Brevet FR2159510A1 — publié le 19730622

L'invention concerna un dispositif pour mesurer la vitesse de rotation d'un corps tournant ferromagnétique denté, notamment d 'une roue dentée reliée à un élément de transmission d'rm véhicule automobile, dispositif comportant une bobine servant de capteur et munie d'un noyau en fer, ainsi qu'un montage d'exploitation branché en aval. Pour garantir, dans les systèmes de transmission automatisés, un embrayage en souplesse de l'embrayage de franchissement du convertisseur ou de l'embrayage de séparation, il est nécessaire d'amener les deux moitiés d'embrayage à peu pres à la mOrne vitesse de rotation. Pour cela, il faut augmenter ou réduire la vitesse de rotation du moteur pour amener le rapport de transmission à une valeur déterminée. le processus de ma- neutre peut ensuite avoir lieu lorsque la vitesse de rotation des deux moitiés d'embrayage est à peu près la même. Lorsque la différence de vitesse de rotation est grande, il se produit un choc important lors de la manoeuvre, ce qui soccilite exagéré- ment certains éléments du véhicule, et nuit au confort de marche. Dans les systèmes de transmission de force motrice classiques, l'une des moitiés d'embrayage est maintenue, dans une position neutre pendant un intervalle de temps fixe lors de la manoeuvre de changement de vitesse, la vitesse de rotation du moteur étant augmentée ou réduite pendant cet intervalle de temps. Cependant, la saleur suivant laquelle la vitesse de rotation du moteur doit Outre modifiée est fonction de la vitesse du véhicule et du couple moteurs Dans les systèmes de transmission de force motrice usuels, la vitesse de rotation du moteur est augmentée pendant l'intervalle de temps fixe, indépendamment de la vitesse du véhicule et du couple. Il en résulte que, lors de la manoeuvre de changement de vitesse, le choc désavantageux se produit. Un problème similaire se présente lors du freinage des véhicules automobiles en marche. On doit veiller à ce que les roues ne se bloquent pas, car, dans le cas contraire, elles glissent sur la chaussée. Or, le coefficient de frottement entre une roue qui glisse et la chaussée est considérablement plus faible que le coefficient de frottement entre une roue qui roule encore et la chaussée. Dans ces deux types de problèmes, on doit mesurer la vitesse de rotation de corps tournants. Dans le premier cas, on doit mesurer la vitesse de rotation des deux moitiés d'embrayage. Dans le second cas, on doit mesurer la vitesse de rotation des roues. On connait des capteurs, dans lesquels une bobine se trouve en face d'une roue dentée ferromagnétique reliée au corps tournant, la bobine comportant un noyau en fer ouvert, notamment en forme de fer à cheval. Dans les conditions de service sévères auxquelles sont soumis les véhicules automobiles, la capacité de fonctionnement de ces dispositifs connus est, cependant mise en danger, par exemple par accumulation de copeaux dans l'entrefer existant entre la roue dentée et le noyau en fer, ou par les chocs produits par les vibrations du moteur ou de la su perstructure du véhicule.En outre, les dispositifs connus sont relativenent importants et difficiles à monter. L'invention a donc pour but de constituer un dispositif pour mesurer la vitesse de rotation d'un corps tournant ferromagnétique denté, ce dispositif étant insensible à 1'- accumulation des copeaux et aux chocs dûs aux vibrations en convenant pour le service à remplir. L'invention concerne, à cet effet, un dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce que la bobine est entourée par une douille en fer doux qui, du cdté de la roue dentée, se termine au niveau du noyau en fer. On obtient une action particulièrement favorable lorsque, suivant un mode de réalisation de l'invention, la tête du capteur, se composant de la bobine, du noyau en fer et de la douille en fer doux, est réalisée avec une symétrie axiale. On obtient des avantages supplémentaires lorsqu'un étage pré-amplificateur est directement branché à la suite de la bobine, la douille en fer doux entourant aussi, au moins partiellement, cet étage pré-amplificateur. On a une adaptation au service particulièrement favorable lorsque le rapport de la longueur de la douille en fer doux à son diamètre est supérieur à 5 sur 1, de préférence à 7 suri. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à des exemples de réalisation de 11 invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un capteur inductif, - la figure 2 est une vue de détail de la pla que du circuit du capteur inductif, - la figure 3 est une autre vue de détail représentant le corps de bobine du capteur inductif, - la figure 4 représente ia douille er fer doux du capteur inductif, - la figure 5 représente le noyau en fr deuxr - la figure 6 est un schéma du circuit du pramplificateur, - la figure 7 représente un second exemp7 e de réalisation du capteur inductif, - la figure 8 est un schéma par blocs du montage d'exploitation de la grandeur mesurée, - la figure 9 est un schéma du circuit du montage d'exploitation, suivant la figure 8 la figure 1 représente un capteur inductif 10 comportant une douille en fer doux 11 contenant essentiellement une bobine 12 et une plaque de circuit 13. Un noyau en fer doux 14 est introduit dans la bobine 12. La première extrémité de connexion 15 et la seconde extrémité de connexion 16 de la bobine 12 sont reliées aux points de connexion correspondants de la plaque de circuit 13. La plaque de circuit 13 est isolée de la douille en fer doux 11 par un tube isolant 17. A partir de la plaque de circuit 13, un câble de raccordement 18 va à un montage d'exploitation. Du côté du cible, la douille en fer doux est fermée par rme gaine de protection 19. La figure 2 représente des détails de la plaque de circuit 13. Le schéma électrique correspondant est représenté sur la figure 6. La figure 2a montre les deux extrémités de connexion 15 et 16 de la bobine 12 en arrière d'un transistor 21. On voit, en outre, sur la plaque de circuit 13 une résistance de collecteur 22 et une résistance de protection 23. Un condensateur 24 est disposé dans un évidement de la plaque de circuit 13. De la plaque de circuit 13 partent un conducteur de masse 25 et un conducteur auxiliaire 26 appartenant au câble de raccordement 18. La figure 2b représente l'autre face de la plaque de circuit 13. En plus des éléments visibles sur la figure 2a, on rencognait une résistance collecteur-base 27 et une résistance base-émetteur 28. Sur le côté de la plaque de circuit 13 représentée sur la figure 2b, se trouvent un conducteur de sortie 29 et un conducteur positif 30 qui appartiennent au cible de raccordement 18. La bobine 12 est représentée en détail sur la figure 3 a bobine est bobinée sur un corps de bobine 32 qui porte un prolongement en forme de douille 33 du côté situé à 'oppose de la plaque de circuit 13. La figure 4 représente la douille en fer doux 11. Du cEté situé à l'opposé du cible de raccordement, la douille en fer doux 11 est resserrée en forme de cylindre, la partie resserrée 34 s'appliquant étroitement sur le prolongement du corps de bobine 32 et se terminant au même niveau que ce prolongement 33 du côté situé à l'opposé du câble de raccordement 18. La figure 5 représente le noyau en fer doux 14 qui se termine, également, au niveau du prolongement 33 du corps de bobine 32 du coté situé à l'opposé du câble de raccordement 18. Du c8té dirigé vers le câble de raccordement 18, le noyau en fer doux 14 porte une 'ête plate 35 dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de la douille en fer doux 11. Une fermeture du circuit magnétique est ainsi assurée entre le noyau en fer doux 14 et la douille en fer doux 11. La tête plate 35 présente deux évidements 36 et 37, à travers lesquels passent les deux conducteurs de connexion 15 et 16 de la bobine. Une rondelle isolante 38 est disposée sur,la tête 35, cette rondelle isolant électriquement le noyau en fer doux 14 du bottier du transistor 21. Sur le schéma électrique de la figure 6, la bobine 12 est couplée par l'intermédiaire du condensateur 24 au circuit connu du transistor 21. Une résistance de réglage 39 est raccordée au conducteur positif 30 au moyen du conducteur auxi- liaire 26. La figure 7 représente un second exemple de réalisation du capteur inductif. Les mimes éléments sont affectés des m8mes références numériques. Un aimant permanent cylindrique 41 est appliqué sur la tête 35 du noyau en fer doux 14. La fer meture du circuit magnétique passant par la douille en fer doux 11, est assurée par un pont de fermeture en fer doux 40 disposé derrière l'aimant permanent 41. Le noyau en fer doux 14 est parcouru par le champ magnétique de l'aimant permanent 41, de telle façon qu'il n'y a pas de magnétisation préalable par la bobine 12.Dans ce second exemple de réalisation du capteur inductif, il n'est pas prévu de prd-amaplificateur. Les connexions t5 et 16 de la