Brevet FR2707392A1 — publié le 19950113

La présente invention concerne un capteur électromagnétique à effet Hall plus particulièrement destiné à mesurer la position et la vitesse de rotation d'un arbre tournant ou d'une roue de véhicule. En électronique automobile, il est souvent nécessaire de mesurer la position angulaire et la vitesse de rotation d'un organe tournant. Par exemple, on peut citer la mesure de l'angle du vilebrequin ou de l'angle de l'arbre à cames pour la génération des signaux d'allumage ou d'injection d'essence, ainsi que la mesure de la vitesse de rotation des roues d'un véhicule afin d'en éviter le patinage ou le blocage dans certaines circonstances. Dans le cas de la mesure de la position et de la vitesse de rotation d'un arbre tournant, un capteur est généralement associé à un disque coaxial solidaire de l'arbre tournant. Ce disque présente à sa périphérie des irrégularités de géométrie (telles que des dents). Le capteur (capteurs électromagnétiques à réluctance variable) détecte le passage de ces dents et ainsi calcule la vitesse de rotation de l'arbre tournant. Cependant ces capteurs présentent l'inconvénient de ne pas délivrer de signal lorsque la vitesse de rotation de l'arbre est nulle (ou très faible) du fait de l'absence de variation de la réluctance du circuit. Pour pallier cet inconvénient, on utilise des capteurs dits à effet Hall. De tels capteurs (par exemple celui décrit par le brevet US 5 121 289) sont constitués de moyens sensibles comprenant au moins un aimant permanent et une cellule semiconductrice dite à effet Hall disposés sur un support introduit dans un corps cylindrique ou godet. Ce godet est adapté pour assurer la protection mécanique des éléments qu'il contient et la fixation du support sur un châssis. L'ensemble du capteur ainsi monté est placé en regard d'une roue dentée en matériau ferromagnétique solidaire de l'arbre en rotation. Le champ d'induction généré par l'aimant permanent traverse la cellule à effet Hall semi-conductrice et est modifié par la présence ou l'absence de dent en regard du capteur. Un signal de tension représentatif de la présence ou de l'absence de dent est recueilli aux bornes de la cellule semi-conductrice traversée par un courant prédéterminé. De ce fait un signal de fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre tournant est créé. Cependant, pour obtenir un signal fiable et capable d'indiquer une rotation, même faible, de l'arbre tournant, il est nécessaire que l'aimant et la cellule à effet Hall soient disposés de manière spécifique par rapport à l'arbre toumant. Or cette disposition prédéterminée n'est pas assurée par la simple introduction du support dans le godet et par la fixation de ce godet sur le châssis. De ce fait la répétition des mesures effectuées par un tel capteur et sa sensibilité ne sont pas assurées. La présente invention a pour but de pallier l'ensemble de ces inconvénients et de fournir un capteur dans lequel les positions respectives des différents éléments sont assurées et permettent d'obtenir une bonne précision de mesure angulaire. A cet effet, la présente invention concerne un capteur de position angulaire à effet Hall du type comportant des moyens sensibles comprenant au moins une cellule à effet Hall et un aimant permanent destiné à en assurer la polarisation, lesdits moyens sensibles étant montés sur un support logé à l'intérieur d'un godet destiné à en assurer la protection mécanique et la fixation sur un chassis. Selon l'invention, le capteur comporte des moyens de positionnement angulaires et longitudinaux du support dans le godet. Selon une caractéristique de l'invention, le godet comporte des rails longitudinaux adaptés pour coopérer avec des ailes correspondantes ménagées sur le support afin de maintenir le godet et le support dans une position relative prédéterminée. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le support comporte des moyens de centrage et de maintien adaptés pour centrer et maintenir en position un circuit imprimé réalisant la connexion électrique entre les éléments constitutifs des moyens sensibles et un câble de sortie. D'autres objets, caractéristiques et avantages du capteur selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue, en coupe longitudinale, du capteur selon l'invention - la figure 2 est une vue de gauche des moyens sensibles selon l'invention montrant la liaison entre le support et le circuit imprimé, - et la figure 3 représente une vue de droite du capteur selon Irinvention. Selon la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3, le capteur 10 selon l'invention comporte: - des moyens sensibles 11, - un support 12, - un circuit imprimé 13, - un godet 14, - un élément de liaison 15, - et un câble électrique 16. Les moyens sensibles sont constitués par une cellule à effet Hall 111 et un aimant 112. Le support 12 comporte à une première extrémité un premier logement 120 adapté pour recevoir la cellule à effet Hall 111, et un second logement 121 adapté pour recevoir l'aimant 112. Le second logement 121 est en outre muni d'une patte élastique 122 adaptée pour maintenir l'aimant 112 dans son logement 121. Un pion de centrage 123, et au moins une paire de languettes latérales 124, ainsi que des cosses 125 de connexion électrique sont également prévus sur le support 12. A noter que chaque languette 124 comporte à son extrémité libre un ergot de maintien 127. Comme cela ressort plus particulièrement des figures 2 et 3, le support 12 est muni de deux ailes 126 sur au moins une partie de sa longueur. Le circuit imprimé 13 présente une pluralité de composants électroniques 130, des moyens de connexion 131 pour la cellule à effet Hall 111 et l'aimant 112, ainsi que pour les composants 130. Ce circuit 13 comporte encore une ouverture 132 pour le pion de centrage 123. Le godet 14 présente une forme généralement cylindrique et est muni de deux rails longitudinaux 140 adaptés pour coopérer avec les ailes 126 du support 12 (figure 3). Le godet 14 comporte d'autre part , une extension radiale 141 muni d'un premier évidement 142 pour une vis de fixation 143. Un second évidement 144 est réalisé dans cette extension radiale et présente un orifice d'introduction 145 et un nez d'accrochage 146. L'élément de liaison 15 est surmoulé sur le câble 16 et comporte un logement 150 globalement cylindrique adapté pour loger ce câble 16 et sa gaine. L'élément de liaison 15 est également muni d'une patte d'encliquetage 151 présentant à son extrémité un renflement de maintien 152. Le câble électrique 16 est quant à lui, connecté au support par les cosses 125. Ce câble électrique 16 comporte une première partie dite câble de liaison 161 s'étendant entre les cosses 125 et l'élément de liaison 15. Le montage d'un tel capteur s'effectue de la manière ci-après décrite. Tout d'abord le circuit imprimé 13 muni des composants 130 et des connexions 131 appropriées est solidarisé au support 12, par insertion du pion 123 du support dans l'ouverture 132 du circuit. Parallèlement, le circuit 13 est mis en place entre la paire de languettes 124 et retenu par les ergots de maintien 127. Le support 12 muni de son circuit imprimé 13 est placé dans le godet 14 par coulissement des ailes 126 du support, entre les rails 140 du godet. On assure ainsi un positionnement angulaire correct du support par rapport au godet. L'élément de liaison 15 est alors mis en place par coopération de la patte d'encliquetage 151 avec le nez d'accrochage 146 du godet. Ce faisant le câble de liaison électrique 161, dont la longueur est supérieure à la distance séparant les moyens de connexion 125 et la pièce de liaison 15, pousse, de part son élasticité intrinsèque, le support 12 au fond du godet 14. On assure ainsi un positionnement longitudinal correct du support dans le godet. On notera que les positionnements angulaires et longitudinaux, ainsi assurés permettent d'obtenir des mesures fiables et améliorent la sensibilité du capteur qui est ainsi correctement placé par rapport à l'élément tournant dont il s'agit de mesurer la vitesse de rotation. L'intérieur du godet est ensuite rempli de résine. De ce fait, la position relative de chaque élément du capteur est définitivement fixée. Le godet est ensuite fixé sur un chassis et placé en regard d'un élément tournant dont il s'agit de capter la position angulaire. Avantageusement l'axe B-B du logement 150 de l'élément de liaison peut être incliné par rapport (figure 1) à l'axe longitudinal C-C du godet d'un angle a (de l'ordre de 20 ). Cette inclinaison participe activement à l'effet élastique (ressort) du câble électrique 16. De ce fait on augmente la force d'appui du câble sur le