Brevet FR2003131A1 — publié le 19691107

0572Q i 2003131 la présente invention se rapporte à un dispositif électrique de commande de direction d'un véhicule en fonction d'un champ électromagnétique prédéterminé produit autour d*un conducteur disposé le long d'un trajet à suivre par le véhicule 5 et alimenté en courant alternatif, et pouvant êtrp exploré par au moins deux bobines, la grandeur et la relation de phase des deux tensions induites dans les bobines déterminant la déviation du véhicule par rapport au trajet défini par le champ électromagnétique. Dans des dispositifs de direction 10 connus de ce type, les bobines d'exploration sont placées l'une à côté l'axtre perpendiculairement au sens de marche. Avec cette disposition des bobines et avec le dispositif de commande de direction associée, on rencontre des difficultés notamment dans le cas de courbes de rayons particulièrement courts ou bien dans le cas de courbes si-15 tuées l'une derrière l'autre. L'invention a, en conséquencespour objet un dispositif de commande de direction qui élimine les inconvénients des réalisations connues et qui, dans le cas de gros écarts, ramène de façon sûré le véhicule sur. le parcours prédéter-20 miné. Suivant une caractéristique du dispositif de direction selon l'invention, les deux, bobines sont placées l'une derrière l'autre dans le sens de marche et me tension est produite dans la première bobine placée horizontalement, trans-25 versalement au sens de marche et de préférence à proximité de 1*essieu de direction du véhicule, cette tension servant de valeur de référence pour une autre tension produite dans la seconde bobine placée? dans le sens de marche, en avant de la-première bobine et . orientée verticalement. 30 L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possibles. la description ci-après se rapporte aux dessins ci-joints représentant des exemples de réalisation de 35 l'invention, dessins dans lesquels î - la figure 1 représente un schéma synoptique du dispositif de direction selon 1'invention \ - la figure 2 montre la disposition d'une bobine horizontale au-dessus d'un conducteur entouré par un 40 champ magnétique ; 69 05720 2 2003131 - la figure 3 donne la relation entre la tension Ug induite dans la bobine horizontale par rapport à la déviatioû latérale s du véhicule par rapport au parcours théorique ; 5 - leafigures 4 à 6 montrent diffé rentes positions de la bobine verticale par rapport au conducteur entouré par un champ magnétique ; - la figure 7 donne la relation en--ure la tension u^ induite dans la bobine verticale et 10 la déviation latérale s du véhicule ; - la figure 8 donne la relation de phase entre la tension induite dans la bobine verticale et la déviation latérale s ; - la figure 9 est un schéma du cir-15 cuit d'un amplificateur de résonance ; - la figure 10 est -un schéma de principe d'une commande de largeur d'impulsion ; - la figure 11 est un schéma de principe d'un générateur de fréquence. 20 En référence à la figure 1 » une "bo bine horizontale 20, qui sera appelée dans la suite "bobine de référence" ^est reliée à un amplificateur de résonance 21 | une bobine verticale 22, qui sera appelée dans la suite "bobine de signal di~ recxeur" est reliée à un amplificateur de résonance 23. La bobine 25 de signal directeur 22 est fixée sur un timon avant dépassant de préférence du véhicule.- Le timon peut être relié rigidement, soit au véhicule, soit à l'essieu de directeur du véhicule,tandis que la bobine de référence 20 est placée à proximité de l'essieu de direction du véhicule en étant relié soit au véhicule, aoit au dit es* 30 sieu . Dans la position de la bobine de référence 20 indiquée sur la figure 2, où elle est située au-dessus d'un conducteur 24 entouré par un champ magnétique dont les lignes de force 25 sont représentées en traits interrompus, on obtientjdans 35 le plan vertical d'intersection des lignes de force avec des spires de la bobine ,une valeur maximale de tension qui ne varie que faiblement dans le cas d'un écart latéral de la bobine de référence par rapport à la position centrale représentée sur la figure 2 et dans une direction perpendiculaire au conducteur 24. La courbe 40 de tension représentant la tension u^ = f (s) a été représentée sur 69 05720 3 2003131 la figure 3. L'angle de phase de cette tension est constant. Lorsque la tension diminue en-dessous d'une