WO2016075420A1 - Système avec cible magnétique et capteur - Google Patents

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    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/50—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring linear speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic target, in particular arranged to be mounted on a component capable of sliding.
  • the aim of the invention is to improve this type of magnetic target.
  • the invention thus relates in particular to a magnetic target, in particular arranged to be mounted on a component capable of sliding along an axis, this component notably being a piston, this target comprising:
  • having the two separate magnets reduces the magnetic field in the space between the magnets, which allows to have a more intense magnetic field near the axial ends of the target. Due to these higher fields in the useful areas, the target and an associated sensor are less susceptible to external magnetic interference. Moreover, the amount of magnet to be used is reduced, which makes it possible to be more economical.
  • the invention makes it possible to have a strong magnetic slope, which is favorable in the case of commutation or "switch" by allowing a better precision of the commutation.
  • the invention can thus allow to have a single type of magnets for two types of applications, namely in linear and switching.
  • two short magnets are generally easier to manufacture than a long magnet.
  • the magnets are arranged to produce a magnetic field at least a portion of the field lines is perpendicular to the axis of sliding of the component.
  • one of the magnets is arranged to produce a magnetic field with a first sense of magnetization and the other magnet is arranged to produce a magnetic field with a second sense of magnetization opposite the first direction of magnetization, the first and second sense of magnetization. magnetization being notably parallel and opposite.
  • At least one of the magnets preferably has a radially outer wall substantially in a portion of a cylinder, in particular in a portion of a cylinder of revolution.
  • the magnets can have identical shapes and dimensions.
  • the accumulated magnetic field advantageously produced by the two magnets has a minimum amplitude in a space between the two magnets.
  • this minimum amplitude is between 20 milliTesIa and 30mT, in particular between 20 mT and 25 mT.
  • the magnetic field advantageously has two maxima each associated with one of the magnets.
  • one of the maxima is between 30 mT and 35 mT.
  • the magnetic field has minimum values at the ends and in the middle of the sliding component stroke.
  • the minimum values at the ends of the stroke can optimize the volume of the magnets and thus reduce the cost.
  • the target may include a spacer arranged in the nonmagnetic space.
  • the spacer is made of plastic.
  • the spacer advantageously has a wall portion of a cylinder. Where appropriate the spacer has an outer wall in the extension of outer walls of the magnets.
  • the space between the two magnets is formed by air.
  • At least one of the magnets has a cylindrical shape, in particular of revolution, of axis parallel to the axis of sliding.
  • At least one of the magnets may have a semi-cylindrical shape of revolution, with an axis parallel to the sliding axis.
  • the at least one of the magnets comprises a flat face, in particular parallel to the sliding axis, in particular two parallel plane faces.
  • At least one of magnets is made of ferrite.
  • At least one magnet is made of rare earth.
  • the target comprises at least three magnets including substantially aligned.
  • the invention also relates to a component capable of sliding along a sliding axis comprising a target as described above.
  • the component advantageously forms a piston.
  • This piston is in particular able to move on a predetermined stroke.
  • the target is for example at least partially inserted into a piston body.
  • the piston is advantageously arranged to operate with a clutch system, in particular operating by hydraulic pressure.
  • the invention further relates to a system, in particular for a motor vehicle, comprising:
  • a sensor arranged to be sensitive to the magnetic field generated by the target, in particular so as to provide a information representative of the position or speed of the sliding component.
  • the position or speed could be replaced by another parameter of the sliding component.
  • the magnetic field produced by the magnets is maximum at the ends of the race of the sliding component, in places where a measurement by the sensor must be made accurately.
  • the sensor is for example Hall effect.
  • the senor and the target are associated with a clutch system, in particular by hydraulic pressure, with a brake pedal, a turbo actuator or a valve, in particular an exhaust gas recirculation valve.
  • FIG. 1 is a schematic and partial sectional view of a system according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents, schematically and partially, a target of the system of FIG. 1, and
  • FIG. 3 illustrates the variation of the magnetic field produced by the target of FIG. 2 as a function of the travel of the sliding component.
  • FIG. 1 shows a system 1 for a motor vehicle, comprising:
  • a component 2 capable of sliding along an axis of sliding X and comprising a magnetic target 3,
  • a sensor 4 arranged to be sensitive to the magnetic field generated by the target 3, so as to provide information representative of the position or speed of the sliding component 2.
  • Component 2 is a piston capable of moving on a predetermined path S.
  • the target 3 is carried by a body 6 of the piston 2.
  • the piston 2 is, in the example described, arranged to operate with a clutch system operating by hydraulic pressure.
