Brevet FR2891054A1 — publié le 20070323

La présente invention concerne un dispositif et un système pour la mesure de la vitesse de rotation d'une roue, notamment d'une roue de véhicule automobile, et d'une accélération de celle-ci. L'invention concerne notamment l'intégration d'au moins un accélé-5 romètre dans un capteur ABS. Le contrôle du fonctionnement d'un véhicule, tel que son freinage ou sa trajectoire, utilise actuellement des mesures de vitesse de rotation des roues du véhicule. Ces mesures sont délivrées par des capteurs de vitesse de rotation montés sur les roues, généralement désignés par capteurs ABS . Un capteur ABS comporte typiquement un disque d'encodeur monté sur l'essieu d'une roue du véhicule et comprenant une pluralité de pôles magnétiques nord et sud alternés. Le capteur ABS comporte également un boîtier monté sur la fusée de la roue en vis-à-vis du disque. Ce boîtier loge une carte de circuits imprimés sur laquelle est montée une cellule à effet Hall. Cette cel- Iule produit un courant électrique en fonction des variations de champ magnétique générées par le passage alterné devant le boîtier des pôles nord et sud du disque entraîné en rotation par l'essieu. Le capteur ABS fonctionne donc comme un encodeur magnétique de la vitesse de rotation de la roue, comme cela est connu en soi. On sait par ailleurs que la robustesse et la précision du contrôle du fonctionnement du véhicule sont augmentées par l'utilisation de mesure de l'accélération, par exemple verticale, des roues du véhicule. Ceci suppose donc l'emploi d'un accéléromètre supplémentaire monté sur chacune des roues du véhicule. Or, le montage d'un accéléromètre sur une roue est compliqué car cela nécessite un logement spécial et des connexions électriques supplémentaires pour ce capteur. La présente invention a pour but de résoudre le problème susmen-tionné. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour la mesure de la vitesse de rotation d'une roue, notamment d'une roue de véhicule automobile, comportant: - un boîtier; - une carte de circuits imprimés logée dans le boîtier; et - une cellule d'encodeur montée sur la carte de circuits imprimés sensible aux variations de champ électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un accéléromètre monté sur la carte de circuits imprimés et propre à mesurer une accélération selon au moins un premier axe prédéterminé. Le dispositif peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combi- naisons techniquement possibles: - il comprend des moyens d'extraction d'une composante de l'accélération délivrée par le au moins un accéléromètre, selon un second axe prédéterminé et en fonction d'un angle d'inclinaison prédéterminé ; - la carte de circuits imprimés comprend une première et une se- conde portions inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé, la cellule d'encodeur étant montée sur ladite première portion et le au moins un accéléromètre étant monté sur ladite seconde portion; - le au moins un accéléromètre est monté incliné d'un angle prédéterminé par rapport au plan de la carte de circuits imprimés; - le au moins un accéléromètre est un accéléromètre dont le premier axe est incliné d'un angle prédéterminé par rapport au plan de ses bornes de connexion; - la carte de circuits imprimés est une carte à film souple; et - la cellule et le au moins accéléromètre partagent une ligne 25 d'alimentation électrique commune. L'invention a également pour objet un train de roulage de véhicule, notamment de véhicule automobile, comportant une roue montée sur un essieu et un système de mesure de la vitesse de rotation de la roue, ce système comprenant un disque d'encodeur monté sur l'essieu de la roue couplé à un dispo- sitif pour la mesure de la vitesse de rotation d'une roue de véhicule, ledit dispositif comportant: - un boîtier; - une carte de circuits imprimés logée dans le boîtier; et - une cellule d'encodeur montée sur la carte de circuits imprimés sensible aux variations de champ électromagnétique générées par le disque d'encodeur, cette cellule d'encodeur étant logée au niveau d'une face avant du boîtier en vis-à-vis du disque d'encodeur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un accéléromètre monté sur la carte de circuits imprimés et propre à mesurer une accélération selon au moins un premier axe prédéterminé. Le train de roulage peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - il comprend des moyens d'extraction d'une composante selon un second axe prédéterminé de l'accélération délivrée par le au moins un accélé- romètre en fonction d'un angle d'inclinaison prédéterminé de montage du boîtier sur la roue du véhicule; - le premier axe de mesure du au moins un accéléromètre est dans un plan horizontal de la roue du véhicule; - la carte de circuits imprimés comprend une première portion inclinée d'un premier angle prédéterminé par rapport à un plan horizontal de la roue et une seconde portions inclinées par rapport à la portion d'un second angle pré- déterminé de sorte que la dite seconde portion est dans