valeur déterminée, c'est-à-dire dans le cas d'un écart excessif du véhicule par rapport au parcours prédéterminé, Tin élément de commande 63 intervient 5 en arrêtent le moteur d'entraînement du véhicule. Dans la "bobine de signal directeur 22 qui a été représentée sur les figures 4 à 6 dans trois positions différentes, on obtient la courbe de tension u^ = f (s) représentée sur la figure 7. La courbe de phase^ = f (s) de cette tension a 10 été représentée sur la figure 8. La yaleur de la tension dans la position centrale de la bQbine, figure 4, est égale à zéro. Dangi; le cas d'écarts du yéhicule des deux côtés (figures 5 et 6), l'amplitude de la tension induite dans la bobine de signal directeur 22 augmente jusqu'à la valeur a 15 puis elle diminue à nouveau pour un écart additionnel (figure 7). Les valeurs de- la tension sont égales pour des écarts identiques des deux côtés; mais il se produit cependant un déphasage de 180°. Pour la commande de direction,on utilise essentiellement que des tensions qui sont produites pour des^ écarts situés entre les deux 20 valeurs a. En comparant les deux tensions induites dans la bobine de référence 20 et dans la bobine de signal directeur 22, on obtient ainsi que les deux tensions u^ et Ug soient en phase ou bien déphasées de 80°. La tension u^ est appliquée 25 à l'amplificateur de résonance 21 •tandis que la--tension u? est ap-pliquée à l'amplificateur de résonance 23. On a représenté sur la figure 9 le circuit d'un tel amplificateur de résonance. Il s'agit-dans l'ëxemple considéré d'un amplificateur de résonance du type sélectif à deux étages. Des inductances 26 et 27 et le condensateur 30 64 des circuits oscillants sont commutables, c'est-à-dire ont des grandeurs variables. La commutation s'effectue à l'aide des relais A,B et C, reliés aux amplificateurs de résonance correspondants de façon à former un ensemble unitaire, en vue d'éliminer les influences perturbatrices, par exemple.des capacités, des inductances 35 ou des courants parasites, de sorte que l'appareil peut être utilisé sur des types quelconque de véhicules. Il est nécessaire d1effectuer une commutation des inductances lorsque le véhicule doit suivre successivement différents conducteurs qui sont excités par des fréquences 40 différentes. Comme générateurs de fréquence dans les conducteurs* 69 05720 4 2003131 on utilise de préférence des appareils qui, comme le montre le schéma de principe de la figure 11, comportent d'une manière connue', comme partie de détermination de la fréquence, un oscillateur à quartz 58 dont la tension de sortie est amplifiée dans un ampli-5 ficateur 59 ,à un ou plusieurs étages ,et dont le courant de sortie est réglé à une valeur constante par un couplage de réaction 60 de l'amplificateur, indépendamment de la résistance reliée à la borne de sortie 61 de l'amplificateur et déterminée par la longueur du conducteur 24. On obtient ainsi que des tensions égales soient 10 induites dans les bobines 20 et 22 pour des déviations identiques du véhicule par rapport aux conducteurs excités à des fréquences différentes, ces tensions étant appliquées aux entrées des amplificateurs de résonance 21 et 23. Les signaux de sortie des amplifl-15 cateurs de résonance 21 et 23 sont appliqués dans le circuit de la figure 1, respectivement à l'un de deux triggers de Schmitt 28 et 29, un étage d'inversion étant branché en avant de l'entrée du trigger .de Schmitt 29. Les triggers de Schmitt assurent la conformation des tensions sinusoïdales de manière à produire une séquen-20 ce d'impulsions rectangulaires. La séquence d'impulsions rectangulaires produite par le trigger de Schmitt 28 est appliquée à l'entrée e^ de la porte ET 30, ainsi qu'à l'entrée e^ de la..