Brevet FR2903486A1 — publié le 20080111

DISPOSITIF DE MESURE DE LA POSITION D'UN OUVRANT La présente invention concerne un dispositif de mesure de la position d'un ouvrant motorisé et un mécanisme d'entraînement pour l'actionnement de l'ouvrant par moteur. Un tel mécanisme d'actionnement d'ouvrant est en particulier destiné à être installé sur un véhicule automobile pour permettre l'ouverture et la fermeture d'une vitre, d'un hayon ou toit ouvrant du véhicule ou d'une porte coulissante par exemple. De manière connue en soi, un mécanisme de lève-vitre est utilisé dans un véhicule automobile muni d'une vitre pour transmettre à la vitre une force d'entraînement. Il est par ailleurs connu, en particulier sur le véhicule de type Vectra de la marque Opel, un hayon motorisé auto-ouvrant. Deux vérins équilibreurs à gaz permettent d'ouvrir le hayon. Un câble de traction est fixé par l'une de ses extrémités à l'un des vérins et par l'autre de ses extrémités à un système motorisé solidaire de la carrosserie du véhicule de sorte à pouvoir comprimer le vérin et fermer ainsi le hayon. Il est également connu, en particulier sur le véhicule de type 807 de la marque Peugeot, une porte coulissante motorisée. L'actionnement d'une porte coulissante est réalisé au moyen d'un câble de traction fixé entre la porte et un système motorisé solidaire de la carrosserie du véhicule. De même, un toit ouvrant motorisé peut être actionné par un câble de traction fixé entre le toit ouvrant et un système motorisé solidaire de la carrosserie du véhicule. Quel que soit le mécanisme d'entraînement à câble considéré, le système motorisé comprend généralement un tambour cylindrique entraîné en rotation par un système de réduction à pignons et/ou roue et vis sans fin, entraîné par un moteur. Les mécanismes d'entraînement motorisés sont en outre généralement associés à une unité électronique de commande. Lors de l'actionnement d'un ouvrant motorisé, qu'il s'agisse d'une vitre, d'un hayon, d'un toit ouvrant ou d'une porte coulissante, il est nécessaire de connaître précisément la position relative de l'ouvrant dans sa course. Cette mesure de la position de l'ouvrant doit en outre être absolue afin de permettre la reprise de l'actionnement après une coupure d'alimentation. Le simple comptage du nombre de tours moteur du système d'entraînement motorisé ne permet donc pas une mesure absolue de la position de l'ouvrant dans sa course. Les exigences de sécurité de la plupart des constructeurs automobiles conduisent à l'utilisation d'un capteur de R\Brevets\24400\24486--060630-05ARM434-texte dépôt doc 2903486 2 mesure de position absolue dans les systèmes motorisés d'actionnement d'ouvrants. Un capteur de position absolue doit fournir une unique valeur pour chaque position intermédiaire de l'ouvrant. On peut utiliser un capteur de mesure constitué d'un potentiomètre. Un tel 5 capteur est par exemple utilisé dans l'actionneur de hayon motorisé de l'Opel Vectra. La figure 1 montre un mécanisme motorisé pour entraînement d'ouvrant comprenant un potentiomètre pour déterminer de manière absolue la position de l'ouvrant dans sa course. La figure 1 montre une plaque de support 100 du mécanisme d'entraînement 10 motorisé avec une crémaillère 110 guidant un câble de traction/compression 115. Un moteur 200 entraîne un système de réduction pignon/roue qui engrène sur la crémaillère afin de déplacer le câble 115 et entraîner l'ouverture ou la fermeture de l'ouvrant. La figure 1 montre aussi un potentiomètre 50 positionné sur le demi-boîtier 101 15 du mécanisme d'entraînement. Le potentiomètre 50 est actionné par une roue 220 entraînée par le système de réduction engrenant sur la crémaillère 110. Le rapport de réduction entre la roue 220 d'actionnement du potentiomètre et la crémaillère est tel que le potentiomètre effectue moins d'un tour, par exemple trois quart (3/4) de tour, sur toute la course de l'ouvrant. 20 De manière connue en soi, un potentiomètre comprend des pistes conductrices, généralement circulaires, dont la résistance électrique peut être modifiée progressivement en faisant tourner un axe de commande relié à un curseur en contact avec la piste. Le potentiomètre 50 constitue donc un capteur qui envoie un signal de tension qui varie selon la position d'un curseur sur une résistance. Ce signal de 25 tension est unique pour chaque position du curseur. Or, la position du curseur dans le potentiomètre 50 est commandée par la roue 220 d'actionnement du potentiomètre engrenée par le système de réduction entraînant la crémaillère 110. Ainsi, dans la mesure où le potentiomètre effectue moins d'un tour complet, chaque valeur de tension correspond à une position unique de la crémaillère. Le potentiomètre fournit 30 donc une mesure absolue de la position de l'ouvrant dans sa course. Cependant, bien que l'utilisation d'un potentiomètre fournisse une mesure absolue de la position de l'ouvrant dans sa course, il constitue un composant cher et encombrant qui s'use avec le déplacement mécanique répété du curseur sur les pistes R.