Brevet FR2930637A1 — publié le 20091030

L'invention concerne un montage d'un système de détermination de position angulaire sur un organe tournant. Pour déterminer la position angulaire absolue d'un organe tournant, on connait 5 un système comprenant : - un codeur destiné à être solidaire 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 ; et 10 un capteur comprenant un boîtier intégrant 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 15 de traitement des signaux issus des motifs pour déterminer la position angulaire absolue de l'organe tournant. En particulier, le document EP-1 353151 prévoit que la piste secondaire comprend un nombre de pôles magnétiques qui est différent de celui de la piste 20 principale, de sorte à pouvoir déterminer simplement la position angulaire selon le principe du vernier. En outre, ce type de systèmes de détermination présente l'avantage de prévoir un seul capteur pour lire chacune des pistes et pour traiter les signaux 25 correspondants, ce qui facilite grandement l'implantation du système tout en limitant son coût. Toutefois, l'utilisation d'un capteur unique impose une proximité des pistes ainsi qu'une disposition desdites pistes dans un même plan afin que chacun des 30 motifs d'éléments sensibles lise un niveau de champ magnétique comparable. Or, l'aimantation de deux pistes adjacentes sur un aimant doit être réalisée en une seule étape, ce qui s'avère difficile à réaliser lorsque lesdites pistes 2 présentent un nombre de pôles différents. En effet, il existe alors un décalage variable entre les pôles des deux pistes, ce qui conduit notamment à aimanter des pôles Nord en regard de pôles Sud. Par conséquent, compte tenu des contraintes de réalisation des têtes d'aimantation, aimanter un tel codeur comportant les deux pistes magnétiques principale et secondaire à proximité l'une de l'autre conduit à une qualité médiocre d'aimantation des pistes dudit codeur, ce qui réduit les performances du principe de détermination de la position angulaire. L'invention a pour but de résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant notamment un montage d'un système de détermination de position angulaire comprenant un codeur dont l'aimantation des pistes peut être réalisée séparément à l'aide de deux têtes d'aimantation. A cet effet, l'invention propose un montage d'un système de détermination de position angulaire sur un organe tournant, ledit système comprenant : un codeur qui est solidaire en rotation dudit organe tournant, ledit codeur comprenant une piste magnétique multipolaire principale et une piste magnétique multipolaire secondaire ; et un capteur intégré dans un boîtier pourvu de 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 ; le codeur comprenant deux aimants multipolaires distincts sur lesquels respectivement une piste est formée, lesdits aimants étant positionnés par rapport à l'organe tournant de sorte à disposer les pistes dans un plan radial. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : 3 la figure 1 est une vue de face d'un codeur selon un mode de réalisation de l'invention ; les figures 2 à 4 sont des vues partielles en coupe longitudinale illustrant un codeur selon respectivement un mode de réalisation de l'invention, la figure 4a montrant partiellement et de face l'armature du codeur selon la figure 4 ; les figures 5 à 12 sont des vues partielles en coupe longitudinale illustrant un codeur selon respec:tivement d'autres modes de réalisation de l'invention. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous le montage d'un système de détermination de position angulaire sur un organe tournant (non représenté). Dans un exemple d'application, l'organe tournant est un arbre d'un moteur électrique et la détermination de la position angulaire est utilisée pour piloter ledit moteur. En particulier, la position angulaire peut être déterminée de façon absolue, c'est-à-dire par rapport à une position de référence. Pour ce faire, le système de détermination comprend un codeur annulaire qui est solidaire en rotation de l'organe tournant, ledit codeur comprenant une piste magnétique multipolaire principale 1 et une piste magnétique multipolaire secondaire 2. 