WO2004055482A1 - Capteur de position a tres haute resolution - Google Patents

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WO2004055482A1
WO2004055482A1 PCT/FR2003/003670 FR0303670W WO2004055482A1 WO 2004055482 A1 WO2004055482 A1 WO 2004055482A1 FR 0303670 W FR0303670 W FR 0303670W WO 2004055482 A1 WO2004055482 A1 WO 2004055482A1
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position sensor
sensor according
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encoder
magnetic
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PCT/FR2003/003670
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Olivier Andrieu
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EFI Automotive SA
Original Assignee
Electricfil Automotive SAS
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24404—Interpolation using high frequency signals

Definitions

  • the object of the invention relates to the technical field of magnetic sensors, of the type comprising an encoder element moving close to a detection cell and adapted to locate at least one angular position in the general sense.
  • the object of the invention finds a particularly advantageous application in the automotive field where such a sensor can be used, for example, in the context of ignition functions.
  • a magnetic sensor adapted to measure the change in the intensity of a magnetic field
  • an encoder provided with a series of elements generating a variable magnetic field
  • the detection cell such as for example a Hall effect or magneto-resistive probe
  • the detection cell is associated with a hysteresis level comparator, such as a Schmitt trigger, in order to obtain frank transitions of the output voltage for distinct values of the magnetic field, depending on whether it varies in increasing or decreasing.
  • the generating elements consist of elements disturbing a magnetic field created by a fixed magnet placed near such disturbing elements.
  • such disturbing elements are constituted by teeth arranged in a ferromagnetic ring.
  • the elements generating a variable magnetic field are formed by magnetic poles, regularly spaced at a given pitch.
  • Such an encoder is thus in the form of a multipolar magnetic ring.
  • an encoder produced in the form of a multipolar magnetic ring it can be envisaged either to delete several magnetic poles leaving an empty space, or to replace one or more poles with a sign given by one or more poles of a contrary sign. There is thus produced a given magnetization pole having, between its two adjacent poles of an opposite sign, a different spacing with respect to the spacing pitch of the other poles.
  • the usual resolution of the sensors is currently 60-2 pulses per revolution. This level of performance is traditionally obtained using an encoder comprising 60-2 pairs of magnetic poles or 60-2 ferromagnetic teeth and associated with a detection cell delivering a pulse per pair of poles or per tooth.
  • the object of the invention aims to remedy the drawbacks stated above by proposing a sensor having a high resolution while presenting an encoder retaining a limited diametral size.
  • the object of the invention thus aims to propose a sensor delivering an electrical signal whose resolution is much higher than the resolution of the encoder.
  • the object of the invention relates to a sensor comprising at least one rotary magnetic encoder of the type comprising a circular magnetic track formed by a series of elements generating a variable magnetic field, distributed to form P pairs of elements with a period mechanical equal to 360 ° / P, the magnetic track being intended to pass in front of 2n offset detection cells to deliver periodic electrical signals Si (with i varying from 1 to 2n) electrically phase shifted between them by a value equal to l / 2n times the value of the mechanical period and corresponding to the change in the intensity of the magnetic field generated by the elements, the detection cells being connected to means for processing the phase-shifted electrical signals.
  • Another object of the invention relates to a sensor, the magnetic track of which comprises elements generating a variable magnetic field, formed by elements disturbing a magnetic field created by a fixed magnet placed nearby.
  • the sensor track is formed from an elastomeric or plastic ring loaded with magnetized particles to form the magnetic poles, the ring being mounted on a support ring.
  • the senor comprises a low resolution encoder forming a multipolar magnetic ring comprising a series of elements generating a variable magnetic field having a different spacing to form pairs of irregular elements, the low resolution encoder being intended to scroll in front of a detection cell.
  • the encoder, and possibly the low resolution encoder are mounted on a target locked in rotation on a shaft of an engine of a motor vehicle " the " 2n cells " ⁇ die “ d ⁇ t ⁇ ctîôn ⁇ t évélTtùèil ⁇ m ⁇ ht " the detection cell for the low resolution coder, being mounted in relation to said coders.
  • the target has a peripheral wall and a transverse wall each intended to receive an encoder.
  • the target forms a drive pulley.
  • the drive pulley is a crankshaft pulley.
  • the drive pulley is a cam pulley.
  • the target is rotated by a shaft of the gearbox of a motor vehicle.
  • the target is mounted inside a support plate of a dynamic seal, mounted in proximity relationship of 2n detection cells, and between the crankshaft and the gearbox of motor vehicle engine speeds.
