puissants qui traversent l’élément magnéto-sensible 9 dans une très large mesure dans la direction horizontale. La plage de travail peut s’étendre suivant Taxe de rotation, c’est-à-dire dans la direction Z 39 à une distance comprise entre environ 0,7 mm et 3 mm. Par rapport à Taxe de rotation 11, cette plage peut s’étendre par exemple sur une distance radiale de 1,25 mm de Taxe de rotation 11 dans un plan XY en admettant que Taxe de rotation 11 passe par le centre de l’aimant 7.For example, the first segment 80 has a first outside diameter D1 of 16 mm and a first height h1 of 2.5 mm. The second segment 82 has for example a second outer diameter D2 equal to 6.6 mm and a second height h2 between 0.5 mm and 1.8 mm being concentric with the first segment 80. The recess 17 has for example a recess diameter D3 between 2.25 mm and 4 mm and a depth h3 between 0.3 mm and 1.2 mm, the depth of the recess h3 being less than the second height h2 and less than the width of the gap gap 25. Such a geometry makes it possible to achieve in the working range of the magneto-sensitive element, very homogeneous and sufficiently powerful magnetic fields that pass through the magneto-sensitive element 9 to a very large extent in the horizontal direction. The working range may extend according to the axis of rotation, that is to say in the Z direction at a distance of between about 0.7 mm and 3 mm. With respect to rotation axis 11, this range may extend for example over a radial distance of 1.25 mm of rotation axis 11 in an XY plane, assuming that rotation axis 11 passes through the center of the magnet 7 .
Comme le montre la figure 2, le diamètre D3 de l’évidement 17 est supérieur au diamètre D4 de l’élément magnéto-sensible 9.As shown in FIG. 2, the diameter D3 of the recess 17 is greater than the diameter D4 of the magneto-sensitive element 9.
La figure 3 est une section du dispositif de mesure 1 présenté à la figure 1. L’aimant 7 peut être fixé au premier composant 3 à l’aide d’un support d’aimant 31. Le support d’aimant 31 est par exemple une matière plastique surmoulée sur l’aimant. Pour pouvoir mieux bloquer l’aimant 7 dans le support d’aimant 31 plusieurs éléments de retenue 8a venant en saillie radialement du corps de base 8 de l’aimant sont prévus en périphérie autour du premier diamètre extérieur DI du premier segment 80 ou du corps de base 8 de l’aimant, en surmoulant l’aimant 7 avec la matière plastique, l’aimant 7 s’accroche ainsi mieux dans la matière plastique. Les éléments de retenue 8a ne sont pas pris en compte dans le premier diamètre extérieur D1. L’orientation de la représentation en coupe de la figure 3 est tournée par rapport à la représentation de la figure 1. L’aimant 7 est de préférence réalisé sous la forme d’un aimant de ferrite. La fonction de l’aimant de ferrite 7 est de générer un champ magnétique dans la plage de mesure de l’élément magnéto-sensible 9. L’intensité minimale et l’intensité maximale autorisées du champ, en fonction de la variation de l’entrefer entre l’aimant 7 et l’élément magnéto-sensible 9 est donnée par la spécification de l’élément magnéto-sensible 9. L’intensité de champ autorisé résulte de la conception géométrique de l’aimant 7 entre autre, de son diamètre et de sa hauteur.FIG. 3 is a section of the measuring device 1 presented in FIG. 1. The magnet 7 can be fixed to the first component 3 by means of a magnet support 31. The magnet support 31 is for example a plastic material overmolded on the magnet. In order to better block the magnet 7 in the magnet holder 31, a plurality of retaining elements 8a projecting radially from the base body 8 of the magnet are provided peripherally around the first outer diameter DI of the first segment 80 or the body base 8 of the magnet, by overmolding the magnet 7 with the plastic, the magnet 7 thus clings better in the plastic material. The retaining elements 8a are not taken into account in the first outer diameter D1. The orientation of the sectional representation of FIG. 3 is rotated with respect to the representation of FIG. 1. The magnet 7 is preferably made in the form of a ferrite magnet. The function of the ferrite magnet 7 is to generate a magnetic field in the measurement range of the magneto-sensitive element 9. The minimum intensity and the maximum intensity allowed of the field, as a function of the variation of the The gap between the magnet 7 and the magneto-sensitive element 9 is given by the specification of the magneto-sensitive element 9. The authorized field strength results from the geometrical design of the magnet 7, among other things, of its diameter. and its height.
