Brevet FR2521091A1 — publié le 19830812

La présente invention se rapporte à un dispositif formant direction assistée, et plus particulière- ment à un dispositif formant direction assistée amélioré avec une pompe à huile pour amener de l'huile sous pression à un cylindre de puissance qui aide au fonctionnement d'un volant. Un dispositif formant direction assistée est généralement conçu de façon que l'alimentation en fluide sous pression qui aide un volant augmente afin d'alléger le volant et de faciliter la direction quand le véhicule est soit au ralenti ou-qu'il se déplace à une vitesse lente De même, l'alimentation en fluide de direction sous pression diminue pour rendre le volant plus lourd lorsque le véhicule se-déplace à des vitesses rapides afin d'offrir une plus grande stabilité sur la route Le dispositif à cylindre de puissance selon l'art antérieur est comme on l'a mentionné ci-dessus et il comprend, par exemple, un moteur dans lequel le nombre de tours par minute est contrôlé en réponse à la vitesse du véhicule et une pompe à huile entraînée par le moteur pour amener de l'huile sous pression à un cylindre de puissance, qui est conçu de façon que l'alimentation en huile sous pression de la pompe à huile au cylindre augmente pour alléger le volant lorsque le véhicule fonctionne à une vitesse lente tandis que l'alimentation en huile sous pression introduite de la pompe à huile au cylindre diminue tandis que le véhicule accélère La pompe à huile utilisée dans un tel dispositif conventionnel est encombrante et nécessite beaucoup de puissance Un tel défaut est de plus développé dans la pompe à huile entraînée par le moteur. La présente invention a pour objet principal, un dispositif formant direction assistée plus efficace et plus économique, en améliorant la performance d'une pompe à huile et en la rendant plus compacte. La présente invention est caractérisée en ce que la pompe à huile fonctionne au nombre maximum de tours par minute lorsque le véhicule est au ralenti ou qu'il fonctionne à une vitesse lente Plus particulièrement, dans la même condition, le nombre de tours par minute de la pompe à huile selon l'invention est au moins trois fois (environ 4-5 fois dans ce cas) égal à celui de la pompe à huile conventionnelle entratnée par un moteur La pompe à huile est entratnée par un moteur électrique pour contrôler le nombre de tours par minute en réponse à la vitesse du véhicule La présente invention est de plus caractérisée en ce que le nombre de tours par minute de la pompe à huile varie selon la vitesse du véhicule afin de distribuer de l'énergie uniquement quand le volant est tourné La présente invention est de plus caractérisée par l'action ci-dessus mentionnée qui est contrôlée par un moteur électrique et en ce que le nombre de tours par minute de la pompe à huile est au moins égal à trois fois celui d'un pompe conventionnelle quand le véhicule est au ralenti pour réduire le volume d'huile évacué à un tiers au moins de celui de la pompe conventionnelle, et réduire ainsi la capacité de la pompe à moins d'un tiers de celle de la pompe conventionnelle afin que la capacité de courant électrique usuelle ou légèrement accrue du véhicule soit suffisante pour entrainer le moteur électrique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique montrant une forme préférée d'un dispositif formant direction assistée selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation du dispositif formant direction assistée; la figure 3 est une vue en plan d'une section de production d'impulsions montrant un type de codeur pour détecter la vitesse du véhicule; la figure 4 montre un diagramme d'impulsions électriques reproduites par le codeur de la figure 3; les figures 5 a et b sont des courbes montrant les tensions à la sortie du moyen de détection de la vitesse du véhicule; les figures 6 et 7 sont des courbes montrant la caractéristique de rotation du moteur pour une pompe à huile commandée par le dispositif formant direction selon l'invention, le nombre de tours étant indiqué en ordonnées et la vitesse en abscisses; la figure 8 est un graphique montrant la consommation de courant de la pompe à huile pendant la conduite ou l'entralnement; et la figure 9 est un schéma montrant la relation entre la vitesse du véhicule et le nombre de tours par minute des tours de la pompe-et de la consommation