Brevet FR3146994A1 — publié le 20240927

L’invention concerne un procédé de détermination d’un couple appliqué entre deux organes tournant autour d’un axe géométrique de rotation, ledit procédé prévoyant que chacun des capteurs (4, 5) délivre une impulsion de référence (S3) d’un jeu d’impulsions définissant un écart angulaire de référence connu entre les pistes (2a, 3a) et les étapes de : détection d’un jeu d’impulsions et la comparaison des signaux de position correspondant à ladite détection pour déterminer l’écart angulaire dudit jeu d’impulsions ; calcul de la différence entre l’écart angulaire de référence et l’écart angulaire déterminé ; correction de l’écart angulaire issu du dispositif de comparaison des signaux de position avec la différence calculée avant de déterminer le couple appliqué. Figure 1 Procédé de détermination d’un couple appliqué entre deux organes tournant s L’invention concerne un procédé de détermination d’un couple appliqué entre deux organes tournant autour d’un axe géométrique de rotation. L’invention s’applique en particulier à la détermination d’un couple appliqué entre deux organes intégrés dans une transmission d’un couple moteur à un véhicule, par exemple entre le moteur électrique ou le pédalier et la transmission mécanique d’un vélo à assistance électrique. Pour ce faire, il est connu d’utiliser un corps d’épreuve présentant une première – respectivement une deuxième – portion solidaire en rotation d’un premier – respectivement d’un deuxième – des organes, lesdites portions étant reliées par une structure déformable qui est agencée pour transmettre le couple entre les organes tout en autorisant un débattement angulaire entre lesdites portions. Un tel corps d’épreuve peut être instrumenté avec un système de détermination du couple comprenant, pour chacune des portions : un codeur portant une piste apte à émettre un signal périodique représentatif du déplacement en rotation de la portion correspondante ; et un capteur comprenant un motif d’éléments sensibles disposé à distance de lecture de la piste pour délivrer un signal représentatif de la position angulaire du codeur correspondant. Les documents FR-2 816 051, FR-2 821 931 et FR-2 862 382 décrivent l’utilisation d’un dispositif de comparaison de tels signaux qui est apte à déterminer un écart angulaire entre les portions, et donc le couple appliqué en ce qu’il induit ledit angle par torsion de la structure déformable. La limite de cette solution réside dans le caractère incrémental de la valeur du couple qui est déterminée par comparaison de signaux de positions, en ce que l’absence de référentiel pour cette comparaison peut induire un décalage de la valeur dudit couple, notamment dans le cas où un couple est appliqué initialement à sa détermination. L’invention a pour but de résoudre les problèmes de l’art antérieur en proposant notamment un procédé de détermination d’un couple de façon absolue en fonction d’une valeur de référence. A cet effet, l’invention propose un procédé de détermination d’un couple appliqué entre deux organes tournant autour d’un axe géométrique de rotation, ledit procédé prévoyant : d’utiliser un corps d’épreuve présentant une première – respectivement une deuxième – portion solidaire en rotation d’un premier – respectivement d’un deuxième – desdits organes, lesdites portions étant reliées par une structure déformable qui est agencée pour transmettre le couple entre les organes tout en autorisant un débattement angulaire entre lesdites portions ; d’équiper le corps d’épreuve avec un système de détermination du couple comprenant, pour chacune des portions : un codeur portant une piste apte à émettre un signal périodique représentatif du déplacement en rotation de la portion correspondante ; et un capteur comprenant un motif d’éléments sensibles disposé à distance de lecture de la piste pour délivrer un signal représentatif de la position angulaire du codeur correspondant ; ledit système de détermination comprenant un dispositif de comparaison des signaux de position délivrés par chacun des capteurs, ledit dispositif étant apte à déterminer un écart angulaire entre les portions qui est fonction du couple appliqué ; que chacun des capteurs délivre en outre une impulsion de référence d’un jeu d’impulsions définissant un écart angulaire de référence connu entre les pistes ; ledit procédé comprenant les étapes de : détection d’un jeu d’impulsions et la comparaison des signaux de position correspondant à ladite détection