FR3022348B1

FR3022348B1 - Capteur de rotation

Info

Publication number: FR3022348B1
Application number: FR1501268A
Authority: FR
Inventors: Dietmar Spitzer; Peter Slama; Harald Witschnig; Leo Aichriedler; Friedrich RASBORNIG
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2019-08-30
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: DE102015109652A1; JP6382157B2; US10222234B2; FR3022348A1; JP2016004039A; US10718633B2; US20190178682A1; US11359936B2; US20200340830A1; CN105181992A; CN105181992B; US20150362335A1

Abstract

Dispositif (200) formant capteur qui comprend : un élément (210) sensible à un champ magnétique destiné à être mis dans un champ magnétique d'un aimant (220) mis sur une face de bout d'un arbre (100), l'élément (210) sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360.

Description

CAPTEUR DE ROTATION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte à un dispositif formant capteur et à un système comprenant un dispositif formant capteur.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

Dans divers domaines technologiques, on détecte la rotation d'un arbre. Diverses fonctionnalités de commande peuvent s'en remettre à la détection de la rotation de l'arbre. Par exemple, une vitesse de rotation ou une vitesse angulaire d'un arbre d'une transmission peut être utilisée pour commander le fonctionnement de la transmission. Par exemple, une vitesse angulaire d'un arbre d'un essieu de roue peut être utilisée pour contrôler le frottement de la roue correspondante ; cela peut être utile dans des systèmes anti-enrayeurs ou dans des systèmes électroniques de stabilité de véhicules.

Une façon connue de détecter la rotation de l'arbre consiste à mettre une roue dentée ferromagnétique sur l'arbre et à utiliser un détecteur pour détecter le passage de la roue dentée. Habituellement, on met le détecteur à distance de l'axe de rotation de l'arbre ; souvent, le détecteur est mis décalé radialement de la roue dentée ferromagnétique. Le signal de sortie d'un détecteur de ce genre correspond normalement à une configuration d'impulsions, dans laquelle la fréquence des impulsions varie en fonction de la vitesse de rotation. En donnant aux différentes dents une dimension qui est différente de celles d'autres dents de la roue dentée, il devient possible aussi de distinguer entre des positions angulaires différentes au cours d'une rotation unique de l'arbre. Il est, par exemple, concevable de faire que juste l'une des dents diffère des autres, de sorte qu'une position angulaire de la roue dentée puisse être identifiée. Sans limitation, plus qu'une des dents peut être rendue identifiable de sorte que plus qu'une des positions angulaires soit rendue identifiable.

Toutefois, l'évaluation de l'angle de rotation en utilisant des roues dentées de ce genre exige que l'arbre tourne vraiment. Parfois, au moins une rotation complète est nécessaire pour déterminer l'orientation absolue. En outre, des algorithmes complexes peuvent être nécessaires pour estimer avec précision l'angle de rotation à partir de la configuration détectée d'impulsions. La précision que l'on peut obtenir peut dépendre aussi significativement de la précision de fabrication de la roue dentée ainsi que de la précision de montage du capteur par rapport à la roue dentée. En outre, les roues dentées, désignées parfois comme étant des roues de codeur magnétique, peuvent prendre beaucoup de place et peuvent être relativement coûteuses. C'est pourquoi on ressent un besoin de techniques qui permettent de détecter la rotation d'un arbre d'une manière efficace et précise.

RESUME L'invention a donc pour objet un dispositif formant capteur, caractérisé en ce qu'il comprend un élément sensible à un champ magnétique destiné à être mis dans un champ magnétique d'un aimant mis sur une face de bout d'un arbre, l'élément sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°, l'arbre étant l'un d'un arbre d'une transmission d'un véhicule, d'un arbre d'un moteur à courant continu sans balai ou d'un arbre d'un essieu de roue d'un véhicule.

De préférence : - il comprend, en outre, une mémoire mémorisant une application de fronts d'impulsion à des angles d'orientation et un circuit électronique configuré pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté et de l'application mémorisée de fronts d'impulsion aux angles d'orientation, un signal comprenant une configuration d'impulsions ayant des fronts d'impulsion montants et descendants, - le circuit électronique est configuré en outre pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté, un autre signal qui représente un angle d'orientation de l'arbre dans la plage comprise entre 0° et 360° et/ou une vitesse angulaire de l'arbre, - l'autre signal a un nombre défini à l'avance de périodes par tour de l'arbre. L'invention a aussi pour objet un système caractérisé en ce qu'il comprend un arbre d'une transmission d'un véhicule, un aimant mis sur une face de bout de l'arbre, un élément sensible à un champ magnétique mis dans un champ magnétique de l'aimant, l'élément sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°.

