Brevet FR2676277A1 — publié le 19921113

Dispositif pour déterminer la position ou mesurer la vitesse d'un corps au moins partiellement ferromagnétique La présente invention concerne un dispositif pour déterminer la position ou mesurer la vitesse d'un corps mobile au moins partiellement ferromagnétique qui présente des dents disposés à égale distance dans un plan, le dispositif comprenant deux circuits de mesure magnétiques symétriques, qui sont constitués par un noyau magnétique en forme de E, au moins un générateur de flux magnétique et deux détecteurs de champ magnétique, le noyau présentant deux branches extérieures, une branche centrale et une culasse et les trois faces polaires du noyau étant disposées en face des dents du corps mobile. De tels dispositifs sont avantageusement utilisés dans des mo- teurs, des entraînements, des transmissions ou dans des systèmes de freinage de véhicules, pour mesurer les vitesses en mesurant la vi- tesse de rotation d'un élément corporel rotatif, par exemple d'une roue dentée Dans certaines applications, par exemple dans des systèmes de freinage à antiblocage de véhicules, il est nécessaire de mesurer des vitesses décroissantes, jusqu'et y compris une vitesse nulle. On a déjà proposé un dispositif du type mentionné en introduc- tion (demande de brevet suisse n' 01572/90-2), dans lequel deux flux magnétiques peuvent être modifiés d'une manière complémentaire par le corps mobile Comme détecteur pour les deux flux, on utilise une bo- bine de mesure respective qui, du fait de la solution proposée, est disposée relativement près du corps mobile Si l'on doit utiliser des composants semi-conducteurs au lieu de bobines de mesure comme dé- tecteurs de champ magnétique, cela pose des problèmes, attendu que des températures pouvant atteindre 500 *C apparaissent lors du frei- nage et qu'on ne peut utiliser des composants semi-conducteurs que jusqu'à une température d'environ 150 C. La présente invention a pour but d'améliorer un dispositif du type mentionné en introduction pour déterminer la position ou mesurer la vitesse, y compris la vitesse nulle, d'un corps au moins partiel- lement ferromagnétique, de façon à pouvoir utiliser pour la mesure du flux magnétique des détecteurs sensibles à la température, tels que des semi-conducteurs, même si la température du corps déplacé, comme par exemple lors du freinage, est élevée. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que, dans une po- sition prédéterminée du corps, une première branche extérieure est disposée au-dessus d'une première dent, la branche centrale est dis- posée au-dessus de la deuxième dent voisine de la première dent, et la seconde branche extérieure est disposée au-dessus de la rainure consécutive de la troisième dent voisine de la deuxième dent. Selon des caractéristiques supplémentaires avantageuses de l'invention: les générateurs de flux magnétique sont des aimants per- manents; les détecteurs de champ magnétique sont disposés, chacun dans une des deux branches extérieures ou chacun dans la moitié de la culasse voisine de la branche, le plus loin possible du corps mobile; un générateur de flux magnétique respectif est disposé dans chacune des branches extérieures du noyau, à l'extrémité faisant face au corps mobile; enfin, selon une dernière caractéristique supplémentaire, les détecteurs de champ magnétique sont des détecteurs à effet Hall en montage différentiel. L'exposé qui suit décrit plus en détail un exemple de réalisation de l'invention à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une représentation de principe d'un dispositif se- lon l'invention, la figure 2 est une représentation de principe d'un dispositif connu. La figure 1 représente la structure et le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention par une détermination de position ou mesure de vitesse d'une roue dentée 1, qui tourne autour d'un axe de rotation et constitue le corps mobile Au moins une partie du corps mobile, pour la roue dentée 1 de préférence ses dents 2 et une partie limitrophe de