\Brevets\24400\24486--060630-05AR.Pd434-texte dépôt. doc 2903486 3 résistives. Cette usure pose des problèmes de fiabilité et de répétitivité de la mesure. En outre, le potentiomètre ne fournit pas une mesure très précise. En effet, si le potentiomètre effectue 3/4 de tour sur toute la course de l'ouvrant, soit environ 1 m dans le cas d'une porte coulissante par exemple, pour mesurer un déplacement de 1 5 cm de l'ouvrant, il faut pouvoir mesurer une rotation de 2,7 du potentiomètre, ce qui correspond à un tout petit déplacement du curseur sur la piste résistive et donc à une différence de valeur de tension bien faible qui n'est pas forcément détectée ou bien interprétée par l'unité électronique. Or, une précision de l'ordre du mm est généralement requise pour la mise en oeuvre d'une application anti-pincement. 10 Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de mesure de la position d'un ouvrant qui soit fiable, précis, peu encombrant et peu onéreux et qui permette à la fois une mesure absolue et une mesure précise de la position de l'ouvrant dans sa course. A cet effet, l'invention propose d'utiliser deux paires composées chacune d'un 15 aimant rotatif et d'un double capteur à effet Hall. Un premier aimant effectue plusieurs tours lors de la course complète de l'ouvrant pour une mesure précise de la position de l'ouvrant dans sa course et un deuxième aimant effectue une rotation de moins d'un tour lors de la course complète de l'ouvrant pour une mesure absolue de la position de l'ouvrant dans sa course. 20 Plus particulièrement l'invention propose un dispositif de mesure de la position d'un ouvrant sur une course entre une position fermée et une position ouverte de l'ouvrant, le dispositif de mesure comprenant : - un premier aimant adapté à effectuer une rotation de plus de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant, 25 - un deuxième aimant adapté à effectuer une rotation de moins de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant ; - un premier capteur à effet Hall et un deuxième capteur à effet Hall respectivement positionnés dans les champs tournants du premier aimant et du deuxième aimant ; 30 - une unité électronique de traitement des mesures des deux capteurs à effet Hall adaptée à déterminer une position absolue de l'ouvrant dans sa course. R.\Brevets\24400\24486--060630-05ARM434-tente dépôt doc 2903486 4 Selon les modes de réalisation, le dispositif de mesure selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier aimant est adapté à effectuer entre 5 et 10 tours complets sur l'ensemble de la course de l'ouvrant ; 5 - le deuxième aimant est adapté à effectuer une rotation comprise entre 180 et 350 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant ; - le premier aimant est solidarisé à une première roue et en ce que le deuxième aimant est solidarisé à une deuxième roue ; - le premier capteur à effet Hall et le deuxième capteur à effet Hall sont IO respectivement positionnés en vis-à-vis du premier aimant et du deuxième aimant. L'invention concerne aussi un mécanisme d'entraînement pour l'actionnement d'un ouvrant de véhicule automobile comprenant : - un moteur d'entraînement d'un câble adapté à actionner l'ouvrant selon 15 une course entre une position fermée et une position ouverte ; - un dispositif de mesure de la position de l'ouvrant selon l'invention. L'invention concerne en outre un véhicule automobile comprenant un ouvrant adapté à être actionné entre une position fermée et une position ouverte par le mécanisme d'entraînement de l'invention. 