Brevet FR2808324A1 — publié le 20011102

L'objet de l'invention concerne le domaine technique des capteurs magnétiques, du type comportant un élément codeur se déplaçant à proximite d'une cellule de détection et adapté pour repérer au moins une position angulaire au sens général. L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine automobile où un tel capteur peut être utilisé, par exemple, dans le cadre des fonctions d'allumage. II est connu, dans le domaine préféré ci-dessus, de mettre en oeuvre un capteur magnétique adapté pour mesurer le changement de l'intensité d'un champ magnétique, lorsqu'un codeur muni d'une série d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable, défile devant une cellule de mesure ou de détection. La cellule de détection, telle que par exemple une sonde à effet Hall ou magnéto-résistive délivre un signal électrique périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les éléments. La cellule de détection est associée à un comparateur de niveau à hystérésis, tel qu'un trigger de Schmitt, afin d'obtenir des transitions franches de la tension de sortie pour des valeurs distinctes du champ magnétique, selon qu'il varie en croissant ou en décroissant. Afin de constituer un capteur de détection d'une vitesse, il est connu de réaliser un codeur pourvu d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable aménagés de manière régulière selon une circonférence. Selon une première forme de réalisation, les éléments générateurs sont constitués par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe placé à proximité de tels éléments perturbateurs. Par exemple, de tels éléments perturbateurs sont constitués par des dents aménagées dans une bague ferromagnétique. Selon une deuxième forme de réalisation, les éléments générateurs d'un champ magnétique variable sont formés par des pôles magnétiques, régulièrement espacés selon un pas donné. Un tel codeur se présente ainsi sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire. Pour permettre de déterminer au moins une position, correspondant par exemple au point mort haut d'allumage d'un cylindre, il est connu de réaliser un repère sur le codeur magnétique. II est connu ainsi, de supprimer, par exemple, deux dents sur la bague ferromagnétique. Dans la variante de réalisation mettant en oeuvre un codeur réalisé sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire, il peut être envisagé, soit de supprimer plusieurs pôles magnétiques en laissant subsister un espace vide, soit de remplacer un ou plusieurs pôles d'un signe donné par un ou plusieurs pôles d'un signe contraire. Il est ainsi réalisé un pôle d'aimantation donné présentant, entre ses deux pôles adjacents d'un signe opposé, un écartement différent par rapport au pas d'écartement des autres pôles. Pour améliorer la résolution d'un tel capteur, il convient d'augmenter le nombre d'éléments générateurs réalisés selon une circonférence. Toutefois, il apparaît une limitation technique liée à la réalisation des dents ferromagnétiques ou des pôles magnétiques, qui doivent présenter des dimensions suffisantes pour être détectés par la cellule de mesure. De plus, il n'apparaît pas possible, dans de nombreuses applications, pour des raisons d'encombrement, d'augmenter la circonférence d'un tel codeur. L'objet de l'invention vise à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un codeur présentant un encombrement diamétral limité, tout en permettant d'augmenter la résolution d'un capteur incluant un tel codeur. Pour atteindre cet objectif, l'objet de l'invention concerne un codeur magnétique rotatif du type comportant au moins une piste magnétique circulaire formée par une série d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable, répartis pour former P paires d'éléments avec une période mécanique T égale à 360 /P, la piste magnétique étant destinée à défiler devant une cellule de détection délivrant un signal électrique périodique correspondant à l'évolution de l'intensité champ magnétique généré par les éléments. Conformément à l'invention, le codeur comporte une série de n pistes magnétiques circulaires destinées à défiler chacune devant une cellule de détection et montées de manière que lesdits éléments des pistes trouvent décalés angulairement entre eux en vue d'obtenir n signaux électriques déphasés électriquement entre eux d'une valeur égale à 1/2n fois la valeur de la periode T, permettant d'augmenter la résolution de n fois. Un autre objet de l'invention