PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETERMINATION DU SENS DE ROTATION D'UNE ROUE

La présente invention concerne le domaine de la mécanique des systèmes tournants, et plus particulièrement les systèmes de détection de rotation.

La détermination du sens de rotation angulaire d'une roue d'un véhicule automobile est utilisée dans un nombre croissant de systèmes embarqués parmi lesquels on peut citer les systèmes de réception et de correction des signaux reçus des systèmes de surveillance de pneumatiques, comme les capteurs de pression de pneumatiques. Elle est également utilisée par les systèmes d'estimation de la vitesse du véhicule ou les systèmes de sécurité active, notamment les systèmes de correction de trajectoire plus connu sous l' acronyme « ESP ».

Pour déterminer le sens de rotation, on peut utiliser un moyen indirect comme un témoin d' enclenchement de la marche arrière au niveau de la boite de vitesses ou un moyen direct comme la détermination du sens de rotation d' après deux signaux identiques décalés spatialement.

La demande de brevet FR 2 867 450 décrit un procédé et un système pour déterminer la position angulaire du vilebrequin d'un moteur à combustion interne. Pour cela, une roue phonique munie de repères angulaires incrémentaux est reliée de façon solidaire au vilebrequin. Un capteur d'angle permet de détecter le passage successif des repaires angulaires. Le capteur d'angle comporte deux unités capables chacune de détecter le passage des repaires angulaires. Suivant le décalage entre les deux signaux, on peut déterminer le sens de rotation du disque et donc du vilebrequin. La demande de brevet FR 2 879 750 décrit un procédé et un dispositif de détermination du sens de rotation d'une roue. Cette demande de brevet décrit l'utilisation d'un accéléromètre excentré par rapport à l' axe d'une roue, solidaire de cette roue et dont l' axe de mesure n'est pas parallèle à l' axe de rotation de ladite roue. La norme

de l' accélération mesurée génère un signal périodique selon la position de l' accéléromètre lors de la rotation de la roue. L ' exploitation de ce signal permet de déterminer le sens de rotation de la roue.

La demande de brevet EP 1 442 975 décrit un système de détection de rotation d'un engrenage. Le système comprend un élément de détection faisant office d'index sur l' engrenage, et un détecteur associé fixe qui détecte le passage de l'élément de détection.

Alors que la détection de la rotation est basée sur la détection du passage de l' élément de détection devant le détecteur, la détection du sens de rotation est assurée par le biais d'un écran mobile. Cet écran est mobile entre deux positions extrêmes, l'une autorisant la détection et l' autre empêchant la détection. L' écran passe d'une position à l'autre par entraînement de l' engrenage dont on souhaite détecter le sens de rotation. Ainsi, la position de l' écran permet de discriminer les deux sens de rotation, le sens avant permettant la détection de l' élément de détection, le sens arrière ne permettant pas sa détection.

La demande de brevet EP 1 452 872 divulgue un dispositif de détection du sens de rotation d'une roue utilisant un anneau magnétique multipolaire et deux détecteurs. Chaque détecteur émet le même signal temporellement déphasé. Connaissant la distance angulaire entre les deux détecteurs et la périodicité des pôles sur l' anneau magnétique, on peut déterminer le sens de rotation de l' anneau magnétique. Ces dispositifs présentent l' inconvénient de nécessiter soit des capteurs redondants soit des capteurs spéciaux onéreux, ou de donner une information incomplète.

La présente invention propose un dispositif de détection du sens de rotation d'une roue ne nécessitant pas de capteur supplémentaire.

La présente invention propose une méthode de détection capable de donner une information permettant de discriminer les deux sens de rotation d'une roue.