20 Selon les applications, l'ouvrant est choisi parmi une vitre, un hayon de coffre, un couvercle de coffre, une porte coulissante, un toit ouvrant. L'invention concerne aussi un procédé de détermination de la position d'un ouvrant sur une course entre une position fermée et une position ouverte de l'ouvrant, le procédé consistant à : 25 - effectuer une première mesure d'une variation angulaire de champ magnétique émis par un premier aimant solidarisé sur une première roue effectuant une rotation de plus de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant ; effectuer une deuxième mesure d'une variation angulaire de champ 30 magnétique émis par un deuxième aimant solidarisé sur une deuxième roue effectuant une rotation de moins de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant ; R: \Brevets\24400\24486--060630-05 A RM434-texte dépôt doc 2903486 5 - définir au moins deux portions dans la rotation de la deuxième roue, au moins une portion correspondant à un tour complet de la première roue ; - déterminer une position approximative de l'ouvrant dans une portion 5 de sa course à partir de la première mesure ; - déterminer une position précise de l'ouvrant dans sa course à partir de la composition de la deuxième mesure avec la première. Selon une caractéristique, la première mesure et la deuxième mesure sont effectuées simultanément et transmises à une unité électronique de traitement. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent : - figure 1, déjà décrite, une vue en perspective d'un mécanisme motorisé 15 d'entraînement d'ouvrant selon un art antérieur ; - figure 2, une vue en perspective d'un mécanisme motorisé d'entraînement d'ouvrant selon l'invention ; - figure 3, une vue en perspective de l'envers du mécanisme de la figure 2 ; - figure 4, une vue en perspective de l'agencement des capteurs et des 20 aimants dans un dispositif de mesure de la position d'un ouvrant selon l'invention ; -figure 5, un schéma illustrant les rotations relatives de chaque aimant du dispositif de mesure de la position d'un ouvrant selon l'invention. 25 Le dispositif de mesure selon l'invention va être décrit en référence aux figures 2 et 3. Les éléments identiques ou similaires à ceux décrits en référence à la figure 1 portent les mêmes numéros de référence. Les figures 2 et 3 montrent ainsi une plaque de support 100 et un demiboîtier 101 de mécanisme d'entraînement motorisé avec une crémaillère 110 guidant un câble de traction/compression 115. Un moteur 200 30 entraîne un système de réduction pignon/roue qui engrène sur la crémaillère afin de déplacer le câble 115 et entraîner l'ouverture ou la fermeture de l'ouvrant. La figure 2 montre aussi une première roue 230 du dispositif de mesure qui engrène via des disques d'engrenage avec un rapport de 1 sur le pignon 210 R \Brevets \24400\24486--060630-05A R M434-texte dépôt doc 2903486 6 d'actionnement de la crémaillère 110. Cette première roue 230 est ainsi adaptée à effectuer autant de tours que le pignon 210 d'actionnement de la crémaillère sur l'ensemble de la course de l'ouvrant. Par exemple, pour une course linéaire décrite par l'extrémité de l'ouvrant d'environ 2 m, le pignon 210 d'actionnement de la 5 crémaillère peut effectuer entre 6 et 8 tours. Un premier aimant 300 est solidaire de la première roue 230 du dispositif de mesure ; cet aimant 300 est désigné sur la figure 3 et sera décrit plus en détail en référence à la figure 4. Un premier capteur à effet Hall 310 comportant au moins une sonde à effet Hall est en outre positionné dans le champ tournant du premier aimant ; ce capteur 310 sera décrit plus en détail 10 en référence à la figure 4. Le premier aimant 300, solidaire de la première roue 230, effectuera autant de tours que le pignon 210 d'actionnement de la crémaillère sur l'ensemble de la course de l'ouvrant, soit 6 à 8 tours environ. Ce premier capteur 310 permet donc de mesurer une position très précise de l'ouvrant, de l'ordre de 5 mm ou moins. 15 La figure 2 montre également une deuxième roue 250 du dispositif de mesure qui est entraînée par la première roue 230 via une roue de réduction 240. Cette deuxième roue 250 est adaptée à effectuer moins d'un tour sur l'ensemble de la course de l'ouvrant. Par exemple, pour une course linéaire décrite par l'extrémité de l'ouvrant d'environ 2 m, la deuxième roue 250 du dispositif de mesure peut effectuer 20 seulement 3/4 de tour. Un deuxième aimant 500 est solidaire de la deuxième roue 250 du dispositif de mesure, cet aimant 500 est désigné sur la figure 3 et sera décrit plus en détail en référence à la figure 4. Un deuxième capteur à effet Hall 510 est en outre positionné dans le champ tournant du deuxième aimant ; ce capteur 510 sera décrit plus en détail en référence à la figure 4. Le deuxième aimant 500, solidaire de la 25 deuxième roue 250, effectuera une rotation de moins de 360 , par exemple 3/4 de tour, sur l'ensemble de la course de l'ouvrant. Ce deuxième capteur 510 permet donc de mesurer une position absolue mais peu précise de l'ouvrant sur l'ensemble de sa course. La figure 3 montre une carte de circuit imprimée 105 directement agencée sur 30 le mécanisme d'entraînement d'ouvrant selon l'invention. Cette carte de circuit imprimée 105 comprend des pistes de liaison électrique