Brevet FR2517613A1 — publié le 19830610

La présente invention est relative aux disposi- tifs d'assistance de direction pour véhicule automobile et en particulier à ceux dans lesquels l'énergie motri- ce nécessaire à l'assistance est fournie par un moteur électrique. Dans le FR 2 442 476, on décrit un dispositif d'assistance de direction de ce type Dans ce cas, le moteur électrique est branché en série sur une source d'alimentation par l'intermédiaire d'un inverseur mar- che-arrêt autorisant les deux sens de marche du moteur et commandé par un capteur sensible au couple exercé sur le volant, ledit inverseur réagissant à une premiè- re valeur prédéterminée de ce couple, tandis que lors- que celui-ci atteint une seconde valeur prédéterminée supérieure à la première, le moteur électrique est cou- plé à la colonne de direction pour fournir l'assistan- ce. Lorsque le véhicule roule sur des pavés, des revêtements ondulés ou circule en virage, les obstacles successifs exercent sur les roues des efforts latéraux périodiques qui se répercutent sur la direction et agis- sent, par exemple, par les biellettes et la crémaillère, sur le pignon de direction lié à la colonne de direction à travers la boîte d'assistance électromécanique du type décrit ci-dessus. Ces perturbations font réagir le détecteur de couple qui ferme alors les contacts de l'inverseur d'une façon périodique. La période des oscillations peut être de 5 à quel- ques dizaines de Herts, 20 Hz par exemple sur un véhicu- le donné. Lorsque les contacts se ferment périodiquement, ils alimentent le moteur électrique toujours en phase démarrage ( dans un sens ou l'autre) donc P de fortes intensités correspondant aux pointes d'intensité de démar- rage classiques sur ce type de moteurs. Ceci oblige à concevoir des contacts excessivement robustes et durables donc à augmenter de façon notable le prix de revient de ces organes. A cette première difficulté se superpose la mauvai- se tenue du couple balai-collecteur du moteur électrique qui, soumis sans déplacement en rotation ou presque à de fortes intensités, sera rapidement usé avec un risque de destruction par cratérisation due aux étincelles du col- lecteur. A ce régime oscillatoire, il est pratiquement impos- sible de concevoir un couple balai-collecteur bon marché résistant à ces conditions, si bien qu'on peut être ame- né à prévoir une accessibilité aux balais pour échange périodique, ce qui accroît le coût général du moteur électrique et de l'entretien du véhicule De plus, ceci ne résoud pas le problème de l'état-de surface du collec- teur Il est donc pratiquement impossible de créer un dispositif d'assistance avec un moteur électrique dont le collecteur aura une duréede vie aussi longue que celle du véhicule. L'invention a donc pour but de créer un dispositif d'assistance de direction à moteur électrique d'assistan- ce qui soit dépourvu des inconvénients précités et qui conduise à supprimer l'usure prématurée de ce moteur électrique. L'invention a pour objet un dispositif d'assistance de direction comportant un accouplement mécanique desti- né à être interposé entre la colonne de direction et le volant, un détecteur du couple exercé sur le volant et un moteur électrique d'assistance qui peut être branché en série sur une source d'alimentation poar l'intermédiaire d'un inverseur marche-arrêt autorisant sélectivement les deux sens de marche du moteur, ledit inverseur étant com- mandé par ledit détecteur lorsque ledit couple dépasse une première valeur prédéterminée et ledit accouplement provoquant le couplage du moteur à la colonne de direc- tion lorsque ledit couple excède une seconde valeur pré- déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'inhibition de l'action dudit inverseur marche-arrêt et en ce que ce circuit d'inhibition est raccordé à un cir- cuit discriminateur de fréquence monté de manière à détec- ter la fréquence à laquelle ledit inverseur est actionné pour inhiber celui-ci lorsque cette fréquence d'actionne- ment dépasse une limite supérieure prédéterminée. Grâce à ces caractéristiques, le moteur électrique i O d'assistance de direction ne peut agir qu'en réponse aux signaux de commande lents qui proviennent du conducteur du véhicule, toute action induite de l'extérieur sur la direction à travers les roues et provenant par exemple du revêtement routier, étant automatiquement rendue ino- pérante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ledit circuit discriminateur comporte d'une part, un filtre passe-bas dont l'entrée est branchée en dériva- tion sur le circuit de l'inverseur et d'autre part, un circuit à