Brevet FR2523295A1 — publié le 19830916

La présente invention se rapporte à un dispositif de détection de rotation, en particulier, à un dispositif approprié à la détection de la quantité du changement d'un angle de direction, en tant que l'unn des paramètres pour contrôler un mécanisme de direction assistge qui aide à une opération de direction d'une automobile. Jusqu'à maintenant, le changement de l'angle de direction dans un mécanisme de direction assistée était détecté au moyen d'un détecteur monté sur l'arbre de la colonne de direction ou à proximité du volant et quai convertissait le changement de l'angle de direction en un signal électrique, ou par la conversion de l'effort do torsion d'une barre de torsion d'une varnne de commande (vanne asservie) en un signal électrique, la vanne contrôlant l'alimentation en fluide de puissance vers un cylindre en coopération avec le volant Cependant, un tel moyen de détection ne peut en réalité détecter en toute fidélité un changement subtil d'un angle réel de direction du volant et la quantité d'assistance pour le mécanisme d'asservissement parce qu'il est affecté de façon néfaste par l'effort de l'arbre de la colonne de direction, du Joint universel, de la barre de torsion de la vanne de commande et analogue lorsque la rotation du volant par une opération manuelle est transmise au méca- nisme de direction assistée De plus, il est très difficile, dans une application pratique, de former,: moyen conventionnel de détection tel que ci-dessus dé;cr Lt dans un mécanisme de direction assistée, parce que sa construction est compliquée. La présente invention offre un nouveau dispositif de détection de rotation permettant de surmonter les problèmes ci-dessus. La présente invention a par cons#auent pour out un dispositif de détection de rotation de construction simple et capable de produire une sortie précise de détection par l'incorporation d'une construction d'un alternateur dans la vanne de commande coopérant avec le volant afin de forcer l'alternateur à détecter un change- ment angulaire de la rotation d'un arbre d'entrée de la vanne de commande. L'inverlsion sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui m 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 un schéma d'un système de direction assistée pour une opération de direction d'une automobile, oû -un dispositif de détection de rotation selon l'inven- tion peut être Incorporé; la figure 2 est une vue en coupe montrant une construction mécanique du dispositif de détection de rotation de la présente invention; la figure 3 est une vue agrandie d'une partie du dispositif de détection de rotation de la figure 2, qui est partielle; la figure 4 est un schéma montrant un autre mode de réalisation préféré de la partie magnétique du rotor et de la partie de stator de la fiêure 3; la figure 5 montre un schéma de forme d'onde de sortie du mode de réalisation de la figure 4, le temps étant indiqué sur l'axe des abscissea et la tension en ordonnées; la figure 6 est un schéma montrant un autre mode de réalisation préfére de la partie de stator de la figure 3; et les figures 7, 8 et 9 sont des courbes montrant la relation entre la sortie de la pompe à huile sur l'axe des ordonnées et la vitesse du véhicule sur l'axe des abscisses, dont chacune varie en réponse à la vitesse de l'opération de direction détectée par le dispositif selon l'invention. La figure 1 est un schéma d'un système de direction assistée pour une opération de direction d'une automobile, o un dispositif de détection de rotation selon l'invention peut être incorporé Un volant 1 est couplé par un arbre 1 ' de colonne de direction, à une vanne de commande 3 o est incorporé le dispositif 2 de détection de rotation. Un côté entrée de la vanne de commande 3 est connecté à la fois à un orifice d'alimentation Petàun orifice de retour T d'une pompe électrique à huile 4 en tant que source d'assistance Des orifices A et B d'un côté sortie de la vanne de commande 3 sont connectés par une vanne de by-pass 5 à des chambres respectivement, d'un circuit hydraulique dans un cylindre 6 qui sert de moyen de mise en action La vanne de by-pass 5 communique entre les orifices A et B et sert à réduire la résistance du fluide de puissance dans le circuit lorsqu'un état de direction assistée est commuté à un état de direction manuelle. Le fluide de puissance de la pompe 4 est appliqué par la vanne de commande 3 à l'une des chambres du cylindre 6 qui, en réponse au fluide de puissance sous pression, déplace un piston du cylindre 6 vers la gauche ou la droite pour produire une assistance La contre-pression du cylindre est appliquée à l'orifice de retour T de la pompe à huile 4 par la vanne de commande 3 La sortie du cylindre 6 est transmise aux roues gauche et droite (non représentées) de l'automobile aux deux extrémités d'une barre de crémaillère pour produire une opération de direction du volant Un moteur électrique 7 pour entrai- ner la pompe à huile 4 est connectéàua contrôleur d'en- trainement électrique 8 Le contrôleur est connecté à une source de courant 9, comme une batterie ou un alterna- teur, et il reçoit les signaux détectés du dispositif de détection de la rotation et d'un dispositif 10 de détection de la