  • the target is rotated by the crankshaft or the camshaft, while being mounted inside the engine block of a motor vehicle and in proximity relationship of 2n cells detection.
  • the fig. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a sensor according to the invention.
  • the fig. 2 shows the shape of the electrical signals obtained and delivered by a position sensor illustrated in FIG. 1.
  • the fig. 3 shows the form of the electrical signals obtained and delivered by a second embodiment of a sensor according to the invention.
  • the figs. 4 and 5 are views of examples of mounting an encoder according to the invention.
  • the figs. 6 and 7 are respectively sectional elevation and perspective views of a complete sensor incorporating high resolution and low resolution encoders.
  • the fig. 1 illustrates a first preferred embodiment of a rotary magnetic encoder 1 according to the invention.
  • the encoder 1 comprises a circular magnetic track 2 intended to pass in front of 2n detection or measurement cells 3i with n> 1 and with i varying from 1 to 2n, to form a position sensor 4. In the example illustrated in FIG. . 1, the encoder 1 scrolls past four detection cells, respectively 3 ⁇ to 3, (n - 2).
  • the magnetic track 2 comprises a series of generating elements 5 of a variable magnetic field, distributed over the circular track to form P pairs of elements 5, with a mechanical period T equal to 360 ° / P.
  • the elements generating a variable magnetic field 5 are formed by alternating magnetic poles, so that the magnetic track is constituted by a multipolar magnetic ring.
  • the magnetic track of the encoder 1 comprises a series of south poles and north poles arranged to present a regular pitch of spacing between two adjacent poles.
  • the magnetic track 2 with elements generating a variable magnetic field 5, formed by elements disturbing a magnetic field created by a fixed magnet, placed near said magnetic track.
  • the disturbing elements can be formed by means of teeth arranged in a ring made of ferromagnetic material.
  • the magnetic track 2 comprises at least one generating element, said irregular not shown, having a different spacing with respect to the spacing pitch between the other generating elements 5.
  • the irregular generating element has a double angular pitch compared to the other generating elements 5.
  • the presence of such an irregular generating element constitutes a reference for the magnetic encoder making it possible to determine at least one angular position.
  • the annular magnetic track 2 is intended to pass in front of the 2n fixed detection cells 3i which each deliver a periodic analog electrical signal If corresponding to the evolution of the intensity of the magnetic field delivered by the generating elements 5.
  • the detection cells 3i are angularly offset between them so that the relative angular offset between the generator elements 5 and the cells 3; is suitable for obtaining 2n electrical signals If electrically phase shifted between them by a value equal to l / 2n times the value of the mechanical period T.
  • the detection cells 3i are thus offset in a direction parallel to a direction perpendicular to the axis of rotation ⁇ of encoder 1.
  • each detection cell 3j is associated with means, not shown, for processing the phase-shifted electrical signals S, with a view to increasing the resolution of the sensor.
  • the processing means comprise means for extracting from each differential signal Sd p , two pulses spaced from T / 2 in order to obtain a digitized signal S s comprising 2n pulses phase shifted by T / 2n.
  • the extraction means detect the zero crossing of each differential signal Sd p so that on each zero crossing there corresponds a pulse. It should be understood that such a sensor comprising the processing means described above makes it possible to increase the resolution of the sensor by 2n times without increasing the diametral dimension of the encoder 1. Thus, when the resolution of the encoder is 360 ° / P, the resolution of the associated sensor is 360 ° / 2nP.
  • the number P pairs of generator elements 5 is equal to 90 or 60 for example, the sensor has a resolution of 2 ° and 3 ° respectively.
  • the magnetic track 2 is formed from an elastomeric or plastic ring loaded with magnetized particles to form the magnetic poles.
  • This elastomer ring can be mounted on a support ring, not shown.
  • the encoder 1, as described above, is intended to be mounted, being attached or integrated, on a rotating target 6 in the general sense, from which at least one position is determined.
  • the description which follows illustrates various variants for mounting the encoder 1 on a rotating target 6.
  • the encoder 1 is intended to be mounted on a drive pulley mounted at the outlet of the engine of a motor vehicle, that is to say on a timing pulley or on one auxiliary pulleys.
  • the encoder 1 is mounted on the drive pulley 6 located in the axis of the crankshaft, in order to allow detection of the neutral point or of ignition of a cylinder.
  • the encoder 1 which consists of a multipolar magnetic ring, is mounted on the internal radial wall or hub 7 (fig. 4) or on the external radial wall 8 (fig. 5) of the pulley d 'drive 6.