De préférence : - l'aimant est choisi dans le groupe comprenant une pastille magnétique aimantée diamétralement, un élément plat s'étendant radialement par rapport à un axe de l'arbre et un élément conformé en disque et formant un dipôle magnétique, une moitié du disque formant un pôle magnétique nord et l'autre moitié du disque formant un pôle magnétique sud, - l'élément sensible à un champ magnétique est mis sur un prolongement axial de l'arbre et décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant et dans lequel l'aimant est mis sur un axe de l'arbre, - le système comprend, en outre, une mémoire mémorisant une application de fronts d'impulsion à des angles d'orientation et un circuit électronique configuré pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté et de l'application mémorisée de fronts d'impulsion aux angles d'orientation, un signal comprenant une configuration d'impulsion ayant des fronts d'impulsion montants et descendants, - le circuit électronique est configuré en outre pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté, un autre signal qui représente un angle d'orientation de l'arbre dans la plage comprise entre 0° et 360° et/ou une vitesse angulaire de l'arbre, - l'autre signal a un angle défini à l'avance de période par tour de l'arbre, - une enveloppe au moins des parties de l'arbre tournant avec l'enveloppe, l'élément sensible à un champ magnétique étant fixé à l'enveloppe. L'invention a aussi pour objet un système caractérisé en ce qu'il comprend un arbre d'un moteur à courant continu sans balai, un aimant mis sur une face de bout de l'arbre, un élément sensible à un champ magnétique mis dans un champ magnétique de l'aimant, l'élément sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°.

De préférence : - l'aimant est choisi dans le groupe comprenant une pastille magnétique aimantée diamétralement, un élément plat s'étendant radialement par rapport à un axe de l'arbre et, un élément conformé en disque et formant un dipôle magnétique, une moitié du disque formant un pôle magnétique nord et l'autre moitié du disque formant un pôle magnétique sud, - l'élément sensible à un champ magnétique est mis sur un prolongement axial de l'arbre et est décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant et, dans lequel l'aimant est mis sur un axe de l'arbre. L'invention vise enfin un arbre d'un essieu de roue d'un véhicule, un aimant mis sur une face de bout de l'arbre un élément sensible à un champ magnétique mis dans un champ magnétique de l'aimant, l'élément sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360.

De préférence : - l'aimant est choisi dans le groupe comprenant une pastille magnétique aimantée diamétralement, un élément plat s'étendant radialement par rapport à un axe de l'arbre et, un élément conformé en disque et formant un dipôle magnétique, une moitié du disque formant un pôle magnétique nord et l'autre moitié du disque formant un pôle magnétique sud, - l'élément sensible à un champ magnétique est mis sur un prolongement axial de l'arbre et est décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant et dans lequel l'aimant est mis sur un axe de l'arbre, - le système comprend une mémoire mémorisant une application de fronts d'impulsion à des angles d'orientation et un circuit électronique configuré pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté et de l'application mémorisée des fronts d'impulsion aux angles d'orientation, un signal comprenant une configuration d'impulsions ayant des fronts d'impulsion montants et descendants, - le circuit électronique est configuré en outre pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté, un autre signal qui représente un angle d'orientation de l'arbre dans la plage comprise entre 0° et 360° et/ou une vitesse angulaire de l'arbre, - la face de bout de l'arbre est opposée à un palier de roue de l'essieu de roue, l'arbre étant relié à rotation à un support d'essieu entre la face de bout et le palier de roue.

Suivant d'autres modes de réalisation de l'invention, il peut être prévu d'autres dispositifs, systèmes ou procédés. Ces modes de réalisation apparaîtront à l'homme du métier à partir de la description détaillée qui va suivre en liaison avec les dessins annexés.

DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS

La figure 1 illustre schématiquement un dispositif formant capteur suivant un mode de réalisation de 1'invention.

La figure 2 représente un organigramme pour illustrer schématiquement des fonctionnalités du dispositif formant capteur.

La figure 3A montre un exemple d'une configuration d'impulsions dans un signal produit par un dispositif formant capteur suivant un mode de réalisation.

La figure 3B illustre schématiquement une roue dentée ferromagnétique en combinaison avec un capteur, la roue dentée ferromagnétique ayant un profil correspondant sensiblement à la configuration d'impulsions de la figure 3A.

La figure 4 illustre schématiquement un système suivant un mode de réalisation, comprenant un dispositif formant capteur et un arbre d'une transmission d'un véhicule.

La figure 5 illustre schématiquement un système suivant un mode de réalisation, dans lequel un dispositif formant capteur et un arbre d'un essieu de roue d'un véhicule sont prévus.

La figure 6 illustre schématiquement un système suivant un mode de réalisation, dans lequel un dispositif formant capteur et un arbre d'un moteur à courant continu sans balai sont prévus.

DESCRIPTION DETAILLEE

Dans ce qui suit, on décrira divers modes de réalisation en détail en se reportant aux dessins annexés. On notera que ces modes de réalisation servent seulement d'exemples et ne doivent pas être compris comme limitatifs. C'est ainsi, par exemple, que bien que des modes de réalisation aient plusieurs caractéristiques, d'autres modes de réalisation peuvent comprendre moins de caractéristiques et/ou des variantes de caractéristiques. En outre, des caractéristiques de modes de réalisation différents peuvent être combinées les unes aux autres, sauf mention expresse contraire.

Des modes de réalisation tels qu'illustrés dans ce qui suit se rapportent à la technique de détection de la rotation d'un arbre, en particulier d'un arbre d'une transmission d'un véhicule, d'un arbre d'un moteur à courant continu sans balai et d'un arbre d'un essieu de roue d'un véhicule. Les modes de réalisation correspondants couvrent des dispositifs formant capteurs, des systèmes et des procédés.

