Brevet FR2500156A1 — publié le 19820820

Dispositif capteur d'angle de rotation. L'invention est relative à un dispositif capteur d' angle de rotation de deux parties d'arbre pouvant pivoter l'une par rapport à l'autre, et elle fournit en par- ticulier, dans une forme de réalisation préférée, uoe instal- lation de direction assistée pour véhicule. L'invention concerne donc un dispositif capteur de la mesure angulaire d'une rotation, en particulier pour la commande d'une installation de direction assistée comprenant un arbre divisé en un arbre primaire et en un arbre secondaire, en particulier un arbre de direction, dont les parties sont re- liées par un élément de torsion disposé entre l'arbre primaire et l'arbre secondaire, des butées de fin de course étant pré- vues pour limiter le pivotement ou la rotation relative de l'un des arbres par rapport à l'autre, ces parties étant accouplées au dispositif capteur, en particulier pour la commande d'un servomoteur associé à l'arbre secondaire. Des dispositifs capteurs de la mesure angulaire d'une rotation faisant partie d'installations de direction assistée sont par exemple connus grâce à la Demande de Brevet allemand NO 26 58 697. Dans ces dispositifs, l'élément de torsion con- siste en un manchon élastique e x t e n s i b 1 e à sa p é r i p h é r i e. Ce manchon est associé à une barre diago- nale, pour limiter l'amplitude de la rotation relative entre les parties d'arbre. Cette barre diagonale, qui est disposée dans une partie d'arbre, pénètre dans des ouvertures, sur- dimensionnées, de l'autre partie d'arbre. Il est connu à cet égard de produire un signal fonction de pivotement relatif de l'une des parties d'arbre par rapport à l'autre, par exemple au moyen d'un aimant placé sur une partie d'arbre et d'un détecteur différentiel de champ à plaques associé à l'autre partie d'arbre ou, comme décrit dans la Demande de Brevet allemand N 26 59 473, au moyen d'un accouplement inductif d'un dispositif à aimant, puis de transmettre ce signal à l'aide d'un conducteur plat bobiné, ou d'un autre conducteur. Il est connu, grâce à la Demande de Brevet allemand N 14 80 205, de relier les-parties d'arbre au moyen d'une tringlerie hydraulique grâce à laquelle peut être actionnée une soupape de commande. Ibutes ces réalisations ont l'inconvénient d'un coûut de cotructior élevé et, avant tout, du fait que les arbres, ou leurs parties, ne pau- vent- pivoter que sur une amplitude déterminée, car dans le cas ccntrlire la liaison ne peut pas supporter une multiplicité de tiurs de pivwotc.ret. Les liaisons connues souffrent de manifestations dce fltie et. 'uure la constance ou fidélité du fonctionnerent:r;nt se modifier, El cvt-e4 le mauvais alignement peut avoir des effets nuisibles du fait que d&z élénents connus coopèrent sans contact sur les parties d'arbres. Le but de l'invention est d'améliorer un dispositif cateur de la mesure angulaire d'une rotation du type mentionné au début de telle manière que les arbres, ou leurs parties, puis- sent pivoter absolument librement l'un par rapport à l'autre, et que le dispositif capteur ne réagisse qu'en cas d'un pivo- tement relatif particulièrement limité, entre les parties d'arbres, un groupe constructif robuste étant en meme temps recherché, fonctionnant de façon sûre et dans une large me- sure sans entretien, et avec une bonne constance ou fidélité de fonctionnement, même pendant de longues périodes d'utili- sation. Ce but est atteint grâce au fait qu'un organe de réglage du dispositif capteur, qui est accouplé aux deux parties d'arbres et qui permet des rotations quelconques, est mobile en correspondance d'une différence de vitesse de rotation, ou d'un pivotement relatif narticulièrement entre les narties d'ar- bres. Les deux parties d'arbres sont ainsi accouplées rigide- ment, mais le capteur de mesure, qui peut coopérer sans con- tact avec un élément de signalisation, est déplacé seulement en fonction du pivotement relatif particuliersment limité entre les deux parties d'arbres, éventuellement aussi de manière proportionnelle à celui-ci. Une forme de réalisation préférée de l'invention comprend, en ce qui concerne les deux parties d'arbres, un accouplement rnécaniue 8 deux entrées d'une transmission ou d'un