bobine 12 vont directement à deux languettes de conne xion 42 et 43 sur lesquelles on peut engager un câble de raccor devent. Les languettes de connexion 42 et 43 sont montées fermement dans une douille isolante 44 dans laquelle est, également, fixé l'aimant permanent 41. La douille en fer doux Il du second exemple de réalisation du capteur inductif 10 comporte une zone rétreinte 45, par laquelle elle est bloquée sur la douille isolante 44. La figure 7b est une vue de bout des deux languettes de connexion 42 et 43. La figure 8 est un schéma par blocs d'un montage d'exploitation de la mesure. Le capteur inductif 10 est disposé en face d'une roue dentée 51, de préférence en fer doux, pouvant tourner à la vitesse n. Les deux extrémités de connexion 15 et 16 de la boboine 12 du capteur 10 sont reliées à un amplificateur différentiel 54, en passant par un étage intermédiaire 52 pouvant contenir, par exemple, le pré-amplificateur 53 représente eur la figure 6. Un étage push-pull 55 est branché à la suite du pré-amplificateur 53. L'étage push-pull 55 est suivi d'un montage de pompage 56 conforme au brevet allemand nO 12 23 937.Un étage final 57 est raccordé à l'étage de pompage 56. lia tension de sortie g est disponible à la sortie de l'étage final 57. La figure 9 représente le schéma électrique du montage d'exploitation représenté sur la figure 8. Dans ce cas, l'étage intermédiaire 52 contient, au lieu d'un pré-amplificateur, un étage limiteur dans lequel, de façon connue, les extrémités de connexion 15 et 16 sont reliées au conducteur positif 30, en passant par des diodes de limitation 61 et 62. Des diviseurs de tension,contenant les résistances 63, 64 et 65, 66 sont branchés aux extrémités de connexion 15 et 16 entre le conducteur positif 30 et le conducteur négatif 25. Des résistances de protection 67 et 68 sont branchées entre les extrémités de connexion 15, 16 et les entrées correspondantes de l'amplificateur différentiel 54. La sortie de l'amplificateur différentiel 54 re présentée sur la figure 9, est reliée à 1' entrée d'un étage push- r 55 cette liaison ayant lieu par l'intermédiaire d'une première résistance en série 71 allant à la base d'un transistor pnp 73 et par l'intermédiaire d'une seconde résistance en série 72 allant à la base d'un transistor npn 74. Une première résistance de base 75 est branchée entre la base et l'émetteur du transistor pnp 73. Une seconde résistance de base 76 est branchée entre la base et ltémetteur du transistor npn 74. Un condensa- teur d'amortissement 77 est branché en parallèle,avec la seconde résistance de base 76.Un condensateur 78 est branché entre le collecteur du transistor npn 74 et un point de connexion 79. Une résistance 81 est branchée entre le point de connexion 79 et le conducteur positif 30. Une diode 82 est branchée entre le point de connexion 79 et le conducteur négatif 25, la cathode de cette diode étant raccordée au conducteur négatif 25. Une diode 84 est branchée entre le point de connexion 79 et la base d'un transistor npn 83, la cathode de cette diode étant raccordée au point de connexion 79. Une résistance 85 est branchée entre la base & transistor npn 83 et le conducteur positif 30. Un condensateur 86 est branché entre la base du transistor npn 83 et le conducteur négatif 25. L'émetteur du transistor npn 83 est raccordé au conducteur négatif 25. Le collecteur de ce transistor est raccordé au conducteur positif 30 par l'intermédiaire d'une résistance 87.Une résistance 88 est branchée entre le collecteur du transistor npn 83 et la base d'un transistor pnp 89 dont le collecteur est raccordé au conducteur négatif 25. Un-condensateur 91 est branché entre la base du transistor pnp 89 et le conducteur négatif 25. Une résistance d'émetteur 92 est branchée entre l'émetteur du transistor p,np 89 et le conducteur positif 30. La base dMn transistor npn 93 est, en outre, raccordée à l'émetteur du transistor pnp 89, le collecteur du transistor npn 93 étant relié au conducteur positif 30. Une résistance de sortie 94 est branchée entre l'émetteur du transistor npn 93 et le conducteur négatif 25. Le montage d'exploitation suivant la figure 9 fonctionne comme indiqué ci-après s Les diodes 61 et 62 agissent en tant qu'étages limiteurs. Elles écrêtent notamment les pointes de tension parasites provenant des impulsions d'allumage. Lorsqu'on met en application un capteur inductif suivant la figure 7, le signal de sortie de ce capteur 10 est fourni aux extrémités de connexion 15 et t6 avec un potentiel libre sur l'amplificateur différentiel 54. Les résistances de division de tension 63 et 64, ainsi que 65 et 66 servent alors à fixer le potentiel d'entrée de 1,- amplificateur différentiel 54.L'amplificateur différentiel 54 façonne les impulsions de tension de sortie déformées, plus ou moins sinusoidales, du captez 1C en impulsions rectangulaires et les amplifie. 