de puissance de la pompe. En se référant à la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne un volant qui est pourvu d'une vanne de commande ou asservie qui est montée en dessous de l'arbre du volant La vanne asservie 2 est actionnée par un engrenage (non représenté) comprenant un pignon 3 prévu à l'extrémité inférieure de l'arbre du volant A la vanne 2 est activement connectée une pompe à huile 4 Un cylindre de puissance (non représenté) est activement connecté à la vanne de commande 2 par des lignes A et B Normalement, le cylindre sert à aider au fonctionnement du volant. Un contrôleur 12, adapté à contrôler la pompe à huile 4, comprend un moyen d'entraînement pour entraîner la pompe à huile 4, comme par exemple un moteur 11, un circuit de contrôle ou commande pour contrôler le moteur et un moyen 13 de détection de la vitesse du véhicule activement connecté au circuit de contrôle ou commande. Le moyen 13 de détection de la vitesse du véhicule comprend un câble de transmission 14 connecté à une entrée de rotation de vitesse du véhicule D et un capteur de vitesse du véhicule 15 connecté au câble de transmission 14 Le- signal de vitesse du véhicule à l'entrée D de rotation de vitesse du véhicule est détecté par le capteur 15 de vitesse du véhicule par le c Able de transmission 14 Ce capteur permet à une tension analogique E à la vitesse du véhicule d'être produite comme le montre la figure 5 a, - cette tension est appliquée au circuit de contrôle ou de commande Le circuit de commande commande à son tour le moteur 11 de façon que tandis que la tension augmente, la vitesse de fonctionnement du véhicule augmente et le nombre de tours par minute du moteur 11 diminue Par suite, le nombre de tours par minute de la pompe à huile 4 diminue proportionnellement à l'augmentation de la vitesse du véhicule Cela a pour résultat la réduction de la quantité d'huile amenée au cylindre tandis que la vitesse du véhicule augmente et ainsi, tandis que la vitesse du véhicule augmente, la résistance à la rotation du volant s'élève Au contraire, lorsque le véhicule fonctionne à une vitesse lente, la quantité d'huile amenée au cylindre de puissance augmente afin d'abaisser la résis- tance au mouvement tournant du volant car le nombre de tours par minute de la pompe à huile 4 est supérieur à celui en cas de vitesse lente Comme exemple de commande du nombre de tours par minute du moteur 11 par le circuit de contrôle ou commande, un générateur peut être employé comme capteur 15 de la vitesse du véhicule-et un régulateur à circuit semiconducteur peut être employé comme circuit de commande, ainsi la tension produite par le générateur commande le régulateur afin de contrôler le nombre de tours par minute du moteur 11 Dans un autre mode de réalisation, la vitesse du véhicule est comptée numérique- ment par le capteur et le nombre de tours par minute du moteur est contrôlé en réponse à la vitesse comptée numériquement du véhicule. Selon le mode de réalisation représenté, afin de contrôler la pompe à huile lorsqu'une direction est effectuée ou que le volant est tourné, le contrôleur 12 est pourvu d'un moyen d'excitation (non représenté) Le moyen d'excitation comprend un capteur 21 monté sur l'arbre du volant pour détecter l'opération de rotation ou la force de direction et un circuit amplificateur (non représenté) adapté à amplifier un signal électrique du capteur 21 et il peut comprendre un circuit de commutation de retard La tension détectée à la sortie du capteur 21 sert de signal de commutation, par exemple qui commande l'entrée à appliquer du capteur 15 de vitesse du véhicule au circuit de contrôle ou commande Le capteur 21 peut de préférence être un agencement o un moteur de petite dimension est entrainé en rotation par l'arbre du volant, un capteur de tension (cellule de charge), un agencement o la relation de phase entre l'arbre du volant et la vanne de commande est détectée, par exemple, par une tension, un capteur durable comme un photocapteur employant une source de lumière ou un capteur d'approche employant un champ magnétique ou un capteur oscillant employant un courant parasite Lorsque la sortie du circuit amplificateur est appliquée au circuit de commande ou que le volant 1 est tourné, la commande concernant le nombre de tours par minute de la pompe à huile est amorcée en réponse à la vitesse du véhicule