pour déterminer l’écart angulaire dudit jeu d’impulsions ; calcul de la différence entre l’écart angulaire de référence et l’écart angulaire déterminé ; correction de l’écart angulaire issu du dispositif de comparaison des signaux de position avec la différence calculée avant de déterminer le couple appliqué. D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : schématise la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention pour déterminer un couple appliqué entre deux organes tournant autour d’un axe géométrique de rotation ; représente de face deux codeurs pour la mise en œuvre d’un procédé de détermination d’un couple selon l’invention. En particulier, le procédé permet la détermination d’un couple appliqué entre deux organes intégrés dans une transmission d’un couple moteur à un véhicule, par exemple entre le moteur électrique ou le pédalier et la transmission mécanique d’un vélo à assistance électrique. Pour ce faire, le procédé utilise un corps d’épreuve présentant une première – respectivement une deuxième – portion solidaire en rotation d’un premier – respectivement d’un deuxième – des organes, lesdites portions étant reliées par une structure déformable 1 qui est agencée pour transmettre le couple entre les organes tout en autorisant un débattement angulaire entre lesdites portions. Selon une réalisation, le corps d’épreuve peut présenter une bague intérieure solidaire en rotation de moyens de montage dudit corps d’épreuve sur un organe, et une bague extérieure s’étendant autour de la bague intérieure en présentant des moyens de montage dudit corps d’épreuve sur l’autre organe, lesdites bagues étant reliées par au moins un bras déformable. En variante, la structure déformable 1 peut être sous la forme d’au moins une barre de torsion dont chaque extrémité présente une portion solidaire de respectivement un organe, ladite barre étant agencée pour se déformer en torsion en fonction du couple appliqué entre lesdits organes. Pour déterminer le débattement angulaire des portions qui est fonction du couple appliqué, le corps d’épreuve est équipé d’un système comprenant, pour chacune des portions : un codeur 2, 3 portant une piste 2a, 3a apte à émettre un signal périodique représentatif du déplacement en rotation de la portion correspondante ; et un capteur 4, 5 comprenant un motif d’éléments sensibles disposé à distance de lecture de la piste 2a, 3a pour délivrer un signal représentatif de la position angulaire du codeur 2, 3 correspondant. En particulier, chacun des codeurs 2, 3 est solidaire en rotation de la portion correspondante, par exemple en étant fixé sur ladite portion ou en étant solidaire en rotation d’un organe de guidage de ladite portion. Selon une réalisation, chacun des codeurs 2, 3 porte une piste principale 2a, 3a présentant une succession de paires de pôles Nord N et Sud S formant une piste magnétique multipolaire 2a, 3a apte à émettre un signal magnétique de déplacement de forme pseudo-sinusoïdale, chacun des capteurs 4, 5 délivrant deux signaux périodiques – notamment carrés incrémentaux S1, S2 – en quadrature pour la détermination du signal représentatif de la position angulaire du codeur 2, 3 correspondant. De façon avantageuse, les capteurs 4, 5 comprennent un motif d’au moins deux éléments sensibles, notamment une pluralité d’éléments sensibles alignés tel que décrit dans les documents FR-2 792 403, EP-2 602 593 et EP-2 602 594. Les éléments sensibles peuvent être à base d’un matériau magnétorésistif dont la résistance varie en fonction du signal magnétique de la piste à détecter, par exemple de type magnétorésistance anisotrope (AMR, pour l’anglais « Anisotropic Magneto-Resistance »), magnétorésistance à effet tunnel (TMR, pour l’anglais « Tunnel Magneto-Resistance ») ou magnétorésistance géante (GMR, pour l’anglais « Giant Magneto-Resistance »), ou d’une sonde à effet Hall. Le système de détermination du couple comprend un dispositif de comparaison des signaux de position délivrés par chacun des capteurs 4, 5, ledit dispositif étant apte à déterminer un écart angulaire entre les portions qui est fonction du couple appliqué. En particulier, l’écart angulaire correspond à l’angle de torsion qui, en connaissant la raideur de la structure déformable 1, permet de calculer le couple appliqué. En relation avec la , le dispositif de comparaison comprend des moyens de comptage 6 fournissant la position angulaire de chacun des codeurs 2, 3 et des moyens de soustraction 7 permettant de