jeu d'encgrenages dont la sortie est accouplée au capteur de mesure et qui est mobile en fonc- tion d'une différence de rotation sur les deux entrées. On obtient une liaison plus sûre grâce à l'accouplement mécanique, qui reste sans effet de réglage lors-d'une égalité de rotation sur les deux entrées. Une forme de réalisation robuste est ainsi fournie. Il est dans ce cas tout particulièrement avan- tageux qu'un différentiel s o i t u t i l i s é c o m m e transmission, dont les pignons différentiels peuvent être entraî- nés en sens inverse l'un de l'autre par les parties d'arbres, 1 e s arbres des pignons différentiels étant montés rota- tifs et un axe, des deux pignons coniques de compensation formant un organe de réglage du capteur de mesure. Le problème est résolu avec des moyens simples grâce au mécanisme diffé- rentiel, une grande précision de réaction étant en particu- lier atteinte. Une partie d'arbre est avantageusement reliée directement à une roue d'entraînement d'un pignon différentiel au moyen d'une courroie d'entraînement, pour l'entraînement dans le même sens de rotation, alors qu'une poulie de renvoi pour mne courroie d'entraînement est associée ' la roue d'entrai- -,ement de l'autre pignon différentiel dans la carcasse du mécanisme différentiel, courroie qui coopère par sa face interne 2%0156 avec lue nomlie d'une oartie d'arbre et 1e poulie de renvoi, et ui- entraîne par sa face arrière la roue d'entraînement du pignon différentiel. Le terme "courroie d'entraînement" com- prend ici aussi les chaînes à maillons ou des éléments com- parables. Il est préférable que des courroies crantées soient prévues et que l'une des courroies crantées soit réalisée en tant que courroie crantée double présentant des profilages sur les faces avant et arrière, les disques et pignons d'en- traînement étant dotés de profilages correspondants. Fondamentalement, l'accouplement mécanique avec les deux en- trées peut être réalisé au moyen d'une transmission intermé- diaire, même lorsque l'on prévoit un mécanisme différentiel. Lorsqu'une liaison rigide au capteur de mesure,est dans cette mesure, obtenue, une forme de réalisation avantageuse consiste en ce que 1 'organe cle réglage fonctionne avec une clrsqde sans contact du générateur de signal par le capteur de mesure. Cette ccmande sans contact du donneur de signal pour le ser- vomoteur ou un autre dispositif de traitement de la grandeur mesurée peut être réaliséede manière capacitive ou inductive. Une commande optique sans contact est préférée dcans lamuelle un écran ou obturateur est associé à l'organe de réglage, et monté mobile entre des couples diodes- transistors opto- électroniques qui sont reliées rigidement à la carcasse. Grâce à l'absence de contact dans la transmission, certaines variations daes au fonctionnement peuvent être compensées, la précision et la sensibilité de réponse peuvent être améliorées. En ou- tre, on élimine dans une large mesure des influences dues à l'encrassement ou à des causes analogues. Dans une autre forme de réalisation, l'invention prévoit que l'organe de réglage soit accouplé à un levier de réglage qui est associé mécaniquement à un générateur d'ordre du capteur de mesure. Il peut dans ce cas s'agir d'une résistance variable ou d'un organe de commande pour un circuit de commande fonc- tionnant différemment, par exemple avec des moyens de fonc- tionnement hydrauliques. 001 56 Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant dé- crite, à titre d'exemple, en liaison avec le dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'invention associé à un arbre de direction; et la figure 2 est une vue latérale de la figure 1. Sur la figure 1 est représenté, à titre d'exemple, un arbre de direction 1 qui porte à une extrémité un volant de direc- tion 2 et qui est relié par son autre extrémité à un mécanis- me de direction 3 d'une roue directrice 4 d'un véhicule. Cet arbre de direction 1 est divisé en un arbre supérieur ou pri- maire 5 et en un arbre inférieur ou secondaire 6, qui sont reliés par un élément de torsion 7, par exemple ayant la for- me d'une douille élastique à butée de fin de course, éven- tuellement du type décrit dans la Demande de Brevet allemand NO 26 58 697. L'arbre inférieur 6 est