Un dispositif de détection du sens de rotation d'une roue comprenant un moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue comprenant une partie tournante reliée solidairement à la roue et comprenant des repères angulaires, et d'une partie non tournante comprenant un capteur capable d'émettre au moins un signal dépendant du passage en succession des repères angulaires lors de la rotation de la partie tournante. Le moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue est capable de délivrer un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé d' après un signal mémorisé. Le dispositif de détection du sens de rotation d'une roue comprend en outre au moins une mémoire contenant une signature électronique servant de signal mémorisé pour la correction du signal de bruit de mesure de vitesse par le moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue et au moins un analyseur de changement du sens de rotation capable de déterminer un changement du sens de rotation de la roue lorsque le niveau d'un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé reçu du moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue franchit un niveau de seuil mémorisé, l' analyseur du sens de rotation de la roue émettant un signal de sens de rotation de la roue suite à la réception d'au moins un signal logique de changement du sens de rotation de la roue provenant d'un analyseur de changement du sens de rotation.

Le signal de bruit de mesure de vitesse corrigé émis par le moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue et la signature électronique mémorisée dans la mémoire peuvent être caractéristiques de la répartition non uniforme des repères angulaires.

Le signal de bruit de mesure de vitesse corrigé émis par le moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue et la signature électronique mémorisée dans la mémoire peuvent être caractéristiques du sens de rotation de la partie tournante.

Le signal de bruit de mesure de vitesse corrigé émis par le moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue et la signature électronique mémorisée dans la mémoire peuvent être

caractéristiques des imperfections de fabrication tolérées d'une partie tournante ou de l' état de dilatation thermique de la partie tournante.

Une partie du signal de bruit de mesure de vitesse corrigé émis par le moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue et une partie de la signature électronique mémorisée dans la mémoire peuvent être caractéristiques d'une position de la partie tournante.

On définit par ailleurs un procédé de détection du sens de rotation d'une roue comprenant un moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue comprenant une partie tournante comprenant des repères angulaires et reliée solidairement à la roue, et d'une partie non tournante comprenant un capteur capable d'émettre au moins un signal dépendant du passage en succession des repères angulaires lors de la rotation de la partie tournante, le moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue étant capable de délivrer un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé d' après un signal mémorisé.

Dans ledit procédé, on reçoit au moins un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé provenant du moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue, ledit au moins un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé présentant un niveau de bruit de mesure corrigé selon un sens de rotation, la correction étant réalisée en fonction d'une signature électronique mémorisée,

En outre, on compare, dans ledit procédé, le niveau de bruit dudit au moins un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé à un niveau de seuil mémorisé afin de déterminer le sens de rotation de la roue.

On peut corriger le au moins un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé en fonction d'une signature électronique mémorisée, la signature électronique mémorisée dépendant de la géométrie et des défauts structuraux de la partie tournante, du sens de rotation de la roue et de la dilatation thermique de la roue.

On peut détecter le changement du sens de rotation de la roue en détectant un franchissement d'un niveau de seuil mémorisé par le signal de bruit de mesure de vitesse corrigé.

On peut détecter le sens de rotation de la roue correspondant au sens de rotation de la roue ayant permis la génération de la signature électronique utilisée pour la correction du signal de bruit de mesure de vitesse corrigé si le niveau de bruit reste en dessous du niveau de seuil mémorisé.

On peut déterminer une signature numérique de la partie tournante en enregistrant sur une rotation complète de la roue, le signal comprenant une succession d' augmentations et de diminutions du niveau du signal, l' ensemble formé par une augmentation suivie d'une diminution du niveau du signal correspondant au passage d'un repère angulaire, ou le signal comprenant une succession d' augmentations du niveau du signal, une augmentation du niveau du signal correspondant au passage d'un repère angulaire, ou le signal comprenant une succession de diminutions du niveau du signal, une diminution du niveau du signal correspondant au passage d'un repère angulaire.

On peut enregistrer, dans au moins une mémoire du dispositif, une signature électronique comprenant le signal généré par la détection du passage successif des repères angulaires dans un sens de rotation.

