Brevet FR2909756A1 — publié le 20080613

L'invention concerne un système de détection de mouvement pour véhicule automobile, permettant de détecter le mouvement d'une pièce et notamment d'une pièce métallique. L'invention concerne notamment un détecteur de rotation d'une pièce. Elle est plus particulièrement applicable aux capteurs de vitesse de roues tels que les capteurs de vitesse prévus dans les automobiles. De plus en plus on a besoin dans l'industrie automobile de capteurs permettant de détecter avec précision les vitesses de rotation des roues. En effet, ces vitesses constituent des paramètres importants dans le fonctionnement des systèmes de contrôle dynamique de trajectoire. Un système de contrôle dynamique de trajectoire ESP (Electronic Stablity Program en terminologie anglo-saxonne) est un système qui permet d'éviter et/ou de corriger les instabilités latérales d'un véhicule. Ce système est fortement lié aux systèmes de commande des roues du véhicule et notamment au système de freinage. Le système d'antiblocage des roues (ABS) (Antilock Braking System) empêche que les roues ne se bloquent lors d'un freinage et le système d'antipatinage (ASR) évite que les roues ne patinent lors d'un démarrage ou lors d'une accélération sur un sol dont l'adhérence n'est pas suffisante au regard de l'accélération impulsée au véhicule. 1 2909756 2 Le système ESP est un système plus global qui gère le comportement général du véhicule et qui assiste le conducteur même dans des situations critiques. Il est capable d'intervenir sur le système ABS ainsi que sur le 5 système ASR. C'est ainsi qu'il permet de fournir une assistance au conducteur ou de compléter ses commandes dans différentes situation telles que: - le braquage des roues dans des conditions extrêmes, 10 - la stabilité directionnelle du véhicule dans des plages limites d'utilisation, - l'utilisation des conditions d'adhérence des pneumatiques sur le sol. Pour pouvoir évaluer le comportement du véhicule 15 et pour pouvoir élaborer des commandes permettant au véhicule de réaliser la trajectoire requise par le conducteur, le système de contrôle dynamique de trajectoire doit recevoir un grand nombre d'informations provenant de différents organes et capteurs du véhicule. 20 Cela nécessite un important câblage et de nombreux systèmes de connexion. C'est pourquoi, on a intérêt à diminuer ces cablages. Certains capteurs ont pour rôle de détecter les mouvements de pièces mécaniques. C'est le cas des 25 capteurs de vitesse qui mesurent la vitesse de rotation des roues. Certains types de capteurs utilisent la détection de champs magnétiques. La figure la illustre, par exemple, un tel système qui comporte une roue Rl 30 solidaire d'un essieu du véhicule ou actionné par celui- ci. La roue Rl comporte des indentations ou des reliefs, telle que IN1, réparties régulièrement sur sa périphérie. La surface supérieure de chaque relief est munie d'une 2909756 3 pièce aimantée AMI. A proximité de la périphérie de la roue est placé un détecteur magnétique tel qu'un détecteur à effet Hall S1 dont le rôle est de détecter le champ magnétique B induit par chaque aimant de la roue. 5 Le fonctionnement d'un tel détecteur est parfaitement connu dans la technique. On sait notamment qu'il comporte principalement une pièce Si en matériau de préférence semiconduteur dans laquelle on fait traverser un courant électrique. La pièce S1 est disposée de telle façon que 10 la direction de ce courant soit perpendiculairement au champ magnétique B à détecter. Une tension est alors détectée entre les faces opposées situées de part et d'autre du plan formé par la direction du courant et la direction du champ magnétique B. 15 Lors de la rotation de la roue R1, le détecteur S1 va donc pouvoir détecter le passage de chaque relief IN1. Chaque courant de détection est traité par un circuit électronique Cl qui transmet un signal électrique à un circuit de transmission TR lequel transmet un signal 20 de puissance suffisante vers des circuits de réception du véhicule. Pour améliorer l'efficacité du système, on peut prévoir que les aimants sont alternativement de polarités