^orte ET 31. La séquence d'impulsions rectangulaires produite par le trigger de Sohmitt 29 est»par contre»appliquée aux entrées 6g de la porte ET 25 30 et e^ de la porte ET 31• A l'aide de ces portes ET, on effectue une comparaison de phases. On établit ainsi initialement que, pour une même relation de phase des tensions induites dans la bobine de référence 20 et dans la bobine de signal directeur 22 et par conséquent pour une même relation de phase des impulsions sortant des 30 triggers de Schmitt 28 et 29, il se produit un écart du véhicule vers la gauche et que, dans le cas d'un déphasage de 180% il se produit un écart vers la droite. Dans le cas où les tensions sont en phase, la porte ET 30 est ouverte de façon à laisser passer la 35 séquence d'impulsions,tandis que, dans le cas d'une opposition de phases, la porte ET 31 est ouverte ; lorsqu* aucune tension n'est produite dans la bobine de signal directeur 22, c'est-à-dire lorsqu'elle est placée exactement au-dessus du conducteur 24, aucun signal n'est transmis par l'amplificateur de résonance 23 au trigger 40 de Schmitt 29 et ni la porte ET 30, ni la porte ET 31 ae sont ou 69 05720 5 2003131 vertes. A la sortie de la porte El 30 est relié un réseau R~C 32 qui produit à sa sortie une tension correspondant à la valeur moyenne de la séquence d'impulsions appliquée 5 à son entrée. Cette tension de sortie est appliquée à l'entrée d'un trigger de Schmitt 34 qui produit, en fonction de la grandeur de la tension appliquée, l'un des signaux binaires "0" ou "1". La sortie du trigger de Schmitt 34 est reliée à l'entrée u^ porte ET 36 ainsi qu'à un dispositif de commande de largeur d'impulsions 38. 10 D'une manière analogue, il est pré vu à la sortie de la porte ET 31 un réseau R-C 33 en aval duquel est branché un trigger de Schmitt 35. La sortie du trigger de Schmitt 35 est reliée d'un côté à une entrée e^ d'une porte ET 37 ainsi qu'au dispositif de commande de largeur d'impulsions 38. 15 Le dispositif de commande de lar geur d'impulsions 38 produit, en référence à la figure 10, des impulsions servant à la commande du moteur de direction. La largeur de ces impulsions est fonction de la grandeur de l'écart du véhicule par rapport au conducteur 24, c'est-à-dire qu'un écart important 20 provoque la génération d'impulsions plus larges que dans le cas d'un petit écart. En conséquence, la vitesse de rotation du moteur de direction 40 est déterminée. Un avantage particulier de la commande de largeur d'impulsion est que, même dans le cas de faibles écarts du véhicule par rapport au conducteur 24, il se produit des 25 impulsions dont l'amplitude correspond à la tension de service du moteur de direction 40 et qui engendrent un couple maximal de cour- • te durée dans le moteur. . Le dispositif de commande de largeur d'impulsion 38 est relié par l'intermédiaire d'une borne 44 à 30 un multivibrateur astable 30. La figure 10 montre un schéma de principe d'un tel circuit. Le multivibrateur astable produit des impulsions de tension d'une fréquence de 130 Hs de préférence et d'une très faible largeur qui est choisie de manière que le moteur de direction 40 ne puisse pas encore être mis en rotation par de 35 telles impulsions. L'une de ces impulsions est cependant suffisante pour charger un accumulateur d'énergie 42 contenantt comme composant essentiel, un condensateur .41. L'électrode de gauche du condensateur 41 est soumise à un potentiel positif tandis que son électrode de droite est soumise à un potentiel nul. Lorsque l'im-40 pulsion s'affaiblit, le condensateur 41 est soumis initialement à 69 05720 6 2003131 un potentiel négatif à son électrode de droite et à un potentiel nul à son électrode de gauche. Tant que l'électrode de droite du condensateur 41 est négative par rapport à l'émetteur d'un transistor 49 incorporé à une partie 48, ce transistor 49 est "bloqué. Il 5 reste bloqué jusqu'à ce que la charge négative du condensateur 41 passe dans une partie 51 comportant une résistance variable 50. Ensuite, il s'établit jusqu'à la nouvelle charge du condensateur 41, à la borne de sortie 47 de la partie 48, une tension de sortie correspondant au signal ninaire "1" et appliquée aux bornes d 'en-10 trées u2 et u^ des portes ET 36 et 37. La résistance variable 50 de la partie 51 peut également être un transistor. La grandeur de cette résistance est déterminée par la tension de sortie de l'amplificateur de résonance 23 appliquée à une borne 45. De préférence, le circuit est agencé de manière que la résistance 50 soit plus 15 faible dans le cas d'une grande tension de sortie de l'amplificateur de résonance 23 et devienne plus forte pour une faible tension de sortie. On obtient pour cette raison à la borne de sortie 47 de la partie 48 des impulsions dont la largeur est fonction de la tension induite dans la bobine de signal directeur 22 et amplifiée 20 dans l'amplificateur de résonance 23. Pour appliquer initialement du moteur de direction 40 du véhicule, même dans le cas de faibles écarts du véhicule par rapport