Dans les modes de réalisation illustrés, un élément sensible à un champ magnétique est utilisé et est mis dans un champ magnétique d'un aimant. L'aimant est mis sur une face de bout de l'arbre. L'élément sensible à un champ magnétique est configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°. A partir de cet angle, il peut être possible de déterminer sans ambiguïté l'orientation du champ magnétique. L'élément sensible à un champ magnétique peut sans limitation reposer sur un effet magnétorésistif, tel que l'effet de magnétorésistance géante (GMR), l'effet de magnétorésistance anisotrope (AMR), l'effet de magnétorésistance tunnel (TMR) ou l'effet Hall. Un exemple de mode de réalisation de l'élément sensible à un champ magnétique pourrait reposer sur deux dispositifs GMR ayant deux directions différentes de sensibilité maximum dans un plan qui est parallèle à la phase de bout de l'arbre et perpendiculaire à une direction longitudinale et à l'axe de rotation de l'arbre. Un élément sensible à un champ magnétique de ce genre peut permettre une détection précise de l'angle d'orientation du champ magnétique d'un aimant ayant une aimantation qui est orientée perpendiculairement à l'axe de rotation de l'arbre. En particulier, un élément sensible à un champ magnétique de ce genre peut être utilisé à la manière d'un compas pour détecter l'orientation du champ magnétique de l'aimant tournant ensemble avec l'arbre.

En outre, les modes de réalisation illustrés peuvent utiliser une application mémorisée de fronts d'impulsion aux angles d'orientation. Dans certains modes de réalisation, l'application peut être configurable, c'est-à-dire en programmant la mémoire. En fonction de cette application et de l'angle d'orientation du champ magnétique tel que détecté par l'élément sensible à un champ magnétique, il est produit un premier signal qui comprend une configuration d'impulsions ayant des fronts d'impulsion montants et descendants. Dans le premier signal, les fronts montants et/ou descendants peuvent être appliqués à des angles d'orientation définis à l'avance, tels que détectés par l'élément sensible à un champ magnétique. On peut utiliser le premier signal pour émuler une configuration d'impulsions telle que produite par un ensemble formant capteur, qui repose sur une roue dentée dissymétrique comme expliquée ci-dessus. Une telle forme permet d'obtenir une compatibilité à des dispositifs formant capteur reposant sur des roues dentées dissymétriques.

En outre, la détection de l'orientation angulaire peut être utilisée pour produire un deuxième signal, qui représente un angle de rotation de l'arbre dans la plage entre 0° et 360°. Dans ce dernier cas, l'angle de / rotation peut être représenté par une valeur numérique, une valeur analogique ou un signal modulé en largeur d'impulsion. Le signal modulé en largeur d'impulsion peut, en d'autres termes, correspondre à une valeur modulée en largeur d'impulsion. Différents modes de fonctionnement peuvent être prévus pour sortir soit le premier signal, soit le deuxième signal. C'est ainsi, par exemple, qu'un dispositif formant capteur peut être pourvu d'un premier mode de fonctionnement, dans lequel le dispositif formant capteur sort le premier signal et d'un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le dispositif formant capteur sort le deuxième signal au lieu du premier signal. De même, le capteur peut sortir à la fois le premier signal et le deuxième signal dans encore un autre mode de réalisation de fonctionnement.

Dans certains modes de réalisation, l'orientation du champ magnétique, telle que détectée par l'élément sensible à un champ magnétique, peut être utilisée aussi comme base pour produire d'autres signaux. C'est ainsi, par exemple, qu'en fonction de l'angle d'orientation détectée on peut produire un autre signal représentant une vitesse angulaire de l'arbre. La vitesse angulaire peut être, sans limitation, représentée par une valeur numérique, par une valeur analogique ou par un signal modulé en largeur d'impulsion. L'autre signal peut avoir une périodicité par tour de l'arbre définie à l'avance. En d'autres termes, une répétition de blocs de formation de base -telle que des impulsions ou des demi ondes ou des pleines ondes- du signal peuvent se monter à un certain nombre défini à l'avance. Comme exemple non limitatif, il peut y avoir un nombre de dix rapports cycliques par tour. La périodicité définie à l'avance peut permettre d'émuler la sortie d'un dispositif formant capteur classique, dont le fonctionnement repose sur une roue dentée. La périodicité définie à l'avance peut correspondre à un nombre de dents de la roue dentée simulée.

Les modes de réalisation ci-dessus seront maintenant expliqués davantage en se reportant aux dessins.

La figure 1 illustre schématiquement un dispositif 200 formant capteur suivant un mode de réalisation. Le dispositif 200 formant capteur est configuré pour détecter la rotation d'un arbre 100, c'est-à-dire l'orientation et/ou la vitesse angulaire. En conséquence, le dispositif 200 formant capteur sera désigné dans ce qui suit comme étant un capteur de rotation. L'arbre peut être l'un d'un arbre d'une transmission d'un véhicule ou d'un arbre d'un moteur à courant continu sans balai ou d'un arbre d'un essieu de roue d'un véhicule.

Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif 200 formant capteur comprend un élément 210 sensible à un champ magnétique, désigné aussi dans ce qui suit comme élément formant capteur et un aimant 220. En outre, un circuit 230 de sortie est prévu dans le mode de réalisation illustré. Comme illustré, l'aimant 220 peut être un aimant bipolaire en forme de disque monté sur une face de bout de l'arbre 100. L'aimantation de l'aimant 220 (du pôle sud « S » au pôle nord « N ») est orientée perpendiculairement à l'axe 110 de rotation longitudinale de l'arbre 100. L'aimantation peut correspondre au champ magnétique agissant de manière interne. Une bordure entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant 220 peut être orientée perpendiculairement à l'aimantation. En conséquence, lorsque l'arbre tourne comme indiqué par la flèche, l'orientation du champ magnétique de l'aimant 220 change dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe 110 de rotation longitudinale de l'arbre 100 (tel que vu à la figure 1 de l'extrémité distale de l'arbre en direction de l'aimant).