seuil, raccordé à la sortie du filtre pour ne fournir un signal de commande audit circuit inhibiteur, que lorsque l'amplitude du signal de sortie dudit filtre passe-bas dépasse une limite supérieure prédéterminée. De préférence, le filtre passe-bas comporte au moins une cellule RC associée à un circuit de décharge du compo- sant capacitif de cette cellule. Le filtre passe-bas peut comprendre une seconde cellule RC raccordée à la première cellule et transmettant le signal de sortie filtré audit circuit à seuil. Le circuit d'inhibition comporte de préférence un composant semiconducteur dont l'électrode de commande est raccordée au circuit à seuil et dont le circuit princi- pal est branché en série avec les contacts fixes dudit inverseur en étant bloqué lorsque ladite limite de fré- quence est détectée par le circuit discriminateur. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'éxécu- tion, sur lesquels: la Fig l représente un-schéma de la partie électri- que d'un dispositif d'assistance de direction pour véhi- cule automobile suivant l'invention; - la Fig 2 est un diagramme montrant en fonction du temps, l'allure de deux tensions apparaissant à deux points du circuit représenté sur la Fig l. Les figures ne représentent que les parties essen- tielles pour la compréhension de l'invention et on a notamment omis de représenter la partie mécanique du dis- positif d'assistance de direction au sujet duquel on peut se reporter au FR 2 442 476 cité ci-dessus pour une des- cription complète d'un exemple de réalisation d'un méca- nisme utilisable avec les caractéristiques de l'invention. La Fig 1 représente un mode de réalisation préféré de l'invention et le schéma montre notamment un moteur M pouvant être embrayé sur la colonne de direction ( non représentée) par un mécanisme-réagissant en fonction du couple qui est appliqué au volant (également non repré- senté) à partir d'une certaine valeur de ce couple Le moteur est raccordé dans un circuit série connecté à la borne positive 1 de la batterie du véhicule et une ligne de masse 2 par l'intermédiaire de deux inverseurs 3 et 4 qui peuvent sélectivement appliquer la tension d'alimen- tation aux bornes du-moteur M, l'inverseur 3 étant par exemple affecté à la marche du moteur lorsque le volant est tourné vers la gauche et l'inverseur 4 correspondant au cas contraire. On notera en outre que le circuit série du moteur comprend un dispositif 5 de limitation du courant circu- lant dans le moteur, ce dispositif agissant lorsque la direction est bloquée sur un obstacle opposé aux roues, ou que la direction se trouve en fin de course dans l'un ou l'autre sens On trouvera une description complète de ce dispositif dans la demande de brevet déposée le 19 Oc- tobre 1981 au nom de la Demanderesse, sous le no Pv. 81 19 610, cette demande ayant pour titre " Dispositif d'assistance de direction pour véhicule automobile ". Les inverseurs 3 et 4 sont commandés respectivement par des bobines de relais RG et RD dont le circuit d'ali- mentation est le suivant. La borne 1 d'alimentation positive du circuit est raccordée au contact mobile a d'un inverseur 6 à deux positions correspondant à deux contacts fixes b et c respectivement, ceux-ci étant reliés chacun à une des bobines de commande RD,RG Les autres extrémités de ces bobines sont reliées ensemble au collecteur d'un transis- tor Tl dont l'émetteur est relié à la ligne de masse 2. Les contacts b et c de l'inverseur 6 sont également connectés respectivement à deux paires de diodes D 1,D 2 et D 3,D 4, les premières étant branchées dans le sens di- rect vu du contact fixe b et les deux autres dans le sens opposé Les cathodes des diodes Di et D 2, sont reliées ensemble à une borne d'entrée 7 d'un discriminateur de fréquence 8 qui est raccordé par son autre borne d'en- trée 9 à la ligne de masse 2. Le discriminateur de fréquence 8 comporte un filtre passe-bas 10 et un circuit à seuil 11. Le circuit de filtrage passe-bas 10 comporte une première cellule de filtrage 12 comprenant un résistance Ri en parallèle sur les bornes 7 et 9, une seconde résis- tance R 2 connectée à la jonction de la borne 7 et de la résistance Ri et un condensateur Cl qui est relié entre l'autre extrémité à la résistance R 2 et la borne 9 La résistance R 2 et le condensateur Cl forment ensemble un circuit RC ayant une constante de temps prédéterminée. La résistance Ri constitue une résistance de décharge du condensateur Cl. Le filtre passe-bas 10 comporte également une deu- xième cellule de filtrage 13 formée d'une résistance R 3 et d'un condensateur C 2 montés en série sur les bornes du condensateur Cl