Le défaut d’homogénéité (inhomogénéité) du champ magnétique 13 dans la plage de mesure de l’élément magnéto-sensible 9 peut générer une erreur angulaire. L’erreur angulaire maximale autorisée est donnée par l’application respective. L’inhomogénéité du champ magnétique 13 se réduit grâce au second segment 82 constituant une surépaisseur 15 sur le premier segment 80. On améliore encore plus l’homogénéité et l’intensité du champ magnétique à l’endroit de l’élément magnéto-sensible 9 grâce à un évidement 15 sur ou dans le côté de l’aimant 7 tourné vers l’élément magnéto-sensible 9. L’évidement 15 est réalisé comme partie en creux sur ou dans la face frontale 16 du second segment 82.The lack of homogeneity (inhomogeneity) of the magnetic field 13 in the measurement range of the magneto-sensitive element 9 can generate an angular error. The maximum allowed angular error is given by the respective application. The inhomogeneity of the magnetic field 13 is reduced by the second segment 82 forming an extra thickness 15 on the first segment 80. The homogeneity and the intensity of the magnetic field are further improved at the location of the magneto-sensitive element 9 by a recess 15 on or in the side of the magnet 7 facing the magneto-sensitive element 9. The recess 15 is formed as a hollow part on or in the end face 16 of the second segment 82.
Les figures 4a et 4c montrent Terreur angulaire en degrés, du dispositif de mesure 1 en fonction de la largeur de l’entrefer 25 mesurée en millimètres, entre l’aimant 7 et l’élément magnéto-sensible 9 pour deux distances latérales différentes de l’élément magnéto-sensible 9 par rapport à Taxe de rotation 11. Sur Taxe X, on a représenté la largeur de l’entrefer en millimètres. Sur Taxe Y, on a indiquéFIGS. 4a and 4c show angular degree in degrees, of the measuring device 1 as a function of the width of the gap 25 measured in millimeters, between the magnet 7 and the magneto-sensitive element 9 for two different lateral distances from the Magnetosensitive element 9 with respect to rotation axis 11. On X-axis, the width of the gap in millimeters is represented. On Tax Y, we have indicated
Terreur angulaire en degrés ; la ligne en traits interrompus, parallèle à Taxe X indique pour 0,8°, Terreur angulaire maximum autorisée.Angular terror in degrees; the line in dashed lines, parallel to Tax X indicates for 0,8 °, maximum allowed angular Terror.
Les figures 4b et 4d montrent respectivement l’intensité maximale et l’intensité minimale du champ magnétique en fonction de la largeur de l’entrefer 25 pour deux plage de position de tailles différentes, prises transversalement à Taxe de rotation 11 et qui peuvent recevoir l’élément magnéto-sensible 9. La plage de position s’étendant transversalement à Taxe de rotation est identique aux figures 4a et 4b et pour les figures 4c et 4d. La courbe de l’intensité maximale du champ donne respectivement pour une certaine largeur de l’entrefer 25 (suivant Taxe X) la valeur maximale de l’intensité du champ que reçoit l’élément magnéto-sensible 9 pour un déplacement transversal à Taxe de rotation 11 dans la plage de position complète. La courbe de l’intensité minimale du champ donne en revanche la valeur minimale pour un décalage de l’élément magnéto-sensible 9 transversalement à Taxe de rotation 11 dans la plage de position. La plage de mesure ou la plage de position, transversalement à Taxe de rotation 11 et dans laquelle on peut déplacer l’élément magnéto-sensible 9 est plus grande à la figure 4d qu’à la figure 4b. La courbe présente l’intensité maximale du champ pour les deux représentations avec sensiblement le même tracé alors que la courbe de l’intensité