FR2967255A1 - Dispositif de determination de la position d'un element magnetique utilisant des cellules a effet hall lineaires - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de détermination de la position d'un élément magnétique (50), ledit élément magnétique étant apte à être déplacé suivant au moins deux directions par rapport à un axe longitudinal (A), une première direction (Z), et une seconde direction (X). Le dispositif comporte : • un capteur de position (60) comportant deux jeux de deux cellules à effet Hall mesurant un même champ magnétique généré par l'élément magnétique, un premier jeu le long d'un premier axe (B) sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (A), et un second jeu le long d'un second axe (C) sensiblement parallèle au premier axe (B), l'élément magnétique étant mobile par rapport audit capteur de position, • des premiers moyens (91) de calcul de la position de l'élément magnétique selon la direction principale (Z), • des seconds moyens (92) de calcul de la position de l'élément magnétique selon la direction secondaire (X).

Description

La présente invention est relative à un dispositif de détermination de la position d'un élément magnétique utilisant des capteurs de position à effet Hall linéaires. L'invention concerne aussi un procédé associé à ce dispositif. Plus particulièrement, l'invention s'applique à la détection de la position d'un 5 sélecteur de boîte de vitesses d'un véhicule automobile et permet d'anticiper le rapport de vitesse qui est sélectionné par le conducteur. La sélection d'un rapport de vitesse d'un véhicule automobile s'effectue généralement, pour une boîte de vitesse manuelle, par un levier de vitesses situé dans l'habitacle du véhicule qui, par l'intermédiaire d'une tringlerie de transmission reliée à un 10 axe de sélection du rapport de boîte de vitesses, permet de sélectionner par différents systèmes d'engrenages, connus de l'homme du métier et non détaillés ici, un rapport de vitesse dans la boîte de vitesses. Cette dernière est généralement située sous le véhicule et reliée aux roues et au moteur. Le levier de vitesses peut se déplacer dans deux directions perpendiculaires. 15 Dans cet exemple, nous nous limiterons au cas d'une boîte vitesses comprenant six rapports de vitesses : la 1', 2e 3e, 4e, 5e et la marche arrière R (cf. figure 2). Nous appellerons « vitesse du véhicule », le rapport de vitesse enclenché dans la boîte de vitesses et « le point mort » N, le rapport de vitesse nul. Le déplacement du levier de vitesses est transmis dans la boîte de vitesses, à l'axe de sélection des vitesses, appelé 20 aussi sélecteur de vitesses, qui lui se déplace en translation suivant un axe longitudinal et en rotation autour de cet axe longitudinal de la boîte de vitesses. Par l'intermédiaire de différents engrenages mécaniques, ce mouvement de translation et de rotation du sélecteur de vitesses permet d'enclencher la vitesse choisie par le conducteur. Pour réaliser certaines fonctions du véhicule, comme par exemple couper le 25 moteur lorsque la boîte de vitesses est au point mort afin de réduire les émissions polluantes, il est courant d'utiliser un dispositif comportant un capteur de position du sélecteur de vitesses. Ce capteur de position comporte généralement une cellule à effet hall linéaire, reliée à un circuit électronique intégré. On entend par cellule à effet Hall linéaire, un élément en matériau conducteur ou semi-conducteur traversé par un courant 30 et soumis à un champ magnétique perpendiculaire à ce courant, qui produit une tension de sortie proportionnelle au champ magnétique et au courant qui la traverse. Le plan de mesure de la cellule à effet Hall est perpendiculaire au champ magnétique émis par l'élément magnétique. On appellera dans la suite de la description, cellule à effet Hall, une cellule à effet Hall linéaire. 35 Comme illustré à la figure 1, le capteur de position 60 est généralement situé sur le carter 10 de la boîte de vitesses 30, en regard d'un élément magnétique 50 situé sur le sélecteur de vitesses 20 (par l'intermédiaire d'un support 40) qui se déplace, lors de la sélection des vitesses, en rotation, selon une direction principale Z, et en translation selon une direction secondaire X, par rapport à un axe longitudinal A du sélecteur 20.