qui relient les pattes de connexion des capteurs à effet Hall 310, 510 à une puce de microprocesseur (non illustrée) d'une unité électronique adaptée à traiter les mesures fournies par lesdits R\Brevets\24400\24486--060630-05ARM434-texte dép5t.doc 2903486 7 capteurs. Les capteurs à effet Hall utilisés dans le dispositif de mesure selon l'invention peuvent être des composants, connus sous la référence 2SA-10, commercialisés par la société SENTRON AG. Ces capteurs fournissent directement des valeurs d'angles qui seront interprétés par l'unité électronique pour déterminer de 5 façon précise et absolue la position de l'ouvrant dans sa course. La figure 4 montre une vue schématique et éclatée des paires aimant/capteur Hall du dispositif de mesure de la position d'un ouvrant selon l'invention. Le schéma de la figure 4 n'est pas à l'échelle des figures 2 et 3 et vise uniquement à expliciter le fonctionnement du dispositif selon l'invention. 10 Chaque aimant 300, 500 est fixé sur l'arbre 235, 255 d'une roue d'engrenage 230, 250 avec laquelle il est solidarisé en rotation. Les aimants 300, 500 peuvent ainsi être situés d'un côté du demi-boîtier 101 et les roues 230, 250 du système d'entraînement d'un autre côté. En particulier, les aimants 300, 500 peuvent être du côté du demi-boîtier 101 recevant la carte de circuit imprimée 105 et donc 15 positionnés juste en face des capteurs à effet Hall 310, 510 qui sont positionnés directement sur la carte 105. Ce positionnement des capteurs à effet Hall 310, 510 juste en face des aimants rotatifs 300, 500 permet une détection fiable et précise des variations angulaires de champ magnétique. Dans un autre mode de réalisation, non illustré, la paroi du demi-boîtier 101 peut être située entre les aimants 300, 500 et les 20 capteurs à effet Hall 310, 510, par exemple pour fixer les aimants sur les roues, à condition d'utiliser des aimants de force suffisante pour que les variations de champ magnétique soient mesurées de manière fiable. Bien que d'autres agencements soient envisageables dans le cadre de l'invention, l'agencement de la figure 4 est compact, simple, économique et fiable 25 avec une détection directe des champs magnétiques rotatifs sans besoin d'éléments de guidage de flux. Ainsi, le système de réduction et d'entraînement de la crémaillère est situé d'un côté du demi-boîtier 101 alors que le moteur, la carte de circuit imprimé 105 avec les capteurs à effet Hall sont situés de l'autre côté du demi-boîtier 101. Selon les modes d'installation du mécanisme dans le véhicule, un accès facile et 30 direct peut ainsi être prévu aux éléments électriques et électroniques du mécanisme. La figure 5 illustre les rotations relatives des aimants du dispositif de mesure de la position d'un ouvrant selon l'invention. L'angle 01 correspond à l'angle de rotation du deuxième aimant lors d'un tour complet du premier aimant et l'angle 02 R.\Brevets\24400\24486--060630-05ARM434-texte dépôt. doc 2903486 8 correspond à une rotation complète du deuxième aimant, soit la rotation du deuxième aimant pour une course complète de l'ouvrant. On remarque que le deuxième aimant effectue une rotation 02 d'environ 270 , soit moins de 360 , sur l'ensemble de la course de l'ouvrant ; la valeur d'angle fournie par le deuxième capteur à effet Hall 5 n'est donc jamais cieux fois la même pour deux positions différentes de l'ouvrant dans sa course ; celte valeur d'angle fournie par la mesure du deuxième capteur à effet Hall indiquera donc de manière absolue la position de l'ouvrant dans sa course. Cependant, cette seule valeur d'angle du deuxième capteur à effet Hall ne permet pas de contrôler de façon précise la position de l'ouvrant dans sa course. 10 Par exemple, dans le cas où des capteurs 2SA-10 sont utilisés pour mesurer la position d'un ouvrant ayant une course linéaire décrite d'environ 2 m, et étant donné que le capteur a une précision de 1 , la position de l'ouvrant ne sera connue qu'avec une précision de 2/270, soit. 7,4 mm alors que le besoin est de 1 mm pour la mise en oeuvre de fonctions de sécurité telles que l'anti-pincement par exemple. 