  • the magnetic multipole elastomer ring is mounted either directly on the pulley 6 which constitutes, by its radial wall a support ring, or indirectly by its support ring which is fixed, by any suitable means, on the pulley.
  • the detection cells 3i for example Hall effect, are mounted in the clearance defined between the outer 8 and inner 7 radial walls of the pulley.
  • the position sensor comprises, as a drive pulley, a crankshaft pulley provided with a magnetic ring adapted to locate a single position.
  • the subject of the invention can, possibly, be applied to the production of a sensor comprising a magnetic encoder 1 provided with several irregular poles, making it possible to identify several positions.
  • the magnetic encoder 1 comprises, for example, four irregular poles making it possible to identify the position of the cylinders of an engine.
  • the encoder 1 is mounted integral with the camshaft of a motor vehicle engine.
  • the encoder 1 can be mounted on the camshaft by having a single irregular pole.
  • the encoder 1 according to the invention is intended to be mounted inside a support plate of a dynamic seal for a drive shaft between the crankshaft and the gearbox of an engine of a motor vehicle. Encoder 1 is rotated by the drive shaft and is mounted in proximity relationship of 2n cells 3i detection mounted on the gasket support plate, to form a position sensor.
  • the encoder 1 according to the invention is rotated by a shaft of the gearbox of a motor vehicle.
  • the encoder 1 according to the invention is rotated by the crankshaft or the camshaft of an engine of a motor vehicle, while being mounted inside the engine block of such a vehicle, in proximity relation of 2n detection cells 3i, in order to constitute a position sensor.
  • the sensor 4 according to the invention described above is a so-called high resolution sensor.
  • a sensor 4 can comprise, in accordance with FIGS. 6, 7, in addition, a low resolution encoder l 'forming a multipolar magnetic ring comprising a series of generating elements 5 of a variable magnetic field having a different spacing to form P pairs of irregular elements.
  • the low resolution encoder 1 ' is intended to pass in front of a detection cell V.
  • the generator elements 5 can be formed, as explained above, by elements disturbing a magnetic field or by magnetic poles.
  • the low resolution encoder is mounted on the target 6 on which is already mounted the high resolution encoder 1.
  • This target generally constituted in the form of a ring, has a radial or peripheral wall 6 ⁇ and a transverse wall 6 2 each intended to receive an encoder 1, l '.
  • the invention is not limited to the examples described and shown since various modifications can be made without departing from its scope.

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Abstract

L'invention concerne un capteur comportant une piste magnétique circulaire formée par une série d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable, répartis pour former P paires d'éléments avec une période mécanique T égale à 360 DEG /P, la piste magnétique étant destinée à défiler devant 2n cellules de détection décalées pour délivrer des signaux électriques périodiques (Si) déphasés électriquement entre eux. Les cellules de détection sont reliées à des moyens de traitement des signaux électriques déphasés (Si) comportant :- des moyens pour assurer la différence entre deux signaux électriques afin d'obtenir n signaux analogiques différentiels (Sdp) déphasés entre eux deux à deux de T/2n et tels que Sdp = Sn+p - Sp avec p variant de 1 à n,- et des moyens pour extraire de chaque signal différentiel (Sdp) deux impulsions espacées de T/2 afin d'obtenir un signal numérisé comportant 2n impulsions déphasées de T/2n.

Description

CAPTEUR DE POSITION A TRES HAUTE RESOLUTION
L'objet de l'invention concerne le domaine technique des capteurs magnétiques, du type comportant un élément codeur se déplaçant à proximité d'une cellule de détection et adapté pour repérer au moins une position angulaire au sens général. L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine automobile où un tel capteur peut être utilisé, par exemple, dans le cadre des fonctions d'allumage.
Il est connu, dans le domaine préféré ci-dessus, de mettre en œuvre un capteur magnétique adapté pour mesurer le changement de l'intensité d'un champ magnétique, lorsqu'un codeur muni d'une série d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable, défile devant une cellule de mesure ou de détection. La cellule de détection, telle que par exemple une sonde à effet Hall ou magnéto-résistive, délivre un signal électrique périodique correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les éléments. La cellule de détection est associée à un comparateur de niveau à hystérésis, tel qu'un trigger de Schmitt, afin d'obtenir des transitions franches de la tension de sortie pour des valeurs distinctes du champ magnétique, selon qu'il varie en croissant ou en décroissant.
Afin de constituer un capteur de détection d'une vitesse, il est connu de réaliser un codeur pourvu d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable aménagés de manière régulière selon une circonférence pour former une piste.