L'élément magnétique 50 est orienté de telle manière qu'il crée un champ magnétique É qui varie avec la direction de déplacement du sélecteur de vitesses 20 que l'on souhaite détecter. A la figure 1, le champ magnétique B est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal A, et transversalement par rapport au sélecteur de vitesse 20, ceci afin de mesurer le déplacement en rotation selon la direction principale Z du sélecteur de vitesse 20. L'orientation du champ magnétique B est illustré plus clairement à la figure 2, qui représente une vue de dessus de la figure 1. Le champ magnétique B y est orienté selon un axe transversal B de la boîte de vitesses 30. Une cellule à effet Hall 70 détecte les variations du champ magnétique B induites par le déplacement en translation ou en rotation (comme dans l'exemple illustré à la figure 1) de l'élément magnétique 50 et 15 détermine ainsi la position du sélecteur de vitesses 20. Cependant, cette détection ne peut se faire que selon une direction de déplacement du sélecteur de vitesses 20, la cellule à effet Hall 70 n'étant sensible qu'à une direction du champ magnétique B émis par l'élément magnétique 50. Pour détecter si le levier de vitesses 80 est, par exemple, au point mort N, la cellule à effet Hall 70 et 20 l'élément magnétique 50 sont positionnés pour déterminer la position en rotation, selon la direction principale Z, du sélecteur de vitesses 20. Comme expliqué précédemment et illustré à la figure 2, le champ magnétique B créé par l'élément magnétique 50 et détecté par le capteur de position 60 est orienté selon l'axe transversal B de la boîte de vitesses 30. Si le sélecteur de vitesses 20 tourne dans le sens positif, selon la direction 25 principale Z, cela signifie qu'une des vitesses paires (la 2e, la 4e) ou la marche arrière R est sélectionnée par le levier de vitesses 80. S'il tourne dans le sens contraire, c'est-à-dire négatif, une des vitesses impaires est sélectionnée (la 1 e, la 3e ou la 5e) et enfin s'il est centré sur l'axe longitudinal A, alors le levier de vitesses 80 est considéré au point mort. Comme illustré à la figure 2, afin de s'affranchir des dérives de l'élément 30 magnétique ainsi que des variations d'écart entre l'élément magnétique et le capteur de position 60, il est courant d'utiliser un rapport ratiométrique entre les tensions de sortie de deux cellules à effet Hall 70a et 70b, lesdites cellules étant situées dans un seul capteur de position 60. Ces cellules à effet Hall 70a et 70b sont situées dans un même plan de mesure, c'est-à-dire qu'elles sont coplanaires dans un plan défini par l'axe longitudinal A 35 et l'axe transversal B, et elles mesurent le même champ magnétique B . En effet, en utilisant un rapport ratiométrique entre les tensions de sortie de deux cellules Hall 70a, 70b, cet impact se trouve annulé. Ce procédé est, par exemple, décrit dans la demande de brevet FR 2 926 881. Dans cette demande de brevet FR 2 926 881, l'arc-tangente du rapport ratiométrique entre les tensions de sortie de deux cellules Hall est utilisé afin de détecter la position du sélecteur de vitesses 20 en rotation, indépendamment donc de certaines variations. De nos jours, cette détection selon une seule direction de déplacement est insuffisante, et il est utile de pouvoir détecter précisément la vitesse sélectionnée afin d'améliorer les performances du véhicule (bruit, émissions) en anticipant par exemple le changement de vitesse. Il devient donc nécessaire de pouvoir détecter non seulement le type de vitesse sélectionnée (paire, impaire, point mort), mais également la vitesse en elle-même et donc de détecter le mouvement du sélecteur de vitesses 20 selon les deux directions de déplacement, en rotation et en translation par rapport à l'axe longitudinal A de la boîte de vitesses. Pour cela, il est usuel de rajouter (cf. figure 3) dans le dispositif un élément 15 magnétique supplémentaire 500 sur le sélecteur de vitesses 20, orienté de telle manière qu'il crée un champ magnétique B2, selon la deuxième direction de déplacement ou direction secondaire X que l'on souhaite détecter (dans notre exemple, la translation), ainsi qu'un capteur de position 600 situé en regard dudit élément magnétique supplémentaire (par exemple sur le carter 10 de la boîte de vitesses 30, non représenté à 20 la figure 3) et comprenant une ou deux cellules Hall 700a et 700b. Celles-ci sont situées dans le même plan de mesure et orientées de manière à mesurer ce second champ magnétique B2. Ces deux cellules à effet Hall 700a et 700b produisent ainsi chacune une tension de sortie proportionnelle au déplacement du sélecteur de vitesses 20, dans ce cas, en translation, selon le sens positif de la direction secondaire X. La configuration 25 décrivant une seule cellule à effet Hall par capteur de position est décrite dans la demande de brevet WO 97 46 815. L'utilisation d'un dispositif comportant deux élément magnétiques 50 et 500 et deux capteurs de position 60 et 600 (comprenant chacun une ou deux cellules à effet Hall) permet ainsi de détecter le déplacement du sélecteur de vitesses dans deux 30 directions, en rotation et en translation, et ainsi de déterminer la vitesse sélectionnée par l'utilisateur via le levier de vitesses. Cependant, ce dispositif présente l'inconvénient de nécessiter deux capteurs de position associés chacun à un élément magnétique. Ce dispositif se révèle donc très pénalisant tant en terme de coût qu'en terme de dimensionnement. 35 L'invention propose donc de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif ne nécessitant qu'un seul élément magnétique tout en gardant la même précision sur la détermination du sélecteur de vitesse, selon les deux directions.