Comme mentionné ci-dessus, l'élément 210 formant capteur peut reposer, par exemple, sur deux dispositifs GMR ayant chacun une direction différente de sensibilité maximum dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe 110 de rotation longitudinale de l'arbre 100, en permettant ainsi de détecter la valeur absolue de l'angle de l'orientation du champ magnétique dans une plage allant de 0° à 360°.

La forme géométrique et la configuration magnétique de l'aimant 220 ne sont pas limitées de manière particulière. Comme mentionné ci-dessus, dans le scénario de la figure 1, un élément en forme de disque formant un dipôle magnétique est représenté. Une moitié du disque forme le pôle N nord magnétique et l'autre moitié du disque forme le pôle S sud magnétique. L'axe magnétique, c'est-à-dire la liaison géométrique entre le pôle N nord et le pôle S sud, est orienté perpendiculairement à l'axe de l'arbre. Il est aussi possible d'utiliser des éléments magnétiques multipolaires qui comprennent une pluralité de pôles nord et de pôles sud correspondants. Cela peut augmenter la sensibilité et la précision de la détection de l'angle d'orientation du champ magnétique. Dans un scénario de ce genre, le capteur de rotation est préfiguré normalement par de l'information sur une forme spatiale du champ magnétique produit par l'aimant 220. Dans un mode de réalisation, il peut être souhaitable d'utiliser un élément plat qui s'étend radialement par rapport à l'axe 100. Cela peut permettre de détecter l'orientation, même dans des situations où on ne dispose pas de beaucoup de place. Mais il est possible d'utiliser aussi un élément ayant une épaisseur considérable par rapport à sa dimension radiale. Comme représenté dans le scénario de la figure 1, une dimension radiale de l'aimant peut être de l'ordre de la dimension radiale de l'arbre 100. Toutefois, il est aussi en général possible que la dimension radiale de l'aimant 200 soit bien plus grande ou bien plus petite que la dimension radiale de l'arbre 100. C'est ainsi, par exemple, que dans un scénario, on peut utiliser une pastille magnétique comme aimant 200. La pastille magnétique peut avoir un élément sensiblement oblong où les pôles magnétiques sont situés sur des extrémités opposées. Oblong peut désigner un élément s'étendant sensiblement suivant une direction. C'est ainsi, par exemple, que la pastille magnétique peut être aimantée diamétralement.

Comme on peut le voir à la figure 1, l'élément 210 formant capteur est mis sur un prolongement axialement de l'arbre (tel qu'indiqué par la ligne en tirets à la figure 1 et est décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant 220. En particulier, l'élément 210 formant capteur peut être fixe, alors que l'arbre 100 tourne comme illustré à la figure 1.

En outre, l'élément 200 formant capteur peut comprendre le circuit 230 électronique de sortie, qui est configuré pour produire divers types de signaux de sortie à partir de l'angle d'orientation du champ magnétique tel que détecté par l'élément 210 formant capteur. L'élément 210 formant capteur et le circuit 230 de sortie peuvent être disposés sur la puce à semi-conducteur ou dans le même boîtier de puce. Des fonctionnalités du circuit 230 de sortie sont illustrées davantage par le schéma fonctionnel de la figure 2.

Comme illustré à la figure 2, le circuit 230 de sortie peut comprendre un générateur 250 de configuration d'impulsions et une mémoire 260. Le générateur 250 de configuration d'impulsions est configuré pour produire un signal PP qui comprend une configuration d'impulsions. Cela s'effectue, en fonction de l'angle d'orientation du champ magnétique qui est détecté, représenté à la figure 2 par le signal SENSE, et d'une application d'angle de fronts (PE) d'impulsion, telle que mémorisée dans la mémoire 260. La mémoire 260 peut être mise en oeuvre par exemple par un type approprié de mémoire à semi conducteur tel qu'une mémoire morte (ROM), une mémoire ROM programmable (ROM), une mémoire (ROM) programmable et effaçable (EPROM) ou une mémoire flash. Un mode de réalisation de la mémoire 260 utilisant une mémoire PROM, EPROM ou flash peut être utilisé pour permettre d'obtenir une configuration ou même une reconfiguration de l'application d'angle PE mémorisée dans la mémoire 260.

Dans le mode de réalisation illustrée, l'application d'angle PE mémorisée dans la mémoire 260 définit pour chaque impulsion de la configuration d'impulsions, un angle d'orientation associé à un front montant de l'impulsion et un angle d'orientation associé à un front descendant de l'impulsion. En conséquence, le générateur 250 de configuration d'impulsions peut fonctionner en comparant l'orientation détectée des angles d'orientation de l'application et, si l'angle d'orientation détecté passe devant un angle d'orientation correspondant à un front montant, commuter la valeur du signal PP à une valeur haute ou, si l'angle d'orientation détectée passe devant un angle d'orientation correspondant à un front descendant, commuter la valeur du signal PP à une valeur basse. On peut ainsi produire divers types de configuration d'impulsions, y compris des configurations d'impulsions très dissymétriques, dans lesquelles, au cours d'un tour complet de l'arbre 100, chaque impulsion diffère des autres impulsions en ce qui concerne son rapport cyclique.