11 étage push-pull qui suit, comportant les tra: sistors 73 et 74 permet de mettre à disposition cette tension rectangulaire avec une faible résistance intérieure de générateur et avec la hauteur de signal maximale possible, car chacun des deux transistors 73 et 74 est fortement commandé en dépassement. Le condensateur d'amortissement 77 joue ur rôle important pour l'élimination des signaux parasites. Lorsque la sortie de l'amplificateur différen- tiel 54 est négative, cet amplificateur présente une faible résistance intérieure, en conséquence, dans cet étant de fonction nement est peu sensible aux parasites. Cependant, 1orz;e la sortie de l'amplificateur différentiel 54 est positive, ie cir- cuit est davantage sensible aux parasites, car on ne peut pas complètement éviter les dispersions dues au dispositif d'allu- mage du véhicule automobile. Les impulsions parasites sont alors affaiblies par le condensateur d'amortissement 77 qui est raccordé au conducteur négatif 25 pour les raisons mentionnées précédemment.Les signaux parasites provenant du capteur 10 sont dé- J fortement affaiblis dans l'amplificateur différentiel 54 suivant le facteur d'élimination de cadence égale. En effet, avec un guidage parallèle des conducteurs dans le câble de raccordement 18, les signaux parasites arrivent sous forme de signaux à cadence égale à l'entrée de l'amplificateur différentiel 54. En résumé, on peut donc utiliser des câbles de raccordement usuels non blindés, en tant que cibles de connexion entre le capteur et le montage d'exploitation. Tant que la sortie de l'amplificateur différentiel 54 est négative, le transistor 73 est conducteur, et le transistor 74 est bloqué. Le condensateur 78 peut donc se charger à la tension de la batterie par l'intermédiaire du transistor 73 et de la diode 82. A l'instant où la sortie de ltamplificateur différentiel 54 passe sur sa valeur positive, le condensateur 78 du montage de pompage 56 conserve sa charge. Il en résulte que la base du transistor 83, jusque là maintenu conducteur par 1'intermédiaire de la résistance 85, est déplacée vers les valeurs de potentiel négatives au-delà du potentiel du conducteur de masse 25. Le transistor 83 est ainsi bloqué. Simultanément, une partie importante de la charge existante du condensateur 78 est, par 11 intermédiaire de la diode 84, transmise au condensateur 86. La tension ainsi produite sur le condensateur 86 maintient le potentiel de base du transistor 83 à des valeurs négatives, Jus- qu'à ce que le condensateur 86 se soit rechargé, par l'intermédiaire de la résistance 85 à 0,7 V par exemple. A cet instant, un courant recommence à passer dans la base du transistor 83 et ce transistor 83 devient conducteur. Be temps pendant lequel le transistor 83 n'est pas conducteur dépend, essentiellement, et uniquement, du dimensionnement de la résistance 85 et du condensateur 86. Le retour du transistor 74 dans son état non conducteur n'a aucune action sur le condensateur 86 parce que la diode 84, tout en permettant le transfert de charge du condensateur 78 au condensateur 86, est cependant bloquée pour le sens de passage inverse du courant. Le montage de pompage 56 est suivi d'un étage intégrateur comportant la résistance longitudinale 88 et la capacité transversale 91. Les deux transistors 89 et 93 constituent un convertisseur d'impédance fournissant le signal d'exploitation u du montage d'exploitation sur la résistance de sortie 94 avec une faible valeur ohmique. Le dispositif conforme à l'invention pour mesurer la vitesse de rotation d'un corps tournant ferromagnétique dent8, présente un grand nombre d'avantages, lorsqu'il est mis en application dans les commandes de transmission de véhicules automobiles. Le capteur inductif est réalisé en forme de tige, ce qui permet de l'adapter aisément dans un ensemble de transmission. La forme de la douille est telle que la tension fournie aux bornes de connexion, dans un domaine de vitesses de rotation allant de 50 à 4500 tours par minute et avec une roue à 38 dents, est suffisamment grande