La présente invention a pour objet un dispositif de détermination de la position d'un élément magnétique, ledit élément magnétique étant apte à être déplacé suivant au moins deux directions par rapport à un axe longitudinal, une première direction, dite direction principale, et une seconde direction, dite direction secondaire. Le dispositif comporte : - deux jeux de deux cellules à effet Hall mesurant un même champ magnétique généré par l'élément magnétique, un premier jeu comportant une première cellule et une deuxième cellule le long d'un premier axe sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal, et un second jeu comportant une troisième cellule et une quatrième cellule le long d'un second axe sensiblement parallèle au premier axe, l'élément magnétique étant mobile par rapport auxdits deux jeux de deux cellules à effet Hall, - des moyens de mesure de tensions en sortie de chaque cellule à effet hall, - des premiers moyens de calcul de la position de l'élément magnétique selon la direction principale, - des seconds moyens de calcul de la position de l'élément magnétique selon la direction secondaire. Dans un mode de réalisation du dispositif, ledit dispositif comporte deux capteurs de position contigus comportant chacun un jeu de deux cellules à effet Hall.

Dans un mode préféré de réalisation du dispositif, ledit dispositif comporte un capteur de position comportant les deux jeux de deux cellules à effet Hall. Le capteur de position est avantageusement placé dans le champ magnétique créé par l'élément magnétique et est situé en regard dudit élément magnétique. Le capteur de position comporte quatre cellules à effet Hall fournissant chacune une tension de sortie qui est proportionnelle à l'intensité du champ magnétique créé par l'élément magnétique. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - les cellules à effet Hall sont des cellules à effet Hall linéaire, - les cellules à effet Hall sont sensiblement identiques entre elles, - les cellules à effet Hall sont coplanaires, - les cellules à effet Hall sont orientées dans une même direction, - l'élément magnétique est un aimant simple, c'est-à-dire non multipolaire.

Dans un exemple de réalisation, les premier et second moyens de calcul sont des moyens distincts.

Dans un exemple préféré de réalisation, les premier et second moyens de calcul sont avantageusement les mêmes. Dans un exemple de réalisation, les moyens de mesure sont des moyens distincts à chaque cellule à effet Hall.

Dans un exemple préféré de réalisation, les moyens de mesure sont avantageusement communs aux quatre cellules à effet Hall. Dans un exemple de réalisation de l'invention, la direction principale est celle de la rotation de l'élément magnétique autour de l'axe longitudinal et la direction secondaire est celle de la translation de l'élément magnétique selon l'axe longitudinal.

Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, la direction principale est celle de la translation de l'élément magnétique selon l'axe longitudinal et la direction secondaire est celle de la rotation de l'élément magnétique autour de l'axe longitudinal. Dans un mode préféré de réalisation, le dispositif permet la détection de la rotation et de la translation d'un sélecteur de boîte de vitesse d'un véhicule automobile.

Dans un tel mode, l'élément magnétique est placé sur le sélecteur de boîte de vitesse d'axe, l'axe longitudinal. Préférentiellement, les moyens de mesure sont des moyens existants du véhicule aptes à mesurer les tensions aux bornes des cellules à effet Hall. Les premier et second moyens de calculs, communs ou non, comportent au moins un calculateur apte à calculer la position de l'élément magnétique à partir des tensions obtenues en sortie des cellules à effet Hall par les moyens de mesures. Le calculateur peut être, dans un mode particulier de réalisation, un calculateur du véhicule assurant d'autres fonctions. Dans un premier exemple de réalisation et selon la configuration typique d'une boîte de vitesses de véhicule à traction avant, la direction principale de déplacement est celle de la rotation du sélecteur de vitesses autour de l'axe longitudinal, et la direction secondaire est la translation du sélecteur de vitesses selon l'axe longitudinal. Dans un deuxième exemple de réalisation, et selon la configuration typique d'une boîte de vitesses de véhicule à propulsion, la direction principale de déplacement est celle de la translation du sélecteur de vitesses selon l'axe longitudinal et la direction secondaire est la rotation du sélecteur de vitesses autour de l'axe longitudinal. L'invention est également relative à un procédé de détermination de la position d'un élément magnétique, à partir du dispositif tel qu'exposé. Ledit procédé comporte les étapes de : mesure d'une tension en sortie de chaque cellule à effet Hall, à partir des moyens de mesure, - calcul, à partir des seconds moyens de calcul, d'une valeur P en fonction des quatre tensions mesurées V, , V2, V3 , V4 , où V, est la tension aux bornes à la première cellule, Vz la tension aux bornes à la deuxième cellule, V3 la tension aux bornes à la troisième cellule et V4 la tension aux bornes à la quatrième cellule, - détermination de la position de l'élément magnétique selon la direction secondaire à partir de la valeur P calculée. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, la valeur P est calculée à partir d'une moyenne géométrique .\/Vlz +V2 , -\IV32 +V4 entre deux tensions pour chacun des deux jeux de deux cellules à effet Hall. Dans un exemple de mise en oeuvre du procédé, la valeur P est calculée de telle sorte qu'elle soit égale : i/Viz +v22 kV V,z + V2 + V V32 + v42 .\/V3z +V42 kVV32 +V2 +.,j +V2 le choix du rapport ratiométrique étant fonction du résultat d'une comparaison entre les deux moyennes géométriques. La constante prédéfinie k permet d'ajuster la précision du dispositif. Cet ajustement permet à l'utilisateur de tenir compte des tolérances de dimensionnement

