Brevet FR2522605A2 — publié le 19830909

FR 2522605 A2 19830909 FR 8203584 A 19820304 On a décrit au brevet principal un disposi- tif d'assistance de direction comportant un accouplement mécanique destiné 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 par l'intermédiaire d'un inverseur marche-arrêt autori- sant sélectivement les deux sens de marche du moteur, l'inverseur étant commandé par le détecteur lorsque le- dit couple dépasse une première valeur prédéterminée et l'accouplement provoquant le couplage du moteur à la co- lonne de direction lorsque le couple excède une seconde valeur prédéterminée, ce dispositif comprenant en outre un organe commandé d'interruption de courant qui est mon- té en parallèle sur une résistance dans le circuit du mo- teur, qui est connecté pour présenter un retard à l'ouver- ture et une fermeture immédiate et qui est commandé par un détecteur du courant circulant dans le circuit du mo- teur. Ce dispositif d'assistance de direction comporte de préférence des bobines de commande par l'intermédiaire desquels l'inverseur marche-arrêt est placé dans chacune de ses positions respectives, chaque bobine étant associée à un sens de marche prédéterminé du moteur électrique d'as- sistance. D'une façon générale, on sait que les relais élec- tromagnétiques sont excités lorsqu'une certaine tension prédéterminée est appliquée aux bornes de leur bobine d'excitation et qu'une fois excité, ils retombent pour une tension sur la bobine plus faible. Les relais ordinaires que l'on trouve couramment dans le commerce, ont des valeurs de tension d'excitation et de retombée qui se situent à l'intérieur d'une plage de tolérances relativement larges pouvant aller jusqu'à 10 % de la tension nominale correspondante. Dans la plupart des cas, ces tolérances sont fa- cilement supportées dans les montages de commande des relais, car on les actionne le plus souvent par la pré- sence ou l'absence de la totalité de la tension qui ali- mente leur bobine, cette tension étant choisie à une va- leur qui est au moins égale à la tension la plus élevée d'excitation à laquelle on peut s'attendre en moyenne dans un lot de relais. Si la tension d'alimentation du montage ne varie pas dans des proportions importantes, tout relais du lot sera excité lorsqu'il est commandé et lors de la fabrica- tion du montage on n'aura donc à opérer aucun tri des re- lais. Cependant, dans certains montages et notamment celui d'un dispositif d'assistance de direction du type décrit au brevet principal, la tension d'alimentation (qui est celui du système électrique du véhicule), peut varier dans des proportions importantes en fonction notam- ment de l'état de la batterie et du nombre de charaes branchées sur le système électrique. Si, dans ces conditions, on veut utiliser un dispo- sitif d'assistance de direction fonctionnant pour toutes les valeurs que risque de prendre la tension du réseau du véhicule, il faut nécessairement choisir des relais qui fonctionnent encore de façon certaine pour la plus faible valeur que pourra prendre cette tension, sinon le conducteur du véhicule pourrait rencontrer des situations dans lesquelles l'un ou l'autre sens de la direction se- rait assisté ( la tension d'alimentation correspondant encore à la tension d'excitation du relais correspondant) tandis que l'autre sens ne le serait plus, le relais corres- pondant n'étant plus excité par la tension d'alimenta- tion devenue trop faible Une telle situation serait évi- demment extrêmement dangereuse Le constructeur du cir- cuit doit donc soit faire un tri parmi les relais d'un lot du commerce pour en trouver qui possèdent la même ten- sion d'excitation, soit mettre au point des relais fabri- qués avec des tolérances très serrées L'une et l'autre solutions impliquent une augmentation notable du coût du dispositif d'assistance de direction. La présente addition a pour but de perfectionner le dispositif d'assistance de direction du brevet princi- pal de telle manière qu'il puisse fonctionner en toute sécurité avec des relais ordinaires du commerce choisis indifféremment dans un lot de relais. L'invention a donc pour objet un dispositif d'assistance de direction comportant un accouplement mécanique destiné à être interposé entre la co- lonne de direction et le volant, un détecteur du couple exercé sur le volant, et un moteur électrique d'assistan- ce qui peut être branché en série sur une source d'alimen- tation par l'intermédiaire d'un inverseur marche-arrêt autorisant sélectivement les deux sens de marche du mo- teur, l'inverseur étant commandé par le détecteur lorsque ledit couple