Selon une première forme de réalisation, les éléments générateurs sont constitués par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe placé à proximité de tels éléments perturbateurs. Par exemple, de tels éléments perturbateurs sont constitués par des dents aménagées dans une bague ferromagnétique.
Selon une deuxième forme préférée de réalisation, les éléments générateurs d'un champ magnétique variable sont formés par des pôles magnétiques, régulièrement espacés selon un pas donné. Un tel codeur se présente ainsi sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire. Pour permettre de déterminer au moins une position, correspondant par exemple au point mort haut d'allumage d'un cylindre, il est connu de réaliser un repère sur le codeur magnétique. Il est connu ainsi, de supprimer, par exemple, deux dents sur la bague ferromagnétique. Dans la variante de réalisation mettant en œuvre un codeur réalisé sous la forme d'un anneau magnétique multipolaire, il peut être envisagé, soit de supprimer plusieurs pôles magnétiques en laissant subsister un espace vide, soit de remplacer un ou plusieurs pôles d'un signe donné par un ou plusieurs pôles d'un signe contraire. Il est ainsi réalisé un pôle d'aimantation donné présentant, entre ses deux pôles adjacents d'un signe opposé, un écartement différent par rapport au pas d'écartement des autres pôles.
Dans le cadre des fonctions d'allumage d'une automobile, la résolution habituelle des capteurs est actuellement de 60-2 impulsions par tour. Ce niveau de performance est obtenu traditionnellement à l'aide d'un codeur comportant 60-2 paires de pôles magnétiques ou 60-2 dents ferromagnétiques et associé à une cellule de détection délivrant une impulsion par paire de pôles ou par dent.
Pour améliorer la résolution d'un tel capteur, il peut être envisagé d'augmenter le nombre d'éléments générateurs réalisés selon une circonférence. Toutefois, il apparaît une limitation technique liée à la réalisation des dents ferromagnétiques ou des pôles magnétiques, qui doivent présenter des dimensions suffisantes pour être détectés par la cellule de mesure. De plus, il n'apparaît pas possible, dans de nombreuses applications, pour des raisons d'encombrement, d'augmenter la circonférence d'un tel codeur. Une autre solution pour améliorer la résolution d'un tel capteur consiste à augmenter simultanément le nombre de pistes et le nombre de cellules de détection, de manière à augmenter le nombre d'événements. Cependant, une telle solution conduit à un capteur présentant un coût prohibitif.
L'objet de l'invention vise à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un capteur possédant une haute résolution tout en présentant un codeur conservant un encombrement diamétral limité.
L'objet de l'invention vise ainsi à proposer un capteur délivrant un signal électrique dont la résolution est largement supérieure à la résolution du codeur.
Pour atteindre cet objectif, l'objet de l'invention concerne un capteur comportant au moins un codeur magnétique rotatif du type comportant une piste magnétique circulaire formée par une série d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable, répartis pour former P paires d'éléments avec une période mécanique égale à 360°/P, la piste magnétique étant destinée à défiler devant 2n cellules de détection décalées pour délivrer des signaux électriques périodiques Si (avec i variant de 1 à 2n) déphasés électriquement entre eux d'une valeur égale à l/2n fois la valeur de la période mécanique et correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les éléments, les cellules de détection étant reliées à des moyens de traitement des signaux électriques déphasés.
Selon l'invention, les moyens de traitement comportent : des moyens pour assurer la différence entre deux signaux électriques afin d'obtenir n signaux analogiques différentiels déphasés entre eux deux à deux de T/2n et tels que Sdp = Sn+P - Sp avec p variant de 1 à n, et des moyens pour extraire de chaque signal différentiel Sdp, deux impulsions espacées de T/2 afin d'obtenir un signal numérisé comportant 2n impulsions déphasées de T/2n de sorte que le capteur possède une résolution de 360°/2nP. Un autre objet de l'invention vise un capteur dont la piste magnétique comprend des éléments générateurs d'un champ magnétique variable, formés par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe placé à proximité.
Selon une caractéristique avantageuse, la piste du capteur est formée à partir d'une bague élastomere ou plastique chargée de particules magnétisées pour constituer les pôles magnétiques, la bague étant montée sur une couronne support.