vise à monter le codeur selon l'invention sur une poulie d'entraînement de sortie du moteur d'un véhicule automobile pour limiter l'encombrement total de la transmission. Selon une caractéristique avantageuse, le codeur est monté sur la poulie de vilebrequin pour permettre, notamment, un repérage du point mort d'allumage. Selon une autre caractéristique avantageuse, le codeur est monté sur la poulie de came pour permettre de repérer la position des cylindres du moteur. Diverses caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence dessins annexés qui montre, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La 1 est une vue schématique montrant un exemple de réalisation d'un codeur selon l'invention. La rig. 2 montre la forme des signaux électriques obtenus par capteur de position muni du codeur illustré à la rig. 1. La rig. 3 illustre un autre exemple de réalisation schématique codeur selon l'invention. Les fig. 4 et 5 sont des vues d'exemples de montage d'un codeur selon l'invention. La tïg. 1 illustre un premier exemple de réalisation d'un codeur magnétique rotatif 1 conforme à l'invention. Le codeur 1 comporte n pistes magnétiques circulaires 2; (avec i = 1 à n), destinées à défiler chacune devant cellule de détection ou de mesure 3; pour former un capteur de position 4. Dans l'exemple illustré à la rig. 1, le codeur 1 possède deux pistes magnétiques défilant chacune devant une cellule de détection, respectivement 3,, 32. Chaque piste magnétique 2; comporte une série d'éléments générateurs 5 d'un champ magnétique variable, répartis sur la piste circulaire pour former P paires d'éléments 5, avec une période mécanique T égale à 360 /P. Dans l'exemple de réalisation illustré à la fig. 1, les éléments générateurs d'un champ magnétique variable 5 sont formés par des pôles magnétiques alternés, de manière que chaque piste magnétique 2; soit constituée par une bague magnétique multipolaire. Selon cet exemple, chaque piste magnétique 2; du codeur 1 comporte une série de potes sud et de pôles nord aménagés pour présenter un pas régulier d'écartement entre deux pôles adjacents. Bien entendu, il peut être envisagé de réaliser chaque piste magnétique 2; avec des éléments générateurs d'un champ magnétique variable formés par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe, placé à proximité desdites pistes magnétiques. Par exemple, les éléments perturbateurs peuvent être constitués par l'intermédiaire de dents aménagées dans bague réalisée en matériau ferromagnétique. Selon une caractéristique préférée de réalisation, au moins l'une des pistes magnétiques 2; comporte au moins un élément générateur, dit irrégulier 5, présentant un écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres éléments générateurs 5. Dans l'exemple illustré à la fig. 1, l'élément générateur irrégulier 51 présente un pas angulaire double par rapport aux autres éléments générateurs 5. La presence d'un tel élément générateur irrégulier constitue un repère pour le codeur magnétique permettant de déterminer au moins une position angulaire. Bien entendu, il peut être prévu de réaliser un ou plusieurs éléments générateurs irréguliers 5,, sur ou plusieurs des pistes magnétiques 2;. Chaque piste magnétique annulaire 2; est destinée à défiler devant une cellule détection fixe 3; qui délivre un signal électrique périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les éléments générateurs 5. D'une manière classique, chaque cellule de détection 3; est associée à un comparateur de niveau à hystérésis, non représenté mais connu en soi, délivrant signal électrique S; présentant des transitions franches pour des valeurs distinctes du champ magnétique selon qu'il varie en croissant ou en décroissant. Conformément à l'invention, les éléments générateurs 5 des n pistes magnétiques 2 sont montés de manière à être décalés angulairement entre eux en vue d'obtenir n signaux électriques S; déphasés électriquement entre d'une valeur égale à 1/2n fois la valeur de la période mécanique T. Dans l'exemple illustré à la fig. 1, les signaux électriques S1 et S2, délivrés par les cellules, respectivement 3, et 32, sont décalés d'une valeur égale à un quart de la période T, soit de 90 , comme cela apparaît clairement à la fig. 2. Dans le cas où les deux pistes magnétiques 2,, 22 possèdent un nombre identique de paires de pôles P, les pistes magnétiques 2,, 22 sont décalées entre elles de la valeur d'un demi-pôle. De manière similaire, pour un codeur 1 