Comme illustré encore, le circuit 230 de sortie peut comprendre aussi un générateur 270 de signal d'angle absolu, qui est configuré pour produire un signal AAS représentant l'angle d'orientation en valeur absolue de l'arbre 100 dans la plage de 0° à 360°. Le signal AAS peut représenter, par exemple, l'angle d'orientation en valeur absolue de l'arbre 100 sous la forme d'une valeur analogique. En outre, le signal AAS peut coder l'angle d'orientation en valeur absolue de l'arbre 100 sous la forme d'une valeur numérique ou d'un signal modulé en largeur d'impulsion. Le générateur 270 de signal d'angle en valeur absolue peut déduire l'angle d'orientation en largeur d'impulsion. Le générateur 270 de signal d'angle en valeur absolue peut déduire l'angle d'orientation en valeur absolue de l'arbre 100, de l'angle d'orientation du champ magnétique tel que détecté par l'élément formant capteur, par exemple, en ajoutant un décalage qui tient compte de l'orientation de montage de l'aimant 220 sur l'arbre 100 et/ou de tout autre décalage de référence. Le générateur 270 de signal d'angle en valeur absolue peut effectuer aussi une transformation du signal, par exemple, d'une représentation analogique du signal SENSE à une représentation numérique ou modulée en largeur d'impulsion du signal AAS, comme exemples non limitatifs. En variante ou en plus, le générateur 250 de configuration d'impulsions peut effectuer la transformation du signal.

Dans certains modes de réalisation, le générateur 270 de signal d'angle en valeur absolue peut être configuré aussi pour produire un ou plusieurs autres signaux à partir de l'angle d'orientation détecté par l'élément 210 formant capteur. C'est ainsi, par exemple, que le générateur 270 de signal d'angle en valeur absolue peut produire un signal représentant la vitesse angulaire de l'arbre 100, par exemple, en calculant la dérivée en fonction du temps de l'angle d'orientation en valeur absolue de l'arbre 100. Eventuellement, un sens de rotation peut être codé. Afin d'émuler le signal de sortie obtenu par l'élément formant capteur classique, interagissant avec une roue dentée, il est, par exemple, possible que le générateur 270 de signal d'angle en valeur absolue sorte le signal représentant la vitesse angulaire de l'arbre 100 de manière à ce qu'il ait un nombre défini à l'avance de périodes par tour de l'arbre, A titre d'exemple non limitatif, 12 ou 20 périodes. Un valeur absolue classique interagissant avec une roue dentée ayant un nombre correspondant de dents.

Comme illustré encore, le circuit 230 de sortie de la figure 2 peut comprendre un sélecteur 280 de mode. On peut utiliser le sélecteur 280 de mode pour sélectionner des modes de fonctionnement différents du circuit 230 de sortie. En particulier, on peut utiliser le sélecteur 280 de mode pour sélectionner un premier mode de fonctionnement dans lequel le circuit 230 de sortie sort le signal PP comme signal OUT de sortie. On peut utiliser en outre le sélecteur 280 de mode pour sélectionner un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le circuit de sortie peut sortir le signal AAS comme signal OUT de sortie. Eventuellement, on peut utiliser le sélecteur 280 de mode pour sélectionner un troisième mode de fonctionnement dans lequel le circuit 230 de sortie sort l'autre signal qui indique la vitesse de rotation.

Divers critères de décision utilisés par le sélecteur 280 de mode afin de sélectionner un mode de fonctionnement particulier sont concevables. C'est ainsi, par exemple, que dans une phase de démarrage de la rotation de l'arbre, le sélecteur 280 de mode peut sélectionner un deuxième mode de fonctionnement, en fournissant ainsi une information utile sur l'angle de rotation de l'arbre 100, même lorsque l'arbre est sensiblement statique, ce qui signifie que le signal PP peut ne pas avoir encore un nombre suffisant d'impulsions pour une relation de l'angle de rotation. Après un certain nombre de rotations de l'arbre 100, par exemple, après un tour complet ou lorsqu'une vitesse angulaire de l'arbre 100 dépasse une valeur de seuil, le sélecteur 280 de mode peut sélectionner le premier mode de fonctionnement dans lequel le signal OUT de sortie peut être produit pour simuler un signal de sortie, tel que fourni typiquement par des capteurs de rotation reposant sur une roue dentée.

Il est aussi possible que le circuit 230 de sortie sorte une pluralité de signaux. C'est ainsi, par exemple, que le signal AAS peut être sorti et que l'autre signal peut être sorti dans un seul et même mode de fonctionnement. Il devient ainsi possible de déduire à la fois l'orientation ainsi que la vitesse de rotation.

Un exemple de configuration d'impulsions, telle qu'inclut dans le signal PP, est illustré à la figure 3A. On fait l'hypothèse que cette configuration d'impulsions simule un signal de sortie d'un capteur 25 de rotation disposé dans le champ magnétique d'une roue 20 dentée, tel qu'illustré schématiquement à la figure 3B. Dans l'exemple illustré, la configuration d'impulsions consiste en trois impulsions 11, 12, 13 ayant chacune un rapport cyclique différent. Chaque impulsion 11, 12, 13 correspond à une dent 21, 22, 23 particulière de la roue 20 dentée utilisée avec le capteur 25 de rotation. Dans l'exemple donné, l'impulsion 11 correspond à la dent 21 de la roue 20 dentée, l'impulsion 12 correspond à la dent 22 de la roue 20 dentée, l'impulsion 12 correspond à la dent 22 de la roue 20 dentée, l'impulsion 13 correspond à la dent 23 de la roue 20 dentée.