dépasse une première valeur prédéter- minée et l'accouplement provoquant le couplage du mo- teur à la colonne de direction lorsque ledit couple excè- de une seconde valeur prédéterminée, ce dispositif comprenant en outre un organe commandé d'in- terruption de courant qui est monté en paral- lèle sur Une résistance dans le circuit du moteur, qui est connecté pour présenter un retard à l'ouverture et une fermeture immédiate et qui est commandé par un détecteur du courant circulant dans le circuit du moteur, 32 ledit inverseur marche-arrêt étant commandé par ledit dé- teur par l'intermédiaire de deux bobines de relais affec- tées respectivement à l'un des sens de marche du moteur, caractérisé en ce que lesdites bobines de relais sont re- liées à un composant semi-conducteur dont l'électrode de commande est reliée à un circuit destiné à comparer la ten- sion d'alimentation du dispositif à une tension de référen- ce prédéterminée et qui interdit l'excitation de ces bobi- nes lorsque la tension d'alimentation descend à une valeur inférieure à ladite tension de référence. Il résulte de ces caractéristiques que pour une tension d'alimentation du montage correspondant à peu près à la valeur la plus faible de la plage de tolérances des relais, le dispositif d'assistance de direction est inhibé de sorte que le conducteur du véhicule ne dispose plus de l'assistance et ne peut jamais être confronté à une situa- tion dans laquelle seul l'un des sens de direction soit assisté. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessin représentant seulement un mode d'exécu- tion, sur lequel:- la Fig Unique représente un schéma d'un exem- ple de réalisation du dispositif d'assistance de direction suivant l'invention. Suivant le mode de réalisation préféré de l'inven- tion représenté, on voit que le dispositif d'assistance comporte 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 représenté) à partir d'une certaine valeur de ce cou- ple On peut trouver une description détaillée d'un tel mécanisme dans le FR N O 2 442 476. Le moteur est connecté dans un circuit série rac- cordé entre la borne positive 1 de la batterie du véhicule et une ligne de masse 2 par l'intermédiaire de deux inver- seurs 3 et 4 qui peuvent sélectivement appliquer la ten- sion d'alimentation aux bornes du moteur M, l'inverseur 3 étant, par exemple, affecté à la marche du moteur lorsque le volant est tourné vers la droite et l'inverseur 4 cor- respondant au cas contraire Les inverseurs 3 et 4 sont respectivement commandés par des bobines de relais 5 et 6 pouvant être mis en circuit par un capteur 7 qui est mon- té entre le volant générateur du couple manuel, c'est-à- dire la colonne de direction et la partie mécanique char- gée d'ajouter un couple additif par le moteur M, et dont les contacts fixes 7 a et 7 b sont affectés respectivement au sens droite et gauche du volant en étant fermés lors- que le couple exercé sur le volant dépasse une première valeur prédéterminée Il est à noter que lorsque ce cou- ple dépasse une seconde valeur prédéterminée supérieure à la première, le moteur est embrayée sur la colonne de direction pour assurer l'assistance de direction, de tel- le sorte que dès que le volant est actionné, le moteur M est tout d'abord mis en marche avant qu'il puisse être embrayé sur la colonne de direction. Le circuit série du moteur M comprend en outre un enroulement 8 d'un détecteur de courant 9 ainsi qu'un contact de repos 10 d'un relais de commande dont la bobine il sera décrite par la suite Le contact de repos 10 est raccordé en parallèle à une résistance chutrice 12 qui est donc mise dans le circuit du moteur lorsque le con- tact 10 est ouvert. Pour une description détaillée du détecteur 9, on se reportera au brevet principal. Le capteur de Hall 17 du détecteur 9 présente une sortie 19 qui est raccordée à deux résistances en série 20 et 21 reliées par l'intermédiaire d'une résistance 40 et d'une diode 22 branchée dans le sens du blocage à une bor- ne d'alimentation 23 qui est destinée à être raccordée à la borne positive de la clé de contact du véhicule Cet- te borne 23 alimente également les bobines de relais 5 et 6 par l'intermédiaire du capteur 7 et d'une diode 41. Le point de jonction des résistances 20 et 21 est relié à la base d'un transistor 24 dont l'émetteur est re- lié à la jonction entre les résistances 21 et 40 et dont le collecteur est connecté à la ligne de masse 2 par l'in- termédiaire d'une résistance 25 et d'un condensateur 26. La jonction entre ces deux derniers composants est bran- chée à l'anode d'une diode 27 dont la cathode est