calculer la différence entre lesdites positions angulaires en fonction de l’angle de rotation, ladite différence étant une image de l’angle de torsion et donc du couple appliqué. En particulier, le système de détermination du couple peut comprendre des moyens d’application d’un facteur d’interpolation f 1 et f 2 au signal délivré par respectivement un capteur 4, 5, les moyens de comptage 6 mesurant un nombre de fronts n 1 et n 2 dans chacun desdits signaux interpolés. En relation avec des pistes multipolaires principales 2a, 3a comprenant respectivement Npp 1 et Npp 2 paires de pôles Nord N et Sud S, les moyens de soustraction 7 effectuent par exemple l’opération DIFF = Npp 2 .f 2 .n 1 – Npp 1 .f 1 .n 2 pour calculer la différence entre les positions angulaires. En particulier, le système de détermination comprend des moyens d’application de facteurs d’interpolation tels que : f 2 /f 1 = Npp 1 /Npp 2 . Lorsque les pistes 2a, 3a présentent le même nombre de paires de pôles (Npp 1 = Npp 2 ), le calcul peut être réalisé par simple soustraction des fronts n 1 et n 2 avec un même facteur d’interpolation (f 1 = f 2 ). Chacun des capteurs 4, 5 délivre en outre, notamment au moins une fois par tour de rotation du corps d’épreuve, une impulsion de référence S3 d’un jeu d’impulsions définissant un écart angulaire de référence entre les pistes 2a, 3a, ledit écart angulaire de référence étant connu. Ainsi, après la détection d’un jeu d’impulsions, le procédé prévoit la comparaison des signaux de position correspondant à ladite détection pour déterminer l’écart angulaire dudit jeu d’impulsions, puis le calcul de la différence entre l’écart angulaire de référence et l’écart angulaire déterminé pour, avant de déterminer le couple appliqué, corriger l’écart angulaire issu du dispositif de comparaison des signaux de position avec la différence calculée, notamment en soustrayant ladite différence audit écart angulaire. Cette solution permet, alors que les positions angulaires sont déterminées de façon incrémentale au moyen du signal émis par les pistes magnétiques principales 2a, 3a, de pouvoir déterminer le couple de façon absolue par rapport à la référence issue de l’écart angulaire connu pour les impulsions S3 d’un jeu. Selon une réalisation, l’écart angulaire de référence entre les impulsions S3 d’un jeu est connu sous couple appliqué nul. Ainsi, même dans le cas où un couple est appliqué initialement à la détermination, le couple déterminé est corrigé selon une référence sous couple nul. En particulier, si le procédé de détermination est démarré alors qu’un couple est appliqué, par exemple si le cycliste applique un effort sur les pédales, la détermination prend en compte cette valeur initiale en délivrant un couple absolu. Afin de faciliter la discrimination des impulsions S3 d’un jeu, le procédé prévoit de déterminer un écart angulaire maximal sous couple appliqué maximal, l’écart angulaire de référence entre les impulsions S3 d’un jeu étant fixé à une valeur qui est inférieure audit écart angulaire maximal. De façon avantageuse relativement au risque de variation du couple appliqué lors de la détermination d’un jeu d’impulsions, le procédé prévoit que l’écart angulaire de référence entre les impulsions S3 d’un jeu soit le plus faible possible et idéalement nul. Selon une réalisation, le procédé prévoit que chacun des capteurs 4, 5 délivre une impulsion de référence S3 par tour de rotation du corps d’épreuve, afin de pouvoir bénéficier de la détermination du couple absolu au plus tard après un tour de rotation du corps d’épreuve. Pour accélérer cette détermination absolue, le procédé prévoit que chacun des capteurs 4, 5 délivre plusieurs impulsions de référence S3 par tour afin de définir plusieurs écarts angulaires de référence qui sont répartis le long des pistes 2a, 3a, la différence pouvant être calculée avec le premier jeu d’impulsions détecté. De façon avantageuse, l’écart angulaire entre les impulsions S3 des jeux présente une même valeur. Par ailleurs, un capteur 4, 5 peut délivrer des impulsions S3 supplémentaires qui ne sont pas prises en compte dans la détermination, en ce qu’elles ne sont pas associées à un jeu avec une impulsion S3 délivrée par l’autre capteur 5, 4. En outre, le procédé peut être fiabilisé en prévoyant le calcul d’une nouvelle différence de façon périodique pour mettre à jour la correction de l’écart angulaire. Selon une réalisation, le procédé prévoit en outre une procédure de calibration de la détermination