Sur la roue 20 dentée représentée à la figure 3B, les dents 21, 22, 23 ont chacune deux bords 21A, 21B, 22A, 22B et 23A, 23B s'étendant dans une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe. Chaque paire de bords 21A, 21B, 22A, 22B et 23A, 23B définit une position angulaire et une étendue circonférentielle de la dent 21, 22, 23 respective. Si, pendant la rotation de la roue 20 dentée, l'angle a de rotation augmente, les dents 21 22, 23 passent successivement devant un capteur 25. Par exemple, le capteur 25 peut être un capteur de Hall, un capteur GMR, un capteur TMR ou un capteur AMR et au moins les dents 21, 22, 23 de la roue 20 dentée sont en un matériau ferromagnétique. La configuration d'impulsions du signal de sortie typique d'un système de ce genre est simulée par le signal PP, comme illustré à la figure 3A. Dans l'exemple donné à titre illustratif, la configuration d'impulsions de la figure 3A a un front 11A d'impulsion montant de l'impulsion 11 à l'instant où le bord 21A de la roue 21 passe devant le capteur 25 et a un front 11B d'impulsion descendant à l'instant où le bord 21B de l'impulsion 21 passe devant le capteur 25. De même, la configuration d'impulsions de la figure 3A a un bord 12A d'impulsion montant de l'impulsion 12 à l'instant où le bord 22A de la dent 22 passe devant le capteur 25, et a un front 12B d'impulsion descendant à l'instant où le bord 22b de la dent 22 passe devant le capteur 25. De même, la configuration d'impulsions de la figure 3A a un bord 13A de l'impulsion montant de l'impulsion 13 à l'instant où le bord 23A de la dent 23 passe devant le capteur 25, et a un front 13B d'impulsion descendant à l'instant où le bord 23B de la dent 23 passe devant le capteur 25.

Le circuit 230 de sortie du mode de réalisation illustré peut obtenir une simulation en configurant d'une manière appropriée l'application de l'angle PE mémorisée dans la mémoire 260. C'est ainsi, par exemple, qu'en faisant l'hypothèse que le bord 21A de la dent 21 est placé en une position angulaire de 0°, l'application de l'angle PE peut affecter un front 11A d'impulsion montant à l'angle d'orientation de 0°. De même, si le bord 21B de la dent 21 est en une position angulaire de 90°, l'application de l'angle PE peut affecter un front 11B d'impulsion descendant à l'angle d'orientation de 90°. Pour les autres dents 22, 23, les affectations correspondantes peuvent être faites en fonction de la position angulaire et de l'étendue circonférentielle des dents 22, 23. Dans une affectation de ce genre de fronts d'impulsion montants et descendants, on peut prendre en compte aussi un décalage entre l'angle d'orientation du champ magnétique et l'angle de rotation de l'arbre 100. Le décalage peut se rapporter à une différence entre l'angle d'orientation et l'angle de rotation. Le décalage peut être pris en compte par un angle de référence défini à l'avance utilisé pour l'étalonnage de l'application de l'angle PE.

Il va de soi que la configuration d'impulsions de la figure 3 se répéterait à chaque tour de l'arbre 100. En outre, les largeurs d'impulsion et les intervalles entre les impulsions dans la configuration d'impulsions varieraient suivant la vitesse de rotation de l'arbre 100. C'est ainsi, par exemple, que le rapport des impulsions aux intervalles entre les impulsions par tour peut rester constant.

La figure 4 représente une transmission 400 sous la forme d'une boite de vitesse. Un arbre 401 d'entrée est entraîné par un moteur d'un véhicule (qui n'est pas représenté à la figure 4. Une roue 420 de sortie de la transmission est représentée. Il y a trois arbres 100-1, 100-2, 100-3 de la transmission 400. Chacun des trois arbres 100-1, 100-2, 100-3 est équipé d'un aimant 220 sur une face de bout. Une enveloppe 410 loge à rotation les arbres 100-1, 100-2, 100-3. Au moins une des parties de l'arbre tourne dans l'enveloppe. En d'autres termes, l'enveloppe 410 ne tourne pas ensemble avec les arbres 100-1, 100-2, 100-3, mais bien plutôt, entoure une partie de bout des arbres 100-1, 100-2, 100-3. Un palier respectif peut être prévu. Les éléments 210 formant capteurs magnétiques associés aux trois aimants 220 respectifs sont fixés à l'enveloppe 410. Bien que la figure 4 représente l'aimant 220 sur une face de bout de chacun des arbres 100-1, 100-2, 100-3, l'aimant peut sans limitation être prévu sur seulement certains des arbres. En particulier, les éléments 210 formant capteurs sont mis sur un prolongement axial des arbres 100-1, 100-2, 100-3 respectifs (illustré à la figure 4 par les lignes en tiret) en étant décalés d'un intervalle par rapport à l'aimant 220. Il est possible que les éléments 210 formant capteurs soient déplacés par rapport à l'étendue axiale de l'arbre 100-1, 100-2, 100-3 respectif. Par des techniques telles que mentionnées ci-dessus, il est possible de déterminer l'orientation et/ou la vitesse de rotation des arbres 100-1, 100-2, 100-3.