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, le système de détermination comprend un capteur (non représenté) intégré dans un boîtier pourvu de deux motifs d'éléments sensibles qui sont aptes à détecter les signaux délivrés par les pistes du codeur. Dans un exemple de réalisation, les éléments sensibles sont des sondes à effet Hall, des magnétorésistances ou des magnétorésistances géantes. En particulier, chaque motif peut comprendre au moins deux éléments sensibles, notamment une pluralité d'éléments sensibles alignés tel que décrit dans le document FR-2 792 403. Ainsi, en disposant les motifs respectivement à distance d'entrefer d'une piste 1, 2, il est possible de former un signal représentatif de la position angulaire de ladite piste. Par ailleurs, le capteur comprend un dispositif de traitement des signaux issus des motifs pour déterminer la position angulaire absolue de l'organe tournant. Dans un exemple de réalisation, la piste secondaire 2 comprend un nombre de pôles magnétiques qui est différent de celui de la piste principale 1, notamment en prévoyant de faire coïncider les pôles aux points de début et de fin desdites pistes, tout en ayant un décalage desdits pôles le long desdites pistes. Dans cette réalisation, comme notamment enseigné par le document EP-1 353 151, le dispositif de traitement permet de déterminer la position angulaire selon le principe du vernier magnétique. En relation avec la figure 1, les pistes multipolaires 1, 2 sont annulaires et positionnées de façon concentrique par rapport à l'axe de rotation, la piste principale 1 étant disposée intérieurement par rapport à la piste secondaire 2. Toutefois, la disposition inverse peut être envisagée, c'est-à-dire une piste principale disposée extérieurement par rapport à la piste secondaire. En outre, le codeur comprend quatre secteurs 3 qui s'étendent sur 90°, un tronçon de piste principale 1 et un tronçon de piste secondaire 2 étant formés sur chacun desdits secteurs. Par ailleurs, le tronçon principal comprend une succession de N-1 pôles et le tronçon secondaire comprend une succession de N pôles, avec N égal à 8. En particulier, cette configuration permet de déterminer la position angulaire absolue de l'organe tournant sur chaque quart de tour. En relation avec les figures 2 à 12, on décrit ci-dessous différents modes de réalisation d'un codeur comprenant deux aimants multipolaires distincts 4, 5 sur lesquels respectivement une piste 1, 2 est formée. Ainsi, il est possible d'aimanter chaque piste 1, 2 séparément à l'aide de deux têtes d'aimantation différentes, de sorte à éviter les problèmes inhérents à l'aimantation conjointe desdites pistes sur un seul aimant. En outre, après aimantation des pistes 1, 2, les aimants 4, 5 sont positionnés par rapport à l'organe tournant de sorte à disposer lesdites pistes dans un plan radial R. Ainsi, il est possible de réaliser une lecture faciale des pistes 1, 2 au moyen de respectivement un motif disposé à distance d'entrefer dans un plan radial, lesdits motifs lisant un niveau de champ magnétique comparable. Pour former le codeur selon la figure 1, chaque aimant 4, 5 présente une géométrie annulaire, lesdits aimants étant positionnés de façon concentrique par rapport à l'axe de rotation. En particulier, chaque aimant 4, 5 peut être formé d'une matrice annulaire, par exemple réalisée à base d'un matériau plastique ou élastomérique, dans laquelle sont dispersées des particules magnétiques, notamment des particules de ferrite. Selon les réalisations représentées, un gap annulaire 6 est formé entre les aimants 4, 5. En particulier, la largeur du gap 6 peut être comprise entre 0,5 et 1,5 mm, sa profondeur pouvant être comprise entre 0% et 100%, notamment entre 50% et 100%, de la dimension axiale des aimants 4, 5. Ces configurations permettent notamment de limiter l'interférence magnétique entre les pistes 1, 2, de sorte à optimiser les performances de la détermination de la position angulaire. En outre, l'espacement limité des pistes 1, 2 permet de conserver un boîtier compact pour le capteur, puisque la taille dudit boîtier dépend directement de l'espacement des motifs qui sont respectivement disposés en regard d'une piste 1, 2. En relation avec les figures 2 à 4, on décrit ci-dessous un codeur comprenant une armature annulaire rigide 7, notamment réalisé en tôle métallique emboutie, ladite armature étant pourvue d'une portée axiale 8 d'association par emmanchement sur la périphérie de l'organe tournant. Dans cette réalisation, chacun des aimants 4, 5 sont associés sur une portée radiale 9 de l'armature 7 pour être disposés respectivement intérieurement et extérieurement. Ei Selon la figure 2, l'épaisseur des aimants 4, 5 est identique et lesdits aimants sont associés sur une même portée radiale 9. Les aimants 4, 5 sont associés par collage sur l'armature 7, en prévoyant un film de colle 10 d'épaisseur identique entre la portée radiale 9 et la surface arrière de chacun des aimants 4, 5. En particulier, les pistes 1, 2 peuvent donc être aimantées préalablement à l'association des aimants 4, 5 sur l'armature 7, et la matrice