20 entre autre de l'élément magnétique (taille, positionnement) ou encore des écarts de positionnement entre le capteur de position et l'élément magnétique ou encore des tolérances de mesures des cellules à effet Hall. Dans un exemple simplifié de mise en oeuvre du procédé, en posant k = 0 , la VVz +Vz valeur P est calculée de telle sorte qu'elle soit égale soit à P, = I, z soit à .V V3z +V42 i/V3z +V42 25 Pz = , suivant le résultat de la comparaison entre les deux moyennes .\/Viz +Vz

géométriques. Par exemple, la valeur P est choisie de telle sorte que : - P=P, lorsque -\/V2 +V2 <_VV32 +v4 , - soit à un rapport ratiométrique P défini par P, = où k est une constante prédéfinie, 15 - soit à un rapport ratiométrique Pz défini par Pz = - P = 2 -P2 lorsque ~V12 + V4 ~V32 + V4 . Dans un mode particulier de réalisation du procédé, afin d'obtenir une meilleure précision dans la détermination de la position de l'élément magnétique, le procédé comporte une étape préliminaire de dimensionnement d'au moins un des éléments suivants : - dimensions de l'élément magnétique, - écart, selon l'axe longitudinal entre les deux jeux, en fonction d'une loi d'évolution de la moyenne géométrique de chaque jeu, lesdites moyennes géométriques étant elles-mêmes fonction de la position de l'élément 10 magnétique par rapport auxdits jeux. Avantageusement, le procédé comporte une étape supplémentaire de détermination de la position de l'élément magnétique selon la direction principale à partir d'un calcul d'arc tangente entre la première tension V, et la deuxième tension V2 et ou d'un calcul d'arc tangente entre la troisième tension V3 et la quatrième tension V4. 15 Le double calcul d'arctangente entre la première tension VI et la deuxième tension V2 et entre la troisième tension V3 et la quatrième tension V4 permet d'obtenir une redondance de l'information sur la position de l'élément magnétique selon la direction principale. En mettant en oeuvre le procédé avec cette étape supplémentaire, il est par 20 conséquent possible de déterminer précisément la position de l'élément magnétique se déplaçant selon deux directions, la direction principale et la direction secondaire. Le procédé permet, de manière non restrictive, de détecter la rotation et de la translation d'un sélecteur de boîte de vitesse d'un véhicule automobile, l'élément magnétique étant placé sur le sélecteur de boîte de vitesse d'axe, l'axe longitudinal. 25 L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, qui n'en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 7, dans lesquelles : - la figure 1, déjà citée, représente une vue schématique partielle d'une boîte de vitesse équipée d'un capteur de position selon l'art antérieur, 30 - la figure 2, déjà citée, représente une vue schématique partielle de dessus d'une boîte de vitesse équipée du capteur de position de la figure 1, - la figure 3, déjà citée, représente une vue schématique partielle d'une boîte de vitesse équipée de deux capteurs de position selon l'art antérieur, - la figure 4 représente un schéma d'un dispositif de détermination de la position 35 d'un élément magnétique placé sur un sélecteur de boîte de vitesse selon l'invention, - la figure 5 représente une vue schématique partielle d'une boîte de vitesse équipée d'un capteur de position selon l'invention, - les figures 6 et 7 représentent des représentations graphiques des mesures du positionnement du sélecteur de vitesse selon l'invention. Un dispositif 1 pour la détermination de la position d'un élément magnétique 50 situé sur un sélecteur 20 de boîte de vitesses d'un véhicule automobile est illustré sur la figure 4. Le dispositif 1 est illustré et décrit, à titre non restrictif, dans le cadre d'un élément magnétique 50 situé sur un sélecteur 20 de boîte de vitesses d'un véhicule automobile à traction. Ce choix n'est pas limitatif et le dispositif peut également être utilisé pour la détermination de la position d'un élément magnétique 50 situé sur un sélecteur de boîte de vitesses d'un véhicule automobile à propulsion. Ainsi, dans le cas d'un véhicule automobile à traction, l'élément magnétique 50 se déplace, lors de la sélection de vitesse par un utilisateur du véhicule, en rotation selon une direction principale Z, et en translation selon une direction secondaire X, par rapport à un axe longitudinal A du sélecteur de boîte de vitesses. Le dispositif est décrit pour une boîte de vitesse comportant six vitesses (cinq vitesses et une marche arrière), tel qu'illustré sur la figure 5.