du couple, ladite procédure étant initiée et/ou terminée en fonction de la détermination d’une position angulaire de référence, notamment par détection d’une singularité délivrée par un capteur 4, 5 sur un tour de rotation du corps d’épreuve. En particulier, la procédure de calibration prévoit de : faire tourner le corps d’épreuve sur au moins un tour sous un couple de calibration constant, et notamment sensiblement nul, entre les organes ; utiliser le système de détermination pour définir des valeurs de calibration de l’écart angulaire entre les portions en fonction de l’angle de rotation du corps d’épreuve. Ainsi, la détermination ultérieure du couple appliqué peut être obtenue en corrigeant l’écart angulaire déterminé à un angle donné avec la valeur de calibration correspondante, de sorte à pouvoir éliminer les erreurs provenant d’éventuels défauts relatifs entre les portions, les codeurs 2, 3 et/ou les capteurs 4, 5. En particulier, la procédure de calibration est simple à réaliser en ne nécessitant notamment pas de capteur angulaire et/ou de couple de référence ni de faire tourner le corps d’épreuve à vitesse constante. La correction apportée en fonctionnement est elle aussi simple à implémenter, notamment en ce qu’elle n’apporte aucun retard sur la détermination du couple en temps réel. Selon une mise en œuvre avantageuse, un codeur 3 porte une piste de référence 3b apte à émettre une ou plusieurs impulsions S3 et/ou la singularité à détecter. En particulier, chacun des codeurs 2, 3 peut présenter au moins une irrégularité magnétique sur un tour de rotation et, lorsque deux irrégularités sont successivement détectées par respectivement un capteur 4, 5, leur différence angulaire est calculée grâce aux signaux S1, S2 desdits capteurs qui sont mesurés entre ces deux instants de détection. En variante, au moins un capteur 4, 5 peut être agencé pour délivrer une impulsion S3 en relation avec une seule piste multipolaire principale 2a, 3a, par exemple à chaque transition magnétique Nord Sud, au moyen d’un aimant séparé et d’un switch à effet Hall, d’un index mécanique et d’un détecteur de proximité ou d’un capteur optique. En relation avec la , un codeur 3 porte une piste principale 3a présentant une succession de paires de pôles Nord N et Sud S formant une piste magnétique multipolaire 3a et une succession de paires de pôles Nord N et Sud S formant une piste magnétique multipolaire de référence 3b présentant au moins une irrégularité magnétique I détectée par le capteur 4, 5 pour délivrer une impulsion de référence S3. En particulier, et comme notamment décrit dans le document EP-1 403 622, au moins une transition magnétique des pôles N, S des pistes intérieure principale 3a et extérieure de référence 3b peut être différente des autres pour former l’irrégularité magnétique I, notamment en étant décalée angulairement. La piste magnétique multipolaire de référence 3b peut présenter plusieurs irrégularités magnétiques I réparties angulairement le long de ladite piste, notamment une irrégularité I associée à chacune des paires de pôles N, S de la piste principale 3a. Par ailleurs, une paire de pôles N, S peut être associée à une irrégularité I différente ou à une absence d’irrégularité I détectée par le capteur 4, 5 pour délivrer une singularité par tour de rotation du corps d’épreuve, par exemple en prévoyant comme sur la qu’une transition magnétique T des pôles ne soit pas décalée ou décalée d’une valeur différente. Procédé de détermination d’un couple appliqué entre deux organes tournant autour d’un axe géométrique de rotation, ledit procédé prévoyant : d’utiliser un corps d’épreuve présentant une première – respectivement une deuxième – portion solidaire en rotation d’un premier – respectivement d’un deuxième – desdits organes, lesdites portions étant reliées par une structure déformable (1) qui est agencée pour transmettre le couple entre les organes tout en autorisant un débattement angulaire entre lesdites portions ; d’équiper le corps d’épreuve avec un système de détermination du couple comprenant, pour chacune des portions : un codeur (2, 3) portant une piste (2a, 3a) apte à émettre un signal périodique représentatif du déplacement en rotation de la portion correspondante ; et un capteur (4, 5) comprenant un motif d’éléments sensibles disposé à distance de lecture de la piste (2a, 3a) pour délivrer un signal représentatif de la position angulaire du codeur (2, 3) correspondant ; ledit système de détermination