Brevet FR2488997A3 — publié le 19820226

FR 2488997 A3 19820226 FR 8111774 A 19810615 L'invention a pour objet un capteur pour détecter la vitesse de rotation et l'angle de rotation d'un arbre déterminé par un repère de référence, notamment du vilebrequin d'un moteur à combustion interne, à l'aide d'un corps cylindrique tournant avec l'arbre et présentant sur son pourtour plusieurs segments angulaires disposés l'un derrière l'autre dans le sens de rotation et constitués chacun par une zone à action magnétique élevée et par une zone à faible action magnétique, de préférence par une dent-et par un intervalle entre dents adjacent, ces segments étant dépendant entre eux, un détecteur sensible au champ magnétique, notamment une plaque d'induction ou un géné- rateur de Hall, fournissant une impulsion d'angle lors du passage de chacune des zones à action magnétique élevée. D'après la demande R 4548, on connaît un dispositif pour produire un signal dont l'amplitude dépend de la vitesse de rotation, ce dispositif comportant un engrenage tournant avec l'arbre, un montage détecteur avec un élément de Hall, un aimant permanent et une pièce directrice de flux étant associé à cet engrenage, ltélément de Hall, l'aimant permanent et la pièce directrice de flux formant un montage en U dont l'une des branches et dont la seconds branche viennent alternativement en face d'une première dent et d'yg seconde dent, les deux dents formant un retour de flux d'efficacité élevée pour le champ magnétique de l'aimant permanent.A chaque tour de l'engre- nage, il se produit à cet emplacement des impulsions de même sens dont le nombre correspond au nombre des dents. Ces impulsions peuvent être exploitées pour déterminer des pas. Pour l'utilisation du dispositif connu lors du fonctionnement de moteurs à combustion interne, il est prévu une tige parallèle à l'axe en saillie sur le plateau denté, cette tige constituant le repère de référence pour le déclenchement d'opérations d'injection ou d'allumage. Pour enregistrer ce repère de référence, il est prévu dans le dispositif connu un second détecteur, de préférence à fonctionnement inductif. L'invention a pour but de créer un dispositif qui, au lieu de fonctionner avec deux détecteurs comme le dispositif connu, permette d'effectuer la connaissance de la vitesse de rotation et du repère de référence avec un capteur unique. Ltintention concerne à cet effet un dispositif capteur du type ci-dessus caractérisé en ce que la surface de pourtour du corps cylindrique est divisée en deux pistes situées l'une à côté de l'autre, en direction axiale, l'un de deux semi-conducteurs sensibles au champ magnétique étant disposé en face de chacune d'elles, et en ce que dans l'une des deux pistes, le repère de référence (BM) est constitué par un pas de référence non congruent se raccordant à au moins deux pas congruents (S), ce pas de référence se distinguantpar le manque d'une zone à action magnétique élevée, notamment d'une dent. L'invention sera mieux comprise en regard de la desctiption ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de 1'inventioz dessins dans lesquels - la figure 1 représente en perspective la disposition de principe d'une couronne dentée de démarreur dans laquelle des zones à action magnétique élevée sont constituées chacune par une dent et des zones à faible action magnétique sont constituées chacune par un intervalle entre deux dents, - la figure 2 représente une partie extraite de cette couronne dentée, également en perspective, ainsi qu'un dispositif détecteur avec une plaque directrice à quatre bossages comportant quatre plaques à champ électrique servant de résistances en fonction du champ magnétique, - la figure 3 représente un montage pour les plaques d'induction (FP) destiné à fournir une suite d'impulsions de pas en synchronisme avec la vitesse de rotation et à déterminer le repère de référence (BM), - la figure 4 représente le développement d'une zone de pourtour de la couronne dentée de la figure 1 avec la représentation des tensions obtenues, lors de la rotation de la couronne dentée, aux points de connexion AB du montage d'éxploitation suivant la figure 3, - la figure 5 représente un autre détecteur conforme à l'invention avec un dispositif palpeur ne comportant pwr chacune des deux pistes que