Selon une autre caractéristique, le capteur comporte un codeur basse résolution formant un anneau magnétique multipolaire comprenant une série d'éléments générateurs d'un champ magnétique variable présentant un écartement différent pour former paires d'éléments irréguliers, le codeur basse résolution étant destiné à défiler devant une cellule de détection.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le codeur, et éventuellement le codeur basse résolution, sont montés sur une cible calée en rotation sur un arbre d'un moteur d'un véhiculé automobile" les" 2n cellules" ~dé "dëtëctîônët évèlTtùèilëmëht" la cellule de détection pour le codeur basse résolution, étant montées en relation desdits codeurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cible comporte une paroi périphérique et une paroi transversale destinées à recevoir chacune un codeur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la cible forme une poulie d'entraînement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la poulie d'entraînement est une poulie de vilebrequin.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la poulie d'entraînement est une poulie de came.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la cible est entraînée en rotation par un arbre de la boîte de vitesses d'un véhicule automobile.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la cible est montée à l'intérieur d'une plaque de support d'un joint d'étanchéité dynamique, montée en relation de proximité de 2n cellules de détection, et entre le vilebrequin et la boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cible est entraînée en rotation par le vilebrequin ou l'arbre à cames, en étant montée à l'intérieur du bloc- moteur d'un véhicule automobile et en relation de proximité de 2n cellules de détection.
Diverses caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montre, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fïg. 1 est une vue schématique montrant un premier exemple de réalisation d'un capteur selon l'invention.
La fïg. 2 montre la forme des signaux électriques obtenus et délivrés par un capteur de position illustré à la fïg. 1.
La fïg. 3 montre la forme des signaux électriques obtenus et délivrés par un deuxième exemple de réalisation d'un capteur selon l'invention.
Les fïg. 4 et 5 sont des vues d'exemples de montage d'un codeur selon l'invention. Les fïg. 6 et 7 sont des vues respectivement en coupe-élévation et en perspective d'un capteur complet intégrant des codeurs haute résolution et faible résolution. La fïg. 1 illustre un premier exemple préféré de réalisation d'un codeur magnétique rotatif 1 conforme à l'invention. Le codeur 1 comporte une piste magnétique circulaire 2 destinée à défiler devant 2n cellules de détection ou de mesure 3i avec n > 1 et avec i variant de 1 à 2n, pour former un capteur de position 4. Dans l'exemple illustré à la fïg. 1, le codeur 1 défile devant quatre cellules de détection, respectivement 3χ à 3 , (n — 2).
La piste magnétique 2 comporte une série d'éléments générateurs 5 d'un champ magnétique variable, répartis sur la piste circulaire pour former P paires d'éléments 5, avec une période mécanique T égale à 360°/P. Dans l'exemple de réalisation illustré à la fïg. 1, les éléments générateurs d'un champ magnétique variable 5 sont formés par des pôles magnétiques alternés, de manière que la piste magnétique soit constituée par une bague magnétique multipolaire. Selon cet exemple, la piste magnétique du codeur 1 comporte une série de pôles sud et de pôles nord aménagés pour présenter un pas régulier d'écartement entre deux pôles adjacents.
Bien entendu, il peut être envisagé de réaliser la piste magnétique 2 avec des éléments générateurs d'un champ magnétique variable 5, formés par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe, placé à proximité de ladite piste magnétique. Par exemple, les éléments perturbateurs peuvent être constitués par l'intermédiaire de dents aménagées dans une bague réalisée en matériau ferromagnétique.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, la piste magnétique 2 comporte au moins un élément générateur, dit irrégulier non représenté, présentant un écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres éléments générateurs 5. Par exemple, l'élément générateur irrégulier présente un pas angulaire double par rapport aux autres éléments générateurs 5. La présence d'un tel élément générateur irrégulier constitue un repère pour le codeur magnétique permettant de déterminer au moins une position angulaire. Bien entendu, il peut être prévu de réaliser un ou plusieurs éléments générateurs irréguliers. La piste magnétique annulaire 2 est destinée à défiler devant les 2n cellules de détection fixes 3i qui délivrent chacune un signal électrique périodique analogique Si correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique délivré par les éléments générateurs 5.
Les cellules de détection 3i sont décalées angulairement entre elles de telle manière que le décalage angulaire relatif entre les éléments générateurs 5 et les cellules 3; est adapté pour obtenir 2n signaux électriques Si déphasés électriquement entre eux d'une valeur égale à l/2n fois la valeur de la période mécanique T. Les cellules de détection 3i sont ainsi décalées selon une direction parallèle à une direction perpendiculaire à l'axe de rotation Δ du codeur 1.
D'une manière classique, chaque cellule de détection 3j est associée à des moyens non représentés, de traitement des signaux électriques déphasés S, en vue d'augmenter la résolution du capteur. Conformément à l'invention, et tel que cela ressort plus précisément de la fïg. 2, les moyens de traitement comportent des moyens pour effectuer la différence entre deux signaux électriques Si afin d'obtenir n signaux analogiques différentiels Sdp déphasés entre eux deux à deux de T/2n et tels que Sdp = S„+p- Sp, avec p variant de 1 à n.