Bien que le nombre de vitesse soit illustré sur la figure 5 et décrit au nombre de six, le nombre de ces vitesse n'est pas limité à celui décrit et illustré. Ainsi, il est possible, sans se départir du cadre de l'invention, d'utiliser le dispositif pour une boîte de vitesse comportant plus ou moins de six vitesses. Le dispositif 1 comporte un capteur de position 60 généralement situé sur le 25 carter de la boîte de vitesses 30, en regard de l'élément magnétique 50. Le capteur de position 60, comme illustré sur la figure 5, comporte deux jeux de deux cellules à effet Hall : - un premier jeu comportant une première cellule 70a et une seconde cellule 70b, 30 un second jeu comportant une troisième cellule 70c et une quatrième cellule 70d, Chaque cellule à effet Hall 70a, 70b, 70c, 70d fournit une tension de sortie, respectivement V, , V2, V3 et V4, qui est proportionnelle à l'intensité du champ magnétique B créé par l'élément magnétique 50. 35 Selon un mode de réalisation préférentiel, les cellules à effet Hall sont coplanaires et sont positionnées de telle manière que : - les deux cellules 70a, 70b du premier jeu sont alignées sur un premier axe, dit premier axe transversal B, sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal A du sélecteur de vitesses 20, - les deux cellules 70c, 70d du second jeu sont alignées sur un second axe, dit second axe transversal C, sensiblement parallèle au premier axe transversal B. Les deux jeux de deux cellules sont décalés de quelques millimètres selon l'axe longitudinal A, par exemple de l'ordre de huit millimètres. Le dispositif 1 comporte en outre (cf .figure 4) : - des moyens de mesure 90 des tensions en sortie de chaque cellule à effet Hall, - des premiers moyens 91 de calcul de la position de l'élément magnétique 50 selon la direction principale Z, à partir des tensions produites par les cellules à effet Hall, - des seconds moyens 92 de calcul de la position de l'élément magnétique 50 selon la direction secondaire X., à partir des tensions produites par les cellules à effet Hall. Dans un exemple de réalisation, les moyens de mesure 90 sont aptes à mesurer les tensions aux bornes de chaque cellule à effet Hall 70a à 70d. Les premiers moyens de calcul 91 sont aptes à calculer la position de l'élément 20 magnétique selon la direction principale Z, à partir des mesures des tensions en sortie de chaque cellule à effet Hall. Avantageusement, les moyens de mesure 90, pour la mesure des tensions, sont des moyens partagés réalisant des mesures pour d'autres fonctions du véhicule et peuvent être intégrés dans un microcontrôleur. 25 Dans un mode particulier de réalisation, les premier et second moyens de calculs 91, 92, pour le calcul de la position de l'élément magnétique 50, sont des moyens partagés réalisant des calculs pour d'autres fonctions du véhicule et peuvent être intégrés dans le même microcontrôleur que celui utilisé par les moyens de mesure 90. Dans un premier mode de réalisation, pour déterminer la position de l'élément 30 magnétique 50 en rotation, et donc la position du sélecteur 20, les premiers moyens de calcul 91 calculent l'arc-tangente du ratio entre la première tension V, et la deuxième tension V2 provenant du premier jeu de cellules à effet Hall 70a et 70b. Ce calcul est connu de l'homme du métier. La figure 6 illustre les courbes V, (Z) , V2 (Z) et Q(Z) = arctan("Z) en y2 (Z) i 35 fonction du déplacement (exprimé en degré) de l'élément magnétique 50, et donc du sélecteur de vitesses 20, en rotation selon la direction principale Z sur la plage maximale de déplacement. Tel qu'illustré sur la figure 6, les courbes V, (Z) et V2 (Z) se présentent sous la forme de sinusoïdes déphasées entre elles et la courbe Q(Z) se présente sensiblement sous la forme d'une droite dont les valeurs sont proportionnelles au déplacement en rotation de l'élément magnétique 50, selon la direction principale Z. Ainsi, en fonction de la valeur de Q calculée par les premiers moyens de calcul 91, il est possible de déterminer le déplacement en rotation de l'élément magnétique 50, et donc du sélecteur 20, selon la direction principale Z.