inversées, c'est-à-dire que deux aimants voisins 25 induisent des champs magnétiques Bl de sens contraires. La figure lb représente une autre forme de réalisation d'un tel système de détection à effet Hall. Dans ce système les reliefs de la roue dentée ne comportent pas de pièces aimantées. Par contre on 30 prévoit, un aimant B2 situé de préférence du côté opposé à la roue par rapport au détecteur S1. La roue R2 est en matériau présentant une bonne perméabilité magnétique de telle façon que le flux magnétique induit par l'aimant 2909756 4 AM2 a tendance à se referme par la roue R2. Lors de la rotation de la roue R2, le détecteur S1 détectera un maximum de champ magnétique à chaque passage d'un relief IN2 à proximité du détecteur. Le fonctionnement de ce 5 détecteur est similaire à celui de la figure la. Il présente simplement une facilité de réalisation notamment pour la réalisation de la roue R2. Cependant, de tels systèmes doivent être reliés par fils aux autres organes du véhicule ce qui constitue 10 un inconvénient. L'invention permet de résoudre ce problème en prévoyant un système autonome du point de vue de la transmission des signaux et de l'alimentation électrique. Le système de l'invention peut donc se présenter sous forme d'un organe sans connexion filaire 15 puisqu'il possède son propre système d'alimentation électrique et que la transmission des informations se fait par ondes radios. L'invention concerne donc un système de détection de mouvement pour équipement automobile comportant un 20 détecteur permettant de détecter un champ magnétique induit dans une pièce dont on veut détecter le mouvement et fournissant un signal électrique de détection à un circuit électronique de lecture. Un circuit d'émission HF est connecté au circuit de lecture. Il reçoit le signal 25 de lecture et fournit un signal HF à une antenne d'émission. Ce système de détection comporte alors avantageusement un noyau en matériau présentant une bonne perméabilité magnétique et situé dans le champ magnétique 30 à détecter. Le noyau est muni d'un bobinage électrique de façon que les variations du champ magnétique créent un courant électrique dans le bobinage. Les extrémités du bobinage sont connectées aux entrées d'un circuit 2909756 5 redresseur dont les sorties permettent d'alimenter en courant continu ledit circuit d'émission. Ce système comporte avantageusement une batterie d'alimentation électrique connectée aux sorties du 5 circuit redresseur par un circuit de charge de batterie. Selon une forme de réalisation de l'invention, le détecteur est un détecteur à effet Hall. Le système de détection de mouvement peut comporter une pièce mobile munie d'au moins un aimant 10 capable de se déplacer à proximité du détecteur et d'induire un champ magnétique dans le détecteur. Selon une forme préférée de réalisation, la pièce mobile est réalisée sous la forme d'une pièce circulaire qui comporte une pluralité d'aimants répartis sur 15 périphérie. Selon une variante de réalisation avantageuse de l'invention, ce système comporte: - une pièce mobile comportant au moins un élément présentent une perméabilité magnétique élevée, capable de 20 se déplacer à proximité du détecteur, - un aimant associé au détecteur et permettant d'induire un champ magnétique dans le détecteur et dans l'élément présentant une perméabilité magnétique élevée. La pièce mobile est alors réalisée 25 avantageusement sous la forme d'une pièce circulaire possédant une pluralité de reliefs répartis sur sa périphérie. L'invention concerne également un capteur de mouvement appliquant ainsi décrit. On pourra alors 30 prévoir que ce capteur comporte, disposé, selon un même axe, le détecteur, l'aimant et le noyau. L'invention concerne également un capteur de vitesse de roues appliquant le capteur de mouvement ainsi 2909756 6 décrit précédemment. Ce capteur de vitesse comporte alors une roue dentée destinée à être couplée mécaniquement à un essieu d'un véhicule. Les différents objets et caractéristiques de 5 l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre ainsi que dans les figures annexées qui représentent: - les figures la et lb, des systèmes de