Brevet FR2930988A1 — publié le 20091113

L'invention concerne un codeur destiné à être monté sur un organe tournant, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel codeur. En particulier, l'invention concerne un codeur apte à délivrer une information de position angulaire absolue de l'organe tournant. Dans une application envisagée, un codeur selon l'invention peut être monté sur un arbre de colonne de direction pour connaître sa position angulaire absolue, de sorte à permettre le pilotage d'un système d'assistance électrique à la direction d'un véhicule automobile. Selon une autre application, l'information de position angulaire absolue issue du codeur peut être utilisée pour commander la commutation d'un moteur à commutation électronique. Pour déterminer la position angulaire absolue d'un organe tournant, on connait l'utilisation ; d'un codeur destiné à être monté solidairement en rotation dudit organe tournant, ledit codeur comprenant un aimant sur lequel est formé une piste magnétique multipolaire principale et une piste magnétique multipolaire secondaire, la piste secondaire comprenant une singularité de référence ; et d'un capteur comprenant deux motifs d'éléments sensibles qui sont aptes à détecter les signaux délivrés par les pistes du codeur, lesdits motifs étant disposés respectivement à distance d'entrefer d'une piste pour former un signal représentatif de la position angulaire de ladite piste, ledit capteur comprenant en outre un dispositif de traitement des signaux issus des motifs pour déterminer la position angulaire absolue de l'organe tournant par rapport à la position définie par la singularité de référence. Dans ce type de réalisations, la détermination de la position angulaire absolue impose la lecture préalable de la singularité, ce qui peut s'avérer un problème notamment dans le cas où ladite singularité est positionnée à l'opposé du capteur lors du montage du codeur sur l'organe tournant. 2 En effet, l'organe doit alors tourner d'un angle important pour disposer la singularité en regard du motif d'éléments sensibles, alors que, notamment dans une application pour une colonne de direction, la plage angulaire de rotation de l'organe peut demeurer faible pendant un temps important. Il en résulte donc que, après l'activation du dispositif de traitement, la disponibilité de la position angulaire absolue ne peut pas être rapidement garantie. L'invention a pour but de résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant notamment un codeur dont la singularité de référence peut être positionnée lors 10 du montage dudit codeur sur l'organe tournant. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un codeur destiné à être monté sur un organe tournant, ledit codeur comprenant un élément générateur d'informations qui est associé sur une armature annulaire destinée à 15 permettre le montage dudit codeur sur ledit organe, ledit élément comprenant une piste de lecture qui est pourvue d'une singularité de référence, ledit codeur comprenant en outre un moyen d'indexation de la position angulaire de ladite singularité par rapport à ladite armature. 20 Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de réalisation d'un tel codeur, dans lequel, après association de l'élément sur l'armature, la piste de lecture est formée en positionnant la singularité de référence par rapport au moyen d'indexation. 25 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : les figures 1 représentent un codeur selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement vu d'arrière (figure la) et en coupe partielle selon la ligne BB (figure lb) ; 30 - la figure 2 est une vue en perspective arrière d'un codeur selon une variante du mode de réalisation de la figure 1 ; - les figures 3 représentent un codeur selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement en perspective arrière (figure 3a) et en coupe partielle selon la ligne BB (figure 3b) ; les figures 4 à 6 représentent chacune un codeur selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement vu d'arrière (figures 4a, 5a, 6a) et en coupe partielle selon la ligne BB (figures 4b, 5b, 6b) ; - les figures 7 et 8 sont des vues arrières d'un codeur selon respectivement un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 9 et 10 représentent chacune un codeur selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement vu d'arrière (figures 9a, 10a) et en coupe partielle selon la ligne BE3 (figures 9b, 10b). En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous différents modes de réalisation d'un codeur destiné à être monté solidairement en rotation sur un organe tournant. Dans un exemple d'application, l'organe tournant est un arbre d'une colonne de direction ou un arbre d'un moteur électrique. Le codeur comprend un élément 1 générateur d'informations, notamment relatives à la position angulaire absolue de l'organe tournant, c'est-à-dire à la position angulaire dudit organe par rapport à une position de référence. Selon une réalisation, l'élément 1 peut comprendre un aimant formé d'une matrice, par exemple réalisée à base d'un matériau plastique ou élastomérique, dans laquelle sont dispersées des particules magnétiques, notamment des particules de ferrite. L'aimant 1 comprend deux pistes annulaires de lecture qui sont formées concentriquement en étant adjacentes