de la première cellule de filtrage 12 La jonction entre la résistance R 3 et le condensa- teur C 2 constitue une borne de sortie 14 du filtre pas- se-bas 10 Les deux composants en question forment un circuit RC d'une constante de temps prédéterminée égale à la constante de temps de la première cellule de filtra- ge 12, ou différente de celle-ci. La borne 14 est raccordée à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel CP dont l'entrée négative est connectée au curseur d'un potentiomètre P connecté entre la borne 1 et la borne 9 par l'intermédiaire d'une diode D 5 qui a pour rôle de protéger le circuit contre les mau- vais branchements La sortie de l'amplificateur CP est reliée à la sortie 15 du circuit discriminateur de fréquen- ce 8 en étant branchée ainsi par une résistance R 5 à la base du transistor Tl Ce dernier fait partie d'un circuit d'inhibition 16 empêchant le moteur M d'être alimenté dans des conditions qui seront expliquées ci-après. A titre de variante, et pour assurer un temps de dé- charge très bref du condensateur Cl, le circuit peut comprendre un second transistor T 2 dont la base est reliée à la jonction entre les résistances Rl et R 2,dont le col- lecteur est connecté à la masse et dont l'émetteur se trou- ve branché à la jonction entre les résistances R 2 et R 3 et le condensateur Ci. Enfin, il est prévu une varistance R 6 qui protège l'ensemble du circuit contre les surtensions et qui dé- vie à la masse, touteénergie fournie à une tension supé- rieure à une tension prédéterminée qui peut être de 18 volts, par exemple. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant. Les diodes Dl à D 4 sont des composants anti-retour et reproduisent les tensions qui régnent sélectivement au contact fixe B et C de l'inverseur 6. En admettant pour le moment que le transducteur Tl est conducteur, ce qui correspond à un fonctionnement normal du dispositif d'assistance de direction, les bobi- nes de relais RD et RG sont sélectivement excitées lors- que le contact mobile a se trouve placé sur l'un ou l'au- tre des contacts fixes B et C suivant que le conducteur tourne le volant à gauche ou à droite Dans ces condi- tions, le moteur M est excité pour tourner dans l'un ou l'autre sens et fournir ainsi un couple d'assistance à la colonne de direction Dès que le conducteur cesse d'e- xercer un couple sur le volant, le contact a revient à 1 o sa position neutre et le moteur est désexcité Il est à noter, que celui-ci est également protégé contre les surintensités pouvant se produire si le conducteur blo- que la direction sur ces butées d'extrémité ou si les roues sont bloquées sur un obstacle, tel que la bordure i 5 d'un trottoir par exemple. La borne 7 reçoit la tension positive de la borne 1 quel que soit le sens dans lequel le contact a est dé- placé Il en résulte qu'au cours du fonctionnement nor- mal, c'est à dire lorsque l'excitation des bobines RD et RG se fait à basse fréquence, le signal de sortie du filtre passe-bas 10 est très voisin du signal produit sur les contacts b et c de l'inverseur 6 Pour un cycle d'as- sistance donnée, la borne 14 fait ainsi apparaître une tension dont la forme peut être celle représentée en 17 sur le graphique supérieur de la Fig 2. L'amplificateur opérationnel CP qui est branché en comparateur, compare la tension de la borne 14 à la ten- sion de référence qui lui est appliquée par le curseur du potentiomètre P Cette tension de référence est repré- sentée par la ligne en pointillés 18 du graphique supé- rieur de la Fig 2 Si la tension apparaissant à la borne 14 est supérieure au seuil ainsi établi, le comparateur ou amplificateur opérationnel CP fournit un signal de sortie de la forme 19 du second graphique de la Fig 2, signal qui est appliqué à la base du transistor Tl le rendant conducteur Ainsi, pendant toute la période o 25176 13 le contact a se trouve sur l'un ou l'autre des contacts b et c (temps t) sur la Fig 2, le transistor Tl autorise la circulation d'un courant dans la bobine RD ou RG cor- respondante et ainsi l'excitation du moteur M Bien enten- du, le cycle représenté par la partie 17 du graphique de la Fig 2 peut se répéteren fonction de l'action, qu'a le conducteur sur le volant de son véhicule. Par contre, si en raison de l'état du revêtement de la route ou si dans un virage, les roues exercent sur la direction un certain couple qui survient à une - fréquence supérieure à une valeur prédéterminée, le fil- tre passe-bas 10 fait passer un signal à sa borne de sor- tie 14 qui est de la forme 20 représentée dans le graphi- que supérieur de la Fig 2 Compte tenu des caractéristi- ques