entraîné par un servo- moteur 8 grâce à une liaison fonctionnelle 9, ayant par exem- ple la forme d'un entraînement par courroie. Le servomoteur est commandé par un capteur de mesure 10 grâce à une liaison fonctionnelle 11. Le capteur de mesure 10 comprend, dans la forme de réalisation représentée, un mécanisme différentiel 12. Celui-ci possède deux pignons différentiels 13, 14 et deux pignons coniques d'équilibrage 15, 16 qui sont disposés sur un axe 17 commun. Les arbres 18, 19 des pignons différentiels 13, 14 sont montés librement rotatifs sur une plaque de base 20 dans des paliers 21, 22, et ils portent des roues d'entraînement 23, 24 de même diamètre. Sur les parties d'arbres, c'est-à-dire l'arbre supérieur 5 et l'arbre inférieur 6, sont disposées des poulies d'entraî- nement 25, 26, respectivement alignées avec les roues d'en- traînement 23, 24. Des courroies d'entraînement 27, 28 sont portées par ces poulies d'entraînement, la courroie d'entraî- nement 28, qui est représentée en ligne tiretée à la figure 2, entourant la roue d'entraînement 24, alors que l'autre courroie d'entraînement 27 est menée jusqu'à une poulie de renvoi 30 montée rotative sur la plaque de base 20 ou une console 29 à palier de la plaque de base, la courroie 27 étant renvoyée par la poulie 30. La courroie d'entraînement 27, qui est réalisée en tant que courroie d'entraînement double munie de part et d'autre de profilages, coopère ainsi par son côté extérieur avec la roue d'entraînement 23. Quand l'arbre de direction 1, avec ses parties 5, 6, est entraîné de manière régulière, il n'y a pas de réaction du mécanisme différentiel 12. Ce n'est que quand a lieu un pi- votement relatif entre l'arbre supérieur 5 et l'arbre supé- rieur 6, par exemple lors de l'actionnement du volant de direction 2, que les pignons différentiels 13, 14 sont en- traînés de manières différentes- De ce fait, le mécanisme diffé- rentiel 12 pivote globalement dans les paliers 21, 22, et l'axe 17, formant l'organe de réglage du capteur de mesure 10, pivote en fonction de la valeur de l'angle S'établissant entre l'arbre supérieur 5 et l'arbre _.. erieur 6. On comprend à cet égard que le mécanisme différehtiel 12 est associé à une cage d'une manière connue en soi pour un tel mécanisme, ce qui n'est pas décrit plus en détail. On peut voir en outre que l'écat initial est maintenu tant que les arbres supérieur 5 et inférieur 6 tournent en synchro- nisme à une vitesse constante. Le nombre de tours est alors illimité. Dl fait de l'inversion du sens de rotation des pignons différentiels 13, 14, la cage du mécanisme différen- tiel 12 ne pivote pas. Ce n'est que quand se produit un pivotement relatif entre les parties d'arbres supérieur 5 et inférieur 6, c'est-à-dire quand les vitesses de rotation des deux parties d'arbres sort différentes pendant un court instant, que le mécanisme différentiel 12, ou sa cage, pivote d'un angle e. A cet égard, la relation 2D500156 suivante est satisfaite: _ d 2 1 B d l.2 a o d 2 est le diamètre des poulies 25, 26, d 1 le diamètre des roues d'entraînement 23, 24 et a l'angle différentiel entre l'arbre supérieur 5 et l'arbre inférieur 6. Le capteur de mesure 10 comprend un dispositif générateur de signal avec les éléments 31, 32 qui, dans l'exemple, en se référant aussi à la figure 2, sont constitués par des paires de diodes-transistors opto-électroniques 31, 31', et 32, 32'. L'or- gane de réglage 17, équipé d'un obturateur 33, est mobile entre les éléments de chaque paire, de sorte que le passage de la lumière est différent pour chacune des paires, l'admission de lumière étant croissante pour une des paires lorsque croit l'angle 6. La disposition de deux paires a l'avantage de per- mettre la détermination du sens de rotation du servomoteur 8. On comprend que des générateurs de signaux de mesure adéquats fonctionnant inductivement ou capacitivement peuvent être prévus dans le circuit d'entraînement du servomoteur 8, ainsi d'ailleurs qu'une résistance ohmique variable ou à curseur accou- plée mécaniquement. En ce qui concerne la disposition de deux paires ou couples de diodestransistors opto-électroniques 31, 31' et 32, 32', pour la production d'un signal dépendant de la direction de rotation, on comprendra que la liaison fonctionnelle 1l peut présenter deux canaux à chacun desquels le signal correspondant est alors fourni. Lorsqu'il s'agit d'une commande du servomoteur, on comprend que, à cet égard, un accouplement est aussi prévu qui permet l'entraînement de l'arbre inférieur uniquement dans le cas de l'entraînement auxiliaire. Ou bien le servomoteur fonction- ne sans fournir de couple de rotation lorsque les deux parties d'arbres tournent en synchronisme, nu hitc il est 1,sacoupl de la liaison d'entraînement de l'arbre inférieur 6. 