15 La valeur d'angle du deuxième capteur à effet Hall est donc corrélée avec la valeur d'angle du premier capteur à effet Hall pour apporter la précision nécessaire au contrôle de la position de l'ouvrant. On remarque que le deuxième aimant effectue une rotation 02 d'environ 40 à 45 pendant que le premier aimant effectue un tour complet. On peut donc définir six à sept cadrans contenus dans l'angle 02 de rotation 20 maximal du deuxième aimant, chaque cadran correspondant à un tour complet du premier aimant. Ainsi, un tour complet du premier aimant correspond à un déplacement d'environ 32 cm. La précision du capteur étant de 1 , la nouvelle position sera connue avec un précision de 0,32/360, soit 0,9 mm. Ainsi, lorsque le premier capteur à effet Hall indiquera une valeur d'angle qui 25 ne sera pas unique pour l'ensemble de la course de l'ouvrant mais représentative d'une position relative de l'ouvrant avec une précision de l'ordre du mm, la valeur d'angle fournie par le deuxième capteur à effet Hall permettra de discriminer le cadran correspondant au tour du premier aimant et fournira la position absolue de l'ouvrant dans sa course. Le traitement par l'unité électronique des deux valeurs 30 d'angles fournies par le premier et le second capteur à effet Hall permet donc de déterminer, à la fois de manière précise et de manière absolue, la position de l'ouvrant dans sa course. R \Brevets\24400\24486--060630-05A ItM434-texte dépôt doc 2903486 9 Bien entendu, les valeurs d'angles 02 et 81 indiquées plus haut à titre d'exemple peuvent être modifiées tant que les relations 01 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la position d'un ouvrant sur une course entre une position fermée et une position ouverte de l'ouvrant, le dispositif de mesure 5 comprenant : - un premier aimant (300) adapté à effectuer une rotation de plus de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant, - un deuxième aimant (500) adapté à effectuer une rotation de moins de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant, 10 - un premier capteur à effet Hall (310) et un deuxième capteur à effet Hall (510) respectivement positionnés dans les champs tournants du premier aimant (300) et du deuxième aimant (500), - une unité électronique de traitement des mesures des deux capteurs à effet Hall adaptée à déterminer une position absolue de l'ouvrant dans sa course. 15 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier aimant (300) est adapté à effectuer entre 5 et 10 tours complets sur l'ensemble de la course de l'ouvrant. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième aimant (500) est adapté à effectuer une rotation comprise entre 180 et 20 350 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant. 4. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier aimant (300) est solidarisé à une première roue (230) et en ce que le deuxième aimant (500) est solidarisé à une deuxième roue (250) 5. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 25 le premier capteur à effet Hall et le deuxième capteur à effet Hall sont respectivement positionnés en vis-à-vis du premier aimant et du deuxième aimant. 6. Mécanisme d'entraînement pour l'actionnement d'un ouvrant de véhicule automobile comprenant : - un moteur d'entraînement d'un câble adapté à actionner l'ouvrant selon une course R\Brevets\24400\24486ù 060630-05ARM434-texte dépôt doc 2903486 11 entre une position fermée et une position ouverte ; - un dispositif de mesure de la position de l'ouvrant selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Véhicule automobile comprenant un ouvrant adapté à être actionné entre une position fermée et une position ouverte par le mécanisme d'entraînement de la revendication 6. 8. Le véhicule automobile de la revendication 7, dans lequel l'ouvrant est choisi parmi une vitre, un hayon de coffre, un couvercle de coffre, une porte coulissante, un toit ouvrant. 9. Procédé de détermination de la position d'un ouvrant sur une course entre une position fermée et une position ouverte de l'ouvrant, le procédé consistant à : - effectuer une première mesure d'une variation angulaire de champ magnétique émis par un premier aimant solidarisé sur une première roue effectuant une rotation de plus de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant, - effectuer une deuxième mesure d'une variation angulaire de champ magnétique émis par un deuxième aimant solidarisé sur une deuxième roue effectuant une rotation de moins de 360 sur l'ensemble de la course de l'ouvrant, - définir au moins cieux portions dans la rotation de la deuxième roue, au moins une portion correspondant à un tour complet de la première roue ; - déterminer une position approximative de l'ouvrant dans une portion de sa course à partir de la première mesure ; - déterminer une position précise de l'ouvrant dans sa course à partir de la composition de la deuxième mesure avec la première. 10. Le procédé de la revendication 9, dans lequel la première mesure et la deuxième mesure sont effectuées simultanément et transmises à une unité électronique de traitement. R:\Brevets\24400\24486--060630-05ARM434-texte dépôt doc