Brevet FR2759779A1 — publié le 19980821

La présente invention concerne un capteur de position angulaire d'un volant de direction porté par un ensemble de colonne de direction de véhicule automobile. D'une façon générale, de tels capteurs également appelés capteurs d'angle de volant, comportent une première portion rotative de codage de position, reliée à un élément rotatif de l'ensemble de colonne et déplaçable devant une seconde portion fixe de détection de position, cette seconde portion fixe étant raccordée à des moyens de détermination de la position du volant à partir des informations de sortie de cette seconde portion de capteur. I1 existe dans l'état de la technique, un certain nombre de types de capteur. C'est ainsi par exemple que l'on connaît dans l'état de la technique, des capteurs dits incrémentaux qui sont basés sur une technologie opto-électronique ou à effet Hall. Ils sont en général constitués d'un élément rotatif solidaire de l'ensemble de colonne de direction, cet élément se présentant par exemple sous la forme d'une roue phonique dans le cas de moyens optoélectroniques ou d'une roue comportant une succession de pôles magnétiques Nord-Sud dans le cas de l'utilisation de l'effet Hall. L'autre élément du capteur est fixe et comporte deux cellules de détection à effet Hall ou optoélectroniques selon le cas et l'écart entre ces deux cellules est tel que l'on obtient lors d'une rotation du volant, deux signaux rectangulaires déphasés de 900 électriques. Ces signaux permettent de mesurer l'angle de rotation du volant avec une résolution égale au quart de la période du codage réalisé sur la roue. Le sens de rotation du volant est déterminé en décodant la suite des états logiques délivrés par chaque cellule. Cependant, les capteurs de ce type présentent un certain nombre d'inconvénients notamment au niveau de leur résolution limitée qui est fonction du nombre de moyens de codage mis en oeuvre sur la roue. Par ailleurs, ils ne donnent pas un angle absolu, ce qui nécessite d'évaluer par apprentissage la position de la ligne droite du véhicule après chaque coupure du contact de celui-ci. On connaît également dans l'état de la technique, des capteurs dits absolus qui comportent également deux portions, l'une étant entraînée directement par la colonne de direction et utilisant neuf cellules à effet Hall fonctionnant en tout ou rien, pour coder la position du volant sur un tour avec une résolution de 2,50. L'autre portion de ce capteur est entraînée par l'intermédiaire d'une démultiplication et permet de déterminer grâce à trois cellules à effet Hall, le tour du volant dans lequel on se trouve. Cependant, les capteurs de ce type présentent également un certain nombre d'inconvénients, notamment au niveau de leur complexité, de leur encombrement et de leur coût. De plus, leur résolution est moyenne. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur de position angulaire d'un volant de direction porté par un ensemble de colonne de direction de véhicule automobile, du type comportant une première portion rotative de codage de position reliée à un élément rotatif de l'ensemble de colonne et déplaçable devant une seconde portion fixe de détection de position, raccordée à des moyens de détermination de la position du volant à partir des informations de sortie de cette seconde portion de capteur, caractérisé en ce que la première portion de capteur comporte au moins deux pistes de codage dont l'une porte des informations d'incrémentation/décrémentation de position et est déplaçable devant des premier et second détecteurs de la seconde portion de capteur, décalés l'un par rapport à l'autre pour délivrer des signaux déphasés et dont l'autre porte des informations de codage de position absolue et est déplaçable devant un troisième détecteur de la seconde portion de capteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l représente une vue schématique illustrant la structure générale d'un capteur de position angulaire selon l'invention; - la Fig.2 représente une vue en développé d'un premier exemple de réalisation de pistes de codage entrant dans la constitution d'un capteur selon l'invention; - la Fig.3 représente un second mode de réalisation de pistes de codage entrant dans la constitution d'un capteur selon l'invention; et - la Fig.4 représente une vue partielle illustrant un troisième mode de réalisation d'une seconde piste de codage entrant dans la constitution d'un capteur selon l'invention. L'invention se rapporte donc à un capteur de position angulaire d'un volant de direction porté par un ensemble de colonne de direction de véhicule automobile. Ce capteur est désigné par la référence générale 1 sur cette figure 1 et comporte une première portion rotative de codage de position désignée par la référence générale 2 sur cette figure, cette première portion étant reliée à un élément rotatif de l'ensemble de colonne de direction, tel que l'arbre de direction portant le volant de celui-ci. Cette première portion de capteur 2 est montée déplaçable devant une seconde portion fixe de détection de position, désignée par la référence générale 3 sur