2 fl O 0 5 5 Revendications. 1. Dispositif capteur de la valeur de l'angle de rotation entre deux parties d'arbres pouvant tourner l'une par rap- port à l'autre, caractérisé en ce que le dispositif cap- teur (10) est accouplé aux deux parties d'arbres (5, 6) et permet des rotations quelconques et comprend un organe de réglage 17 mobile en fonction d'une différence de vitesse de rotation, ou d'un pivotement relatif particulière- ment limité, entre les parties d'arbres (5, 6). 2. Dispositif selon la revendication 1, en particulier pour la commande d'une installation de direction assistée compre- nant un arbre divisé en un arbre supérieur et en un arbre inférieur, en particulier un arbre de direction,cbnt les parties sont reliées par un élément de torsion placé entre les arbres supérieur et inférieur et des butées de fin de course pour limiter un pivotement relatif réciproque, et qui sont accouplées à un capteur de mesure, en particulier pour la commande d'un servomoteur pour l'arbre inférieur, caractérisé par un accouplement mécanique (27, 28) des deux parties d'arbres (5, 6) avec deux entrées (23, 24) d'une trans- mission ou d'un jeu d'encgrenages (12) dont la sortie est accouplée au capteur de mesure (10) et est mobile en fonction d'nme différence de rota- tion des deux entrées (23, 24). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un mécanisme différentiel est prévue en tant que transmission (12), dont les pignons différentiels (13, 14) peuvent être entraînés en sens inversespar les parties d'arbres (5, 6), en ce que les arbres (18, 19) des pignons différentiels (13, 14) sont montés à rotation, et en ce qu'un axe (17). des deux pignons coniques d'équilibrage (15, 16) forme un organe de réglage du capteur de mesure (10). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une partie d'arbre (6) est reliée directement à une roue d'entraînement (24) d'un pignon différentiel (14) pour l'en- traînement dans le même sens de rotation grâce à une courroie d'entraînement (28), alors que la roue d'entraînement (23) de l'autre pignon différentiel (13) est associé dans la car- casse (29) du mécanisme différentiel (12) à une poulie de renvoi (30) pour une courroie d'entraînement (27) qui entra - ne la roue d'entraînement (23) du pignon différentiel par sa face arrière par rapport à une poulie (25) sur une partie d'arbre (5) et à la poulie de renvoi (30). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que sont prévues des courroies crantées (27, 28), l'une des courroies crantées (27) étant réalisée en tant que courroie double avec des profilages sur les faces avant et arrière, les poulies d'entraînement (25, 26) sur les parties d'arbres (5, 6) et les roues (23,24) présentant des profilages cor- respondants. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à , caractérisé en ce que l'organe de réglage (17) est prévu pour une commande sans contact du capteur de mesure (10). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'à l'organe de réglage (17) est associé un obturateur (38) qui est mobile entre des paires de diodes transistors opta- électroniques (31, 31', 32, 32') qui sont liées rigidement à la carcasse (20). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à , caractérisé en ce que l'organe de réglage (17) est accouplé à un levier de réglage qui est relié mécaniquement à un dispo- sitif générateur d'ordre du capteur de mesure (10). 9. Dispositif selon la revendication 8,-caractérisé en ce qu'une résistance ohmique variable ou à curseur est prévue en tant que dispositif générateur d'ordre. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un circuit de commande hydraulique, avec un curseur de commande, est prévu en tant que dispositif générateur d'ordre.