radialement, respectivement une piste magnétique multipolaire principale et une piste magnétique multipolaire secondaire. Par multipolaire, on entend une succession alternée de pôles Nord et Sud qui s'étend selon la direction de rotation de l'organe tournant. En outre, la piste secondaire est pourvue d'une singularité de référence, dont la position angulaire est utilisée pour déterminer la position angulaire absolue de 4 l'organe tournant. Par singularité, on entend notamment au moins un pôle de la piste secondaire dont la largeur est agencée pour former un déphasage avec le pôle correspondant de la piste principale. Ainsi, en utilisant un capteur de lecture des signaux délivrés par chacune des pistes, il est possible de déterminer la position angulaire absolue de l'organe tournant par rapport à la position définie par la singularité de référence. En particulier, le capteur peut comprendre un motif d'éléments sensibles pour chacune des pistes, notamment sous forme d'une barrette de sondes à effet Hall, de magnétorésistances ou de magnétorésistances géantes. Un principe d'obtention de la position angulaire absolue, ainsi que différents modes de réalisation des singularités magnétiques, sont décrits notamment dans les documents FR-2 769 088 et EP-0 871 014. Le codeur comprend une armature 2 annulaire rigide, notamment réalisé en tôle métallique emboutie, sur laquelle l'élément 1 est associé, ladite armature permettant le montage dudit codeur sur l'organe tournant. Dans les modes de réalisation représentés, l'armature 2 comprend une portée radiale d'association 2a de l'élément, sur laquelle ledit élément peut être associé, par exemple par surmoulage, par collage ou par des moyens mécaniques. En outre, l'armature 2 comprend une portée axiale 2b de montage du codeur par emmanchement sur la périphérie de l'organe tournant. Par ailleurs, les portées d'association 2a et de montage 2b sont raccordées par une portée axiale 2c qui est adjacente à la portée d'association 2a et par une portée radiale 2d qui est adjacente à la portée de montage 2b. Cette réalisation permet une lecture faciale des informations délivrées par le codeur. Le codeur comprend en outre un moyen d'indexation de la position angulaire de la singularité de référence par rapport à l'armature 2. Le procédé de réalisation du codeur prévoit alors l'association de l'élément 1 sur l'armature 2, puis la formation des pistes de lecture, notamment au moyen d'une tête d'aimantation, en positionnant la singularité de référence par rapport au moyen d'indexation. Ainsi, le positionnement de la singularité de référence par rapport à l'armature 2 est réalisé lors de la formation des pistes de lecture. Selon une réalisation, le moyen d'indexation est réalisé préalablement à la 5 formation des pistes de lecture. Ainsi, le moyen d'indexation peut être utilisé lors de la formation des pistes de lecture de sorte à positionner la singularité de référence par rapport à lui. En particulier, un outil de maintien de l'armature 2 lors de l'aimantation peut comprendre un moyen complémentaire au moyen d'indexation de sorte à permettre le positionnement relatif de ladite armature par rapport à la tête d'aimantation. Selon une autre réalisation, le moyen d'indexation peut être réalisé lors de la formation des pistes de lecture, par exemple en prévoyant que la tête d'aimantation comprenne un moyen de marquage de l'élément 1, de sorte à pouvoir réaliser l'aimantation et le moyen d'indexation en une seule opération. En outre, lors du montage d'un codeur selon l'invention sur l'organe tournant, il est possible de positionner simplement la singularité de référence par rapport audit organe. En particulier, un outil de montage du codeur sur l'organe tournant peut comprendre un moyen qui coopère avec le moyen d'indexation, ledit moyen complémentaire de l'outil étant indexé par rapport à l'organe tournant pour permettre le positionnement relatif de la singularité et dudit organe tournant, notamment avec une précision de l'ordre de +1- 10°. Selon une réalisation, les moyens complémentaires des outils de maintien de l'armature 2 lors de l'aimantation et lors du montage peuvent être de structure identique. Sur les figures 1 à 8, le moyen d'indexation comprend une singularité géométrique qui est formée sur l'armature 2. Sur les figures 1 à 4, la singularité géométrique comprend une empreinte, le moyen complémentaire des outils de maintien de l'armature 2 comprenant une contre empreinte. Selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, l'empreinte 3 est formée d'un orifice débouchant qui est réalisé dans la portée radiale 2d, respectivement suivant une géométrie rectangulaire (figure 1) et oblongue (figure 2). La réalisation selon la figure 2 est particulièrement avantageuse en prévoyant que le moyen complémentaire des outils de maintien de l'armature 2 comprenne une saillie destinée à être goupillée dans l'orifice 3. En effet, on évite ainsi que la liaison entre les outils et l'armature 2 soit hyperstatique. En outre, la précision du centrage des outils par rapport à l'armature 2 peut être limitée, tout en conservant le positionnement angulaire entre eux. La figure 3 présente un mode de réalisation dans lequel l'empreinte 4 présente une géométrie rectangulaire qui n'est pas débouchante. Cette empreinte 4 peut notamment être réalisée par emboutissage localisé de la face arrière de la zone correspondante de la portée radiale 2d. Sur la figure 4, l'empreinte 5 est réalisée localement, notamment par emboutissage, sur le congé de raccordement entre les portées axiale 2c et radiale 2d. Ces réalisations permettent aux outils de maintien de l'armature 2 de coopérer par appui sur l'empreinte 3-5, à l'opposé de la face de l'armature 2 sur laquelle l'élément 1 est associé. 