Brevet FR2905171A1 — publié le 20080229

L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesure de la position angulaire d'un organe rotatif, notamment d'entraînement d'une crémaillère d'une direction assistée d'un véhicule. Les systèmes de direction assistée équipant les véhicules comprennent un dispositif dont la fonction est de générer le mouvement de la crémaillère de direction. En vue de déterminer la position de la crémaillère de direction, ces systèmes de direction comprennent, en outre, classiquement des moyens de mesure de la position angulaire absolue de l'organe rotatif. Ces moyens comportent un aimant solidarisé à l'organe rotatif et un capteur magnétique de position angulaire, tel qu'un capteur magnéto résistif, présentant une plage de mesure donnée, et adapté pour permettre : • lors d'un déplacement de l'organe rotatif dans la plage de mesure de ce capteur magnétique, de calculer des valeurs représentatives des positions angulaires de ce dernier dans ladite plage de mesure, et • d'incrémenter ou décrémenter un compteur de mémorisation du nombre de 15 révolutions effectuées, aux termes de chaque plage de mesure, consistant usuellement en une mémoire non volatile. De tels moyens de mesure ont pour avantage de permettre de calculer la position angulaire absolue de l'organe rotatif, ou rotor, à partir des valeurs angulaires et des valeurs du compteur obtenues au moyen d'un seul capteur angulaire. 20 Par contre, en vue d'obtenir une information de position absolue, ce principe impose de maintenir constamment alimenté le capteur magnétique de façon que tous les tours effectués par le rotor soient comptabilisés, que le véhicule ait le contact de mis ou non. Or, cette alimentation génère une consommation électrique non négligeable, et peut donc affecter l'état de charge de la batterie du véhicule, notamment lors d'un arrêt 25 prolongé dudit véhicule. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un dispositif de mesure présentant, en l'absence d'alimentation du capteur magnétique, un mode de veille engendrant une faible consommation électrique. Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif de mesure intégrant des 30 fonctions d'auto surveillance. A cet effet, l'invention vise, en premier lieu, un procédé de mesure de la position angulaire d'un organe rotatif au moyen d'un capteur magnétique de position angulaire, consistant : • à associer au capteur magnétique deux bascules à effet Hall, d'une part, 35 disposées dans une zone couverte par le champ magnétique généré par 2905171 2 l'aimant, lors de la rotation de ce dernier, et d'autre part, décalées l'une par rapport à l'autre, en considérant une trajectoire circulaire centrée sur l'aimant, de façon à basculer l'une après l'autre lors de la rotation dudit aimant, selon un ordre déterminé par le sens de rotation, 5 • et à effectuer une gestion des données fournies par le capteur magnétique et les bascules consistant : lors de l'alimentation du capteur magnétique, dans un mode dit actif, à calculer la position angulaire absolue de l'organe rotatif à partir des valeurs angulaires et des valeurs du compteur de mémorisation 10 obtenues au moyen ciu capteur magnétique, et en l'absence d'alimentation du capteur magnétique, dans un mode dit de veille, à alimenter les deux bascules et à surveiller les signaux délivrés par les dites bascules, de façon à détecter un éventuel déclenchement successif de ces dernières représentatif d'un déplacement de l'organe rotatif, et à permettre la comptabilisation de ce déplacement et des éventuels déplacements ultérieurs. Selon le principe de l'invention, en l'absence d'alimentation du capteur magnétique, c'est-à-dire par exemple en l'absence de contact dans le cas d'un véhicule, la comptabilisation des déplacements éventuels de l'organe rotatif est réalisée au moyen de deux bascules à effet Hall judicieusement positionnées. De telles bascules sont, en effet, conçues pour commuter lors d'une variation de l'intensité du champ magnétique détecté selon une direction donnée, de sorte que lors de la rotation d'un aimant, deux bascules positionnées conformément à l'invention sont amenées à commuter successivement l'une après l'autre lors de chaque demi tour effectué par ledit aimant. De plus, de telles bascules s'avèrent engendrer une consommation électrique notablement inférieure à celle du capteur magnétique, de sorte qu'elles permettent d'instaurer des modes de veille à consommation réduite. Il est à noter, en outre, que de telles bascules et le capteur magnétique associé présentent des caractéristiques dimensionnelles et fonctionnelles qui autorisent de les regrouper dans un ensemble compact, permettant de les activer avec un même aimant. De plus, en vue de