détection connus dans la technique et déjà décrits précédemment, 10 - la figure 2, un exemple de réalisation d'un système de détection selon l'invention, - la figure 3, une variante de réalisation d'un système de détection selon l'invention, - la figure 4, un exemple de capteur selon 15 l'invention. En se reportant à la figure 2, on va donc décrire un exemple de réalisation d'un Système de détection de mouvement selon l'invention. Les éléments de la figure lb que l'on retrouve sur cette figure 2 ont été désignés 20 autant que possible par les mêmes références. Ce système comporte une roue R2 munie de reliefs sur sa périphérie telle qu'une roue dentée. Cette roue dentée peut être une roue couplée à un essieu d'un véhicule pour réaliser une mesure de vitesse de rotation 25 de cet essieu. Un détecteur de champ magnétique est placé à proximité de la roue R2. Comme dans la figure lb, un aimant AM2 tel qu'un aimant permanent induit un champ magnétique. 30 La roue dentée est matériau présentant une bonne perméabilité magnétique et constitue un circuit magnétique pour le flux magnétique de l'aimant AM2. En raison des reliefs de la roue, la réluctance du circuit 2909756 7 magnétique varie lorsque la roue tourne et le flux magnétique détecté par le détecteur S1 varie donc également. Le détecteur détecte ainsi des valeurs variables du champ magnétique. 5 Selon l'invention, ces différentes valeurs sont transmises par le circuit Cl à un circuit de transmission THF qui en commande l'émission par l'antenne AN. Par exemple, un noyau NO présentant une bonne perméabilité magnétique est disposé à proximité de 10 l'aimant AM2. Il est, par exemple, accolé à l'aimant AM2 pour offrir un circuit magnétique au flux magnétique. Les variations de flux magnétique dues aux variations de la réluctance sont également perceptibles dans le noyau NO. Un bobinage électrique BOl est placé autour du 15 noyau NO. Les variations de flux magnétique dans le noyau donnent lieu à la création d'un courant alternatif dans le bobinage. Le courant créé est redressé par le redresseur RE et permet d'alimenter en courant les circuits du système de la figure 2 et notamment le 20 circuit de transmission THF. Le système de détection fonctionne donc de manière autonome et ne nécessite aucune liaison filaire aux autres organes du véhicule. La figure 3 représente une variante de réalisation dans laquelle on prévoit une batterie 25 d'alimentation BA. Cette batterie permet d'alimenter le circuit de transmission THF. Elle est connectée aux sorties du redresseur RE par un chargeur de batterie CH de type connu. La batterie permet donc d'alimenter en permanence le circuit de transmission THF et est 30 rechargée à chaque fois que la roue dentée tourne. Dans les exemples de réalisations qui précédent, on a prévu une roue possédant des reliefs (indentations). De façon générale, l'invention est applicable à une roue 2909756 8 qui présente des variations de réluctances réparties sur sa périphérie. Dans les exemples de réalisation des figures 2 et 3, on a prévu un aimant permanent (AM2). L'invention est 5 également applicable à un système dans lequel les reliefs de la roue dentée sont munis d'aimants tel que AMI comme cela est prévu dans la figure la. Dans ce cas, il n'est pas prévu d'aimant AM2 et le noyau BOl est accolé ou quasiment accolé au détecteur S1 de façon à capter les 10 flux magnétiques émis par les aimants de la roues RO. Dans la description qui précède, on a choisi d'appliquer le système de l'invention à la détection de la rotation d'une roue dentée mais l'invention est applicable, de façon générale à la détection de 15 mouvements de tout objet mécanique. De plus, les exemples de réalisation précédents utilisent des détecteurs à effet Hall. L'invention est néanmoins applicable à des systèmes utilisant tout autre type de détecteur magnétique. 