Ainsi, dans l'exemple illustré à la fïg. 1 où le nombre de cellules de détection 3j est égal à 4 (n=2), il est obtenu 4 signaux électriques Si, S2, S3, S déphasés électriquement entre eux d'une valeur égale à 1/4 de la valeur de la période mécanique T. Les moyens de traitement assurent de manière identique la différence entre ces signaux Si à S de mamère à obtenir deux signaux analogiques différentiels Sdi et Sd2 tels que :
Sdi = S3 - Si
Sd2 — S — S2
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de traitement comportent des moyens pour extraire de chaque signal différentiel Sdp, deux impulsions espacées de T/2 afin d'obtenir un signal numérisé Ss comportant 2n impulsions déphasées de T/2n. D'une manière préférée, en vue d'améliorer la précision des impulsions, les moyens d'extraction détectent le passage par zéro de chaque signal différentiel Sdp de manière qu'à chaque passage par zéro corresponde une impulsion. Il doit être compris qu'un tel capteur comportant les moyens de traitement décrits ci-dessus permet d'augmenter la résolution du capteur de 2n fois sans augmenter la dimension diamétrale du codeur 1. Ainsi, lorsque la résolution du codeur est de 360°/P, la résolution du capteur associé est de 360°/2nP. Par exemple, lorsque le codeur 1 comporte 90 paires d'éléments générateurs 5 d'un champ magnétique variable, le capteur 4 possède une résolution de 1° en mettant en œuvre quatre cellules de détection 3, (n=2). De même, lorsque le codeur 1 comporte 60 paires d'éléments générateurs 5, le capteur possède une résolution de 1,5° en mettant en œuvre quatre cellules de détection 3{. Bien entendu, l'objet de l'invention peut être mis en œuvre pour un capteur comportant deux cellules de détection 3; (n=l). Selon cette variante de réalisation illustrée à la fïg. 3, les moyens de traitement effectuent la différence entre les signaux Si et S2 afin d'obtenir un signal différentiel Sdi = S2 - Si. De ce signal différentiel Sdi, les moyens de traitement extraient deux impulsions déphasées de T/2. Lorsque le nombre P paires d'éléments générateur 5 est égal à 90 ou à 60 par exemple, le capteur possède respectivement une résolution de 2° et de 3°. Bien entendu, il peut être prévu de réaliser un capteur avec un nombre supérieur de cellules de détection par exemple 6 ou 8.
Bien entendu, les différentes valeurs énoncées ci-dessus, en ce qui concerne, notamment, la période et le déphasage entre les signaux, sont considérées comme idéales. En pratique, il est clair que les conditions de fabrication du capteur conduisent à des erreurs qui peuvent dégrader la précision des impulsions tout en conservant la résolution visée.
Selon une variante préférée de réalisation, la piste magnétique 2 est formée à partir d'une bague élastomere ou plastique chargée de particules magnétisées pour constituer les pôles magnétiques. Cette bague élastomere peut être montée sur une couronne support non représentée.
Le codeur 1, tel que décrit ci-dessus, est destiné à être monté, en étant rapporté ou intégré, sur une cible tournante 6 au sens général, à partir de laquelle au moins une position est déterminée. La description qui suit illustre diverses variantes de montage du codeur 1 sur une cible tournante 6. Selon une caractéristique de mise en oeuvre, le codeur 1 est destiné à être monté sur une poulie d'entraînement montée en sortie du moteur d'un véhicule automobile, c'est-à-dire sur une poulie de distribution ou sur l'une des poulies auxiliaires. Selon une caractéristique avantageuse, telle que représentée aux fïg. 4 et 5, le codeur 1 est monté sur la poulie d'entraînement 6 se trouvant dans l'axe du vilebrequin, afin de permettre une détection du point mort ou d'allumage d'un cylindre. Dans l'exemple illustré, le codeur 1, qui est constitué par une bague magnétique multipolaire, est monté sur la paroi radiale interne ou moyeu 7 (fïg. 4) ou sur la paroi radiale externe 8 (fïg. 5) de la poulie d'entraînement 6. La bague magnétique multipolaire en élastomere est montée, soit directement sur la poulie 6 qui constitue, par sa paroi radiale une couronne support, soit indirectement par sa couronne support qui est fixée, par tout moyen approprié, sur la poulie. Tel que cela ressort des fïg. 4 et 5, les cellules de détection 3i par exemple à effet Hall, sont montées dans le dégagement délimité entre les parois radiales externe 8 et interne 7 de la poulie.