et suffisamment constante pour commander un étage de pré-amplification ou un amplificateur différentiel. Dans le premier exemple de réalisation, le préamplificateur est incorporé dans le capteur. En raison de la symétrie axiale de la tête du capteur, ce capteur est insensible aux rotations se produisant lors du montage. Aux extrémités de connexion du capteur, on dispose d'un signal à faible valeur ohmique qui est donc peu sensible aux parasites. Le signal de sor tie du capteur suivant le second exemple de réalisation est fourni avec un potentiel libre aux bornes d'entrée du montage d'exploitation qui contient un amplificateur différentiel. Il en ré Mate que le dispositif de mesure est encore davantage insensible aux parasites. La distance de la tête du capteur à la roue dentés reliée à la transmission n'est pas, dans de larges limites, un facteur critique. L'ensemble du montage d'exploitation peut facilement Outre réalisé suivant la technique des circuits intégrés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentée à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND IoT IONS 1.- Dispositif pour mesurer la vitesse de rotation d'un corps tournant ferromagnétique denté, notamment d'une roue dentée reliée à un élément de transmission d'un véhicule automobile, dispositif comportant une bobine servant de capteur et munie d'un noyau en fer ainsi qu'un montage d'exploitation branché en aval, dispositif caractérisé en ce que la bobine (12) est entourée par une douille en fer doux (11) qui, du côté de la roue dentée (51), se termine au niveau du noyau en fer (14). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tête du capteur se composant de la bobine (12), du noyau en fer (14) et de la douille en fer doux (11) est réalisée avec une symétrie axiale. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un étage pré-amplificateur (53) est directement branché à la suite de la bobine (12), la douille en fer doux (11) entourant aussi, au moins partiellement, cet étage pré-amplificateur (53). 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le noyau en fer (14) est constitué par un noyau en fer doux et la bobine (12) peut être pré-magnétisée par une résistance en série (39), telle qu'une résistance réglable. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qile, du c8té situé à l'opposé de la roue dentée (51), le noyau en fer doux (14) est en liaison magnétique avec la douille en fer doux (11). 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le rapport de la longueur de la douille en fer doux (11) à son diamètre, est supérieur à 5 : 1, tel qu'égal à 7 : 1. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le noyau en fer (14) est constitué par un noyau en fer doux parcouru par le champ magnétique d'un aimant permanent (41) assemblé avec le noyau et disposé suivant son axe longitudinal. 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que, pour éliminer ltinfluence des fluctuations de température, on utilise un aimant li-Ni-Co en tant qu'aimant permanent (41). 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le montage d'exploitation (52, 54, 55, 56, 57) contient un étage d'entrée constitué par un amplificateur différentiel (54). 10.- Dispositif suivant la revendication gt Ca- ractérisé en ce que, pour réduire les impulsions parasites, un étage push-pull est branché en un circuit émetteur (55) à la suite de l'amplificateur différentiel (54). 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le montage d'exploitation (52, 54, 55, 56, 57) est réalisée suivant la technique des circuits intégrés ainsi que, le cas échéant, le pré-amplificateur (53). 12.- Dispositif suivant liune quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par son montage pour la mesure du glissement entre deux moitiés d'embrayage dans la transmission d'un véhicule automobile. 13.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par son montage pour la mesure de la vitesse de marche de véhicules. 14.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par son montage pour la mesure de la vitesse de rotation du moteur d'entrainement de véhicules, tels que des moteurs Diesel. 15.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par son montage pour la mesure de la vitesse de rotation d'éléments de transmission de véhicules, tels que la vitesse de rotation d'entrée de la transmission, la vitesse de rotation de sortie ou la vitesse de rotation des roues de turbine de convertisseurs de couple.