comprenant un dispositif de comparaison des signaux de position délivrés par chacun des capteurs (4, 5), ledit dispositif étant apte à déterminer un écart angulaire entre les portions qui est fonction du couple appliqué ; que chacun des capteurs (4, 5) délivre en outre une impulsion de référence (S3) d’un jeu d’impulsions définissant un écart angulaire de référence connu entre les pistes (2a, 3a) ; ledit procédé comprenant les étapes de : détection d’un jeu d’impulsions et la comparaison des signaux de position correspondant à ladite détection pour déterminer l’écart angulaire dudit jeu d’impulsions ; calcul de la différence entre l’écart angulaire de référence et l’écart angulaire déterminé ; correction de l’écart angulaire issu du dispositif de comparaison des signaux de position avec la différence calculée avant de déterminer le couple appliqué. Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il prévoit que chacun des capteurs (4, 5) délivre une impulsion de référence (S3) par tour de rotation du corps d’épreuve. Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il prévoit que chacun des capteurs (4, 5) délivre plusieurs impulsions de référence (S3) par tour de rotation du corps d’épreuve afin de définir plusieurs écarts angulaires de référence qui sont répartis le long des pistes (2a, 3a). Procédé de détermination d’un couple selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il prévoit qu’au moins un codeur (3) porte une piste de référence (3b) apte à émettre l’impulsion (S3) à détecter. Procédé de détermination d’un couple selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il prévoit une procédure de calibration de la détermination du couple, ladite procédure étant initiée et/ou terminée en fonction de la détermination d’une position angulaire de référence. Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 5, caractérisé en ce que la position angulaire de référence est déterminée par détection d’une singularité délivrée par un capteur (4, 5). Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il prévoit qu’un codeur (3) porte une piste de référence (3b) apte à émettre la singularité à détecter. Procédé de détermination d’un couple selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de comparaison comprend des moyens de comptage (6) fournissant la position angulaire de chacun des codeurs (2, 3) et des moyens de soustraction (7) permettant de calculer la différence entre lesdites positions angulaires en fonction de l’angle de rotation. Procédé de détermination d’un couple selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il prévoit que chacun des codeurs (2, 3) porte une piste principale (2a, 3a) présentant une succession de paires de pôles Nord (N) et Sud (S) formant une piste magnétique multipolaire (2a, 3a) apte à émettre un signal magnétique de déplacement de forme pseudo-sinusoïdale, chacun des capteurs (4, 5) délivrant deux signaux périodiques en quadrature (S1, S2) pour la détermination du signal représentatif de la position angulaire du codeur (2, 3) correspondant. Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il prévoit qu’au moins un codeur (3) porte en outre une piste magnétique multipolaire de référence (3b) présentant au moins une irrégularité magnétique (I) détectée par le capteur (4, 5) pour délivrer l’impulsion de référence (S3). Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 10, caractérisé en ce que la piste magnétique multipolaire de référence (3b) présente plusieurs irrégularités magnétiques (I) réparties angulairement le long de ladite piste. Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 11, caractérisé en ce que la piste magnétique multipolaire de référence (3b) présente une irrégularité (I) associée à chacune des paires de pôles (N, S) de la piste principale (3a). Procédé de détermination d’un couple selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’une paire de pôles (N, S) est associée à une irrégularité (I) différente ou à une absence d’irrégularité (I) détectée par le capteur (4, 5) pour délivrer une singularité par tour de rotation du corps d’épreuve. Procédé de détermination d’un couple selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’il prévoit que l’écart angulaire de référence entre les impulsions (S3) d’un jeu soit connu sous couple appliqué nul. Procédé de détermination d’un couple selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu’il prévoit que l’écart angulaire de référence entre les impulsions (S3) d’un jeu soit nul.