réduire de façon optimale la consommation électrique en mode de veille, on alimente avantageusement les deux bascules au moyen d'une alimentation de type pulsée. Par ailleurs, selon un premier mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, dans le mode de veille, et suite à un déclenchement successif des deux bascules, on commande le rétablissement de l'alimentation électrique du capteur magnétique, de sorte 2905171 3 que selon cette procédure, les deux bascules sont utilisées pour réveiller ledit capteur magnétique. De plus, selon ce mode de mise en oeuvre et simultanément au rétablissement de l'alimentation électrique du capteur magnétique, on commande avantageusement une 5 temporisation au terme de laquelle on commande une nouvelle interruption de l'alimentation du capteur magnétique en l'absence, durant cette temporisation, d'incrémentation ou de décrémentation du compteur de mémorisation. Cette temporisation permet de limiter dans le temps les conséquences d'éventuels réveils intempestifs du capteur magnétique. 10 Selon un second mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, dans le mode de veille, et suite à un déclenchement successif des deux bascules, on comptabilise les révolutions éventuelles effectuées par l'organe rotatif par analyse des déclenchements ultérieurs desdites bascules. Par ailleurs, on maintient avantageusement l'alimentation des deux bascules dans 15 le mode actif, et on utilise les données fournies par les dites bascules à des fins de calcul redondant et de vérification de la valeur du nombre de révolutions effectuées. De plus, selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention : • on positionne physiquement les deux bascules de part et d'autre d'une position correspondant à au moins une frontière de la plage de mesure du capteur 20 magnétique, et • dans le mode actif, on maintient l'alimentation des deux bascules, et on vérifie que l'incrémentation du compteur de mémorisation intervient entre les déclenchements successifs desdites bascules. Cette disposition permet de vérifier l'intégrité de fonctionnement du dispositif de 25 mesure et, notamment de détecter des incidents tels que dérive du capteur magnétique, décollement de l'aimant ou défection d'une bascule. Selon ce principe, et à titre de mode de mise en oeuvre avantageux, on utilise ainsi un capteur magnétique présentant une plage de mesure de 180 , et on positionne les deux bascules symétriquement de part et d'autre d'un axe passant par deux points 30 correspondant aux valeurs 0 et 180 de la plage de mesure du capteur magnétique. L'invention s'étend à un dispositif de mesure de la position angulaire d'un organe rotatif comportant un aimant solidaire de l'organe rotatif, et un capteur magnétique de position angulaire, tel qu'un capteur magnéto résistif, fixe par rapport à l'aimant, ledit dispositif de mesure comprenant selon l'invention : 35 • deux bascules à effet Hall, d'une part, disposées dans une zone couverte par le champ magnétique généré par l'aimant, lors de la rotation de ce dernier, et d'autre part, décalées l'une par rapport à l'autre, en considérant une trajectoire 2905171 4 circulaire centrée sur l'aimant, de façon à basculer l'une après l'autre lors de la rotation dudit aimant, selon un ordre déterminé par le sens de rotation, • des moyens d'alimentation électrique du capteur magnétique et des deux bascules adaptés, en l'absence d'alimentation du capteur magnétique, dans un 5 mode dit de veille, pour alimenter les deux bascules, et • une unité de gestion programmée : lors de l'alimentation du capteur magnétique, dans un mode dit actif, pour calculer la position angulaire absolue de l'organe rotatif au moyen dudit capteur magnétique, et 10 dans le mode de veille, pour surveiller les signaux délivrés par les deux bascules, de façon à détecter un éventuel déclenchement successif desdites bascules représentatif d'un déplacement de l'organe rotatif, et à permettre la comptabilisation de ce déplacement et des éventuels déplacements ultérieurs. 15 D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins : • la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de mesure conforme à l'invention, 20 • la figure 2 est un graphique représentant la courbe de réponse du capteur magnétique d'un dispositif de mesure selon l'invention, et • la figure 3 est un graphique représentant les courbes de réponse des deux bascules d'un dispositif de mesure selon l'invention. Le dispositif de mesure selon l'invention représenté à la figure 1 consiste en un 25 dispositif de mesure de la position angulaire d'un organe rotatif R d'entraînement d'une crémaillère d'une direction assistée d'un véhicule. Ce dispositif de mesure comprend, en premier lieu : • un aimant 1 solidarisé à l'organe rotatif R, • un capteur magnéto résistif 2 comportant une plage de mesure de 0 à 180 , 30 fixe par rapport à l'organe rotatif R, • et deux bascules à effet Hall 3, 4 fixes par rapport à l'organe rotatif R, disposées dans la zone de couverture de l'aimant 1, symétriquement de part et d'autre et à faible distance d'un axe X passant par deux points correspondant aux valeurs 0 et 180 de la plage de mesure du capteur magnétique 2. 