vitesse du véhicule pour appliquer uncourant électri- que de sortie pour alimenter l'opération de détection, au moteur 7 Dans la pratique, le contrôleur 8 est cons- truit de façon qu'il fonctionne quand le signal détecté au dispositif de détection de rotation 2 est reçu ou quand le volant est tourné, pour émettre un signal électrique pour faire tourner le moteur en réponse au signal détecté du dispositif de détection de la vitesse du véhicule, c'est-à-dire la vitesse du véhicule, pour contrôler ainsi la force de direction auxiliaire en envoyant, sous pression, le fluide de la pompe à huile 4 au cylindre 6 à un état de direction assistée tel que la vitesse du véhicule ne dépasse pas une valeur prédéterminée. La figure 2 montre une construction concrète du dispositif 2 de détection de rotation selon l'invention, qui est incorporé dans la vanne de commande 3 de la figure 1 Le dispositif de détection de la rotation com- Frend un aimant 13 de rotor monté à une extrémité de la vanne de commande 3, une bobine de stator 17 et un boîtier 18 servant également de bâti de noyau de fer pour recevoir l'aimant et la bobine L'aimant 13 est fixé à un arbre d'entrée 11 de la vanne de commande 3 pour une rotation avec lui Le dispositif de détection de rotation par conséquent, a une construction d'alternateur pour produire une force électromotrice par la rotation de l'arbre d'entrée 11 de la vanne de commande 3. Quand l'arbre d'entrée 11 couplé rotatif à l'arbre 1 ' de la colonne de direction reçoit le couple de rotation lors du fonctionnement du volant, l'arbre d'en- trée 11 et l'aimant 13 sont entraînés en rotation par une barre de torsion 12 sur la plage d'un angle prédéterminé. A ce moment, le fluide dans un manchon 14 de la vanne perd son équilibre en quantité d'écuulement, et il est appliqué à l'un des orifices A ou B pour actionner une barre de crémaillère 15 Par la mise en action de la barre de crémaillère 15, un arbre à pignon en engagement avec elle est entraîné en rotation et en même temps le manchon 14 est tourné pour retourner à sa position neutre. En substance, il y a une relation synchrone et de continuation entre les déplacements de l'arbre d'entrée 11 et du manchon 14 de la vanne parce que le fluide de puissance est appliqué à la chambre du cylindre en réponse à un déplacement relatif du manchon 14 au déplacement en rotation de l'arbre d'entrée 11 de la vanne de co Dmmande 3 Par conséquent, comme le montre la figure 2, une in-ofr- mation précise du changement angulaire de l'or:ation de direction, qui est appropriée pour cortrôler Le mécanisme de direction assistée, peut être obtenue par la dfection du déplacement, en rotation, de l'arbre d'entrée. La figure 3 est une vue partiellement agrandie dui dispositif de détection de rotation de Lavalnne de cfrade 3 de la figure 2 L'aimant 13 ayant un certain romrbre de pôles magnétiques sur sa surface externe, est mnon:é sur le pourtour de l'arbre d'entrée 11 par l'intermédia re d'un matériau non magnétique, et il est adapté à tourner avec l'arbre d'entrée 11 Le côté stator, qui est soumis au champ magnétique induit par les pôles magnétiques de l'aimant 13 comprend un certain nombre de composants, comme un noyau 20 de stator de pôle N, un noyau 21 de stator de pôle S, un bâti de stator 22 et une bobine de stator pour produire un courant d'induction, et óes composants de stator sont fixés par le bottier 18 s'w le logement 19 de la vanne de commande 3 Dans cette cnstruc tion, une tension alternative peut être émise par la bobine 17 de stator quand l'arbre d'entrée i 1 l est entrarin en rotation. Bien que le dispositif de détection de rotation ait la forme d'un alternateur dans le mode de réali 4 ation préféré, on notera que le dispositif peut facilement Atre conçu comme un générateur de courant continu à condition que la construction d'étanchéité à l'huile d'un commuta- teur soit cnsidére comme une mesure contre le S fuites d'huile. Par ailleurs, selon ce type de d Thposiif de d 6 te - de rotation, comme une tension proportion:elie à la vitesse de rotation de l'arbre (d'entrèv teut 't ?e uroduie. la vitesse angulaire de direction peut également Ntre simultanément détectée lors de l'opération de direction. En conséquence, il est possible de contrôler électriquement le bon nombre de tours de la pompe à huile, en réponse à une vitesse rapide et lente de direction, ainsi que la quantité et la pression du fluid& de puissance qui lui sont- proportionnelles. De même, bien que dans le moue de réalisation préféré, le dispositif de détection de rotation ait été expliqué pour contrôler le quantité de fluide dans le mécaxsme de direction assistée, il faut noter que le dispositif selon 11 invent Jon peut être utilisé comme un capteur de direction pour un dispositif d'égalisation de charge par lequel l'attitude du vehicule peut être contr 8- lée et ajustée tandis que le vhicule fonctionne La figure 4 montre un exemple de construction approprié à une telle utilisation, capable de détecter l'angle de direction, la vitesse angulaire de direction et les directions dans lesquels on tourne Dans ce cas, comme il est nécessaire de détecter, en toute fiabilité, toute direction de rotation du volant dans le sens des aiguilles d'une montree