Brevet FR2827955A1 — publié le 20030131

paires de dents / creux consécutives. L'objet de l'invention concerne le domaine technique des capteurs magnétiques comportant un élément codeur se déplaçant à proximité d'une cellule de détection, et adaptés pour repérer au moins une position angulaire au sens général. L'objet de l'invention concerne plus particulièrement, la réalisation d'un codeur équipé d'une série de pôles Nord et pôles Sud montés de manière alternée. L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine automobile o ce capteur peut être utilisé, par exemple, dans le cadre des fonctions d'allumage. Il est connu, dans le domaine préféré ci-dessus, de mettre en _uvre un capteur magnétique adapté pour mesurer le changement d'intensité d'un champ d'induction magnétique lorsqu'un codeur ferromagnétique muni d'organes perturbateurs du champ, défile devant une cellule de détection. La cellule de détection telle qu'une sonde à effet Hall ou magnétorésistive, par exemple, délivre un signal sinusoïdal périodique. La cellule de détection est associce à un comparateur de niveau à hystérésis, tel qu'un trigger de Schmitt, afm d'obtenir des transitions franches de la tension de sortie pour des valeurs distinctes de l'induction magnétique selon qu'elle varie en croissant ou en décroissant. Afin de constituer un capteur de détection d'une vitesse, il est connu de réaliser un codeur pourvu de dents aménagées de manière régulière et en nombre élevé pour améliorer la résolution d'un tel capteur. I1 est connu un perfectionnement à ce capteur consistant à réaliser un codeur constitué par un anneau magnétique multipolaire pourvu, sur sa circonférence, de pôles Nord et de p81es Sud alternés et régulièrement espacés selon un pas donné. 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 rep ère sur le codeur magnétique. Il est connu ains i de supprimer, par ex emp le. deux dents sur la roue dentée. Dans la solution mettant en _uvre un codeur pourvu de pôles Nord et pôles Sud alternés, 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 d'un signe donné présentant, entre ses deux pôles adjacents d'un signe opposé, un écartement différent par rapport au pas d'écartement des autres pôles. Afin d'obtenir une bonne précision de mesure, notamment en ce qui concerne la détection du pôle irrégulier, le brevet FR 2 757 943 enseigne de réaliser un codeur comprenant, pour chaque pôle irrégulier, des moyens de correction de la valeur du champ magnétique crcé par le pôle irrégulier, de manière que le signal délivré par le passage des pôles voisins audit pôle irrégulier, soit symétrique par rapport à la valeur nulle du champ magnétique. La mise en _uvre d'un tel codeur permet d'obtenir en sortie de la cellule de détection du capteur, un signal magnétique dont la période est constante pour ce qui concerne les pôles réguliers. Il en résulte une bonne précision des mesures ainsi réal is ées, no tamment pour le rep érage du p ôle irrégul i er. Selon un exemple de réalisation décrit dans ce brevet, les moyens de correction de la valeur du champ magnétique du pôle irrégulier sont formés par le probl de 1'épaisseur dudit pôle irrégulier. Si la solution technique décrite dans ce brevet donne satisfaction en pratique, la déposante a imaginé d'améliorer un tel codeur afin de faciliter sa fabrication et de permettre une détection en mode différentiel, dans la mesure o le signal magnétique délivré par le pôle irrégulier du codeur décrit ci-dessus présente des points d'inflexion. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de la technique antérieure, en prop o sant un codeur pos sédant une b onne préc i s i on pour le repérage du pôle irrégulier tout en étant conçu pour être de fabrication simple et permettre une détection en mode différentiel. Pour atteindre un tel objectif, le codeur pour capteur de position selon l'invention est du type comportant un anneau magnétique multipolaire, pourvu, sur sa circonférence de pôles Nord et de pôles Sud alternés, destiné à défiler devant une cellule de mesure délivrant un signal périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles, au moins l'un desdits pôles d'un signe déterminé est dit "irrégulier" et comporte, d'une part, entre ses deux pôles adjacents de signes contraires, un écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres pôles et, d'autre part, des moyens de correction de la valeur de son champ magnétique, de manière que le signal délivré, par le passage des pôles voisins audit pôle irrégulier, soit symétrique par rapport à la valeur nulle du champ magnéti que. Conformément à l'inventi on, l es moyens de correction s ont réalisés par la détermination d'au moins la surface du pôle irrégulier, qui est entourée par un pôle de liaison avec les pôles adjacents, de même signe que les pôles adjacents, de manière que le signal délivré par le passage des pôles adjacents audit pôle irrégulier ne comporte pas de point d'inflexion. 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 autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en _uvre de l'objet de l'invention. La i;g. 1 est une vue générale montrant un exemple de réalisation d'un codeur selon l'invention. La fig. 2 est une vue ramence dans un plan, d'un exemple de réalisation du codeur conforme à l'invention. La fg. 3 montre des courbes illustrant 1'évolution de l'induction magnétique obtenue lors du défilement d'un codeur, respectivement dépourvu et équipé de l'objet de l'invention. La lig. 4 montre un autre exemple de réalisation d'un codeur conforme à l'invention. La fig. 5 est une vue d'un exemple de montage d'un codeur se lon 1'inventi on. La fg. 6 montre un autre exemple de montage d'un codeur conforme à l'invention. Les iig. 1 et 2 montrent un exemple de réalisation d'un codeur magnétique 1 destiné à défiler devant une cellule de détection 2, permettant de former un capteur de position. Le codeur 1 est constitué sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire entraîné en rotation autour de son centre et pourvu, sur sa circonférence, de pôles Nord N et de pôles Sud S alternés, présentant une aimantation radiale. Dans l'exemple illustré, le codeur 1 comporte une série de pôles Sud S et de pôles Nord N aménagés pour présenter un pas régulier d'écartement entre deux pôles voisins. Par exemple, la largeur angulaire de chaque pOle est de 3 . Conformément à l'invention, le codeur 1 comporte aussi au moins un pôle dit irrégulier Pi, présentant entre ses deux pôles adjacents Pa, un écartement différent par rapport au pas régulier d'écartement entre les pôles S et N. Dans l'exemple illustré, le pôle irrégulier Pi possède une largeur angulaire de 15 et constitue un pôle Nord, tandis que les pôles adjacents Pa sont de signes contraires, à savoir Sud. Bien entendu, les polarités des pôles adjacents Pa et du pôle irrégulier Pi peuvent être inversées. Par exemple, le codeur 1 est constitué par une couronne formant support sur laquelle est adhérisée une bague réalisée en élastomère chargée de particules magnétisées pour constituer les pôles Nord et Sud. Conformément à l'invention, pour chaque pôle irrégulier Pi, le codeur 1 comporte des moyens 3 de correction ou de compensation de la valeur du champ d'induction magnétique crcé par le pôle irrégulier Pi, par rapport à la valeur du champ d'induction magnétique créé par les pôles voisins, de sorte que le champ magnétique créé par le pôle irrégulier n'influence pas le champ magnétique crcé par les pôles voisins. Ainsi, les moyens de correction 3 sont déterminés de manière que le signal correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles voisins au pôle irrégulier Pi, soit symétrique par rapport à la valeur nulle du champ magnétique. L'examen de la fig. 3 permet de mettre en évidence 1'intérêt de la mise en _uvre des moyens de correction 3. La fig. 3 est un schéma montrant l'évolution du champ d'induction magnétique I en Gauss et plus précisément de la composante du signal magnétique perpendiculaire à la surface du codeur, en fonction de la position angulaire du codeur 1 par rapport à une cellule de détection. La courbe A montre l'évolution de l'induction magnétique I d'un codeur dépourvu des moyens