l'une de deux plaques d'induction et un amant permanent commun, - la figure 6 représente un montage d'exploitation pour le dispositif suivant la figure 5, pour déterminer la vitesse de rotation n et le repère de référence BM, - la figure 7 représente un autre dispositif détecteur avec une plaque polaire comportant trois plaques d'induction, à savoir deux plaques d'induction FP 1 et FP 2 pour palper la piste des pas et une troisième plaque d'induction FP 3 pour palper la piste du repère de référence, - la figure 8 représente un montage d'exploitation pour les tensions produites par les courants imposés et apparaissant aux points de connexion A, B, C, la variation de ces tensions en fonction du temps étant représenta au-dessous du montage, - la figure 9 représente un dispositi de palpage avec une plaque polaire à deux bossages comportant deux plaques d'induction FP 1 et FP 2 qui ne palpent que la piste du repère de référence, - la figure 10 représente un montage d'exploitation correspondant, - la figure 11 représente la variatio en fonction du temps des tensions produites dans ces plaques d'induction, - la figure 12 représente, enfin, une variante dans laquelle, au lieu des zones à action magnétique élevée formées par les dents, il est prévu sur le pourtour d'un plateau circulaire des pôles nord et des pôles sud se succédant alternativement et appartenant à des aimants permanents polaris dans la direction périphérique du plateau, le repère de référen étant déterminé par un pôle manquant ou par un aimant permanent à disposition transversale. Dans les exemples de réalisation décor dans la suite, il est prévu, dans tous les cas, d'utiliser la couronne dentée du démarreur tournant avec le vilebrequin d'un moteur à combustion interne non représenté et servant à assurer le démarrage de ce moteur. Cette couronne présente sur son pourtour des pas "S" constitués chacun par une zone à action magnétique élevée pt par une zone à faible action magnétique. Chacun de ces pas "S" comporte une dent 11 servant de zone à action magnétique élevée et s'étendant parallèlement à l'axe de rotation du plateau du démarreur. La dent 11 est séparée de la dent 11 suivante, appartenant au pas suivant, par un intervalle entre dents 13 qui sert de zone à faible action magnétique. Pour obtenir un dispositif combiné de détermination de pas et de repère de référence, la surface périphérique de la couronne dentée 10 est divisée en deux pistes par un plan 14, indiqué en trait interrompu sur les dessins et perpendiculaire à l'axe de rotation 12, à savoir une piste de pas 15 et une piste de repère de référence 16. Un repère de référence BM est réalisé dans la piste de repère de référence en ce qutune dent mise en évidence sur la figure 1 par la référence numérique 17 est raccourcie à la moitié de sa longueur axiale. il y a ainsi une succession de dents ininterrompue dans la piste des pas 15, tandis que dans la piste du repère de référence, la succession des dents est interrompue par le repère de référence BM.L'agencement du repère de référence peut être modifié et optimisé, par exemple en ce qu'un certain résidu de la dent découpée est encore laissé en place ou en ce qutun raccort incliné est prévu entre la dent non découpée 17 et la partie découpée. Etant donné que dans l'exemple de réalisation représenté, la course d'engrènement du pignon d'attaque du démarreur non représenté ne s'étend que sur la moitié de la longueur axiale de la dent 11, l'opération de démarrage n'est pas gênée par le repère de référence BM. La figure 2 représente la disposition la plus générale et la plus élaborée pour palper les pas (la vitesse de rotation) et le repère de référence BM de la couronne dentée 10. Cette disposition comporte au total quatre plaques d'induction FP 1, FP 2, FP 3 et FP 4 qui produisent une tension à leurs bornes de sortie non représentées de façon particulière. Ces tensions sont produites par un champ magnétique traversant les plaques d'induction et elles sont fonction de la valeur de ce champ magnétique-. Les plaques d'induction FP 1 à FP 4 sont respectivement et directement montées sur les faces frontales de chacun des bossages 21 à 24 d'une plaque à bossages 20 à magnétisme doux reposant par sa face inférieure de grande surface sur un pôle, par exemple le pôle nord