minimale du champ est clairement différente dans les deux figures car l’intensité du champ chute habituellement lorsqu’on est à la position radiale la plus à l’extérieur de la plage de rotation par rapport à Taxe de rotation 11. Deux droites continues, parallèles à Taxe XX donnent la valeur minimale autorisée pour la valeur inférieure ou la valeur supérieure de l’intensité du champ magnétique dans cette représentation, c’est-à-dire pour environ 25mT et pour environ 63 mT.FIGS. 4b and 4d respectively show the maximum intensity and the minimum intensity of the magnetic field as a function of the width of the gap 25 for two different size ranges of position, taken transversely to rotation axis 11 and which can receive magneto-sensitive element 9. The range of position extending transversely to the axis of rotation is identical to FIGS. 4a and 4b and for FIGS. 4c and 4d. The curve of the maximum intensity of the field gives respectively for a certain width of the gap 25 (according to X-axis) the maximum value of the intensity of the field that the magneto-sensitive element 9 receives for a transverse displacement with respect to rotation 11 in the full position range. The curve of the minimum intensity of the field, on the other hand, gives the minimum value for an offset of the magneto-sensitive element 9 transversely to the axis of rotation 11 in the position range. The measuring range or the position range transverse to rotation axis 11 and in which the magneto-sensitive element 9 can be moved is greater in FIG. 4d than in FIG. 4b. The curve shows the maximum intensity of the field for the two representations with substantially the same plot while the curve of the minimum intensity of the field is clearly different in the two figures because the intensity of the field usually drops when one is at the radial position furthest out of the range of rotation with respect to rotation axis 11. Two straight lines, parallel to Tax XX give the minimum value allowed for the lower value or the higher value of the magnetic field strength in this representation, that is to say for about 25mT and for about 63 mT.
Les figures montrent que pour la forme géométrique choisie de l’aimant et pour un entrefer d’une largeur d’environ 0,8mm et d’environ 1,2 mm, l’intensité et l’homogénéité du champ magnétique répond aux spécifications si l’élément magnéto sensible 9 est déplacé jusqu’à 1,25mm par rapport à Taxe de rotation 11, radialement vers l’extérieur. Les figures 4a et 4c montrent que pour une largeur d’entrefer, c’est-à-dire une distance comprise entre l’élément-magnéto- sensible 9 et la face frontale 16 du second segment 82 qui est d’environ 1,6 mm, Terreur angulaire se situe à environ 0,1° et en même temps pour cette largeur d’entrefer, la valeur maximale et la valeur minimale de l’intensité du champ dans la plage de position de l’élément magnéto-sensible 9 se situe au milieu de la plage spécifiée.The figures show that for the chosen geometrical shape of the magnet and for a gap of a width of about 0.8 mm and about 1.2 mm, the intensity and homogeneity of the magnetic field meets the specifications if the magneto-sensitive element 9 is displaced up to 1.25 mm with respect to rotation axis 11, radially outwardly. Figures 4a and 4c show that for an airgap width, that is to say a distance between the magneto-sensitive element 9 and the front face 16 of the second segment 82 which is about 1.6 mm, angular error is at about 0.1 ° and at the same time for this gap width, the maximum value and the minimum value of the field strength in the position range of the magneto-sensitive element 9 is located in the middle of the specified range.