un plan horizontal de la roue du véhicule, la cellule d'encodeur étant montée sur ladite première portion et le au moins un accéléromètre étant monté sur ladite seconde portion; - au moins un accéléromètre est monté incliné d'un angle prédéterminé par rapport au plan de la carte de circuits imprimés de sorte que le premier axe de mesure est dans un plan horizontal de la roue du véhicule; et - le au moins un accéléromètre est un accéléromètre dont le premier axe est incliné d'un angle prédéterminé par rapport au plan de ses bornes de connexion pour être dans un plan horizontal de la roue du véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en relation avec les des- sins annexés dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un train de roulage d'un véhicule automobile associé à un boîtier de capteur selon 5 l'invention; la figure 2 est une vue de côté du boîtier de la figure 1 dans un re-père orthogonal de la roue; - la figure 3 est une vue schématique en perspective éclatée d'un premier mode de réalisation du boîtier selon l'invention; - la figure 4 est une vue schématique en perspective éclatée d'un se- cond mode de réalisation du boîtier selon l'invention; et - la figure 5 est une vue schématique en perspective éclatée d'un troisième mode de réalisation du boîtier selon l'invention. Sur la figure 1, il est représenté de manière schématique un train de roulage de véhicule automobile comprenant une roue 10 fixée en son centre à un essieu 12 transmettant un couple de rotation depuis un moteur (non représenté). De manière classique, la roue 10 est repérée par un repère orthogonal OXYZ, l'axe OX étant l'axe transversal de la roue, l'axe OY étant l'axe longi- tudinal de la roue et l'axe OZ étant l'axe vertical de la roue, comme cela est connu en soi. Le plan OXY est qualifié de plan horizontal de la roue 10. Cette roue 10 est associée à un capteur 14 selon l'invention comportant un disque d'encodeur 16 formé d'une succession de pôles magnétiques nord 18 et sud 20 en alternance. Ce disque 16 est monté sur l'essieu 12. Le capteur 14 comprend également un boîtier de capteur 22 fixé sur une fusée 24 de la roue 10 en vis-à-vis du disque d'encodeur 16 et séparé de celui-ci d'une distance d'entrefer g. Le boîtier 22 est raccordé électriquement à une unité de contrôle du fonctionnement du moteur, ou unité ECU (non représentée), et au système d'alimentation électrique du véhicule (non représenté) par un câblage électrique 26 pour son alimentation en énergie électrique et pour la communication de données. Le boîtier 22 est de forme parallélépipédique et loge une carte de circuits imprimés sur un plan longitudinal Cl, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Des éléments actifs sont montés sur la carte de circuits imprimés et sont propres à mesurer la vitesse de rotation de la roue 10 ainsi qu'une accélération selon au moins un axe prédéterminé de celle-ci à des fins de contrôle du l'anti-blocage des roues (ABS), de contrôle de la trajectoire (ESP) du véhicule ou autres. Du fait de l'agencement des différents organes pour l'entraînement, le freinage et la direction de la roue et pour des questions de facilité de mon- tage et de connexions électriques bien connues de l'état de la technique, le boîtier 22 est monté incliné. Le plan longitudinal Cl du boîtier 22 sur lequel est agencé la carte de circuits imprimés forme ainsi un angle A prédéterminé et connu par rapport au plan horizontal OXY de la roue 10, comme cela est visible sur la figure 2 qui est une vue de côté du boîtier dans le repère OXY. La figure 3 est vue schématique en perspective éclatée d'un premier mode de réalisation du boîtier de capteur 22. Ce boîtier 22 est par exemple un parallélépipède rectangle formé d'une demi coque supérieure 28 et d'une demi coque inférieure 30 et loge, dans son plan longitudinal central, une carte de circuits imprimés 32 plane. Cette carte 32 est raccordée à un bloc 34 de connexions électriques pour son alimen- tation électrique et la transmission de signaux via le câblage électrique 26. Au niveau de la face avant 36 du boîtier 22, qui fait face au disque d'encodeur 16, une cellule d'encodeur 38 à effet Hall est montée sur la carte à circuits imprimés 32. Comme cela est connu en soi, cette cellule 38 est sensible aux variations de champ magnétique générées par le passage successif des pôles magnétiques 18, 20 du disque 16 devant la face avant 36. La cellule 38 produit ainsi un courant électrique dont le signal représentatif à une forme sensiblement en créneau et dont la fréquence dépend de la période spatiale des pôles sur le disque 16 et de la vitesse de rotation de la roue 10. Le disque 16 et la cellule 38 constituent ainsi un capteur ABS sous la forme d'un encodeur magnétique de la vitesse de rotation de la roue 10. La cellule 38 est alimentée en énergie électrique par une ligne d'alimentation 40 raccordée au bloc de connexion 34 et le courant électrique qu'elle génère est transmis au bloc 34 par une première ligne de donnée 42. Un premier accéléromètre 44 mono-axe, constitué