desdits aimants est préférentiellement formée à base de matériau plastique. Sur les figures 3 et 4, un aimant 5 préférentiellement à matrice élastomérique est associé par surmoulage sur la portée radiale 9 de l'armature 7, la piste 2 correspondante étant aimantée après ledit surmoulage. Ensuite, l'autre aimant 4 pourvu de sa piste multipolaire 1 peut être associé sur l'armature 7 par collage (figure 3), notamment en prévoyant que l'épaisseur de l'aimant 5 surmoulé soit égale à la somme des épaisseurs du film de colle 10 et de l'aimant 4 collé. En variante représentée sur la figure .4, l'autre aimant 4 pourvu de sa piste multipolaire 1 est associé sur l'armature 7 par des moyens d'association mécanique réciproques qui sont prévus respectivement sur l'aimant 4 et sur l'armature 7. Sur cette figure, l'aimant 4 est préférentiellement à matrice plastique et sa surface arrière est pourvue de tétons 11 qui sont clipsés dans des orifices 12 formés dans la portée d'association 9 (figure 4a). En relation avec les figures 5 à 12, on décrit ci-dessous un codeur comprenant une première armature rigide 13 sur une portée radiale 14 de laquelle un aimant 4 est associé, ledit codeur comprenant une deuxième armature rigide 15 sur une portée radiale 16 de laquelle le deuxième aimant 5 est associé. En particulier, les deux aimants 4, 5 sont alors formés indépendamment sur leur armature 13, 15, de sorte que les pistes multipolaires 1, 2 puissent être aimantées séparément de façon préalable au montage du codeur sur l'organe tournant. De même que dans les modes de réalisation précédents, les aimants à matrice élastomérique sont préférentiellement associés par surmoulage, et les aimants à matrice plastique sont préférentiellement associés par collage ou mécaniquement. En relation avec les figures 5 à 10, l'une des armatures 13, 15 est pourvue d'une portée axiale 17 d'association par emmanchement sur la périphérie de l'organe tournant. En outre, sur les figures 5 à 8, l'autre armature 15, 13 est associée à l'armature 13, 15 en positionnant les aimants 4, 5 de sorte à disposer les pistes 1, 2 dans le plan radial R. Sur la figure 5, l'armature 13 intérieure est pourvue de la portée d'association 17 et l'autre armature 15 est emmanchée axialement autour de ladite armature intérieure en étant en appui axial sur ladite armature. En outre, sur cette figure, une saillie annulaire 18 est disposée dans le gap 6 entre les aimants 4, 5, de sorte à limiter la profondeur dudit gap. Plus précisément, la saillie 18 est formée par mise en appui radial lors de l'emmanchement de deux demi-saillies qui sont formées respectivement sur l'extérieur de la portée 14 de l'armature intérieure 13 et sur l'intérieur de la portée 16 de l'armature extérieure 15. Sur la figure 6, l'armature intérieure 13 est en appui axial sur une portée de l'armature extérieure 15 qui est pourvue de la portée d'association 17, lesdites armatures étant associées par des rivets 19. En variante, le rivetage peut être remplacé par un collage (figure 7) ou par un emmanchement axial (figure 8). En particulier, sur cette dernière figure, une portée axiale 20 de l'armature intérieure 13 est emmanchée sur la portée d'association 17. Dans les codeurs décrits ci-dessus, les aimants 4, 5 sont pré assemblés entre eux de sorte à former une seule pièce à monter sur l'arbre tournant, ledit assemblage étant agencé de sorte à pré positionner les pistes 1, 2 dans le plan radial R permettant une lecture faciale par les motifs. Sur les figures 9 et 10, l'armature 15 comprend également une portée d'association 21 sur l'organe tournant, lesdites armatures étant agencées pour 8 pouvoir être respectivement associées en positionnant les pistes 1, 2 dans le plan radial R. Pour ce faire, l'outil exerçant l'effort axial d'emmanchement peut être agencé pour présenter une surface d'appui concomitant sur les deux aimants 4, 5 dans un plan radial. Pour faciliter la manipulation du codeur, en variante de la figure 9 qui est représentée sur la figure 10, les armatures 13, 15 peuvent être assemblées entre elles de sorte à pré positionner les aimants 4, 5 avec leur pistes 1, 2 dans le plan radial R. En particulier, l'assemblage peut être réalisé en formant des points de colle 22 entre les armatures 13, 15, la figure 10 présentant une coupe sur un desdits points. En relation avec les figures 11 et 12, on décrit ci-dessous une variante dans laquelle le codeur comprend une troisième armature 23 qui est pourvue d'une portée d'association 24 sur l'organe tournant, les première et deuxième armatures 13, 15 étant associées à ladite troisième armature. Sur la figure 11, la troisième armature 23 