dans le sens contraire, le capteur de direction est construit de façon quun certain nombre de pôles magnétiques soient agencés le long de la direction axiale d'un aimant 23 de rotor en plusieurs rangées a:fln d'émettre deux signaux ayant une différence de sens de 900 entre eux, comme les signaux détectés ae et be de la figure 5, aux bornes de sortie a et b de la bobine en réponse au déplacement en rotation de l'arbre d'entrée 11 dans le sens des aiguilles d'une montre ou le sens opposé, ainsi l'attitude du véhicule, c'est-à-dire l'in- clinaison vers la droite ou vers la gauche de la carrosse- rie peut être contrôlée par ces signaux de sortie Par ailleurs, si des bobines et noyaux, o et, du côté stator sont construits pour être en phase, comme le montre la figure 6,un aimant de roter a une seule rangée comme le montre la figure 3 peut être utilisé en plaçant la différence de phase de 900 entre i et par rapport aux pôles des noyaux du côté stator, à condition que les aimants du côté rotor, comme le montre la figure 4, soient agencés en plusieurs rangées et aient le déphasage de 900 entre eux. Les figures 7, 8 et 9 sont des courbes de préférence accomplies par la présente invention et elles montrent les changements de la quantité du fluide déchargé par la pompe à huile, les changements étant en réponse à la vitesse de direction En particulier, les figures 7 et 8 montrent les courbes dans un cas o la sortie de rota- tion au ralenti de la pompe à huile (a) est maintenue à une valeur fixe sur toute la plage des vitesses du véhicule et la figure 9 montre la courbe du type économi- sant l'énergie, donc la sortie de rotation au ralenti de la pompe à huile (a) diminue en réponse à la vitesse du véhicule et la rotation au ralenti est arrêtée aux états de vitesse supérieure du véhicule. Sur les figures 7, 8 et 9 b indique lors d'une direction ou d'une rotation du volant, c indique sans rotation du volant, et d indique la vitesse de direction ou de rotation du volant v en degrés par seconde. Comme on l'a mentionné ci-dessus en détail, selon l'invention, l'arbre d'entrée de la vanne de commande (vanne asservie) dans le mécanisme de direction assistée du véhicule, a la forme d'une partie du dispositif de détection de rotation afin de détecter directement la rotation de l'arbre d'entrée Par conséquent, une construc- tion simple du dispositif peut être atteinte et le change- ment de l'angle de direction peut être détecté avec précision De plus, le dispositif de détection de rota- tion selon l'invention, o est incorpora la soupape de commande, est à peine affecté par les vibrations et par conséquent est bien adapté à une utilisation dans une automobile. Sur la figure 9, e indique l'arrêt de la rotation au ralenti. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Dispositif de détection de rotation pour un système de direction assistée d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen formant vanne de commande ( 3) couplé à un arbre de direction ( 1 ') d'un volant ( 1) du véhicule pour contrôler l'écoulement de fluide de puissance amené à un cylindre ( 6) pour alimenter une opération de direction un moyen formant aimant de rotor ( 13) fixé sur un arbre d'entrée dudit moyen formant vanne de commandelour une rotation arec lui; un moyen formant bobine de stator de forme concentri- que ( 17) pouvant faire face audit moyen formant aimant de rotor; et un moyen formant bottier ( 18) servant également de bâti de noyau de fer monté sur un logement de ladite vanne de commande pour recevoir ledit moyen formant aimant de rotor et ledit moyen formant bobine de stator et supportant ledit moyen formant bobine de stator, ainsi quand ledit arbre d'entrée est entraîné en roln Enrépol Ee à l'opération de direction dudit volant, une force électro- motrice est produite afin de détecter le déplacement en rotation dudit arbre d'entrée. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen formant aimant de rotor précité a un certain nombre de pôles magnétiques qui sont montés sur le pourtour de l'arbre d'entrée précité pour forcer ledit moyen formant bobine de stator à émettre un signal en courant alternatif en tant que signal détecté, en réponse à la rotation dudit arbre d'entrée. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen formant aimant de rotor précité a deux gr Coes de pôles magnétiques qui font face audit moyen formant bobine de stator et quiscnt agencés le long d'une direction axiale dudit moyen formant aimant de rotor en plusieurs rangées pour forcer ledit moyen formant bobine de stalor à émettre deux signaux détectés ayant une différence de phase de 90 entre eux en réponse à la rotation dudlit arbre d'entrée dans le sens des aiguilles d'une montre ou le sens contraire. 4 Dispositif selon la revendication I, caractériîé en ce que le moyen formantbobine de stator comprernd deeux groupes de bobines qui font face au moyen formant aimant de rotor et qui sont agencés le long d'une direction axiale dudit moyen formant aimant de rotor en plusieurs rangées pour forcer les bobines de stator à émettre deux signaux détectés ayant une différence de phase de 90 entre eux enréponse à la rotation de l'arbre d'entrée dans le sens des aiguilles d'une montre ou dane le sens contraire.