D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l' invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d' exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

-la figure 1 montre un schéma de principe des éléments d'un moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue, les éléments ne présentant aucun défaut ;

-la figure 2 montre un schéma de principe des éléments d'un moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue, les éléments présentant plusieurs défauts ;

-la figure 3 montre un autre schéma de principe des éléments d'un moyen de détermination de la vitesse de rotation d'une roue ;

-la figure 4 montre les principales étapes du procédé d' étalonnage du dispositif de détection de la vitesse de rotation ; et

-la figure 5 montre le schéma de fonctionnement du dispositif de détection du sens de rotation d'une roue avec le dispositif de mesure de la vitesse de rotation d'une roue, après initialisation.

La mesure de vitesse sur un véhicule automobile est généralement réalisée par l' intermédiaire d'un moyen 6 de détermination de la vitesse de rotation d'une roue, notamment un capteur de paramètre angulaire. Un tel moyen comprend une partie tournante 1 et une partie non tournante 4 comprenant un capteur capable de détecter le passage de repères angulaires 3 disposés sur la partie tournante 1.

La partie tournante 1 est reliée de façon solidaire à la roue 2 de façon à être entraînée par ladite roue et à afficher la même vitesse angulaire. Sur la figure 1 , la partie tournante 1 comprend des repères angulaires 3 détectés par un capteur de la partie non tournante 4. Les repères angulaires 3 peuvent être de type magnétique. Le capteur non tournant 4 peut être de type électromagnétique.

Dans un cas idéal, les repères 3 sont disposés à écart angulaire constant. De même, les centres Oi de rotation de la partie tournante 1 et O ₂ de la roue 2 correspondent. Ainsi, lors de la rotation de la roue

2, les repères angulaires 3 présentent une trajectoire circulaire centrée sur O ₂ .

Le passage d'un repère angulaire devant la partie non tournante 4 génère un signal oscillant. Un front montant du signal est généré lors de l' approche de la partie non tournante 4 par un repère angulaire 3 , et un front descendant est généré lors de Péloignement dudit repère angulaire 3 par rapport à la partie non tournante 4. Ainsi, le passage en succession des repères angulaires 3 devant la partie non tournante 4 génère un signal oscillant comprenant une succession de fronts montants et descendants, le signal oscillant étant périodique sur une rotation complète de la roue.

En pratique, lors de la fabrication, des écarts sur la précision des pièces fabriquées sont tolérés. Il en résulte des erreurs possibles

sur le positionnement de la partie tournante 1 par rapport à la roue 2, concrétisé par un écart e entre les centres Oi et O ₂ .

Une telle situation est illustrée par la figure 2, sur laquelle est représentée une partie tournante 1 dont la forme et les dimensions différent de la forme circulaire, menant à l'obtention d'une forme d'ellipse de grand rayon R2 et de petit rayon Rl . Le caractère elliptique de la partie tournante 1 a été volontairement exagéré afin d' être plus perceptible.

De même, le positionnement des repères angulaires 3 peut être affecté par une incertitude de positionnement radial et/ou angulaire.

Une partie tournante 1 présentant des différences de fabrication par rapport au cas idéal peut être assimilée à une partie tournante équivalente circulaire mais dont les repères angulaires seraient placés de façon à générer un signal équivalent au signal généré par les repères angulaires disposés de façon régulière sur la partie tournante présentant des différences de fabrication. La figure 3 illustre ce cas, la partie tournante équivalente 1 présente une surface plus étendue que précédemment. De même, les repères angulaires 3 ne sont pas uniformément répartis angulairement et radialement. Dans ce cas, la mesure effectuée par le capteur de la partie non tournante 4 génère lors d'une rotation complète de la roue 2 un signal équivalent au signal généré par le capteur non tournant 4 de la figure 2. Les différences de fabrication pouvant fluctuer d'une pièce à l' autre au sein d'une même série d' éléments tournants, le signal obtenu va fluctuer d'un élément tournant à l' autre.

Les différences de fabrication comprennent les écarts aux spécifications attendues de chaque pièce de l' élément tournant équivalent 1. Un élément tournant peut être admis lorsque les écarts des différentes pièces le composant prennent une valeur d'une gamme de valeurs tolérées. En généralisant, la partie tournante équivalente 1 peut être caractérisée par les particularités des différentes pièces la constituant. La partie tournante équivalente 1 peut ainsi être définie de façon unique par les écarts aux spécifications des différents éléments

la constituant. Autrement dit, lesdits écarts constituent une signature physique permettant d' identifier une partie tournante équivalente.