au conducteur 24, une impulsion de correction de direction assez puissante, c'est-à-dire pour faire fonctibn-25 ner la commande suivant la classe D, il est prévu dans la commande de largeur d'impulsion une partie contenant une résistance 52 et un condensateur 53 et qui fonctionne de la manière suivante ; Dans le cas d'un écart du véhicule par rapport au conducteur 24, il se produit à la sortie du trigger 30 de Schmitt 35 un signal binaire "1". La sortie du trigger de Schmitt 35 est reliée par l'intermédiaire d'une diode 56 et de la borne 46 à la partie 54 contenant la résistance 52 et le condensateur 53* S'il apparaît à la sortie du trigger de Schmitt 35 un signal binaire 1 dans le cas d'un écart du véhicule par rapport au conduc-55 teur 24. une tension correspondant à ce signal binaii-e est appliquée au condensateur 53 déchargé dans la condition normale de manière à établir initialement un court-circuit, de sorte que cette tension est appliquée à la base du transistor 49 et bloque celui-ci jusqu'à ce que le condensateur 53 se soit chargé» La largeur de 40 ces impulsions de correction de direction peut être réglée par la 69 05720 7 2003131 résistance variable 52 qui détermine la durée de 3.a période de charge du condensateur 53. Ensuite, la génération des impulsions sollicitant le moteur de direction 40 se déroule de la manière décrite plus haut. 5 Suivant que le véhicule dévie vers la gauche ou vers la droite, l'une des portes ET 36 ou 37 est ouverte et les impulsions arrivent à un. moteur de direction 40 en provoquant ~une déviation vers la gauche ou vers la droite. Comme moteur de direction 40, on utilise de préférence un moteur-série comportanl 10 deux enroulements inducteurs séparés pour la manoeuvre de direction à gauche et la manoeuvre de direction à droite. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'au-15 très formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 05720 8 2003131 REVEND IOA I IONS 10) Dispositif électrique de commande de direction d'un véhicule en fonction d'un champ électromagnétique prédéterminé produit autour d'un conducteur, disposé 5 le long d'un trajet à suivre par le véhicule et alimenté en courant alternatif, et'.pouvant être exploré par au moins deux bobines, la grandeur et la relation de phase dp s deux tensions induites dans les bobines déterminant la déviation du véhicule par rapport au trajet défini par le champ électromagnétique, dispositif caractérisé 10 en ce que les deux bobines sont placées l'une derrière l'autre dans le sens de marche, et qu'une tension est produite dans la première bobine placée horizontalement, transversalement au sens de marche-et de préférence à proximité de l'essieu de direction du véhicule, cette tension servant de valeur de référence pour une autre tension 15 produite dans la seconde bobine placée, dans le sens de marche, en avant de la première bobine et orientée verticalement. 2°) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde bobine est fixée sur un timon. 20 3°) Dispositif conforme aux reven dications 1 ou 2, caractérisé en ce que le timon est relié rigidement au véhicule. 4°) Dispositif conforme aux revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le timon est relié à une 25 partie assurant la direction du véhicule et exécute, dans le cas d'un mouvement de rotation des roues, un pivotement analogue à ce mouvement. 5°) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la conducteur définissant le tra-30 jet du véhicule et parcouru par un courant alternatif est relié à un générateur de fréquence qui contient d'une manière connue, comme composant de détermination de la fréquence, un oscillateur à quartz en aval duquel est branché un amplificateur à régulation de courant de sortie, ce qui permet d'obtenir un courant de sortie constant de 35 grandeur réglable indépendamment de la résistance du conducteur raccordé. 6°) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que.1'amplitude de la tension induite dans la bobine de signal directeur définit la grandeur de la dévia-40 tion latérale du véhicule par rapport au trajet théorique et en ce 69 05720 9 2003131 que la relation entre la phase de cette tension et la phase de la tension de référence définit le sens de la déviation. 