comme on l'a mentionné ci-dessus. La figure 2 montre un autre mode de réalisation de la présente invention o divers capteurs accomplissent leurs fonctions de détection d'une façon différente de celle des capteurs du premier mode de réalisation, mais le moteur est commandé à la façon ci-dessus mentionnée, selon le premier mode de réalisation Dans ce mode de réalisation, la sortie F de la pompe à huile qui est connectée à la vanne de commande est adaptée à être convertie en un signal électrique prédéterminé qui actionne le contrôleur par un capteur 30 de la pression d'écoulement d'huile commandé par la vanne de commande (commandée à une quantité d'écoulement d'huile ou une pression d'huile) pouvant détecter le mouvement du fluide lorsque le volant est tourné Par ailleurs, pour la détection de la vitesse du véhicule, des signaux numériques de la vitesse du véhicule dérivés d'un disque fendu 33 prévu sur un compteur de vitesse 32 du véhicule et de capteurs numériques associés de la vitesse du véhicule 33 a, 33 b, et 33 c comme on peut le voir sur la figure 3 sont convertis par les détecteurs 34 a, 34 b et 34 c de la vitesse du véhicule en sorties numériques de la vitesse du véhicule 37 a, 37 b, 37 c respectivement sous la forme de signaux électriques que l'on peut voir sur la figure 4 Ces signaux sont drainés vers un décodeur de niveau 35 qui à son tour produit des impulsions de la vitesse du véhicule à huit niveaux différents Les impulsions de la vitesse du véhicule sont drainées vers un convertisseur numérique-analogique 36 qui à son tour produit une tension numérique E 2 à huit échelons pour contrôler la vitesse du moteur comme le montre la figure 5 b. Ainsi, selon la présente invention, les signaux électriques des deux systèmes du capteur de la vitesse du véhicule et du mouvement tournant du volant peuvent contrôler le nombre de tours par minute du moteur 11 comme' le montrent les figures 6 et 7 Plus particulièrement, les figures 6 et 7 montrent la caractéristique de rotation de la pompe à huile par rapport à la vitesse du véhicule dans les modes de réalisation des figures 1-et 2, respec- tivement Lorsque le volant n'est pas tourné, le moteur est normalement maintenu à un faible niveau de vitesse de rotation comme Pl ou à l'arrêt, donc la pompe à huile ne gâche pas l'énergie du fluide tandis que lorsque le volant est tourné pendant un temps prédéterminé après la fin de l'opération du volant, le moteur tourne au niveau contrôlé de rotation de P 2 selon la vitesse de fonction- nement du véhicule pour faire fonctionner la pompe à huile qui, à son tour, pompe le fluide vers le cylindre de puissance par les lignes de sortie A et B pour augmenter ainsi la sortie de rotation du volant Alternativement, il est possible de faire tourner le moteur à une vitesse lente lorsque le volant n'est pas entraîné en rotation et de réduire encore constamment et graduellement le nombre de tours par minute de la pompe à huile en réponse à l'augmentation de la vitesse du véhicule comme cela est indiqué en P 3 sur les figures 6 et 7 uniquement lorsque le volant est tourné. La présente invention représente une pompe à moteur de structure perfectionnée, donnant des caracté- ristiques de performance qui sont meilleures que celles d'une pompe conventionnelle comme le montre le tableau qui suit. Pompes d'essai Présente Art Points invention antérieur caractéristiques__ Construction de Pompe à sabots Pompe du type la pompe du type à écou entraînée par lement linéaire moteur ( 1 cc/1 tour) diamètre du rotor X 27,5 x 8 37 x 13 largeur de la pompe (mm) Quantité de refoulement 1,6 9,3 de la pompe (cc/1 tour) 1,6 Pression maximum de refoulement de la pompe 4, 5 6 ( 1/mn) Pression maximum de refoulement de la pompe 110 70 (bars) 1 - Poids de la pompe (kg) 0,38 2,5 Dimension de la pompe (mm) 80 x 50 80 x 83 Puissance maximum requise 300 2500 de la pompe (W) Tours maximum de la pompe 2700 600 (t/mn) Température admissible (o C) -35 e 110 -35, 120 Poids du moteur (kg) 1,9 - Dimension du moteur (mm) 80 x 125 Comme cela est apparent sur les figures 8 et 9, avec une pompe à huile selon ce mode de réalisation et un véhicule automobile entralné par un moteur de 2 000 cc, le nombre de tours maximum -par minute de la pompe est de 2 700 et le refoulement de la pompe est de 1,25 cc/1 tour par minute tandis que le véhicule est au ralenti