  • the sensor 4 is mounted on a printed circuit board 7, for example by welding.
  • the sensor 4 is Hall effect.
  • This sensor may be a linear or switching sensor ("Switch").
  • the magnetic target 3 comprises two magnets 10 and 1 1 separated by non-magnetic space 12.
  • the sensor 4 is positioned centrally, in a direction perpendicular to the axis X, with respect to the magnets 10 and 11.
  • the magnets 10 and 11 are arranged to produce a magnetic field M whose field lines are perpendicular to the sliding axis X of the piston 2.
  • field lines make an angle with the X axis greater or smaller than 90 °.
  • the magnet 10 is arranged to produce a magnetic field with a first sense of magnetization and the other magnet 11 is arranged to produce a magnetic field with a second direction of magnetization opposite to the first direction of magnetization.
  • the first and second sense of magnetization being in particular parallel and opposite.
  • the fact of having the two magnets 10 and 1 1 separated makes it possible to reduce the magnetic field in the space between the magnets 10 and 1 1, which makes it possible to have a stronger magnetic field near the axial ends 14 and 15 of the target 3. Thanks to these higher fields in the useful zones, the target 3 and the associated sensor 4 are less sensitive to external magnetic interference and the measurements are more precise.
  • the cumulative magnetic field produced by the two magnets 10 and 1 1 has a minimum amplitude in a space 12 between the two magnets, as visible on the curve C1.
  • This minimum amplitude is between 20 mT and 25 mT.
  • the magnetic field has two maxima on both sides of this minima.
  • maxima are in particular substantially equal and are between 30 mT and 35 mT.
  • the invention makes it possible in particular to reduce the volume of the magnets with respect to the case of the curve C2 with a long single magnet.
  • the magnets 10 and 1 1 each have a radially outer wall 20 substantially in the form of a cylinder of revolution.
  • Magnets 10 and 1 1 have identical shapes and dimensions.
  • the target 3 comprises a spacer 22 arranged in the non-magnetic space 12.
  • the spacer 22 is made of plastic and has a cylinder-shaped wall 23 in the extension of outer walls 24 of the magnets 10 and 11.
  • the magnets 10 and 1 1 have a semi-cylindrical shape of revolution, of axis parallel to the axis of sliding X.
  • the magnets 10 and 1 1 are made of ferrite.
  • the piston may be equipped with an anti-rotation system, if necessary.

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Abstract

L'invention concerne un système pour véhicule automobile, comportant : - un composant formant un piston capable de coulisser selon un axe de coulissement, et comprenant une cible magnétique (3) comportant deux aimants (10, 11) séparés par un espace amagnétique (12), - un capteur agencé pour être sensible au champ magnétique généré par la cible, notamment de manière à fournir une information représentative de la position ou de la vitesse du composant coulissant.

Description

SYSTÈME AVEC CIBLE MAGNÉTIQUE ET CAPTEUR
La présente invention concerne une cible magnétique notamment agencée pour être montée sur un composant apte à coulisser.
L'invention vise à améliorer ce type de cible magnétique.
L'invention a ainsi notamment pour objet une cible magnétique notamment agencée pour être montée sur un composant capable de coulisser suivant un axe, ce composant étant notamment un piston, cette cible comportant :
- deux aimants séparés par espace amagnétique.
Grâce à l'invention, le fait d'avoir les deux aimants séparés permet de réduire le champ magnétique dans l'espace entre les aimants, ce qui permet d'avoir un champ magnétique plus intense à proximité des extrémités axiales de la cible. Grâce à ces champs plus élevés dans les zones utiles, la cible et un capteur associé sont moins sensibles aux interférences magnétiques extérieures. Par ailleurs la quantité d'aimant à utiliser est réduite, ce qui permet d'être plus économique.
De plus l'invention permet d'avoir une pente magnétique forte, ce qui est favorable en cas de commutation ou « Switch » en permettant une meilleure précision de la commutation. L'invention peut ainsi permettre d'avoir un seul type d'aimants pour deux types d'applications, à savoir en linéaire et en commutation.
De plus, deux aimants courts sont généralement plus faciles à fabriquer qu'un aimant long.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, les aimants sont agencés pour produire un champ magnétique dont au moins une partie des lignes de champ est perpendiculaire à l'axe de coulissement du composant. Avantageusement l'un des aimants est agencé pour produire un champ magnétique avec un premier sens de magnétisation et l'autre aimant est agencé pour produire un champ magnétique avec un deuxième sens de magnétisation opposé au premier sens de magnétisation, les premier et deuxième sens de magnétisation étant notamment parallèles et opposés.