Dans l'exemple de réalisation illustré, le capteur de position comporte, en tant que poulie d'entraînement, une poulie de vilebrequin munie d'un anneau magnétique adapté pour repérer une unique position. Il est à noter que l'objet de l'invention peut, éventuellement, être appliqué à la réalisation d'un capteur comportant un codeur magnétique 1 muni de plusieurs pôles irréguliers, permettant de repérer plusieurs positions. D'une manière avantageuse, le codeur magnétique 1 comporte, par exemple, quatre pôles irréguliers permettant de repérer la position des cylindres d'un moteur. Dans ce cas, le codeur 1 est monté solidaire de l'arbre à cames d'un moteur de véhicule automobile. Bien entendu, le codeur 1 peut être monté sur l'arbre à cames en ayant un seul pôle irrégulier.
Selon une autre caractéristique préférée de mise en œuvre, le codeur 1 selon l'invention est destiné à être monté à l'intérieur d'une plaque de support d'un joint d'étanchéité dynamique pour un arbre de transmission entre le vilebrequin et la boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile. Le codeur 1 est entraîné en rotation par l'arbre de transmission et se trouve monté en relation de proximité de 2n cellules de détection 3i montées sur la plaque de support du joint d'étanchéité, afin de constituer un capteur de position.
Selon une autre caractéristique préférée de mise en œuvre, le codeur 1 selon l'invention est entraîné en rotation par un arbre de la boîte de vitesses d'un véhicule automobile.
Selon une autre caractéristique préférée de mise en œuvre, le codeur 1 selon l'invention est entraîné en rotation par le vilebrequin ou l'arbre à cames d'un moteur d'un véhicule automobile, en étant monté à l'intérieur du bloc moteur d'un tel véhicule, en relation de proximité de 2n cellules de détection 3i, afin de constituer un capteur de position.
Le capteur 4 conforme à l'invention décrit ci-dessus est un capteur dit haute résolution. Selon une autre caractéristique de l'invention, un tel capteur 4 peut comporter, conformément aux fïg. 6, 7, de façon supplémentaire, un codeur basse résolution l' formant un anneau magnétique multipolaire comprenant une série d'éléments générateurs 5 d'un champ magnétique variable présentant un écartement différent pour former P paires d'éléments irréguliers. Le codeur basse résolution l' est destiné à défiler devant une cellule de détection V. Bien entendu, les éléments générateurs 5 peuvent être formés, comme expliqué ci-dessus, par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique ou par des pôles magnétiques. Selon une caractéristique préférée de réalisation, le codeur basse résolution l' est monté sur la cible 6 sur laquelle est déjà monté le codeur haute résolution 1. Cette cible, constituée généralement sous la forme d'une bague, comporte une paroi radiale ou périphérique 6ι et une paroi transversale 62 destinées à recevoir chacune un codeur 1, l'. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS :
1 - Capteur de position comportant au moins un codeur magnétique rotatif (1) du type comportant une piste magnétique circulaire (2) formée par une série d'éléments (5) générateurs d'un champ magnétique variable, répartis pour former P paires d'éléments avec une période mécanique T égale à 360°/P, la piste magnétique étant destinée à défiler devant 2n cellules de détection (3i) (avec i variant de 1 à n) décalées pour délivrer des signaux électriques périodiques (Si) déphasés électriquement entre eux d'une valeur égale à l/2n fois la valeur de la période mécanique T et correspondant à l'évolution de l'intensité du champ magnétique généré par les éléments, les cellules de détection étant reliées à des moyens de traitement des signaux électriques déphasés (Si), caractérisé en ce que les moyens de traitement comportent : des moyens pour assurer la différence entre deux signaux électriques afin d'obtenir n signaux analogiques différentiels (Sdp) déphasés entre eux deux à deux de T/2n et tels que Sdp = Sn+p - Sp avec p variant de 1 à n, et des moyens pour extraire de chaque signal différentiel (Sdp) deux impulsions espacées de T/2 afin d'obtenir un signal numérisé comportant 2n impulsions déphasées de T/2n de sorte que le capteur possède une résolution de 360°/2nP.
2 - Capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour extraire de chaque signal différentiel (Sdp) deux impulsions espacées, détectent le passage par zéro de chaque signal différentiel (Sdp).
3 - Capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux cellules de détection (3ι, 32).