7°) Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que? pour amplifier sélectivement les 5 tensions induites dans les bobines, il est prévu respectivement un amplificateur de résonance, auquel cas il est prévu spour régler la fréquence à la valeur désirée par modification de l'inductance et de la capacité du circuit oscillant,, des relais formant avec le dispositif de direction un ensemble -unitaire« 10 8°) Dispositif suivant l'une des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que chacune des tensions sinusoïdales induites dans les deux bobines ou une tension amplifiée leur correspondant est appliquée à un trigger de Schmitt qui transforme la tension sinusoïdale en une tension rectangulaire et 15 en ce que chacune des deux tensions rect angulaires est appliquée à une entrée de deux portes ET branchées en parallèle» 9°) Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que, dans le cas où les tensions sont en phasej la première porte ET fournit un signal de sertie et en ce 20 que, dans le cas d'un déphasage de 180° 5 la seconde porte ET fournit un signal de sortie, le signal de sortie de la première porte ET représentant par exemple un écart du véhicule vers la gauche par rapport au trajet prédéterminéPtandis que le signal de sertie de la seconde porte ET représente un écart du véhicule vers la droite 25 10°) Dispositif suivant l'une"des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sagnaux de sorties des portes ET sont respectivement appliqués à un réseau R~C d'établissement de valeurs moyennes et en ce que les tensions moyennes résultantes sont respectivement appliquées à des triggers 30 de Schmitt, dont les signaux binaires de sortie représentent un écart du véhicule vers la gauche ou vers la droite par rapport au trajet prédéterminé. 11°) Dispositif suivant l:une o en revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est -prévu,pour 35 l'excitation du moteur de direction corrigeant .la déviation du vé---hicule, un élément de commande de largeur d'impulsion.. 12°) Dispositif de direction, conforme à la revendication 11. caractérisé en ce que isélément de commande de largeur des impulsions d1 excitation dit moteur de di.rec-40 tion coopère avec un multivibrateur astable efc en ce que la rau!cl.- BAD ORIGINAL 69 05720 10 2003131 vibrateur astable produit de courtes impulsions rectangulaires présentant vin taux élevé, la largeur des impulsions rectangulaires étant choisie de manière que le moteur de direction ne puisse pas démarrer sous l'effet de ces impulsions. 5 13°) Dispositif conforme à la re vendication 12, caractérisé en ce que la largeur des impulsions rectangulaires produites par le multivibrateur astable est réglable en fonction de la grandeur de la tension induite dans la bobine de/signal directeur, la largeur des impulsions rectangulaires aug~ 10 mentant lorsque l'amplitude de la dite tension croit. 14°) Dispositif conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que les impulsions de largeurs variables sont appliquées respectivement à une première entrée de deux portes ET tandis que la seconde entrée d'une des portes ET 15 est reliée à la borne de sortie du trigger de Schmitt réagissant à un écart du véhicule vers la gauche et que la seconde entrée de l'autre porte ET est reliée à la sortie du trigger de Schmitt réagissant à un écart du véhicule vers la droite. 15°) Dispositif conforme à l'une 20 des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu comme moteur de direction un moteur-série comportant deux enroulements inducteurs séparés pour la direction à droite et la direction à gauche. 16°) Dispositif de direction con-25 forme à la revendication 15, caractérisé en ce que, dans le cas d'un éoart du véhicule à partir de sa direction de marche prédéterminée, l'un des deux enroulements inducteurs du moteur de direction est excitable par les impulsions rectangulaires de largeurs variables produites par la commande de largeur d'impulsion et assure 30 la marche à droite ou la marche à gauche du moteur. 17°) Dispositif de direction suivant l'une des revendication 11 à 16, caractérisé en ce que la commande de largeur d'impulsion est pourvue d'une partie produisant ce qu'on appelle un comportement suivant la classe D« 35 18°) Dispositif de direction suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moiteur d'entraînement du véhicule peut être arrêté par un élément de commande dans le cas où la tension induite dans la bobine de référence tombe-en-dessous d'une valeur déterminée*