comportant trois ou quatre pistes, les éléments générateurs 5 sont décalés entre eux en vue d'obtenir, respectivement, trois et quatre signaux électriques S; déphasés électriquement entre eux, respectivement de 60 (un sixième de periode) ou de 45 (un huitième de période). Il doit être compris que la mise en oeuvre de n pistes magnétiques 2; permet d'augmenter la résolution du capteur de n fois, sans augmenter la dimension diamétrale codeur. Ainsi, dans le cas illustré à la fig. 1 montrant un codeur possédant deux pistes magnétiques 2,, 22 formées chacune par exemple, de 180 éléments générateurs 5, il peut être détecté 360 événements tour, si les fronts montants descendants des signaux sont exploités. II peut ainsi être obtenu un capteur présentant une résolution de 1'. Dans l'exemple illustré à la fig. 1, les pistes magnétiques 2; sont formées à partir d'une bague élastomère ou plastique chargée de particules magnétisées pour constituer les pôles magnétiques. Cette bague élastomère peut etre montée sur une couronne support non représentée. Selon l'exemple de réalisation illustré à la fig. 3, il peut etre prévu de réaliser les pôles magnétiques 5 de manière inclinée par rapport à une direction D parallèle à l'axe de rotation A du codeur. L'angle d'inclinaison des pôles magnétiques, par rapport à la direction D, permet de définir le décalage angulaire entre deux pistes 2,, 22 défilant devant les cellules de détection 3,, 32. Selon cette variante de réalisation, les pôles sont réalisés d'une manière continue d'une piste à l'autre. Dans les exemples décrits ci-dessus, les pistes magnétiques 2; comportent un nombre identique P de paires d'éléments générateurs 5. II est à noter qu'il peut être envisagé que les pistes magnétiques 2; comportent un nombre P différent de paires d'éléments générateurs. Le codeur 1 selon l'invention, tel que décrit ci-dessus, est destiné à être monté sur une cible tournante au sens général, à partir de laquelle au moins une position est déterminée. Selon une caractéristique préférée de mise en oeuvre, le codeur 1 selon l'invention est destiné à être monté sur une poulie d'entraînement montée en sortie du moteur d'un véhicule automobile, c' -à-dire sur une poulie de distribution ou sur l'une des poulies auxiliaires. Selon une caractéristique avantageuse, telle que représentée aux fig. 4 et 5, le codeur 1 est monté sur la poulie d'entrai`nement 6 se trouvant dans l'axe du vilebrequin, afin de permettre une détection du point mort ou d'allumage d'un cylindre. Dans l'exemple illustré, codeur 1, qui est constitué par une bague magnétique multipolaire, est monté sur la paroi radiale interne ou moyeu 7 (fig. 4) ou sur la paroi radiale externe 8 (fig. de la poulie d'entraînement 6. La bague magnétique multipolaire en élastomère montée, soit directement sur la poulie 6 qui constitue, par sa paroi radiale une couronne support, soit indirectement par sa couronne support qui est fixée, par tout moyen approprié, sur la poulie. Tel que cela ressort des fig. 4 et 5, les cellules de détection 31, 32, par exemple à effet Hall, sont montées dans le dégagement délimité entre les parois radiales externe 8 et interne 7 de la poulie. Dans l'exemple de réalisation illustré, le capteur de position comporte, en tant que poulie d'entraînement, une poulie de vilebrequin munie d'un anneau magnétique adapté pour repérer une unique position. Il est à noter que l'objet de l'invention peut, éventuellement, être appliqué à la réalisation d'un capteur comportant un codeur magnétique 1 muni de plusieurs pôles irréguliers 51, permettant de repérer plusieurs positions. D'une manière avantageuse, le codeur magnétique 1 comporte, par exemple, quatre pôles irréguliers permettant de repérer la position des cylindres d'un moteur. Selon une autre caractéristique préférée de mise en oeuvre, le codeur 1 selon l'invention est destiné à être monté l'intérieur d'une plaque de support d'un joint d'étanchéité dynamique pour un arbre de transmission entre le vilebrequin et la boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile. Le codeur 1 est entraîné en rotation par l'arbre de transmission et se trouve monté en relation de proximité de n cellules de détection 3; montées sur la plaque de support du joint d'étanchéité, afin de constituer un capteur de position. Selon une autre caractéristique préférée de mise en oeuvre, le codeur 1 selon l'invention est entraîné en rotation par le vilebrequin d'un moteur d'un véhicule automobile, en étant