son moyeu, est constituée de matériau ferromagnétique. Pour la clarté du dessin, on n'a représenté que cinq dents 2 de la roue dentée 1 Pour la même raison, on a supposé sur la figure 1 que le diamètre de la roue dentée 1 est nettement supérieur à la di- mension des autres parties du dispositif représenté, de sorte que, dans la région représentée, la direction de déplacement tangentielle des dents 2 peut être supposée, par approximation, linéaire Les dents 2 de la roue dentée 1 y présentent donc une vitesse linéaire v Le rapport de la largeur Iz d'une dent 2 et de la largeur In d'une rai- nure 3 chaque fois présente entre deux dents 2 voisines, est de préfé- rence égal à un. Le dispositif est constitué d'un noyau 4 en forme de E, avec une culasse 5 constituée de deux moitiés de culasse 5 a et 5 b de même lon- gueur, et avec trois branches parallèles 6,7,8, dont les extrémités libres sont disposées en face des dents 2 de la roue dentée 1 Dans une position prédéterminée de la roue dentée, une première branche extérieure 6 se trouve de préférence extérieurement à fleur au-dessus d'une première dent 2 a La branche centrale 7 se trouve au-dessus de la deuxième dent 2 b voisine de la première dent 2 a, et ce de préfé- rence, afin d'obtenir une grande course de signal de détection, avec son flanc opposé à la branche 6 à fleur du flanc de la deuxième dent 2 b qui est le plus éloigné de la branche 6 La seconde branche exté- rieure 8 se trouve au-dessus de la rainure 3 consécutive de la troi- sième dent 2 c voisine de la deuxième dent 2 b, et ce de préférence au- dessus du milieu de la rainure 3 Un détecteur de champ magnétique respectif 9,10 est disposé à l'extrémité des deux branches extérieures 6, 8 tournée vers la culasse 5 ou dans les moitiés de culasse 5 a,5 b, le plus loin possible de la roue dentée 1 Un générateur de flux magné- tique respectif 11,12, polarisé parallèlement à l'axe longitudinal des branches 6,8, est disposé à l'autre extrémité des branches extérieures 6,8, tournée vers la roue dentée 1 Alternativement, on pourrait aussi disposer un seul générateur de flux magnétique sur la branche cen- trale 7 Comme générateurs de flux magnétique 11,12, on utilise par exemple, selon le mode de fonctionnement des détecteurs de champ ma- gnétique 9,10 utilisés, un bobine excitée en courant continu ou alter- natif, ou un aimant permanent La réalisation des générateurs de flux magnétique 11,12 sous forme d'aimants permanents permet un mode de construction fiable et peu encombrant Les branches 6,7,8 du noyau 4 se terminent, vers la roue dentée 1, par une face polaire respective 13,14, 15 Les raccords électriques des détecteurs de champ magnétique 9,10 pour l'alimentation électrique, de même que ceux pour le prélève- ment des signaux, ne sont pas représentés sur la figure. La branche extérieure 6 constitue, conjointement avec le généra- teur de flux magnétique 11, le détecteur de champ magnétique 9, la moitié de culasse 5 a et la branche centrale 7, un premier circuit de mesure magnétique traversé par un flux magnétique 01, avec une dis- continuité entre les deux faces polaires voisines 13, 14 Un second cir- cuit de mesure magnétique, avec un flux magnétique D 2 et de structure symétrique à celle du premier circuit de mesure, est formé par la branche extérieure 8, le générateur de flux magnétique 12, le détecteur de champ magnétique 10, la moitié de culasse 5 b, la branche centrale 7 et la discontinuité présente entre les deux faces polaires voisines 14, 15 En l'absence de la roue dentée 1, les deux flux magnétiques kî et " 2 sont de même grandeur Lorsque la roue dentée 1 est mise en place, la discontinuité minimale présente dans un des deux circuits de mesure magnétiques est égale au double de la distance d entre le noyau 4 et la roue dentée 1 Dans la situation représentée, le flux 4 i 1 est donc maximal, tandis que dans l'autre circuit de mesure, o agit la dis- continuité maximale possible, le flux ( 2 est minimal Lorsque la roue dentée 1 est mise en mouvement, les discontinuités actives dans