par exemple d'une technologie de type micro-système électromécanique (MEMs) sous la forme d'une puce, est monté sur la carte de circuits imprimés 32 et est propre à mesurer l'accélération que subit le boîtier 22, et donc la roue 10, selon un axe L prédéterminé. Dans ce mode de réalisation, l'axe L est un axe longitudinal de la carte 32. Cet accéléromètre 44 est prévu pour mesurer l'accélération longitu- dinale de la roue 10. Un second accéléromètre 46 mono-axe, constitué d'un micro-système électromécanique sous la forme d'une puce, est également monté sur la carte 32 et est propre à mesurer l'accélération que subit le boîtier 22 selon un axe M prédéterminé, ici perpendiculaire au plan de la carte 32. Cet accéléromè- tre 44 est prévu pour mesurer l'accélération verticale de la roue 10. Les accéléromètres 44 et 46 sont raccordés à la ligne 40 pour leur alimentation en énergie électrique ainsi qu'à une ligne de masse 48 connectée au bloc 34. Ils sont par ailleurs connectés à une seconde et troisième lignes de données 50, 52 respectivement pour la transmission au bloc 34 de leur mesure d'accélération. Il est donc à noter que seulement cinq connexions électriques sont nécessaires pour l'alimentation électrique et la communication de données de la carte 32. Comme il a été fait mention précédemment, du fait du montage du boîtier 22 sur la roue du véhicule, le plan de la carte à circuits imprimés 32 est incliné de l'angle connu A par rapport au plan horizontal OXY de la roue 10. Afin d'extraire de la mesure de l'accéléromètre 44 la composante selon l'axe longitudinal OY de la roue 10 et de la mesure de l'accéléromètre 46 la composante selon l'axe vertical OZ de la roue 10, il est prévu des moyens de filtrage propres à extraire ces composantes. Ces moyens de filtrage sont par exemple prévus dans l'unité ECU du véhicule et multiplient la mesure reçue de l'accéléromètre 46 par le cosinus de l'angle A pour extraire l'accélération verticale de la roue 10. De même, les moyens de filtrage multiplient la mesure reçue de l'accéléromètre 44 par le si-nus de l'angle A pour extraire l'accélération longitudinale de la roue 10. En variante, les moyens de filtrage sont montés sur la carte 32 sous la forme d'une puce à microcontrôleur. La figure 4 est une vue schématique d'un second mode de réalisation du boîtier 22 analogue à celui de la figure 1. Dans ce mode de réalisation, seuls la cellule 38 et l'accéléromètre 44 sont montés sur la carte de circuits imprimés 32. La puce de l'accéléromètre 44 est ici montée inclinée d'un angle B, sensiblement égal à l'angle 180 -A (en degré), par rapport au plan de la carte 32 en reposant sur des moyens de support 70 appropriés. Ainsi, l'axe L de me-sure de l'accéléromètre 44 est sensiblement dans un plan horizontal de la roue 10. Ainsi, l'accéléromètre 44 mesure directement l'accélération longitudi-15 nale de la roue et il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre un filtrage de sa mesure. En variante, la puce de l'accéléromètre 44 n'est pas montée inclinée sur la carte 32 mais l'accéléromètre 44 mesure l'accélération que subit la carte 32 selon un axe formant l'angle B avec le plan des pattes de connexion de la puce. Ce type d'accéléromètres est généralement désigné par accéléromètres à axe incliné D. La figure 5 est une vue schématique en perspective éclatée d'un troisième mode de réalisation du boîtier 22. Dans ce mode de réalisation, le boîtier 22 est formé d'une demi co-que supérieure 60 et d'une demi coque inférieure 62 coudées de l'angle B. Le boîtier 22 loge une carte de circuits imprimés 64, également coudée de l'angle B. La carte 64 comporte une première portion P1 sur laquelle est montée la cellule d'encodeur 38 et une seconde portion P2 sur laquelle sont montés les accéléromètres 44, 46. La carte 64 est par exemple rigide ou est formée d'un film souple conformé pour présenter un coude selon l'angle B. Le plan de la portion P1 de la carte 64 forme avec le plan horizontal OXY de la roue 10 l'angle A. Ainsi, les portions P1 et P2 étant inclinées l'une 2891054 8 par rapport à l'autre de l'angle B, la portion P2 sur laquelle sont montés les accéléromètres 44, 46, est sensiblement dans un plan horizontal de la roue 10. Ainsi, les accéléromètres 44 et 46 mesurent directement l'accélération longitudinale et verticale de la roue et il n'est donc pas nécessaire de mettre en oeuvre un filtrage de leur mesure. En variante, dans le troisième mode de réalisation, le boîtier 22 est un parallélépipède rectangle comprenant des moyens de support et/ou de fixation appropriés pour la carte de circuits imprimés coudée 64. Ainsi, selon l'invention, il est obtenu un capteur de la vitesse de rotation d'une roue de véhicule et de l'accélération de celle-ci qui est compact, qui comprend un unique boîtier et un nombre limité de connexions électriques. Bien qu'il a été décrit un bloc de connexion 34 intégré au boîtier de capteur, en variante, le bloc de connexion est déporté au niveau de l'unité ECU du véhicule. De même, bien qu'il a été décrit une roue de véhicule automobile, on comprendra que l'invention s'applique à tout type de roues de véhicule, par exemple un motocycle, véhicule multi-trains (camion), ou autres. De même, bien qu'il a été décrit un capteur ABS sous la forme d'un encodeur magnétique de la vitesse de rotation de la roue, en variante, le cap- teur ABS est un encodeur optique, comprenant un disque denté associé à des moyens d'émission d'un faisceau lumineux disposé en vis-à-vis du boîtier de capteur de l'autre côté du disque et la cellule d'encodeur est sensible aux variations de luminosité, donc du champ électromagnétique, provoquées par le pas-sage successif des dents du disque, comme cela est connu en soi. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mesure de la vitesse de rotation d'une roue (10), notamment d'une roue de véhicule automobile, comportant: - un boîtier (22) ; - une carte de circuits imprimés (32; 64) logée dans le boîtier; et une cellule d'encodeur (38) montée sur la carte de circuits imprimés sensible aux variations de champ magnétique ou électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un accéléromètre (44; 46) monté sur la carte de circuits imprimés (32; 64) et propre à mesurer une accélération de la roue selon au moins un premier axe prédéterminé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'extraction d'une composante de l'accélération délivrée par le au moins un accéléromètre, selon un second axe prédéterminé et en fonction d'un angle d'inclinaison (A) prédéterminé. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte de circuits imprimés (64) comprend une première et une seconde portions (P1, P2) inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle prédéterminé (B), la cellule d'encodeur étant montée sur ladite première portion et le au moins un accéléromètre étant monté sur ladite seconde portion. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le au moins un accéléromètre (44) est monté incliné d'un angle prédéterminé (B) par rapport au plan de la carte de circuits imprimés. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le au moins un accéléromètre est un accéléromètre dont le premier axe est incliné d'un angle prédéterminé par rapport au plan de ses bornes de connexion. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carte de circuits imprimés est une carte à film souple. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cellule et le au moins accéléromètre partagent une li- gne d'alimentation électrique (40) commune. 8. Train de roulage de véhicule, notamment de véhicule automobile, comportant une roue (10) montée sur un essieu (12) et un système de mesure de la vitesse de rotation de la roue (10), ce système comprenant un disque d'encodeur (14) monté sur l'essieu (12) couplé à un dispositif pour la mesure de la vitesse de rotation de la roue (10), ledit dispositif comportant: - un boîtier (22) ; - une carte de circuits imprimés (32; 64) logée dans le boîtier; et - une cellule d'encodeur (38) montée sur la carte de circuits imprimés sensible aux variations de champ magnétique ou électromagnétique générées par le disque d'encodeur (14), cette cellule d'encodeur (38) étant logée au ni-veau d'une face avant du boîtier en vis-à-vis du disque d'encodeur (14), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un accéléromètre (44; 46) monté sur la carte de circuits imprimés (32; 64) et propre à mesurer une accélération selon au moins un premier axe prédéterminé. 9. Train de roulage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'extraction d'une composante selon un second axe prédéterminé de l'accélération délivrée par le au moins un accéléromètre en fonction d'un angle d'inclinaison prédéterminé de montage du boîtier sur la roue du véhicule. 10. Train de roulage selon la revendication 8, caractérisé en ce le premier axe de mesure du au moins un accéléromètre est dans un plan horizontal de la roue du véhicule. 11. Train de roulage selon la revendication 10, caractérisé en ce que la carte de circuits imprimés (64) comprend une première portion (P1) inclinée d'un premier angle prédéterminé par rapport à un plan horizontal de la roue (10) et une seconde portions (P1, P2) inclinées par rapport à la portion (P1) d'un second angle prédéterminé (B) de sorte que la dite seconde portion (P2) est dans un plan horizontal de la roue du véhicule, la cellule d'encodeur étant montée sur ladite première portion et le au moins un accéléromètre étant monté sur ladite seconde portion. 12. Train de roulage selon la revendication 10, caractérisé en ce que au moins un accéléromètre (44) est monté incliné d'un angle prédéterminé (B) par rapport au plan de la carte de circuits imprimés (32) de sorte que le premier axe de mesure est dans un plan horizontal de la roue du véhicule. 13. Train de roulage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le au moins un accéléromètre est un accéléromètre dont le premier axe est incliné d'un angle prédéterminé par rapport au plan de ses bornes de connexion pour être dans un plan horizontal de la roue du véhicule.