de correction 3 conformes à 1'invention, tandis que la courbe B montre l'évolution de l'induction magnétique I d'un codeur 1 équipé des moyens de correction 3 selon l'invention. Tel que cela ressort de cette figure, la présence du pôle irrégulier Pi influence le champ d'induction magnétique des pôles voisins. Il apparaît ainsi, sur la courbe A, une dérive en amplitude et en phase de l'induction, qui est d'autant plus accentuce que le pôle régulier est proche du pôle irrégulier. Il s'ensuit un déphasage s dans le signal d' induction. L'examen de la courbe B permet de c onstater que l'induction magnétique créée par le pôle irrégulier Pi ne vient pas perturber le champ d'induction magnétique des pôles réguliers voisins. Le signal donnant le changement de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles réguliers voisins au pôle irrégulier Pi, est symétrique par rapport à la valeur zéro ou nulle du champ magnéti que. Une tel le symétrie du signal magnétique est obtenue quelle que soit la largeur de l'entreter, c'est-à-dire de la distance entre la cellule de détection 2 et l'anneau magnétique 1. Il s'avère que le signal I présente une période constante T en ce qui concerne les pôles réguliers voisins du pôle irrégulier. Il s'ensuit qu'il peut être obtenu une bonne précision des mesures réalisées pour le repérage du pôle irrégulier. Il est à noter que les moyens 3 permettent de corriger la valeur de l' induction magnétique créce par le pôle irrégulier Pi, de sorte qu'elle ne pertube pas les inductions des pôles voisins, mais qu'elle puisse être détectée par une cellule de mesure 2. Les moyens 3 sont donc adaptés de facon à diminuer le flux magnétique créé par le pôle irrégulier tout en le maintenant à une valeur sufi;sante pour permettre sa détection. Conformément à l'invention, les moyens de correction 3 sont constitués par au moins une détermination ou un choix de la surface 4 du pôle irrégulier Pi considérée dans le plan de défilement du codeur 1 par rapport à la cellule de mesure 2. Il est à noter que l'épaisseur du pôle irrégulier Pi est constante. Cette surface 4 du pôle irrégulier Pi est entourée par un pôle 5 de liaison avec les pôles adjacents Pa. Le pôle de liaison 5 est de même signe ou polarité que les pôles adjacents Pa, c'est- à-dire de signe contraire au pôle irrégulier Pi. Ainsi, tel que cela ressort de la fig. 2, la surface 4 du pôle irrégulier Pi se trouve entource par une surface magnétique de signe contraire. La surface 4 du pôle magnétique irrégulier Pi est adaptée de manière que la composante du signal magnétique qui est perpendiculaire à la surface du codeur et engendrce lors du passage des pôles adjacents Pa ne comporte pas de point d'inflexion. Ainsi, tel que cela ressort de la fig. 3, la courbe A laisse appara^tre deux points d'inflexion J qui correspondent aux passages des pôles adjacents Pa. La présence de tels points d'inflexion J interdit une détection en mode différentiel. Or, la courbe B qui représente la composante du signal magnétique perpendiculaire à la surface du codeur 2 conforme à l'invention, permet de constater que la constitution du pôle irrégulier Pi telle que décrite ci-dessus ne comporte pas de points d'inflexion dus aux passages des pôles adjacents Pa. De préDérence, la surface 4 du pôle irrégulier Pi est délimitée par chaque pôle adjacent Pa selon une ligne franche de transition 4i. En d'autres termes, la surface 4 est contiguë avec chaque pôle adjacent Pa selon la ligne de transition 4' qui est parallèle aux autres lignes de jonction entre les pôles Sud S et Nord N. Comme explicité ci-dessus, chaque ligne de transition 4 s'étend en retrait par rapport aux bords du codeur 1 de manière que la surface 4 se trouve entourée par une surface magnétique de signe contraire. Dans l'exemple de réalisation, illustré à la fig. 2, la surface 4 est variable d'une ligne de transition 4 à 1'autre. Dans l'exemple illustré, la surface 4 du pôle irrégulier augmente et décroît d'une ligne de transition 4 à l'auke, et de prétérence augmente progressivement et décro^it progressivement d'une ligne