35 Ce dispositif de mesure comprend, en outre, une unité de gestion 5 incorporant au moins une mémoire non volatile 6. 2905171 5 Ce dispositif de mesure comprend, enfin, des moyens d'alimentation électrique du capteur magnétique 2 et des deux bascules 3, 4, comportant : • une source d'alimentation électrique 7 consistant classiquement en la batterie du véhicule, 5 • un interrupteur 8 de coupure de l'alimentation du capteur magnétique 2, • et une alimentation de type pulsée 9 des deux bascules 3, 4. Le principe de fonctionnement du dispositif de mesure selon l'invention est explicité cii-dessous en se référant aux figures 2 et 3. En premier lieu, dans un mode dit actif correspondant à l'état fermé de 10 l'interrupteur 8, la position angulaire absolue de l'organe rotatif R est déterminée à partir d,e la courbe de réponse 20 du capteur magnétique 2 qui, tel que représentée à la figure 2, permet : • lors d'un déplacement de l'organe rotatif R dans la plage de mesure de ce capteur magnétique 2, de calculer des valeurs représentatives des positions 15 angulaires de ce dernier dans ladite plage de mesure, • et, aux termes de chaque plage de mesure, d'incrémenter ou de décrémenter la mémoire non volatile 6 : incrémentation du nombre de demi-tours (n) lors d'une transition du signal de 180 à 0 , 20 décrémentation du nombre de demi-tours (n) lors d'une transition du signal de 0 à 180 ). En second lieu, dans un mode dit de veille correspondant à l'état ouvert de l'interrupteur 8, les deux bascules 3, 4 permettent de détecter un éventuel déplacement de l'organe rotatif R qui se traduit par un déclenchement successif desdites deux 25 bascules. Une fois ce double déclenchement initial détecté et comptabilisé, la comptabilisation des éventuels déplacements ultérieurs peut ensuite être réalisée : • dans le mode de veille, par comptabilisation des doubles déclenchements des bascules 3, 4, tel que représenté à la figure 3 (les courbes de réponse 30 et 40 30 sont issues des bascules 3 et 4), • par rétablissement de l'alimentation électrique du capteur magnétique 2. De plus, dans cette hypothèse, une temporisation est déclenchée simultanément à ce rétablissement, visant à commander une nouvelle interruption de l'alimentation du capteur magnétique 2 en l'absence, durant cette temporisation, 35 d'incrémentation ou de décrémentation de la mémoire non volatile 6. Par ailleurs, dans le mode actif, les deux bascules 3, 4 peuvent être également utilisées : 2905171 6 • à des fins de calcul redondant et de vérification de la valeur du nombre de révolutions effectuées, • afin de vérifier que les transitions du capteur magnétique 2 (représentées sur la courbe de réponse 20) interviennent entre les déclenchements successifs des 5 deux bascules 3, 4 (représentés sur les courbes respectives 30 et 40), et donc de vérifier l'intégrité de fonctionnement du dispositif de mesure. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la position angulaire d'un organe rotatif (R), tel qu'un dispositif d'entraînement d'une crémaillère d'une direction assistée d'un véhicule, consistant à solidariser un aimant (1) sur l'organe rotatif (R) et à mesurer la position angulaire dudit organe rotatif au moyen d'un capteur magnétique de position angulaire (2) à alimentation électrique, tel qu'un capteur magnéto résistif, présentant une plage de mesure donnée, ledit capteur magnétique étant adapté pour permettre, lors de son alimentation électrique : • lors d'un déplacement de l'organe rotatif (R) dans la plage de mesure de ce capteur magnétique (2), de calculer des valeurs représentatives des positions 10 angulaires de ce dernier dans ladite plage de mesure, et • aux termes de chaque plage de mesure, d'incrémenter ou de décrémenter un compteur (6) de mémorisation du nombre de révolutions effectuées, ledit procédé de mesure étant caractérisé en ce qu'il consiste : à associer au capteur magnétique (2) deux bascules à effet Hall (3, 4), d'une 15 part, disposées dans une zone couverte par le champ magnétique généré par l'aimant (1), lors de la rotation de ce dernier, et d'autre part, décalées l'une par rapport à l'autre, en considérant une trajectoire circulaire centrée sur l'aimant (1), de façon à basculer l'une après l'autre lors de la rotation dudit aimant, selon