et le diamètre du rotor ainsi que la largeur de la pompe sont remarquablement réduits Cela augmente l'efficacité mécanique de la pompe et nécessite un courant qui n'est que de 100 W et 280 W respectivement, sans manoeuvre et avec manoeuvre Le courant requis diminue avec l'augmenta- tion de la vitesse du véhicule Plus particulièrement, le courant requis sans manoeuvre et avec manoeuvre n'est que de 30 W et 150 W lorsque le véhicule fonctionne à environ 80 km/h Si le véhicule fonctionne à une vitesse supérieure, le courant requis baisse à zéro. En prenant la grande pompe à huile convention- nelle entraînée par un moteur comme exemple, le courant requis sans manoeuvre et avec manoeuvre, au ralenti, est de 80 W et 2 000 W respectivement et présente en conséquence une excellente performance en comparaison au cas o le courant requis lors d'un fonctionnement à 80 km/h est de 250 W et 1 400 W Cela indique que la source de courant usuel d'un véhicule fournira suffisamment de courant pour la direction assistée. Sur la figure 8, a désigne la consommation de la direction assistée entraînée par un moteur, b indique la consommation de courant sans charge avec entraînement par un moteur, c indique la consommation de la direction assistée alimentée à l'électricité, d indique la consomma- tion de courant sans charge avec alimentation électrique, e montre la direction assistée et f montre la direction manuelle, la vitesse du véhicule étant indiquée sur l'axe des abscisses et la consommation de courant ou de puissance sur l'axe des ordonnées Sur la figure 9, a montre le nombre de tours de la pompe entraînée par le moteur, b montre une révolution inutile de la pompe, c montre le nombre de tours ou révolutions qu'il faut pour la manoeuvre ou la direction, d montre le nombre de tours de la pompe au ralenti, e montre la direction assistée, f la direction manuelle, g montre le nombre de tours de la pompe, _ montre la consommation de courant de la présente pompe, i montre la consommation de courant de la pompe entraînée par un moteur sans charge, i montre la vitesse du véhicule. Comme on l'a mentionné précédemment, selon la présente invention, en faisant tourner le moteur à une vitesse rapide par la batterie indépendamment de la vitesse de fonctionnement du véhicule, l'allure de rotation et la capacité de refoulement de la pompe à huile peuvent être accrues et ainsi, même lorsque le volume dela pompe à huile est réduit à une fraction de celui des pompes à huile selon l'art antérieur, la pompe à huile peut totale- ment répondre à la capacité demandée par le cylindre de puissance lorsque le véhicule est dirigé, pour permettre ainsi de réduire la dimension et le poids de la pompe à huile Lorsque le volant n'est pas tourné, la pompe à huile est normalement contrôlée à un entraînement à une vitesse lente ou à une condition d'arrêt pour économiser ainsi l'énergie et/ou réduir# 'usure sur le balai du moteur de la pompe à huile avec pour résultat une prolon- gation de la durée d'utilisation du balai Des résultats d'essai sur la consommation de carburant par des véhicules montrent que la direction assistée du type à pression d'huile à détection de couranttà commande électrique permet d'atteindre au moins 4 % de réduction de la consom- mation en carburant en comparaison à ce que l'on obtient avec une direction assistée conventionnelle pour des vitesses de fonctionnement du véhicule aussi bien sur autoroute qu'en conduite normale. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif formant direction assistée dans un dispositif à cylindre de puissance comprenant un moteur électrique entraîné par une source de courant portée par un véhicule, une pompe à huile alimentée par ledit courant électrique pour fournir de l'huile sous pression à un cylindre de puissance conçu pour augmenter la manoeuvre du véhicule, et un contrôleur pour contrôler le nombre de tours par minute dudit moteur électrique, caractérisé en ce que ladite pompe à huile ( 4) est établie de façon que son nombre de tours par minute soit au maximum lorsque le véhicule est au ralenti ou fonctionne à une vitesse très lente, son nombre de tours par minute se réduisant avec l'augmentation de la vitesse du véhicule. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de tours par minute est égal à au moins trois fois celui d'une pompe à huile entraînée par un moteur.