La figure 5 représente un système 500 comprenant un arbre 100 d'un essieu de roue. Une face de bout de l'arbre 100 est pourvue de l'aimant 220. La face de bout de l'arbre 100 est opposée à un palier 502 de roue de l'essieu de roue. L'arbre 100 est monté à rotation sur un support 501 d'essieu entre la face de bout et le palier 502 de roue. La figure 5 illustre en outre l'élément 210 formant capteur qui est mis sur un prolongement axial 100 et est décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant 200. L'élément 210 formant capteur ne tourne pas avec l'arbre 100. Par les techniques telles que mentionnées ci-dessus, il est possible de déterminer l'orientation et/ou la vitesse de rotation de l'arbre 100.

En se reportant maintenant à la figure 6, elle représente une unité ou ensemble 600 de moteur à courant continu sans balai. Un moteur 601 de l'ensemble peut être fixé à l'arbre 100. L'aimant 220 est mis à la face de bout de l'arbre. L'élément 210 formant capteur est mis sur un prolongement axial de l'arbre 100 et est décalé d'un intervalle. Par des techniques telles que mentionnées ci-dessus, il est possible de déterminer l'orientation et/ou la vitesse de rotation de l'arbre 100.

Une unité de commande (qui n'est pas représentée à la figure 6) de l'ensemble 600 de moteur à courant continu sans balai peut commuter continuellement une phase d'enroulements électriques pour maintenir le moteur 601 en rotation. La commutation peut se produire en réaction à l'orientation de l'arbre 100. En déterminant l'angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360° en employant l'élément 210 formant capteur, il devient possible de déterminer l'angle d'orientation de l'arbre 100. Cela permet un contrôle précis du moteur 601 à courant continu sans balai.

Comme le montre ce qui précède, ces techniques peuvent réduire la complexité, la place exigée et les coûts lorsque l'on détecte les orientations des arbres 100, 100-1, 100-2, 100-3. Significativement moins de place que dans des transmissions classiques peut être nécessaire dans le scénario de la figure 4, en mettant les aimants 220 sur une ou plusieurs faces de bout des arbres 100-1 à 100-3 de la transmission 400. En particulier, lorsque l'on utilise des roues dentées, il peut être nécessaire d'occuper de la place supplémentaire sur les arbres 100-1 à 100-3 pour les monter. Habituellement, les roues dentées (telles que présentées à la figure 3) sont limitées à un diamètre minimum d'environ 7 cm. Souvent, lorsque l'on emploie des capteurs classiques de champ magnétique à proximité de roues dentées de ce genre, de grandes tours de capteurs sont nécessaires afin de mettre les capteurs de champ magnétique plus près de la roue dentée. Il s'ensuit des coûts supplémentaires et la complexité du système augmente normalement. En outre, il y a une exigence constante de diminution de la dimension des transmissions 400. Lorsque l'on emploie un système, tel que mentionné ci-dessus, on peut réduire à la fois la complexité et la place dont on a besoin.

En outre, dans le scénario de la figure 5, alors que l'aimant 220 est fixé à une face de bout de l'arbre 100 de l'essieu de roue, on obtient une diminution significative de la place dont on a besoin et des coûts par rapport aux solutions classiques. En particulier, dans des systèmes classiques, une roue dentée est mise souvent à proximité du palier 502 de la roue. Normalement, cela affecte les dimensions globales du système en nécessitant un espace de construction accru. Il s'ensuit que la complexité et les coûts s'accroissent encore. Le capteur respectif dans des systèmes classiques est placé en outre près du système de freinage comprenant le disque de frein, la mâchoire de frein et les sabots de frein ; il s'ensuit souvent une ambiance à haute température. La précision de la détection de l'orientation peut se dégrader et une usure accrue de l'électronique peut s'ensuivre.