Dans un autre exemple de réalisation, les premiers moyens de calcul 91 calculent l'arc-tangente du ratio entre la tension V3 et la tension V4 du second jeu de cellules à effet Hall 70c et 70d, pour déterminer le déplacement en rotation de l'élément magnétique 50, et donc du sélecteur 20, selon la direction principale Z. Dans un autre exemple de réalisation, pour obtenir une redondance des informations, les premiers moyens de calcul 91 calculent l'arc-tangente du ratio entre la première tension V, et la deuxième tension V2 et l'arc-tangente du ratio entre la tension V3 et la tension V4 du second jeu pour déterminer le déplacement en rotation de l'élément magnétique 50, et donc du sélecteur 20, selon la direction principale Z. Dans un second mode de réalisation, pour déterminer la position de l'élément magnétique en translation, et donc la position du sélecteur, les seconds moyens de calcul 92 calculent dans un premier temps des moyennes géométriques entre les tensions des deux cellules à effet Hall pour chaque jeu. En effet, le décalage des deux jeux de deux cellules de quelques millimètres, permet de créer une variation entre leur moyenne géométrique suffisante pour déterminer 25 la position en translation de l'élément magnétique, et donc du sélecteur 20. Pour le premier jeu, la moyenne géométrique m12 = .NIV12 +V22 est la moyenne géométrique entre les tensions des deux cellules à effet Hall 70a, 70b, c'est-à-dire provenant du premier jeu de cellules à effet Hall. Pour le second jeu, la moyenne géométrique m34 = \/V32 +V4 est la moyenne 30 géométrique entre les tensions des deux cellules à effet Hall 70c et 70d, c'est-à-dire provenant du 2ème jeu de cellules à effet Hall. Comme illustré à la figure 6, la courbe m12 (Z) montre que la moyenne géométrique m12 est pratiquement insensible au déplacement en rotation selon la direction principale Z de l'élément magnétique 50.

La courbe m34 (Z) bien que non représentée sur la figure 6 pour ne pas la surcharger, illustre également que la moyenne géométrique m34 est pratiquement insensible au déplacement en rotation selon la direction principale Z de l'élément magnétique 50.

Cela signifie que la détection selon l'axe en translation X est insensible à la position en rotation, selon l'axe de rotation Z du sélecteur de vitesses 20, en d'autres termes, le dispositif selon l'invention permet non seulement de déterminer précisément la vitesse enclenchée (1 ère 2éme Sème 4ème Sème ou marche arrière) mais permet aussi de détecter la déplacement du sélecteur de vitesses 20 pendant un changement de vitesse.

L'invention permet ainsi de savoir si le conducteur est en train de passer à une vitesse supérieure ou inférieure. Cette anticipation permet en autres de mieux gérer le fonctionnement électronique du moteur (meilleure gestion de l'alimentation en carburant pendant ces phases par exemple). Les seconds moyens de calcul 92 calculent ensuite une valeur P de sorte à 15 être égale à : - soit à un rapport ratiométrique P, défini par P, = m12 , où k est une k.m12 + m34 constante prédéfinie, - soit à un rapport ratiométrique P2 défini par P2 = m34

k.m34 + mie Le rapport ratiométrique P, ou P2 à choisir est fonction du résultat d'une 20 comparaison entre les deux moyennes géométriques. La constante k permet d'ajuster la précision du dispositif. Cet ajustement permet à l'utilisateur de tenir compte des tolérances de dimensionnement de l'élément magnétique 50 (taille, positionnement), des écarts de positionnement entre le capteur de position et l'élément magnétique ou encore des tolérances de mesures de cellules à effet 25 Hall. Les rapports ratiométriques P, ou P2 peuvent être simplifiés, en posant k = 0 . Ainsi, la valeur P est calculée, suivant le résultat de la comparaison entre les deux m moyennes géométriques, de telle sorte qu'elle soit égale soit à P, = 12 , soit à

m 34 P = m34 2 ml2 30 Dans un exemple de réalisation, la valeur P est égale à : - P = P, lorsque m1z < m34 , - P = 2-P2 lorsque m12 >- m34 . La figure 7 illustre les courbes m12 (X) , m34 (X) , P (X) , P2 (X) et P(X) en fonction du déplacement de l'élément magnétique 50, et donc du sélecteur de vitesses 20, en translation sur la plage maximale de déplacement.