Les figures 5a et 5b montrent différents tracés du champ magnétique 13 ou des lignes de champ magnétique de l’aimant 7 dans l’entrefer 25 pour différentes formes de l’aimant 7. La figure 5a montre un aimant 7’ du commerce sans surépaisseur 15 formant le second segment 82. Cet aimant 7’ du commerce se compose uniquement d’un corps de base d’aimant 8. La plage supérieure de la figure 5a, est une vue de dessus de l’aimant 7’ du commerce. La plage inférieure de la figure 5a représente en section, l’aimant 7’ du commerce. Les lignes de champ magnétique 13’ ne sont pas parallèles dans la plage de mesure de l’élément magnéto-sensible 9. A la figure 5b, le tracé des lignes de champ magnétique 13 d’un aimant 7 a un premier segment 80 et un dépassement 15 par rapport au premier segment 80 qui fait suite au premier segment 80 et ensuite un second segment 82. Le second segment 82 présente un évidement 17. La réalisation constructive choisie de l’aimant 7 correspond à un tracé des lignes du champ magnétique 13 dans l’entrefer 25 ou dans l’élément magnéto-sensible 9 qui sont si possible parallèles à la surface extérieure de l’élément magnéto-sensible 9. Ainsi, le champ magnétique y a une intensité suffisante qui peut se situer dans une plage comprise entre 15 mT et 75mT (MilliTesla) ; dans d’autres modes de réalisation on peut aller jusqu’à 200mT voire jusqu’à 500mT.FIGS. 5a and 5b show different plots of the magnetic field 13 or the magnetic field lines of the magnet 7 in the gap 25 for different shapes of the magnet 7. FIG. 5a shows a commercial magnet 7 'with no excess thickness 15 forming the second segment 82. This commercial magnet 7 'consists only of a magnet base body 8. The upper range of Figure 5a is a top view of the magnet 7' trade. The lower range of Figure 5a shows in section, the magnet 7 'trade. The magnetic field lines 13 'are not parallel in the measurement range of the magneto-sensitive element 9. In FIG. 5b, the drawing of the magnetic field lines 13 of a magnet 7 has a first segment 80 and a exceeding the first segment 80 which follows the first segment 80 and then a second segment 82. The second segment 82 has a recess 17. The chosen constructive embodiment of the magnet 7 corresponds to a trace of the lines of the magnetic field 13 in the gap 25 or in the magneto-sensitive element 9 which are, if possible, parallel to the outer surface of the magneto-sensitive element 9. Thus, the magnetic field has a sufficient intensity which can be within a range of between 15 mT and 75mT (MilliTesla); in other embodiments one can go up to 200mT or even up to 500mT.
En conclusion, il convient de remarquer que les expressions telles que «comprenant » ou des expressions analogues n’excluent pas que d’autres éléments ou d’autres étapes de procédé puissent être envisagés. Il convient en outre de remarquer que l’expression un/une n’exclut par la multiplicité. En outre, en liaison avec les différentes formes de réalisation on peut combiner les caractéristiques de manière quelconque. Enfin, il convient de remarquer que les références des revendications ne limitent nullement la portée des revendications.In conclusion, it should be noted that expressions such as "comprising" or similar expressions do not exclude that other elements or other process steps can be envisaged. It should also be noted that the expression one / one does not exclude multiplicity. In addition, in connection with the various embodiments, the characteristics can be combined in any manner. Finally, it should be noted that the references of the claims in no way limit the scope of the claims.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX I Dispositif de mesure 3 Premier composant 5 Second composant 7 Aimant 8 Corps de base 8a Elément de retenue en saillie du corps de base 8 de l’aimant 9 Elément magnéto-sensible II Axe de rotation commun 13 Champ magnétique de l’aimant 16 Face frontale du second segment 17 Evidement 25 Entrefer 27 Système d’actionnement 29 Unité de régulation 31 Support d’aimantNOMENCLATURE OF THE MAIN ELEMENTS I Measuring device 3 First component 5 Second component 7 Magnet 8 Base body 8a Retaining element protruding from the base body 8 of the magnet 9 Magnetosensitive element II Common axis of rotation 13 Magnetic field of the magnet magnet 16 End face of second segment 17 Recess 25 Air gap 27 Actuation system 29 Control unit 31 Magnet support
35 Axe X35 X axis
37 Axe Y37 Y axis
39 Axe Z 80 Premier segment 82 Second segment D1 Premier diamètre extérieur D2 Second diamètre extérieur D3 Diamètre de l’évidement D4 Diamètre de l’élément magnéto-sensible h 1 Première hauteur du premier segment h2 Seconde hauteur du second segment h3 Profondeur de l’évidement h4 Largeur de l’entrefer39 Z axis 80 First segment 82 Second segment D1 First outer diameter D2 Second outer diameter D3 Diameter of the recess D4 Diameter of the magneto-sensitive element h 1 First height of the first segment h2 Second height of the second segment h3 Depth of the recess h4 Width of the gap
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