L'un au moins des aimants présente de préférence une paroi radialement extérieure sensiblement en portion de cylindre, notamment en portion de cylindre de révolution.
Les aimants peuvent présenter des formes et dimensions identiques.
Le champ magnétique cumulé produit avantageusement par les deux aimants présente une amplitude minimale dans un espace entre les deux aimants.
Par exemple cette amplitude minimale est comprise entre 20 milliTesIa et 30mT, notamment entre 20 mT et 25 mT.
Le champ magnétique présente avantageusement deux maxima associé chacun à l'un des aimants.
Ces maxima sont notamment sensiblement égaux.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'un des maxima est compris entre 30 mT et 35 mT.
Avantageusement le champ magnétique présente des valeurs minimales aux extrémités et au milieu de la course du composant coulissant. Les valeurs minimales aux extrémités de la course peuvent permettre d'optimiser le volume des aimants et donc de réduire le coût.
La cible peut comporter une entretoise disposée dans l'espace amagnétique.
Par exemple l'entretoise est réalisée en matière plastique.
L'entretoise présente avantageusement une paroi en portion de cylindre. Le cas échéant l'entretoise présente une paroi extérieure dans le prolongement de parois extérieures des aimants.
En variante, l'espace entre les deux aimants est formé par de l'air.
Si on le souhaite, l'un au moins des aimants présente une forme cylindrique, notamment de révolution, d'axe parallèle à l'axe de coulissement.
L'un au moins des aimants peut présenter une forme demi- cylindrique de révolution, d'axe parallèle à l'axe de coulissement.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'au au moins des aimants comporte une face plane notamment parallèle à l'axe de coulissement, notamment deux faces planes parallèles.
Avantageusement l'un au moins de aimants est réalisé en ferrite.
En variante, l'un au moins de aimants est réalisé en terre rare.
Si on le souhaite, la cible comporte au moins trois aimants notamment sensiblement alignés.
L'invention a également pour objet un composant capable de coulisser selon un axe de coulissement comportant une cible telle que décrite ci-dessus.
Le composant forme avantageusement un piston.
Ce piston est notamment capable de se déplacer sur une course prédéterminée.
La cible est par exemple au moins partiellement insérée dans un corps de piston.
Le piston est avantageusement agencé pour opérer avec un système d'embrayage, notamment fonctionnant par pression hydraulique.
L'invention a encore pour objet un système, notamment pour véhicule automobile, comportant :
- un composant tel que décrit ci-dessus,
- un capteur agencé pour être sensible au champ magnétique généré par la cible, notamment de manière à fournir une information représentative de la position ou de la vitesse du composant coulissant.
La position ou la vitesse pourrait être remplacée par un autre paramètre du composant coulissant.
Grâce à l'invention, le champ magnétique produit par les aimants est maximum aux extrémités de la course du composant coulissant, aux endroits où une mesure par le capteur doit être faite avec précision.
Le capteur est par exemple à effet Hall.
De préférence, le capteur et la cible sont associés à un système d'embrayage, notamment par pression hydraulique, à une pédale de frein, un actionneur de turbo ou une vanne notamment une vanne de recirculation de gaz d'échappement.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un système selon un exemple de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, une cible du système de la figure 1 , et
- la figure 3 illustre la variation du champ magnétique produit par la cible de la figure 2 en fonction de la course du composant coulissant. On a représenté sur la figure 1 un système 1 pour véhicule automobile, comportant :
- un composant 2 capable de coulisser selon un axe de coulissement X et comportant une cible magnétique 3,
- un capteur 4 agencé pour être sensible au champ magnétique généré par la cible 3, de manière à fournir une information représentative de la position ou de la vitesse du composant coulissant 2.
Le composant 2 est un piston capable de se déplacer sur une course S prédéterminée.
La cible 3 est portée par un corps 6 du piston 2.
Le piston 2 est, dans l'exemple décrit, agencé pour opérer avec un système d'embrayage fonctionnant par pression hydraulique.
Le capteur 4 est monté sur une carte de circuit imprimé 7, par exemple par soudure. Le capteur 4 est à effet Hall . Ce capteur peut être un capteur linéaire ou à commutation (« Switch » en anglais).
A la place d'un capteur à effet Hall, il est possible de prévoir un capteur à magnétorésistance.
La cible magnétique 3 comporte deux aimants 10 et 1 1 séparés par espace amagnétique 12.
Le capteur 4 est positionné de manière centrée, dans une direction perpendiculaire à l'axe X, par rapport aux aimants 10 et 1 1 .