de transition à l'autre. De préférence encore, la surface 4 du pôle irrégulier présente un axe de symétrie transversale t de part et d'autre duquel la surface 4 décroît progressivement jusqu'à une ligne de transition 4. De plus, dans l'exemple illustré, la surface 4 du pôle irrégulier présente aussi un axe de symétrie longitudinale S le long duquel la surface 4 varie. Ainsi, tel que cela ressort de la fig. 2, la surface 4 présente une forme correspondant à deux troncs de cône s'étendant tête-bêche avec leurs plus grandes bases accolées. Selon une caractéristique préférée de réalisation, la largeur la de chaque pôle adjacent est réduite par rapport à la largeur I des autres pôles de mêmes signes. Selon un autre exemple de réalisation, illustré à la fig. 4, la surface 4 du pôle irrégulier Pi est contante sensiblement d'une ligne de transition 4 à l'autre. De plus, pour diminuer le champ magnétique aux niveaux des pôles adjacents Pa, la surface de chaque pôle voisin Pv à un pôle adjacent Pa est réduite par rapport à la surface normale des autres pôles. Dans l'exemple illustré, chaque pôle voisin Pv contigu à un pôle adjacent Pa possède une ligne de transition comportant, dans sa région centrale, une partie droite prolongée de part et d'autre par une partie tronquée orientée à l'opposé de la surface 4 du pôle irrégulier. 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 prétérée de réalisation, 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'est-à-dire sur une poulie de distribution ou sur l'une des poulies auxiliaires. Selon une caractéristique avantageuse, telle que représentée aux fig. 5 et 6, le codeur 1 est monté sur la poulie d'entraînement 6 se trouvant dans l'axe du vilebrequin, afin de permettre une détection du point mort haut d'allumage d'un cylindre. Dans l'exemple illustré, le codeur 1 est monté sur la paroi radiale interne ou moyeu 7 (fig. 5) ou sur la paroi radiale externe 8 (fig. 6) d'une poulie d'entraînement 6. La bague en élastoferrite du codeur 1 est montée directement sur la poulie 6 qui constitue, par sa paroi radiale, la couronne support, ou indirectement par sa couronne support, qui est fixée par tous moyens appropriés sur la poulie. Tel que cela ressort des fig. 5 et 6, une cellule de détection 2, par exemple à effet Hall ou magnétorésistive, est montée dans le dégagement délimité entre les parois radiales externes 8 et interne 7 de la poulie, de manière que le codeur 1 puisse défiler devant elle et former ensemble, un capteur de position. Dans l'exemple de réalisation illustré ci-dessus, 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 également être appliqué à la réalisation d'un capteur comportant un anneau magnétique 1 muni de plusieurs pôles irréguliers Pi permettant de repérer plusieurs positions. D'une manière avantageuse, I'anneau magnétique 1 comporte, par exemple, quatre pôles irréguliers Pi permettant de repérer la position des cylindres d'un moteur. Dans ce cas, le codeur 1 est monté solidaire de 1'arbre à cames d'un moteur de véhicule automobile. Bien entendu, le codeur 1 peut être monté sur 1'arDre à cames en ayant un seul pole irrégulier. Selon une autre caractéristique préférée de mise en _uvre, le codeur 1 selon l'invention est destiné à être monté à l'intérieur d'une plaque de support d'un joint d'étanchéité dynamique pour un arbre de transmission, montée entre le vilebrequin et la boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile. Le codeur 1 est entraîné en rotation par 1'arbre de transmission et se trouve monté en relation de proximité d'au moins une cellule de détection 2 montée sur la plaque de support du joint d'étanchéité, afin de constituer un capteur de position. Selon une autre caractéristique préférée de mise en _uvre, le codeur 1 selon l' inventi on est calé en rotati on sur un arbre d'un moteur d'un véhi cu. l e automobile ou est entraîné en rotation par le vilebrequin ou l'arbre à cames d'un moteur d'un véhicule automobile, en étant monté à l'intérieur du bloc moteur d'un tel véhicule, en relation de proximité d'une cellule de détection 2 afin de