Il va de soi que les concepts et modes de réalisation décrits ci-dessus sont susceptibles de diverses modifications. C'est ainsi, par exemple, que l'on pourrait simuler diverses configurations d'impulsions correspondant à divers types de profil de roues dentées. Une simulation de ce genre pourrait également s'étendre pour non seulement simuler la position angulaire et l'étendue des dents, mais pourrait simuler aussi d'autres caractéristiques du profil de dent, telles qu'une dimension radiale de la dent ou une pente des bords de dent. En outre, le capteur de rotation pourrait utiliser d'autres types de dispositifs de détection ou d'autres types d'aimants, tels que des aimants multipolaires complexes.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif (200) formant capteur, caractérisé en ce qu'il comprend : un élément (210) sensible à un champ magnétique destiné à être mis dans un magnétique d'un aimant (220) mis sur une face de bout d'un arbre (100), l'élément (210) sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°, l'arbre (100) étant l'un d'un arbre d'une transmission d'un véhicule, d'un arbre d'un moteur à courant continu sans balai ou d'un arbre d'un essieu de roue d'un véhicule.
2. Dispositif (200) formant capteur suivant la revendication 1, caractérisé en qu'il comprend, en outre : une mémoire (260) mémorisant une application de fronts d'impulsion à des angles d'orientation et un circuit (250) électronique configuré pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté et de l'application mémorisée de fronts d'impulsion aux angles d'orientation, un signal (PP) comprenant une configuration d'impulsions ayant des fronts d'impulsion montants et descendants.
3. Dispositif (200) formant capteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit électronique est configuré en outre pour produire, en fonction de 1'angle d'orientation détecté, un autre signal (AAS) qui représente un angle d'orientation de l'arbre (100) dans la plage comprise entre 0° et 360° et/ou une vitesse angulaire de l'arbre (100).
4. Dispositif (200) formant capteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'autre signal (AAS) a un nombre défini à l'avance de périodes par tour de 1'arbre ( 100) .
5. Système (500) caractérisé en qu'il comprend : un arbre (401) d'une transmission (400) d'un véhicule, un aimant (210) mis sur une face de bout de l'arbre (401), un élément (210) sensible à un champ magnétique mis dans un champ magnétique de l'aimant (220), l'élément (210) sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°.
6. Système (500) suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'aimant (210) est choisi dans le groupe comprenant : une pastille magnétique aimantée diamétralement, un élément plat s'étendant radialement par rapport à un axe de l'arbre et un élément conformé en disque et formant un dipôle magnétique, une moitié du disque formant un pôle magnétique nord et l'autre moitié du disque formant un pôle magnétique sud.
7. Système (500) suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément (200) sensible à un champ magnétique est mis sur un prolongement axial de l'arbre (401) et est décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant (220) et dans lequel l'aimant (220) est mis sur un axe de 1'arbre (401).
8. Système (500) suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en qu'il comprend en outre : une mémoire (260) mémorisant une application de fronts d'impulsion à des angles d'orientation et un circuit (250) électronique configuré pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté et de l'application mémorisée de fronts d'impulsion aux angles d'orientation, un signal (PP) comprenant une configuration d'impulsions ayant des fronts d'impulsion montants et descendants.
9. Système (500) suivant la revendication 8, caractérisé en que le circuit électronique est configuré en outre pour produire, en fonction de l'angle d'orientation détecté, un autre signal (AAS) qui représente un angle d'orientation de l'arbre (401) dans la plage comprise entre 0° et 360° et/ou une vitesse angulaire de l'arbre (100).
10. Système (500) suivant la revendication 9, caractérisé en que l'autre signal (AAS) a un angle défini à l'avance de période par tour de l'arbre (401).
11. Système (500) suivant l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en qu'il comprend en outre : une enveloppe, au moins des parties de l'arbre (401) tournant avec l'enveloppe, l'élément sensible à un champ magnétique étant fixé à l'enveloppe.
12. Système caractérisé en ce qu'il comprend : un arbre (100) d'un moteur (601) à courant continu sans balai, un aimant (220) mis sur une face de bout de l'arbre (100), un élément (210) sensible à un champ magnétique mis dans un champ magnétique de l'aimant (220), l'élément (210) sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°.
13. Système suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'aimant (210) est choisi dans le groupe comprenant : une pastille magnétique aimantée diamétralement, un élément plat s'étendant radialement par rapport à un axe de l'arbre et un élément conformé en disque et formant un dipôle magnétique, une moitié du disque formant un pôle magnétique nord et l'autre moitié du disque formant un pôle magnétique sud.
14. Système suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément sensible à un champ magnétique est mis sur un prolongement axial de l'arbre (401) et est décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant (220) et dans lequel l'aimant (220) est mis sur un axe de 1'arbre (401).
15. Système (500) caractérisé en ce qu'il comprend : un arbre (100) d'un essieu de roue d'un véhicule, un aimant (220) mis sur une face de bout de l'arbre (100) un élément (210) sensible à un champ magnétique mis dans un champ magnétique de l'aimant (220), l'élément (210) sensible à un champ magnétique étant configuré pour détecter un angle d'orientation du champ magnétique dans la plage comprise entre 0° et 360°.
16. Système (500) suivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'aimant (220) est choisi dans le groupe comprenant : une pastille magnétique aimantée diamétralement, un élément plat s'étendant radialement par rapport à un axe de l'arbre et un élément conformé en disque et formant un dipôle magnétique, une moitié du disque formant un pôle magnétique nord et l'autre moitié du disque formant un pôle magnétique sud.
17. Système (500) suivant la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que l'élément sensible à un champ magnétique est mis sur un prolongement axial de l'arbre (401) et est décalé d'un intervalle par rapport à l'aimant (220) et dans lequel l'aimant (220) est mis sur un axe de 1'arbre (401).
18. Système (500) suivant l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en outre en ce qu'il comprend : une mémoire (260) mémorisant une application de fronts d'impulsion à des angles d'orientation et un circuit (250) électronique configuré pour produire en fonction de l'angle d'orientation détecté et de l'application mémorisée des fronts d'impulsion aux angles d'orientation, un signal (PP) comprenant une configuration d'impulsions ayant des fronts d'impulsion montants et descendants.
19. Système (500) suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le circuit électronique est configuré en outre pour produire en fonction de l'angle d'orientation détecté, un autre signal (AAS) qui représente un angle d'orientation de l'arbre (401) dans la plage comprise entre 0° et 360° et/ou une vitesse angulaire de l'arbre (100).
20. Système (500) suivant l'une des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que la face de bout de l'arbre (100) est opposée à un palier de roue de l'essieu de roue, l'arbre étant relié à rotation à un support d'essieu entre la face de bout et le palier de roue.