X, d'un aimant permanent 25. Les deux plaques d'induction FP 1 et FP 2 ne palpent que la piste de pas 15, tandis que les deux autres plaques d'induction FP 3 et FP 4 sont associées à la. piste 16 du repère de référence.Lorsque les quatre plaques d'induction sont branchées dans le montage d'exploitation représenté sur la figure 3, les plaques d'induction FP 1, FP 2 fournissent, à la prise A de division de tension, un signal périodique ininterrompu dont la courbe représentative est racée en A sur la figure 4. Le signal de sortie, prélevé au point B, du couple de plaques d'induction FP 3, FP 4 disposé suivant la piste 16 du repère de référence se distingue du signal périodique régulier A par une encoche de tension imposée lors du passage du repère de référence BM. Lorsque les quatre plaques d'induction sont idéalement identi ques, la différence des tensions régnant aux points de connexion A et B fournit, conformément à la figure 4, un signal de repère de référence Us très nettement accusé. Tandis que dans la disposition suivant la figure 2, la distance b des bossages polaires 21 à 24, mesurée dans la direction périphérique de la couronne dentée 10, est déterminée par la distance mutuelle C des dents 11, 17 et esi choisie de façon optimale égale à la moitié de cette distance C des-dents, la distance a des bossages polaires de la figure 2, mesurée en direction axiale, est déterminée d'apèrs d'autres points de vue. Elle est judicieusement déterminée pour que même dans le cas du jeu axial maximal possible de la couronne dentée 10, le couple de plaques d'induction FP 3, FP 4 s'avance encore suffisamment dans la piste du repère de référence et soit recouvert par celle-ci, le couple de plaques d'induction FP 1, FP 2 s'avançant encore Suffisamment dans la piste de pas 15.Si la couronne dentée n'est pas trop large, il est judicieux que la distance a soit choisie égale à la moitié de la largeur axiale des dents. Les figures 7 et 8 montrent que l'on peut déjà réaliser avec seulement trois plaques d'induction un dispositif de palpage pour la piste de pas et pour la piste de repère de référence. Contrairement au montage d'exploitation suivant la figure 3, qui fonctionne avec un organe diviseur de tension, il est prévu dans le montage d'exploitation suivant la figure 8 qu'un courant continu I soit imposé à chacune des trois plaques d'induction. On peut ainsi prélever aux points A, B et C des tensions I.R1, I.R2 et I.R3 respectivement proporyionnelles à la résistance des plaques d'induction en désignant par R1 à R3 les résistances des plaques d'induction dépendant du flux magnétique intéressé.La différence formée entre les signaux A et B en opposition fournit alors le signal de pas proprement dit, tandis que la différence des signaux A à C ne présente une valeur différente de zéro qu'à l'emplacement du repère de référence. La figure 9 représente une disposition particulièrement avantageuse ne comportant que deux plaques d'induction usuelles du commerce FP 1 et FP 2 dont la distance des bossages polaires b doit cependant être le plus exactement possible égale à la moitié de la distance c entre les dents. Lorsque ces deux plaques d'induction sont disposées devant la piste 16 du repère de référence, elles peuvent servir simultanément à la détermination des pas et du repère de référence, comme le montrent les figures 10 et 11. Si l'on impose un courant I à chacune des deux plaques d'induction et si l'on prélève deux tensions de signaux aux points A et B, on obtient sous forme de leur différence A - B un signal de pas correspondant à la vitesse de rotation n. Ce signal contient le signal de repère de référence sous forme d'un impulsion de longueur double par suite de la discrimination de temps, tandis que la somme A + B fournit un signal de repère de référence net. Si, conformément à la figure 5, on tourne de 900 le dispositif de palpage de la figure 9 compranant seulement deux plaques d'induction, de manière que la plaque d'induction FP 1 se trouve devant la piste de pas 15 et que la plaque d'induction FP 2 se trouve devant la piste 16 du repère de référence, le repère de référence produit un signal de repère de référence sous forme de différence des tensions aux points A et B. il est ainsi également possible de créer un dispositif simple ne comprenant