Comme exposé précédemment, deux parties tournantes diffèrent par leur signature physique, c'est-à-dire que leurs repères angulaires 3 diffèrent par leur placement. Cette différence est traduite lors de leur passage en succession devant le capteur de la partie non tournante par des signaux périodiques différents. Ces signaux périodiques constituent une signature numérique permettant d' identifier chaque partie tournante en reflétant les caractéristiques de fabrication de ladite partie tournante.

Le signal issu du détecteur comprend une succession de fronts montants et descendants. Afin de définir une signature différenciant chaque partie tournante, la totalité du signal est utilisée, soit l' intégralité de la succession de fronts montants et descendants. Cependant, dans le cas de l' application à la détection du sens de rotation d'une roue, il est possible de définir d' autres signatures. Ainsi, il est possible de définir une signature n'utilisant que les fronts montants. Une telle signature occupe une place mémoire réduite par rapport à la signature intégrale, et offre une caractérisation de chaque repère angulaire. De la même façon, il est possible d'utiliser une signature réduite aux fronts descendants. Enfin, il est également possible de définir des signatures fractionnaires, comprenant une fraction de la signature intégrale, ou de la signature de fronts montants ou de la signature de fronts descendants, combinée à une information de localisation. Par information de localisation, on entend la localisation d'un élément physique de la roue, par exemple la valve, localisation pouvant être réalisée par un dispositif tiers ou par un repère angulaire particulier, distinguable des autres repères. Par fraction d'une signature, on entend fraction du signal sur une rotation de la roue, par exemple le signal correspondant à un quart de tour de la roue en partant de la valve.

La rupture de symétrie due au passage d'une forme circulaire à la forme elliptique puis à la partie tournante équivalente 1 génère des

positions différentes des repères angulaires 3 selon le sens de rotation considéré.

On peut alors considérer la signature enregistrée dans un sens de rotation donné comme étant différente de la signature de la roue considérée dans l' autre sens de rotation. Si on considère la signature intégrale, le changement de sens de rotation de la roue se traduit par une symétrie de la signature. Dans le cas des signatures réduites aux fronts montants, descendants ou les signatures fractionnaires, il n'y a pas de symétrie de la signature lors du changement de sens de rotation. En pratique, avant la mise en circulation d'un véhicule équipé d'un dispositif de détermination du sens de rotation de la roue, on réalise l'acquisition de la signature numérique de la partie tournante équivalente 1 dans les deux sens de rotation.

La figure 4 décrit le procédé d' étalonnage des signatures numériques. Lors de l' étape 8 les signatures numériques sont acquises.

La signature en marche avant est mémorisée à l' étape 9 dans la mémoire 1 1. En parallèle, la signature numérique en marche arrière est mémorisée à l' étape 10 dans la mémoire 12.

La figure 5 montre un exemple de dispositif de détermination du sens de rotation d'une roue.

Le dispositif 6 de mesure de la vitesse de rotation des repères angulaires reçoit la signature mémorisée dans la mémoire 1 1 par la liaison 13 et celle de la mémoire 12 par la liaison 14. Le dispositif 6 de mesure émet un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé en marche avant par la liaison 15 vers l' analyseur 17 et un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé en marche arrière par la liaison 16 vers l' analyseur 18.

Le dispositif 6 de mesure de la vitesse de rotation des repères angulaires émet par la connexion 15 un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé des repères angulaires dont le niveau de bruit est corrigé d' après la signatures numérique acquise pendant l' étalonnage et mémorisée dans la mémoire 1 1 et par la connexion 16 un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé d' après la signature mémorisée dans la mémoire 12.