des deux cellules de filtrage 12 et 13, la tension ainsi engendrée ne parvient pas à devenir supérieure à la tension de référence appliquée par le potentiomètre. P à l'entrée négative du comparateur CP Il en résulte donc que ce comparateur ne fournit pas de signal de sor- tie, le transistor Tl reste bloqué et même si le contact a ferme le circuit des bobines RD et RG à la fréquence supérieure, ces bobines ne peuvent être excitées et le moteur reste donc dépourvu d'alimentation. On voit que le condensateur Cl de la première cellu- le de filtrage 12 peut être déchargé à travers les résis- tances R 2 et Rl en l'absence d'un signal sur les contacts b et d de l'inverseur Cette décharge peut être rendue plus rapide grâce à un composant à résistance interne très faible constitué par le transistor T 2, par exemple. Le potentiomètre P permet d'adapter le réglage de la fréquence de coupure du circuit discriminateur en fonc- tion des fréquencesde résonance des directions des dif- férents modèles de véhicule pouvant être équipés du dis- positif d'assistance de direction suivant l'invention. En effet, la Fig 2 montre que si l'on fait varier le seuil 18, on peut faire en sorte que pour une amplitude plus ou moins grande de la tension appliquée à la borne 7, le comparateur fournit ou ne fournit pas un signal de sortie au transistor Tl Bien entendu, la fréquence de réponse du discriminateur 8 peut être également déter- minée par le choix des constantes de temps des cellules 12 et 13 En pratique, il s'est avéré que cette fréquence de coupure est avantageusement fixée à 20 Hertz. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'assistance de direction comportant un accouplement mécanique destiné à être interposé entre la colonne de direction et le volant, un détecteur du cou- ple exercé sur le volant et un moteur électrique d'assis- tance (M) qui peut être branché en série sur une source d'alimentation ( 1,2) par l'intermédiaire d'un inverseur marche-arrêt ( 6) autorisant sélectivement les deux sens de marche du moteur, ledit inverseur ( 6) étant commandé par ledit détecteur lorsque ledit couple dépasse une pre- mière valeur prédéterminée et ledit accouplement provo- quant le couplage du moteur (M) à la colonne de direction lorsque ledit couple excède une seconde valeur prédéter- minée, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'inhi- bition (R 5,Tl) de l'action dudit inverseur marche-arrêt ( 6) et en ce que ce circuit d'inhibition est raccordé à un circuit discriminateur de fréquence ( 8) monté de maniè- re à détecter la fréquence à laquelle ledit inverseur ( 6) est actionné pour inhiber celui-ci lorsque cette fréquence d'actionnement dépasse une limite supérieure prédéterminée. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit circuit discriminateur ( 8) comporte d'une part, un filtre passe-bas ( 10) dont l'entrée est branchée en dérivation sur le circuit de l'inverseur ( 6) et d'autre part, un circuit à seuil ( 11) raccordé à la sor- tie du filtre ( 10) pour ne fournir un signal de commande audit circuit inhibiteur (R 5,T 1) que lorsque l'amplitude du signal de sortie dudit filtre passe-bas ( 10) dépasse une limite supérieure prédéterminée. 3 Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le filtre passe-bas comporte au moins une cellule RC ( 12) associée à un circuit de décharge (R 1;T 2) du composant capacitif (Ci) de cette cellule ( 12). 4 Dispositif suivant la revendication 3, le filtre masse-bas ( 10) comnorte une seconde cellule RC ( 13) raccor- dée à la première cellule et transmettant le signal de sor- 1 l tie filtré audit circuit à seuil ( 11). Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisé en ce que ledit circuit à seuil ( 11) comprend un comparateur (CP) dont l'une des bornes d'entrée est connectée à la sortie du filtre passe-bas ( 10) et dont l'autre entrée est reliée à une source de tension de référence (P), sa sortie étant branchée au circuit inhi- bition (R 5,T 1). 6 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 à 5, caractérisé en ce que le circuit d'inhibi- tion (R 5,T 1) comporte un composant semi-conducteur (T 1) dont l'électrode de commande est raccordée au circuit à seuil ( 11) et dont le circuit principal est branché en série avec les contacts fixes (b,c) dudit inverseur ( 6) en étant bloqué lorsque ladite limite de fréquence est détectée par le circuit discriminateur ( 8). 7 Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 3 à 6, caractérisé en ce que le circuit de déchar- ge du composant capacitif (C 1) d'au moins une cellule ( 12) du filtre passe-bas ( 10) comporte un transistor (T 2).