25 Selon les réalisations représentées sur les figures 5 à 8, le moyen d'indexation est formé sur la portée 2b de montage du codeur sur l'organe tournant. Sur la figure 5, le moyen d'indexation comprend une languette 6 qui est dirigée radialement vers l'extérieur, ladite languette étant formée sur l'extrémité libre de la portée 2b de montage. 30 En relation avec les figures 6 à 8, le moyen d'indexation forme détrompeur pour le montage du codeur sur l'organe tournant. Ainsi, ce montage ne peut être réalisé que suivant un positionnement angulaire relatif entre l'armature 2 et20 7 l'organe tournant, de sorte à assurer le positionnement de la singularité par rapport audit organe tournant. Sur la figure 6, le moyen d'indexation comprend deux empreintes 7a, 7b de 5 largeurs différentes qui sont prévues pour coopérer avec des saillies complémentaire formées sur l'organe tournant afin d'assurer un montage de type à clé. Sur les figures 7 et 8, la périphérie de l'organe tournant présente des 10 cannelures axiales sur lesquelles des cannelures complémentaires 8 de la portée de montage 2b viennent s'engager. Le mode de réalisation de la figure 7 prévoit une empreinte 8a qui est localisée sur les cannelures 8 de la portée de montage 2b, les cannelures de l'organe tournant comprenant une clavette destinée à être insérée dans ladite empreinte lors du montage. Dans le mode 15 de réalisation de la figure 8, les cannelures 8 présentent un pas irrégulier pour former détrompeur. Dans ces réalisations, l'outil de maintien de l'armature 2 lors de l'aimantation présente une portée d'emmanchement de l'armature 2 dont la géométrie est 20 analogue à celle de la périphérie d'emmanchement de ladite armature sur l'organe tournant, de sorte à réaliser le positionnement de la singularité par rapport au moyen d'indexation lors de l'aimantation. En relation avec les figures 9 et 10, le moyen d'indexation comprend une 25 singularité visuelle qui est formée sur l'armature 2 et/ou sur l'élément 1. En particulier, cette réalisation permet de positionner visuellement la singularité de référence par rapport à l'armature 2, et donc ladite singularité par rapport à l'organe tournant lors du montage du codeur. 30 Sur la figure 9, une forme poinçonnée 9 est réalisée sur la face avant de la portée radiale 2d. Sur la figure 10, un orifice débouchant 10 est réalisé dans la portée d'association 2a, ledit orifice forme moyen d'indexation par visualisation 8 dudit élément au travers de lui. En particulier, l'élément 1 peut être surmoulé sur la portée d'association 2a pour remplir l'orifice 10. REVENDICATIONS1. Codeur destiné à être monté sur un organe tournant, ledit codeur comprenant un élément (1) générateur d'informations qui est associé sur une armature (2) annulaire destinée à permettre le montage dudit codeur sur ledit organe, ledit élément comprenant une piste de lecture qui est pourvue d'une singularité de référence, ledit codeur étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'indexation (3-10) de la position angulaire de ladite singularité par rapport à ladite armature. 2. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'indexation comprend une singularité géométrique qui est formée sur l'armature (2). 3. Codeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la singularité géométrique comprend une empreinte. 4. Codeur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'armature (2) 20 comprend une portée (2b) de montage sur l'organe tournant, le moyen d'indexation étant formé sur ladite portée. 5. Codeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen d'indexation forme détrompeur pour le montage du codeur sur l'organe 25 tournant. 6. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'indexation comprend une singularité visuelle qui est formée sur l'armature (2) et/ou sur l'élément (1) générateur d'informations. 7. Codeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'armature (2) comprend une portée (2a) d'association de l'élément (1), ladite portée 30comprenant un orifice débouchant (10) qui forme moyen d'indexation par visualisation dudit élément au travers dudit orifice. 8. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément (1) comprend une piste magnétique multipolaire principale et une piste magnétique multipolaire secondaire, ladite piste secondaire étant pourvue de la singularité de référence. 9. Procédé de réalisation d'un codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, après association de l'élément (1) sur l'armature (2), la piste de lecture est formée en positionnant la singularité de référence par rapport au moyen d'indexation. 10. Procédé de réalisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen d'indexation est réalisé préalablement à la formation de la piste de lecture. 11. Procédé de réalisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen d'indexation est réalisé lors de la formation de la piste de lecture.20