monté ' l'intérieur du bloc moteur d'un tel véhicule, en relation de proximité de n cellules de détection 3;, afin de constituer un capteur de position. L'invention n'est limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Codeur magnétique rotatif du type comportant au moins une piste magnétique circulaire (2;) formée par une série d'éléments (5) genérateurs d'un champ magnétique variable, répartis pour former P paires d'éléments avec une période mécanique T égale à 360 !P, la piste magnétique étant destinée à défiler devant une cellule de détection (3;) délivrant un signal électrique périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les éléments, caractérisé en ce qu'il comporte une série de n pistes magnétiques circulaires (2;) destinées à défiler chacune devant une cellule de détection (S;) et montées manière que lesdits éléments (5) des pistes se trouvent décalés angulairement entre eux en vue d'obtenir n signaux électriques (S;) déphasés électriquement entre eux d'une valeur égale à 1/2n fois la valeur de la période T, permettant d'augmenter la résolution de n fois. 2 Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce 'au moins l'une des pistes magnétiques (2;) comporte au moins un élément générateur (51) irrégulier présentant écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres éléments genérateurs. 3 Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les n pistes magnétiques (2;) comportent un nombre identique ou différent P de paires d'éléments générateurs (5). 4 - Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux, trois ou quatre pistes magnétiques (2;) présentant chacune, respectivement, 90, 60 et 45 paires d'éléments générateurs d'un champ magnétique. 5 - Codeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte n pistes magnétiques (2;) comprenant chacune des éléments générateurs d'un champ magnétique variable (5), formés par des pôles magnétiques alternés. 6 - Codeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte n pistes magnétiques (2;) comprenant chacune des éléments générateurs d'un champ magnétique variable (5), formés par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe placé à proximité. 7 - Codeur selon la revendication S, caractérisé en ce les pistes magnétiques (2;) sont formées à partir d'une bague élastomère ou plastique chargée de particules magnétisées pour constituer les pôles magnétiques, la bague etant montée une couronne support. 8 - Codeur selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce les pôles magnétiques des pistes, qui se trouvent décalés angulairement entre eux, sont constitués par des pôles magnétiques inclinés par rapport à une direction (D) parallèle l'axe de rotation (0) du codeur. 9 - Poulie d'entraînement en sortie de moteur d'un véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte un codeur (1) selon l'une de revendications 1 à 8, monté sur sa paroi radiale interne ou externe. 10 - Poulie selon la revendication 9, caractérisée en ce couronne support du codeur est formée par une paroi radiale de la poulie. 11 -Poulie selon la revendication 9, caractérisé en ce couronne support du codeur est formée par une bague rapportée sur la paroi radiale de la poulie. 12 - Capteur de position, caractérisé en ce qu'il comporte une poulie d'entraînement (6) conforme à l'une des revendications 9 à 11, équipée codeur en relation duquel est montée une série de n cellules de détection (3;). 13 - Capteur de position selon la revendication 12, caractérise en ce qu'il comporte, en tant que poulie d'entraînement, une poulie de vilebrequin. 14 - Capteur de position selon la revendication 12, caractérise en ce qu'il comporte, en tant que poulie d'entraînement, une poulie de came comportant un codeur (1) muni d'une série de pôles irréguliers (5,). 15 - Capteur de position, caractérisé en ce qu'il comporte un codeur (1) conforme à l'une des revendication 1 à 8, monté à l'intérieur d'une plaque de support joint d'étanchéité dynamique, le codeur (1) étant monté en relation de proximité de n cellules de détection (3;) en étant entraîné en rotation par l'arbre de transmission entre le vilebrequin et la boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile. 16 - Capteur de position, caractérisé en ce qu'il comporte un codeur (1) conforme à l'une des revendications 1 à 8, entraîné en rotation par le vilebrequin en étant monté à l'intérieur du bloc-moteur d'un véhicule automobile et en relation de proximité de n cellules de détection (3;).