20 La figure 4 représente un mode de réalisation compact d'un système de détection tel que décrit en relation avec la figure 3. Au détecteur S1 est accolé l'aimant permanent AM2 par l'intermédiaire éventuellement d'une plaque PM en 25 acier pour éviter la saturation du détecteur S1. Dans le prolongement de l'aimant est prévu le noyau magnétique NO autour duquel est bobiné le bobinage BOl. Sur le bobinage est disposé un boîtier contenant les circuits ASIC et RE. De préférence, le détecteur S1, l'aimant AM2 et 30 le noyau NO sont disposés selon un même axe. Des connexions telles que C01, CO2, CO3, CO4 connectent électriquement les circuits ASIC et RE aux 2909756 9 autres organes du système selon les schémas de la figure 3. La figure 4 représente donc une forme de réalisation d'un capteur qui sera destiné à être monté 5 dans une automobile à proximité d'un organe dont on doit détecter le mouvement. Par exemple dans le cas d'un capteur de vitesse de rotation de roue d'un véhicule, le capteur sera monté de telle façon que le détecteur Si soit à proximité d'une roue dentée en métal à bonne 10 perméabilité magnétique et qui sera entraînée en rotation par l'essieu de roue. Selon une forme de réalisation simplifiée conforme à la figure 2, le capteur ne comportera pas d'aimant permanent AM2. Le capteur sera monté de telle 15 façon que le détecteur Si soit à proximité de la pièce dont on veut détecter le mouvement. Cette pièce portera alors un élément aimanté. 20 REVENDICATIONS 1. Système de détection de mouvement pour automobile comportant un détecteur (Si) permettant de détecter un champ magnétique induit dans une pièce dont on veut détecter le mouvement et fournissant un signal électrique de détection à un circuit électronique de lecture (Cl) lequel fournit un signal de lecture, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (THF, AN) d'émission HF connecté au circuit de lecture (Cl), recevant le signal de lecture et fournissant un signal HF à une antenne d'émission (AN). 2. Système de détection de mouvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un noyau (NO) d'un matériau présentant une bonne perméabilité magnétique et situé dans ledit champ magnétique à détecter, le noyau étant muni d'un bobinage électrique (BO1) de façon que les variations dudit champ magnétique créent un courant électrique dans le bobinage, les extrémités du bobinage étant connectées aux entrées d'un circuit redresseur (RE) dont les sorties permettent d'alimenter en courant continu ledit circuit d'émission (THF). 3. Système de détection de mouvement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une batterie d'alimentation électrique (BA) connectée aux sorties du circuit redresseur (RE) par un circuit de charge de batterie (CH). 2909756 11 4. Système de détection de mouvement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détecteur (Si) est un détecteur à effet Hall 5. Système de détection de mouvement selon 5 l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce mobile (ROI) munie d'au moins un aimant (AMI) capable de se déplacer à proximité du détecteur (Si) et d'induire un champ magnétique dans le détecteur. 10 6. Système de détection de mouvement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte: - une pièce mobile (ROI) comportant au moins un élément (NIl) présentent une perméabilité 15 magnétique élevée et capable de se déplacer à proximité du détecteur (Si), - ainsi qu'un aimant (AM2, AM3) associé au détecteur (Sl) et permettant d'induire un champ magnétique dans ce détecteur (Si) ainsi que 20 dans l'élément (NIl) présentant une perméabilité magnétique élevée. 7. Système de détection de mouvement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce mobile (ROI) est une pièce circulaire qui comporte 25 une pluralité d'aimants répartis sur périphérie. 8. Système de détection de mouvement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce mobile est une pièce circulaire possédant une pluralité de reliefs répartis sur sa périphérie. 9. Capteur de mouvement appliquant le système selon l'une quelconque des revendications 2909756 12 précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, disposé selon un même axe, le détecteur (Sl), l'aimant (AM2) et le noyau (NO). 10. Capteur de vitesse de roues appliquant le 5 capteur de mouvement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une roue dentée destinée à être couplée mécaniquement à un essieu d'un véhicule.