cette figure. Cette seconde portion de capteur comporte un certain nombre de détecteurs qui seront décrits plus en détail par la suite et dont la sortie est reliée à des moyens de détermination de la position angulaire du volant à partir des informations de sortie de ces détecteurs, ces moyens de détermination étant désignés par la référence générale 4 sur cette figure. Ces moyens comprennent par exemple tout calculateur approprié, de façon classique. Selon l'invention, la première portion de capteur désignée par la référence générale 2 comporte au moins deux pistes de codage, par exemple concentriques, désignées par les références 5 et 6 respectivement sur cette figure. L'une de ces pistes, à savoir par exemple la piste 5, porte des informations d'incrémentation/décrémentation de position, qui seront décrites plus en détail par la suite et est montée déplaçable devant des premier et second détecteurs 7 et 8 de la seconde portion de capteur. Il est à noter que ces premier et second détecteurs peuvent par exemple être décalés l'un par rapport à l'autre, pour délivrer des signaux déphasés de 900 électriques aux moyens de détermination 4. L'autre piste 6 de la première portion de capteur porte quant à elle des informations de codage de position absolue qui seront décrites plus en détail par la suite et est déplaçable devant un troisième détecteur désigné par la référence générale 9 sur cette figure 1, de la seconde portion de capteur, également relié aux moyens de détermination 4. Ce capteur peut être un capteur opto-électronique et dans ce cas, la première portion rotative de codage de position 2 du capteur se présente sous la forme d'une roue phonique, tandis que les détecteurs de la seconde portion 3 de capteur comprennent des cellules opto-électroniques. La première piste 5 de cette roue phonique permet alors d'obtenir une information incrémentale de déplacement du volant, tandis que la seconde piste 6 de celle-ci permet d'obtenir des informations de position absolue sur un tour de volant. Les moyens de détermination 4 sont alors adaptés pour permettre l'obtention de l'angle de volant après un apprentissage de la position de ligne droite de celui-ci, par exemple lors du premier roulage du véhicule après sa sortie de chaine de production et le repérage de cette ligne droite par rapport à l'une des informations de codage de la seconde piste de la première portion de capteur. Après coupure et remise du contact du véhicule, il est alors suffisant de passer, lors de la rotation du volant, devant l'une des informations de codage de cette seconde piste pour déterminer l'angle du volant de façon absolue par rapport à la ligne droite. Dans le cas où le capteur est un capteur optoélectronique, la première piste 5 de la roue phonique reliée au volant, porte de manière classique une succession de trous et de pleins définissant une succession de "0" et de "1" logiques. C'est ainsi par exemple que l'on peut avoir une succession de 60 trous et de 60 pleins sur le périmètre de cette roue, leur période étant alors égale à 60. Les premier et second détecteurs décalés de la seconde portion de capteur, délivrent alors aux moyens de détermination 4, deux signaux rectangulaires déphasés de 900 lorsque le volant tourne. Comme cela a été indiqué précédemment, l'analyse de ces signaux permet de déterminer d'une part, le sens de rotation du volant et d'autre part, l'amplitude du déplacement de celui-ci par une incrémentation/décrémentation d'angle, par exemple dans un compteur de type classique. Ce fonctionnement est illustré sur la figure 2. Sur cette figure 2, on a également illustré un premier exemple de réalisation d'informations de codage de la seconde piste 6. Celle-ci peut en effet porter un certain nombre de codes parmi lesquels un code d'ajustement à 3600, 6a, un premier code de séparation de codes 6b, un premier code de position absolue 6c, par exemple à 5 bits, un second code de séparation de codes 6d, un second code de position absolue 6e, par exemple à 5 bits, etc.. Lors de la rotation du volant, le troisième détecteur 9 de la seconde portion de capteur délivre alors aux moyens de détermination 4, une succession de codes qui permet à ces moyens de détermination de repérer des positions absolues sur un tour du volant. C'est ainsi par exemple que sur cette figure 2, la seconde piste 6 peut comporter treize codes correspondant à treize positions absolues réparties de façon uniforme sur un tour de volant dans le sens trigonométrique. Comme cela est représenté sur la figure 3, la seconde piste 6 peut également comporter deux secteurs de codes 6f et 6g à résolutions différentes, dont l'un 6f, plus petit que l'autre et à résolution plus élevé, est à peu près centré sur la ligne droite du volant. C'est ainsi par exemple que sur cette figure 3, le secteur 6f le plus petit correspond à un secteur de 600, tandis que l'autre 6g, plus grand, correspond à un secteur de 2700, ces secteurs étant séparés l'un de l'autre par des codes de séparation de secteurs de 150, 6h et 6i et comportant chacun par exemple une succession de codes telle que décrite précédemment. Le premier secteur