La figure 7 montre que la courbe P(X) obtenue à partir du choix précédent peut être assimilée à une droite, dont les valeurs sont proportionnelles au déplacement de l'élément magnétique 50 en translation selon la direction secondaire X. Par souci de clarté sur la figure 7 et afin de ne pas faire chevaucher la courbeP(X) sur la partie de la courbe P(X) lorsque mu (X) m34 (X) , les valeurs de la courbe P(X) ont été multipliées par un facteur deux. Ainsi, en fonction de la valeur de P calculée par les seconds moyens de calcul 92, il est possible de déterminer le déplacement en translation de l'élément magnétique 50, et donc du sélecteur, selon la direction secondaire X. L'utilisation de deux cellules à effet Hall 70c, 70d dans le même capteur de position 60 que celui utilisé pour déterminer le déplacement en rotation du sélecteur de vitesses 20, permet alors de déterminer aussi le déplacement en translation du sélecteur de vitesses 20. Avantageusement, les moyennes géométriques m12 , m34 sont linéarisées afin d'éviter les fluctuations éventuelles des valeurs des rapports ratiométriques Pl et P2 dues à la rotation de l'élément magnétique et afin d'obtenir une valeur P présentant une meilleure corrélation entre les valeurs des rapports ratiométriques PI et P2 et les valeurs du déplacement du sélecteur de vitesses. Cette linéarisation peut être effectuée de manière simple comme par exemple en utilisant une moyenne mobile ou une table de correction.

Dans un mode de réalisation amélioré de l'invention, afin de diminuer l'influence du positionnement de l'élément magnétique 50 vis-à-vis du capteur de position 60 ainsi que le placement des cellules à effet Hall 70a, 70b, 70c, 70d dans celui-ci sur la précision de détermination du déplacement en translation selon la direction secondaire X du sélecteur de vitesses 20, on réalise un dimensionnement de chacun des éléments suivants, préalablement au calcul des rapports ratiométriques Pl et P2 : - dimensions de l'élément magnétique 50, - écart, selon l'axe longitudinal, entre les cellules à effet Hall des deux jeux, - orientation, selon les axes A et B, de chacune des cellules à effet Hall 70a, 70b, 70c, 70d, en fonction d'une loi d'évolution de la tension mesurée en sortie de chaque cellule à effet Hall 70a, 70b, 70c, 70d, elle-même fonction de la position de l'élément magnétique 50 par rapport à ladite cellule à effet Hall. Ce dimensionnement permet ainsi à l'utilisateur d'obtenir la précision de mesure 5 souhaitée. De préférence, pour simplifier le dimensionnement mentionné ci-dessus, les cellules à effet Hall sont sensiblement identiques entre elles. Une correction peut être nécessaire pour les rendre identiques. Un procédé de détermination de la position de l'élément magnétique 30 en 10 translation et en rotation, associé au dispositif, comporte ainsi entre autre les étapes de : - mesure d'une tension en sortie de chaque cellule à effet Hall, à partir des moyens de mesure 90, - calcul, à partir des premier moyens de calcul 91, d'une valeur Q en fonction de deux des quatre tensions mesurées VI , V2 ou V3, V4, et détermination de la position de l'élément magnétique 50 selon la direction secondaire à partir de la valeur Q calculée, - calcul, à partir des seconds moyens de calcul 92, de la valeur P en fonction des quatre tensions mesurées V, , V2, V3, V4, et détermination de la position de l'élément magnétique 50 selon la direction secondaire à partir de la valeur P calculée. Le dispositif et le procédé associé selon l'invention permettent donc de déterminer la position d'un élément magnétique 50 situé sur un sélecteur de boîte de vitesses 20 d'un véhicule automobile autant en rotation qu'en translation. II est possible, grâce au dispositif, d'anticiper ce que fait l'utilisateur, 25 principalement pour ajuster le régime moteur, et ainsi réduire les émissions polluantes. Par exemple, la réalisation de certaines fonctions du véhicule, comme par exemple couper le moteur lorsque la boîte de vitesses est au point mort, est aisément possible. Avantageusement, le dispositif permet entre autre de déterminer si la marche arrière R est engagée. Il permet par conséquent de supprimer un capteur spécifique de 30 détection de marche arrière existant sur les véhicules automobiles actuels. L'invention est décrite dans le cas de cellules à effet Hall 70a, 70b, 70c, 70d coplanaires. Mais l'invention est également applicable au cas de cellules à effet Hall non coplanaires. De même, l'agencement des cellules à effet Hall 70a, 70b, 70c, 70d dans le 35 capteur de position 60, selon l'axe longitudinal A et les axes transversaux B et C, peut 15 20 être arbitraire, du moment qu'elles mesurent le même champ magnétique B et qu'elles fournissent une tension de sortie proportionnelle à l'intensité dudit champ magnétique B . Le dispositif et le procédé ont été décrits dans le cadre d'un véhicule automobile à traction mais ils sont également applicables au cas d'un véhicule automobile à propulsion. Dans ce cas, l'élément magnétique 50 se déplace, lors de la sélection de vitesse par l'utilisateur du véhicule, en translation selon la direction principale Z, et en rotation selon la direction secondaire X. L'invention s'applique également à toute configuration ou type de boite de vitesses (mécanique, automatique, robotisée..).