qu'un capteur, le signal de pas étant prélevé seul au point A par l'intrmédiaire de la plaque d'induction FP 1. L'avantage de la disposition conforme à l'invention réside notamment en ce que les signaux de pas ainsi que les signaux de repère de référence sont obtenus en fonction de la vitesse de rotation. Surtout, la détection du repère de référence, basée sur une discrimination d'amplitude, ne pose aucune condition relative au degré d'uniformité de la rotation de la couronne dentée 10. Ce mode de détermination du repère de référencedsmande une mise en oeuvre d'éléments logiciels bien plus faible pour d-a micro-unité de commande (C) prévue par le traitement des signaux. En cas de panne de cette unité de commande, ce mode de détermination offre en outre des possibilités de fonctionnement de secours. REVENDICATIONS 1.- Capteur pour détecter la vitesse de rotation et l'angle de rotation d'un arbre déterminé par un repère de référence, notamment du vilebrequin d'un moteur à combustion interne, à l'aide d'un corps cylindrique tournant avec l'arbre et présentant sur sa périphérie plusieurs pas disposés l'un derrière l'autre dans le sens de rotation et constitués chacun par une zone à action magnétique élevée et pa: une zone à faible action magnétique, de préférence par une dent et par un intervalle entre dents adjacent, ces pas étant de réalisation dépendante entre eux, un détecteur sensible au cham] magnétique, notamment une plaque d'induction ou un générateur de Hall, dournissant une impulsion de pas lors du passage de chacune des zones à action magnétique élevée, caractérisé en ce que le repère de référence (BM) est constitué par un système de pas de référence non congruent se rapcordant à au moins deux pas congruents (S), ce pas de référence se distinguant par le manque d'une zone à action magnétique élevée, notamment d'une dent, la surface de pourtour du corps cylindrique étant divisée en deux pistes (15, 16) situées l'une à côté de l'autre, On direction axiale, l'un des deux semi-conducteurs sensibles au champ magnétique étant disposé en face de chacune d'elles. 2.- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps cylindrique tournant avec l'arbr est constitué par un plateau denté (10) muni sur sa périphérie de dents en saillie radiale, les zones à action magnétique élevée étant formées par les dents (11) et les zones à faible action magnétique étant formées par les intervalles (13) entre dents. 3.- Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins deux plaques d'induc tion (FP 1, FP 2) montés sur la face supérieure, dirigée vers le corps cylindrique, d'une plaque porteuse (20) à magnétisme doux. 4.- Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque porteuse (20) comporte des bossages (21, 22 ; 23, 24) en saillie vers le corps cylindrique les plaques d'induction (FP 1 à FP 4) étant disposées sur les parties d'extrémité libres de ces bossages. 5.- Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface de base rectangulaire de la plaque porteuse (20) s'étend tangentiellement au pourtour (11) du plateau denté (10) et est disposée, par l'une de ses plaques d'induction (FP 2) exclusivement devant la piste (16) du repère de référence et par son autre plaque d'induction (FP 1) en face de la piste (15) des pas. 6.- Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance entre axes (b) de ses bossages polaires (21, 22), mesurée dans la direction périphérique du plateau denté, est égale à la moitié de la distance (c) des dents (11). 7.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la plaque porteuse (20) comporte trois bossages (21, 22, 23) avec respectivement l'une de trois plaques d'induction (FP 1 à FP 3), deux des plaques d'induction (FP 1 et FP 2) étant disposées devant la piste (15) des pas et présentant une distance moyenne (b) égale, au moins approximativement, à la moitié de la distance (c) des dents (11), la troisième plaque d'induction (FP,3) se trouvant devant la piste (16) du repère de référence. 8.- Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque porteuse (20) comporte quatre bossages (21 & 24) avec respectivement l'une des quatre plaques d'induction (FP 1 à FP 4), deux de ces plaques se trouvant devant la piste (15) des pas et les deux autres devant la piste-(16) du repère de référence.