comprend un logement axial sur la périphérie duquel respectivement une armature 13, 15 est emmanchée par l'intermédiaire d'une portée axiale. Sur la figure 12, la troisième armature 23 comprend un surmoulage, notamment à base de matériau plastique qui, d'une part associe les première et deuxième armature 13, 15 l'une par rapport à l'autre et, d'autre part comprend un insert axial métallique formant portée d'association 24 par emmanchement sur l'organe tournant. REVENDICATIONS1. Montage d'un système de détermination de position angulaire sur un 5 organe tournant, ledit système comprenant : - un codeur qui est solidaire en rotation dudit organe tournant, ledit codeur comprenant une piste magnétique multipolaire principale (1) et une piste magnétique multipolaire secondaire (2) ; et - un capteur intégré dans un boîtier pourvu de deux motifs d'éléments 10 sensibles qui sont aptes à détecter les signaux délivrés par les pistes (1, 2) du codeur, lesdits motifs étant disposés respectivement à distance d'entrefer d'une piste (1, 2) 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 15 position angulaire absolue de l'organe tournant ; ledit montage étant caractérisé en ce que le codeur comprend deux aimants multipolaires (4, 5) distincts sur lesquels respectivement une piste (1, 2) est formée, lesdits aimants étant positionnés par rapport à l'organe tournant de sorte à disposer les pistes dans un plan radial (R). 20 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque aimant (4, 5) présente une géométrie annulaire, lesdits aimants étant positionnés de façon concentrique par rapport à l'axe de rotation. 25 3. Montage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un gap annulaire (6) est formé entre les aimants (4, 5), la largeur dudit gap étant notamment comprise entre 0,5 et 1,5 mm. 4. Montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la profondeur du 30 gap (6) est comprise entre 50% et 100% de la dimension axiale des aimants (4,5). 10 5. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque aimant (4, 5) est formé d'une matrice annulaire dans laquelle sont dispersées des particules magnétiques, lesdites particules étant aimantées de sorte à former la piste multipolaire (1. 2). 6. Montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matrice est réalisée à base d'un matériau plastique ou élastomérique. 7. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en 10 ce que la piste secondaire (2) comprend un nombre de pôles magnétiques qui est différent de celui de la piste principale (1). 8. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le codeur comprend une armature (7) pourvue d'une portée 15 d'association (8) sur l'organe tournant, chaque aimant (4, 5) étant associé sur une portée radiale (9) de ladite armature. 9. Montage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un aimant (5) est associé par surmoulage sur l'armature (7). 10. Montage selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au moins un aimant (4, 5) est associé par collage sur l'armature (7). 11. Montage selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en 25 ce que l'armature (7) et au moins un aimant (4, 5) sont associés par des moyens d'association mécanique réciproques (11, 12). 12. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le codeur comprend une première armature (13) sur une portée radiale 30 (14) de laquelle un aimant (4) est associé, ledit codeur comprenant une deuxième armature (15) sur une portée radiale (16) de laquelle le deuxième aimant (5) est associé. 20 11 13. Montage selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'au moins un aimant (4, 5) est associé sur l'armature (13, 15) correspondante par surmoulage. 14. Montage selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'une des armatures (13, 15) est pourvue d'une portée (17) d'association sur l'organe tournant. 15. Montage selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'autre armature (15, 13) comprend une portée d'association (21) sur l'organe tournant. 16. Montage selon la revendication 15, caractérisé en ce que les armatures (13, 15) sont assemblées entre elles de sorte à pré positionner les aimants avec leur piste (1, 2) dans le plan radial (R). 17. Montage selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'autre armature (15, 13) est associée sur l'armature (13, 15) pourvue de la portée d'association (17). 20 18. Montage selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le codeur comprend une troisième armature (23) pourvue d'une portée d'association (24) sur l'organe tournant, les première et deuxième armatures (13, 15) étant associées à ladite troisième armature.15