Le dispositif 7 de détermination du sens de rotation d'une roue comprend un analyseur 17 du signal de bruit de mesure de vitesse corrigé en marche avant, un analyseur 18 du signal de bruit de mesure de vitesse corrigé en marche arrière, et un analyseur 21 de détermination du sens de rotation de la roue. L 'analyseur 21 reçoit des signaux de l' analyseur 17 par la connexion 19 et de l' analyseur 18 par la connexion 20. L ' analyseur 21 émet alors un signal de sens de rotation de la roue par la connexion 22.

Les analyseurs 17 et 18 comparent le niveau des signaux de bruit de mesure de vitesse corrigés reçus sur leurs entrées à un niveau de référence mémorisé et émettent par leurs sorties des signaux basés sur cette comparaison. L 'analyseur 21 compare les informations portées par les signaux issus des analyseurs 17 et 18 afin de déterminer le sens de rotation de la roue. En d' autres termes, le dispositif 7 reçoit les signaux de bruit de mesure de vitesse corrigés du capteur 6 de mesure dont le niveau de bruit est corrigé.

L 'analyseur 17 surveille le niveau du signal de bruit de mesure de vitesse corrigé et le compare à un niveau de seuil mémorisé. Le niveau de seuil mémorisé est défini comme un niveau de signal permettant de discriminer un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé par une correction appropriée d'un signal de bruit de mesure de vitesse corrigé par une correction inappropriée.

Lorsque le sens de rotation de la roue correspond au sens de rotation de la roue lors de l' enregistrement de la signature servant à correction du niveau de bruit, le niveau de bruit est faible.

En effet, les repères angulaires se succèdent de la même façon et les défauts de placement desdits repères à l'origine du signal reçu correspondent à ceux à l'origine de la signature. La correction étant adaptée, le bruit de mesure est réduit. L ' analyseur 17 peut alors émettre un signal de détection du sens de rotation de la roue concordant avec le sens de rotation de la roue lors de l'enregistrement de la signature.

Lorsque le sens de rotation de la roue est différent du sens de rotation de la roue lors de l' enregistrement de la signature servant à correction du niveau de bruit, le niveau de bruit est fort.

En effet, les repères angulaires se succèdent d'une façon différente et les défauts de placement desdits repères à l' origine du signal reçu ne correspondent pas à ceux à l' origine de la signature. La correction n'étant pas adaptée, le bruit de mesure augmente.

Dans ce cas, l 'analyseur 17 ne peut émettre un signal de détection du sens de rotation de la roue. Les sources de bruit pouvant être multiples, l' analyseur 17 ne peut conclure de façon certaine à la détection du sens de rotation opposé au sens de rotation lors de l' enregistrement de la signature.

La confrontation par l'analyseur 21 du signal provenant de l' analyseur 17 au signal de changement de sens de rotation de la roue provenant de l'analyseur 18 permet alors de lever l' ambiguïté. Le dispositif émet alors un signal indiquant le sens de rotation détecté.

Cependant, il est possible de définir un mode de fonctionnement dégradé dans lequel on accepte que l' analyseur 17 émette un signal de détection du sens de rotation opposé au sens de rotation à l' origine de la signature prise en compte. Dans ce cas l' analyseur 21 n' est plus nécessaire. La mémoire 12, l' analyseur 18 et les connexions afférentes sont également supprimées.

Il serait également envisageable d'utiliser des informations provenant d'un autre dispositif, pour suppléer un des signaux provenant de l'analyseur 17 ou 18, tout en maintenant la même structure logique.

En utilisant les variations du niveau signal de bruit de mesure de vitesse, corrigé de façon à utiliser les défauts de fabrication comme une signature unique à chaque dispositif, le dispositif présente peu de sources d' erreur pouvant fausser la détermination du sens de rotation d'une roue. L'utilisation de deux signaux simultanés permet de lever les cas ambigus et d' obtenir une détection fiable du sens de rotation d'une roue.

Par ailleurs, le dispositif ne nécessite pas de capteurs supplémentaires et n'utilise pas de technologies coûteuses dans l' organe de détection tout en étant un dispositif de mesure très robuste.

Le dispositif de détermination permet ainsi de déterminer de façon fiable et peu coûteuse le sens de rotation d'une roue.