constituer un capteur de position. L'invention n'est pas l i mitée aux exempl es décrits et représ entés, car di vers es modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1- Codeur pour capteur de position, du type comportant un anneau magnétique multipolaire (1) pourvu, sur sa circonférence, de pôles Nord (N) et de pôles Sud (S) alternés, destiné à défiler devant une cellule de mesure (2) délivrant un signal périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les pôles, au moins l'un desdits pôles d'un signe déterminé est dit "irrégulier" (Pi) et comporte, d'une part, entre ses deux pôles adjacents (Pa) de signes contraires, un écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres pôles et, d'autre part, des moyens (3) de correction de la valeur de son champ magnétique, de manière que le signal magnétique délivré, par le passage des pôles voisins audit pôle irrégulier, so it symétrique par rapport à la valeur nulle du champ magnétique, caractérisé en ce que les moyens de correction (3) sont réalisés par la détermination d'au moins la surface (4) du pôle irrégulier (Pi), qui est entourée par un pôle (5) de liaison avec les pôles adjacents (Pa), de même signe que les pôles adjacents, de manière que la composante du signal magnétique qui est perpendiculaire à la surface du codeur et engendrée lors du passage des pôles adjacents audit pôle irrégulier ne comporte pas de point d'inflexion. 2 - Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (4) du pôle irrégulier (Pi) est délimitée par chaque p81e adjacent (Pa) selon une ligne franche de transition (4). 3 - Codeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface (4) du pôle irrégulier (Pi) est variable d'une ligne de transition (4) à l'autre. 4 - Codeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface (4) du pôle irrégulier (Pi) augmente progressivement et décroît progressivement d'une ligne de transition (4) à l'autre. - Codeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface (4) du pôle irrégul i er (Pi) présente un axe de symétrie transvers ale (t) de part et d' autre duquel ladite surface décrot progressivement jusqu'à une ligne de transition (4). 6 - Codeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface (4) du pôle irrégulier (Pi) présente aussi un axe de symétrie longitudinale (S) le long duquel ladite surface varie. 7 - Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les p81es adjacents (Pa) au pOle irrégulier (P') possèdent chacun une largeur réduite (la) par rapport aux autres pôles de mêmes signes. 8 - Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (4) du pôle S irrégulier (Pi) est constante d'une ligne de transition (4i) à 1'autre et en ce que la surface des pôles voisins (Pv) aux pôles adjacents (Pa) est réduite par rapport aux autres pôles. 9 - Capteur de position, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un codeur magnétique multipolaire (1) conforme à 1'une des revendications 1 à 8, défilant devant au moins une cellule de détection (2) délivrant un signal électrique périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les pôles. - Capteur de position selon la revendication 9, caractérisé en ce que le codeur (1) est calé en rotation sur un arbre d'un moteur d'un véhicule automobile. 11- Capteur de position selon la revendication 9, caractérisé en ce que le codeur 1S (1) est rapporté ou fait partie intégrante d'une poulie d'entraînement. 12 - Capteur de position selon la revendication 11, caractérisé en ce que la poulie d'entraînement est une poulie de vilebrequin. 13 - Capteur de position selon la revendication 11, caractérisé en ce que la poulie d'entraînement est une poulie de came. 14 - Capteur de position selon la revendication 9, caractérisé en ce que le codeur (1) est monté à l'intérieur d'une plaque de support d'un joint d'étanchéité dynamique, monté entre le vilebrequin et la boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile. - Capteur de position selon la revendication 9, caractérisé en ce que le codeur (1) est entraîné en rotation par le vilebrequin ou 1'arbre à cames, en étant monté à