un ordre déterminé par le sens de rotation, et 20 à effectuer une gestion des données fournies par le capteur magnétique (2) et les bascules (3, 4) consistant : • lors de l'alimentation du capteur magnétique (2), dans un mode dit actif, à calculer la position angulaire absolue de l'organe rotatif (R) à partir des valeurs angulaires et des valeurs du compteur de mémorisation (6) obtenues au moyen 25 du capteur magnétique (2), et • en l'absence d'alimentation du capteur magnétique (2), dans un mode dit de veille, à alimenter les deux bascules (3, 4) et à surveiller les signaux délivrés par les dites bascules, de façon à détecter un éventuel déclenchement successif de ces dernières représentatif d'un déplacement de l'organe rotatif (R), et à 30 permettre la comptabilisation de ce déplacement et des éventuels déplacements ultérieurs. 2/ Procédé de mesure selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on alimente les deux bascules (3, 4) au moyen d'une alimentation (9) de type pulsée. 31 Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, 35 dans le mode de veille, et suite à un déclenchement successif des deux bascules (3, 4), on commande le rétablissement de l'alimentation électrique du capteur magnétique (2). 2905171 8 41 Procédé de mesure selon la revendication 3 caractérisé en ce que, dans le mode de veille, simultanément au rétablissement de l'alimentation électrique du capteur magnétique (2), on commande une temporisation au terme de laquelle on commande une nouvelle interruption de l'alimentation du capteur magnétique (2) en l'absence, durant 5 cette temporisation, d'incrémentation ou de décrémentation du compteur de mémorisation (6). 51 Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, dans le mode de veille, et suite à un déclenchement successif des deux bascules (3, 4), on comptabilise les révolutions éventuelles effectuées par l'organe rotatif (R) par analyse des déclenchements ultérieurs desdites bascules. 61 Procédé de mesure selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, dans le mode actif, on maintient l'alimentation des deux bascules (3, 4), et on utilise les données fournies par les dites bascules à des fins de calcul redondant et de vérification de la valeur du nombre de révolutions effectuées. 7/ Procédé de mesure selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ceque: • on positionne physiquement les deux bascules (3, 4) de part et d'autre d'une position (X) correspondant à au moins une frontière de la plage de mesure du capteur magnétique (2), • et, dans le mode actif, on maintient l'alimentation des deux bascules (3, 4), et on vérifie que l'incrémentation du compteur de mémorisation (6) intervient entre les déclenchements successifs desdites bascules. 81 Procédé de mesure selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'on utilise un capteur magnétique (2) présentant une plage de mesure de 180 , et en ce qu'on positionne les deux bascules (3, 4) symétriquement de part et d'autre d'un axe (X) passant par deux points correspondant aux valeurs 0 et 180 de la plage de mesure du capteur magnétique (2). 91 Dispositif de mesure de la position angulaire d'un organe rotatif (R), tel qu'un dispositif d'entraînement d'une crémaillère d'une direction assistée d'un véhicule, comportant un aimant (1) solidaire de l'organe rotatif (R), et un capteur magnétique de position angulaire (2), tel qu'un capteur magnéto résistif, fixe par rapport à l'aimant (1), ledit dispositif de mesure étant caractérisé en ce qu'il comprend : • deux bascules à effet Hall (3, 4), d'une part, disposées dans une zone couverte par le champ magnétique généré par l'aimant (1), lors de la rotation de ce 35 dernier, et d'autre part, décalées l'une par rapport à l'autre, en considérant une trajectoire circulaire centrée sur l'aimant (1), de façon à basculer l'une après 2905171 9 l'autre lors de la rotation dudit aimant, selon un ordre déterminé par le sens de rotation, • des moyens d'alimentation électrique (7-9) du capteur magnétique (2) et des deux bascules (3, 4), adaptés, en l'absence d'alimentation du capteur 5 magnétique (2), dans un mode dit de veille, pour alimenter les deux bascules (3, 4), et • une unité de gestion (5) programmée : • lors de l'alimentation du capteur magnétique (2), dans un mode dit actif, pour calculer la position angulaire absolue de l'organe rotatif (R) au moyen dudit 10 capteur magnétique, et clans le mode de veille, pour surveiller les signaux délivrés par les deux bascules (3, 4), cle façon à détecter un éventuel déclenchement successif desdites bascules représentatif d'un déplacement de l'organe rotatif (R), et à permettre la comptabilisation de ce déplacement et des éventuels déplacements ultérieurs 15