Dans l'exemple décrit, les aimants 10 et 1 1 sont agencés pour produire un champ magnétique M dont des lignes de champ sont perpendiculaire à l'axe de coulissement X du piston 2.
En variante, des lignes de champ font un angle avec l'axe X plus grand ou plus petit que 90°.
Comme illustré sur la figure 2, l'aimant 10 est agencé pour produire un champ magnétique avec un premier sens de magnétisation et l'autre aimant 1 1 est agencé pour produire un champ magnétique avec un deuxième sens de magnétisation opposé au premier sens de magnétisation, les premier et deuxième sens de magnétisation étant notamment parallèles et opposés.
Comme on peut le voir sur la figure 3 avec la courbe C1 , le fait d'avoir les deux aimants 10 et 1 1 séparés permet de réduire le champ magnétique dans l'espace entre les aimants 10 et 1 1 , ce qui permet d'avoir un champ magnétique plus intense à proximité des extrémités axiales 14 et 15 de la cible 3. Grâce à ces champs plus élevés dans les zones utiles, la cible 3 et le capteur associé 4 sont moins sensibles aux interférences magnétiques extérieures et les mesures sont plus précises.
Dans l'exemple décrit, le champ magnétique cumulé produit par les deux aimants 10 et 1 1 présente une amplitude minimale dans un espace 12 entre les deux aimants, comme visible sur la courbe C1 .
Cette amplitude minimale est comprise entre 20 mT et 25 mT.
Le champ magnétique présente deux maxima de part et d'autre de ce minima.
Ces maxima sont notamment sensiblement égaux et sont compris entre 30 mT et 35 mT.
On peut voir, sur la figure 3 avec la courbe C2 qui est représentative du cas où l'espace 12 serait rempli avec un aimant, que l'invention permet d'éviter une zone de fort champ magnétique là où ce n'est pas nécessaire, à savoir entre les zones 14 et 15.
L'invention permet notamment de réduire le volume des aimants par rapport au cas de la courbe C2 avec un long aimant unique.
Dans l'exemple décrit, les aimants 10 et 1 1 présentent chacun une paroi radialement extérieure 20 sensiblement en portion de cylindre de révolution.
Les aimants 10 et 1 1 présentent des formes et dimensions identiques.
La cible 3 comporte une entretoise 22 disposée dans l'espace amagnétique 12.
L'entretoise 22 est réalisée en matière plastique et présente une paroi en portion de cylindre 23 dans le prolongement de parois extérieures 24 des aimants 10 et 1 1 .
Les aimants 10 et 1 1 présentent une forme demi-cylindrique de révolution, d'axe parallèle à l'axe de coulissement X.
Les aimants 10 et 1 1 sont réalisés en ferrite. Le piston peut être équipé d'un système anti-rotation, le cas échéant.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système pour véhicule automobile, comportant :
- un composant formant un piston capable de coulisser selon un axe de coulissement, et comprenant une cible magnétique (3) comportant deux aimants (10, 1 1 ) séparés par un espace amagnétique (12),
- un capteur agencé pour être sensible au champ magnétique généré par la cible, notamment de manière à fournir une information représentative de la position ou de la vitesse du composant coulissant.
2. Système selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que les aimants sont agencés pour produire un champ magnétique dont au moins une partie des lignes de champ (M) est perpendiculaire à l'axe de coulissement du composant.
3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'un des aimants (10, 1 1 ) est agencé pour produire un champ magnétique avec un premier sens de magnétisation et l'autre aimant est agencé pour produire un champ magnétique avec un deuxième sens de magnétisation opposé au premier sens de magnétisation, les premier et deuxième sens de magnétisation étant notamment parallèles et opposés.
4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'un au moins des aimants présente une paroi radialement extérieure (20) sensiblement en portion de cylindre, notamment en portion de cylindre de révolution.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le champ magnétique cumulé (M) produit par les deux aimants présente une amplitude minimale dans un espace entre les deux aimants.
6. Système selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que cette amplitude minimale est comprise entre 20 milliTesIa et 30mT, notamment entre 20 mT et 25 mT.
7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le champ magnétique présente deux maxima associé chacun à l'un des aimants.
8. Système selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'un des maxima est compris entre 30 mT et 35 mT.
9. Système selon l'une des revendications précédente, caractérisé par le fait qu'elle comporte une entretoise (22) disposée dans l'espace amagnétique.
10. Système selon la revendication précédente, l'entretoise
(22) étant réalisé en matière plastiqu
1 1 . Système selon l'une des revendications précédente, le piston étant agencé pour opérer avec un système d'embrayage, notamment par pression hydraulique.
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