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de détermination de la position d'un élément magnétique (50), ledit élément magnétique étant apte à être déplacé suivant au moins deux directions par rapport à un axe longitudinal (A), une première direction, dite direction principale (Z), et une seconde direction, dite direction secondaire (X), caractérisé en ce que le dispositif comporte : - deux jeux de deux cellules à effet Hall mesurant un même champ magnétique généré par l'élément magnétique, un premier jeu comportant une première cellule (70a) et une deuxième cellule (70b) le long d'un premier axe (B) sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (A), et un second jeu comportant une troisième cellule (70c) et une quatrième cellule (70d) le long d'un second axe (C) sensiblement parallèle au premier axe (B), l'élément magnétique étant mobile par rapport auxdits deux jeux de deux cellules à effet Hall, - des moyens de mesure (90) de tensions en sortie de chaque cellule à effet 15 Hall, - des premiers moyens (91) de calcul de la position de l'élément magnétique selon la direction principale (Z), - des seconds moyens (92) de calcul de la position de l'élément magnétique selon la direction secondaire (X). 20
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 comportant un capteur de position (60) comportant les deux jeux de deux cellules à effet Hall.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel la direction principale (Z) est celle de la rotation de l'élément magnétique autour de l'axe longitudinal (A) et la direction secondaire (X) est celle de la translation de l'élément 25 magnétique selon ledit axe longitudinal (A).
4. 4. Utilisation du dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3 à la détection de la rotation et de la translation d'un sélecteur de vitesses (20) de boite de vitesses (30) d'un véhicule automobile, l'élément magnétique (50) étant placé sur le sélecteur de vitesses (20) d'axe, l'axe longitudinal (A). 30
5. 5. Procédé de détermination de la position d'un élément magnétique (50), à partir du dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, ledit procédé comportant les étapes de : - mesure d'une tension en sortie de chaque cellule à effet Hall, à partir des moyens de mesure (90), 35 - calcul, à partir des seconds moyens de calcul (92), d'une valeur P en fonction des quatre tensions mesurées V, , V2, V3 , V4 , où VI est la tensionaux bornes à la première cellule (70a), V2 la tension aux bornes à la deuxième cellule (70b), V3 la tension aux bornes à la troisième cellule (70c) et V4 la tension aux bornes à la quatrième cellule (70d), - détermination de la position de l'élément magnétique (50) selon la direction secondaire (X) à partir de la valeur P calculée.
6. 6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la valeur P est calculée à partir z z z z d'une moyenne géométrique 11 +V2 V3 +V4 entre deux tensions pour chacun des deux jeux de deux cellules à effet Hall.
7. 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel la valeur P est calculée de telle 10 sorte qu'elle soit égale : VV12 + V22 - soit à un rapport ratiométrique P1 défini par P = kliV1 z + V2 + .\/ V32 + V4 où k est une constante prédéfinie, V- soit à un rapport ratiométrique P2 défini par P2 = 11 V32 + V4 k.\/V32 + V4 + .\/V 2 + V22 le choix étant fonction du résultat d'une comparaison entre les deux moyennes 15 géométriques.
8. 8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la valeur P est choisie de telle sorte que : - P = P lorsque .\jV12 +V22 5 VV32 + V4 , - P=2-P2 lorsque .NIV12+V2 >VV32+V42 . 20
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8 comportant une étape de dimensionnement d'au moins un des éléments suivants : - dimensions de l'élément magnétique (50), - écart, selon l'axe longitudinal, entre les deux jeux, en fonction d'une loi d'évolution de la moyenne géométrique de chaque jeu, lesdites 25 moyennes géométriques étant elles-mêmes fonction de la position de l'élément magnétique (50) par rapport auxdits jeux.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 5 à 9 comportant une étape de détermination de la position de l'élément magnétique (50) selon la direction principale (Z) à partir d'un calcul d'arc tangente entre la première tension V1 et la deuxième tension V2et/ou à partir d'un calcul d'arc tangente entre la troisième tension V3 et la quatrième tension V4 .