support pour l'entraîner vers la paroi de fond du godet. Avantageusement encore la direction du câble est inclinée par rapport à l'axe transversal A-A du godet d'un angle ss pour améliorer l'effet ressort du câble, et pour dégager l'accès à la vis 143. Cette vis 143 permet de solidariser le capteur ainsi monté au châssis du véhicule portant l'organe tournant à contrôler. En variante (non représentée), l'élément de liaison peut être mis en place de telle sorte que le logement 150 du câble soit dans le prolongement de l'axe longitudinal C-C du godet. Dans ce cas, on veille à ce que le câble de liaison 161 présente une longueur plus importante que la distance réelle séparant les cosses 125 de l'élément de liaison. En variante encore (non représentée), la cellule a effet Hall 111 et l'aimant 112 peuvent être disposés différemment pour contrôler la rotation d'une pièce toumante située dans un autre plan par rapport au capteur. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Ainsi, le godet peut présenter une forme quelconque, les moyens de positionnement angulaire peuvent être constitués par des ailes ménagées sur le godet, et des rails sur le support. De même ces moyens de positionnement peuvent être présents sur toute la longueur du support, ou sur une ou plusieurs parties de celui-ci. REVENDICATIONS 1. Capteur de position angulaire à effet Hall, du type comportant des moyens sensibles (11) comprenant au moins une cellule à effet Hall (111) et un aimant permanent (142) adapté pour polariser ladite cellule, lesdits moyens sensibles étant placés sur un support (12) adapté pour être logé à l'intérieur d'un godet (14) fixé de manière prédéterminée sur un chassis, le dit capteur étant caractérisé en ce qu'il est muni de moyens de positionnement angulaires (140, 126) et longitudinaux (16) du support dans le godet. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de positionnement angulaires comportent: - deux rails de guidage (140) longitudinaux solidaires du godet (14) - et deux ailes (126) solidaires du support (12), chacune de ces ailes (126) étant adaptée pour coulisser à l'intérieur d'un rail de guidage (140) du godet. 3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de positionnement longitudinal (16) comporte un élément élastique (161) adapté pour appliquer le support (12) contre une paroi de fond du godet (14). 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen élastique est un câble électrique (161) dit de liaison s'étendant entre des cosses électriques (125) portées par le support (12) et un élément de liaison (15) fixé sur le godet (14), ledit câble de liaison (161) présentant une longueur supérieure à la distance séparant l'élément de liaison (15) des cosses électriques (125) lorsque le capteur (10) est monté. 5. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (12) est muni d'au moins deux logements (120, 121) adaptés pour recevoir la cellule à effet Hall (111) et l'aimant (112) et pour maintenir ces éléments dans une position relative prédéterminée. 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' au moins un des logements (121) comporte une patte élastique (122) adaptée pour exercer une pression sur l'élément (112) destiné à être placé dans le logement (121) de manière à le maintenir en position. 7. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (12) comporte des moyens de centrage et de maintien d'un circuit imprimé (13) associé au support (12), ces moyens comprenant: - au moins un pion de centrage (123) adapté pour être inséré dans une ouverture (132) ménagée dans le circuit imprimé (13) - et au moins une paire de languettes latérales (124) adaptées pour retenir entre elles ledit circuit imprimé. 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque languette (124) latérale est munie à une extrémité libre d'ergots de maintien (127). 9. Capteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément de liaison (15) est muni d'une patte d'encliquetage (151) adaptée pour coopérer avec un nez d'accrochage (146) solidaire du godet. 10. Capteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de liaison (15) comporte en outre un logement (150) adapté pour contenir le câble (16), ce logement présentant un axe longitudinal (B-B) ayant une inclinaison (a, p) prédéterminée respectivement par rapport aux axes (C-C) et (A-A) de ce godet.