les deux circuits de mesure se modifient de manière complémentaire On obtient ainsi, dans les deux circuits de mesure, une modification de flux synchrone du mouvement de la roue dentée Les flux magnétiques (Dl, X 2 sont détectés par les détecteurs de champ magnétique 9, 10 On évalue avantageusement la différence des deux flux Pour une vitesse de rotation constante de la roue dentée 1, on obtient une différence de flux périodique, dont la fréquence est égale à la fréquence des dents 2 déplacées devant le noyau 4. Les deux détecteurs de champ magnétique 9,10 sont avantageuse- ment disposés, chacun dans une des deux branches extérieures 6,8 ou chacun dans la moitié 5 a,5 b de la culasse 5 voisine de la branche exté- rieure 6,8, le plus loin possible de la roue dentée 1 Comme on l'explique ci-après, cela n'est pas possible avec le dispositif connu se- lon la figure 2. Etant supposées une même largeur de dent lz, une même largeur de rainure In et une même largeur ls des branches 6 à 8 dans la di- rection de déplacement de la roue dentée 1, l'écartement ai des branches dans le dispositif selon la figure 1 est plusieurs fois supé- rieur à l'écartement a 2 des branches dans le dispositif selon la figure 2 Si le rapport de la largeur de dent hz à la largeur de branche 1 s est par exemple égal à trois, on obtient, pour le dispositif selon l'invention, un écartement ai des branches égal à sept fois celui du dispositif connu On peut ainsi obtenir une grande distance, nécessaire pour une dissipation suffisante de chaleur, entre la roue dentée 1, qui est dans certaines circonstances fortement échauffée lors de son dé- placement, et les détecteurs de flux magnétique 9,10 sensibles à la chaleur, sans qu'apparaisse un flux de dispersion notable entre deux branches en vis-à-vis 6,7 ou 7,8. Dans la solution selon la figure 2, si les branches sont prolongées à un multiple de la période lz+ln des dents afin de permettre la dissi- pation de chaleur nécessaire, on obtient, du fait de l'écartement az relativement faible des branches, un flux de dispersion important et la différence des flux 01, 2 n'est plus significative. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour déterminer la position ou mesurer la vitesse d'un corps mobile ( 1) au moins partiellement ferromagnétique qui pré- sente des dents ( 2) disposés à égale distance dans un plan, le dispo- sitif comprenant deux circuits de mesure magnétiques symétriques, qui sont constitués par un noyau magnétique ( 4) en forme de E, au moins un générateur de flux magnétique ( 11; 12) et deux détecteurs de champ magnétique ( 9; 10), le noyau ( 4) présentant deux branches exté- rieures ( 6; 8), une branche centrale ( 7) et une culasse ( 5) et les trois faces polaires ( 13 à 15) du noyau ( 4) étant disposées en face des dents ( 2) du corps mobile ( 1), caractérisé en ce que, dans une position prédéterminée du corps ( 1), une première branche extérieure ( 6) est disposée au-dessus d'une première dent ( 2 a), la branche centrale ( 7) est disposée au-dessus de la deuxième dent ( 2 b) voisine de la première dent ( 2 a), et la seconde branche extérieure ( 8) est disposée au-dessus de la rainure ( 3) consécutive de la troisième dent ( 2 c) voisine de la deuxième dent ( 2 b). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les générateurs de flux magnétique ( 11; 12) sont des aimants permanents. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les détecteurs de champ magnétique ( 9; 10) sont disposés, chacun dans une des deux branches extérieures ( 6; 8) ou chacun dans la moitié ( 5 a; b) de la culasse ( 5) voisine de la branche ( 6; 8), le plus loin possible du corps mobile ( 1). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce qu'un générateur de flux magnétique respectif ( 11; 12) est disposé dans chacune des branches extérieures ( 6; 7) du noyau ( 4), à l'extrémité faisant face au corps mobile ( 1). Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les détecteurs de champ magnétique ( 9; ) sont des détecteurs à effet Hall en montage différentiel.