4 - Capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte quatre cellules de détection (3ι à 3 ).
5 - Capteur de position selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le codeur (1) comporte un nombre P paires d'éléments générateurs égale à 90 de sorte que le capteur possède une résolution égale à 1° et 2° pour respectivement quatre et deux cellules de détection (3 ). 6 - Capteur de position selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le codeur (1) comporte un nombre P paires d'éléments générateurs égal à 60 de sorte que le capteur possède une résolution égale à 1,5° et 3° pour respectivement quatre et deux cellules de détection (3 . 7 - Capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste magnétique (2) comprend des éléments générateurs d'un champ magnétique variable (5), formés par des pôles magnétiques alternés.
8 - Capteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste magnétique (2) comprend des éléments générateurs d'un champ magnétique variable (5), formés par des éléments perturbateurs d'un champ magnétique créé par un aimant fixe placé à proximité.
9 - Capteur de position selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la piste magnétique (2) comporte au moins un élément générateur dit irrégulier présentant un écartement différent par rapport au pas d'écartement entre les autres éléments générateurs (5).
10 - Capteur de position selon la revendication 7, caractérisé en ce que la piste magnétique (2) est formée à partir d'une bague élastomere ou plastique chargée de particules magnétisées pour constituer les pôles magnétiques, la bague étant montée sur une couronne support. 11 - Capteur de position selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un codeur basse résolution (1') formant un anneau magnétique multipolaire comprenant une série d'éléments (5) générateurs d'un champ magnétique variable présentant un écartement différent pour former P paires d'éléments irréguliers, le codeur basse résolution (1') étant destiné à défiler devant une cellule de détection (2').
12 - Capteur de position selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le codeur (1) et éventuellement le codeur basse résolution (1*), sont montés sur une cible (6) calée en rotation sur un arbre d'un moteur d'un véhicule automobile, les 2n cellules de détection (3Î) et éventuellement la cellule de détection (2') pour le codeur basse résolution, étant montées en relation desdits codeurs. 13 - Capteur de position selon la revendication 12, caractérisé en ce que la cible (6) comporte une paroi périphérique (6ι) et une paroi transversale (62) destinées à recevoir chacune un codeur (1, l').
14 - Capteur de position selon les revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que la cible (6) forme une poulie d'entraînement.
15 - Capteur de position selon la revendication 14, caractérisé en ce que la poulie d'entraînement est une poulie de vilebrequin.
16 - Capteur de position selon la revendication 14, caractérisé en ce que la poulie d'entraînement est une poulie de came. 17 - Capteur de position selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la cible (6) est montée à l'intérieur d'une plaque de support d'un joint d'étanchéité dynamique, montée en relation de proximité de 2n cellules de détection (3i), et entre le vilebrequin et la boîte de vitesses d'un moteur d'un véhicule automobile.
18 - Capteur de position selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la cible (6) est entraînée en rotation par le vilebrequin ou l'arbre à cames, en étant montée à l'intérieur du bloc-moteur d'un véhicule automobile et en relation de proximité de 2n cellules de détection (3 .
19 - Capteur de position selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la cible (6) est entraînée en rotation par un arbre de la boîte de vitesses d'un véhicule automobile.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2896036B1 (fr) * 2006-01-06 2008-11-07 Skf Ab Systeme de detection de position angulaire absolue par comparaison differentielle, roulement et machine tournante
FR2902699B1 (fr) 2006-06-26 2010-10-22 Skf Ab Dispositif de butee de suspension et jambe de force.
FR2906587B1 (fr) 2006-10-03 2009-07-10 Skf Ab Dispositif de galet tendeur.
FR2913081B1 (fr) 2007-02-27 2009-05-15 Skf Ab Dispositif de poulie debrayable

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4547667A (en) * 1981-04-13 1985-10-15 Tokyo Kogaku Kikai Kabushiki Kaisha Displacement measuring device utilizing an incremental code
US4628201A (en) * 1983-03-05 1986-12-09 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Scanning signal balancing circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4547667A (en) * 1981-04-13 1985-10-15 Tokyo Kogaku Kikai Kabushiki Kaisha Displacement measuring device utilizing an incremental code
US4628201A (en) * 1983-03-05 1986-12-09 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Scanning signal balancing circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114496462A (zh) * 2022-02-14 2022-05-13 钢铁研究总院有限公司 一种永磁磁环组件及其制备方法
CN114496462B (zh) * 2022-02-14 2022-11-15 钢铁研究总院有限公司 一种永磁磁环组件及其制备方法

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