de 600 peut alors comporter par exemple trois codes de position à 2 bits, séparés par des codes de séparation de codes. Le second secteur de 2700 peut quant à lui comporter par exemple neuf codes de position à 5 bits séparés par des codes de séparation de codes. Bien entendu, d'autres modes de réalisation de cette seconde piste 6 de la roue peuvent être envisagés comme celui représenté sur la figure 4, dans laquelle celle-ci comporte par exemple un premier secteur de codage de position 6j, de 450, portant par exemple trois lumières de largeurs différentes. On notera également que certaines positions absolues peuvent être repérées par un nombre de bits différent de celui des autres. On conçoit alors qu'à partir de ces informations de codage, les moyens de détermination 4 réalisent en permanence un apprentissage de la position de ligne droite du volant grâce à la première piste d'incrémentation/décrémentation, comme cela est connu dans l'état de la technique. Cette position est ensuite indexée par rapport aux informations de codage de position absolue portées par la seconde piste et est stockée en mémoire non volatile de type par exemple EEPROM ou RAM sauvegardée, à condition que la distance de roulage pour l'acquisition de cette position de ligne droite soit supérieure à celle ayant servie à acquérir la position de ligne droite précédemment mémorisée. Lors d'une nouvelle mise du contact du véhicule, il suffit donc que le troisième détecteur associé à la seconde piste passe devant un nombre de bit minimal à lire pour détecter une nouvelle position absolue. Après quoi, les moyens de détermination 4 permettent d'obtenir la position angulaire du volant de façon absolue avec une précision par exemple de l'ordre de 1,50. De plus, tout déréglage éventuel est pris en compte car l'apprentissage est effectué en permanence ce qui permet d'actualiser la position de ligne droite s'il y a lieu. On conçoit alors que le capteur selon l'invention présente un certain nombre d'avantages par rapport aux capteurs connus dans l'état de la technique, notamment au niveau de son coût peu élevé, de son encombrement réduit, de la simplicité de sa structure, du fait qu'il délivre une information de position absolue du volant après repérage, avec une bonne résolution, du fait qu'il permet de prendre en compte des déréglages éventuels et du fait qu'il ne nécessite pas d'indexation sur la ligne droite du volant lors de son montage ou alors avec une tolérance relativement importante. Un tel capteur peut trouver de nombreuses applications notamment à bord des véhicules automobiles pour tous les systèmes nécessitant une information d'angle et de vitesse de volant, à savoir par exemple les systèmes de suspension pilotés, d'anti-devers, de contrôle de stabilité, de direction assistée ou encore de radioguidage, etc... REVENDICATIONS 1. Capteur de position angulaire d'un volant de direction porté par un ensemble de colonne de direction de véhicule automobile, du type comportant une première portion rotative de codage de position (2) reliée à un élément rotatif de l'ensemble de colonne et déplaçable devant une seconde portion fixe de détection de position (3) raccordée à des moyens (4) de détermination de la position du volant à partir des informations de sortie de cette seconde portion de capteur, caractérisé en ce que la première portion de capteur comporte au moins deux pistes de codage (5,6), dont l'une (5) porte des informations d'incrémentation/décrémentation de position et est déplaçable devant des premier et second détecteurs (7,8) de la seconde portion de capteur, décalés l'un par rapport à l'autre pour délivrer des signaux déphasés et dont l'autre (6) porte des informations de codage de position absolue sur un tour de volant et est déplaçable devant un troisième détecteur (9) de la seconde portion de capteur. 2. Capteur selon la revendication 1, caracté risé en ce que les deux détecteurs (7,8) sont décalés pour délivrer des signaux déphasés de 900. 3. Capteur selon l'une quelconque des revendi cations précédentes, caractérisé en ce que la seconde piste (6) porte une succession de codes de séparation de codes (6b,6d) et de codes de position absolue (6c, 6e) 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde piste (6) porte en outre un code d'ajustement (6a). 5. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la seconde piste (6) porte deux secteurs (6f,6g) de codes de position absolue à résolu tions différentes, dont l'un plus petit et à résolution plus élevée que l'autre, est au moins à peu près aligné sur la ligne droite du volant. 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les secteurs de codes (6f,6g) sont séparés par des codes de séparation de secteurs (6h,6i). 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque secteur comporte une succession de codes de séparation de codes et de codes de position absolue. 8. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pistes (5,6) sont disposées sur une roue phonique de la première portion de capteur (2), et en ce que les détecteurs de la seconde portion de capteur (3) sont des détecteurs opto-électroniques.