raccor- dée par une résistance 28 à la base d'un transistor 29 dont le circuit de sortie est connecté dans le circuit de la bobine Il entre la diode 22 et la ligne de masse 2. Le circuit que l'on vient de décrire constitue un montage à retard qui associe au contact de repos 10 une fonction de retard à l'ouverture par l'intermédiaire de la bobine de relais 11. Une diode 38 est montée en parallèle sur la bobi- ne il du relais commandant le contact 10, tandis qu'un Varistor 39 ( résistance à l'oxyde de zinc dont la valeur dépend de la tension de ses bornes) est branché entre la borne 23 et la masse Ces deux composants sont destinés à protéger le circuit contre les transitoires. Le contact de repos 10 associé à la bobine 11 est relié en parallèle à deux résistances en série 42 et 43 connectées à la ligne de masse 2, et dont le point de jonc- tion est relié à une diode 44 dont la cathode est connec- tée à la jonction entre la diode 27 et la résistance 28. Suivant la présente addition, les bobines 5 et 6 sont montées en série sur le trajet collecteur-émetteur d'un transistor d'inhibition 45 dont l'émetteur est relié à la ligne de masse 2 et dont le collecteur est raccordé aux extrémités correspondantes des bobines 5 et 6 Le mê- me point de jonction de ces deux bobines est respective- ment relié par des diodes en opposition 46 et 47 auxcon- tactsfixes 7 a et 7 b du capteur 7. Les extrémités opposées des bobines 5 et 6 sont reliées par des diodes respectives 48 et 49 à un point de jonction 50 qui est la borne d'entrée d'un montage de commande et de comparaison 51 que l'on va maintenant dé- crire en détail Ce montage comporte tout d'abord une section de filtrage 52 qui comprend les composants sui- vants. Une résistance 53 est reliée entre l'entrée 50 et à la liçjne de nasse 2, l'entrée 53 étant également connec- tée à une résistance 54 elle-même connectée à un conden- sateur 55 dont l'armature opposée est reliée à la ligne de nasse 2 Le point de jonction entre la résistance 54 et le condensateur 55 est connecté à une autre résistance 56 dont l'autre extrémité est connectée à la ligne de nasse 2 nar un condensateur 57,1 e point de jonction de cette résistance 56 et ce condensateur 57 étant reliés à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur-comparateur 58. Le montage de filtrage et de commande 51 comporte également un circuit de comparaison 59 dont le composant essentiel est formé par un amplificateur-comparateur 60 L'entrée inverseuse de cet amplificateur-comparateur est reliée au point de jonction 61 de deux résistances 62 et 63 connectées en série entre la résistance 40 et la ligne de nmasse 2. L'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 60 est reliée tout d'abord à une résistance 64 elle-même con- nectée au point de jonction 65 d'une résistance 66 reliée par ailleurs à la résistance 40 et d'une diode Zener 67 connectée par ailleurs à la ligne de masse 2 et formant source de tension de référence. L'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 60 est également reliée à une résistance 68 qui reboucle la sor- tie de cet amplificateur à cette entrée non-inverseuse. La sortie de l'amplificateur 60 est reliée au point bas d'un diviseur de tension composé de deux ré- sistances 69 et 70, cette dernière étant reliée à la ré- sistance 40 Le point de jonction de ce diviseur de ten- sion est relié à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 58. La sortie de ce dernier est connectée par une résistance 71 à la base du transistor 45 et également par l'intermédiaire d'une diode 72 à l'entrée inverseu- se de l'amplificateur 60. Une diode Zener 73 est destinée à limiter à une valeur acceptable la tension d'alimentation fournie à tra- vers la résistance 40 à la nartie correspondante du dis- positif d'assistance de direction. Le fonctionnement du montage représenté sur la Fig Unique est le suivant. -Lorsqu'un couple est exercé sur le volant de di- rection, le capteur 7 détecte cette action en fermant l'un ou l'autre des circuits qu'il peut établir, ce qui, dans des conditions normales de fonctionnement excite la bobine 5 ou 6 correspondante, le courant passant à tra- vers le transistor 45 qui est supposé conducteur dans ces circonstances Il en résulte l'alimentation du moteur M par l'intermédiaire soit de l'inverseur 3, soit de l'in- verseur 4, suivant le sens du couple appliqué. Comme décrit dans le brevet principal, le moteur M est protégé contre les surintensités qui peuvent surve- nir par exemple, lorsque la direction est sur les butées de fin de course, ou lorsqu'un obstacle empêche l'une des roues de tourner dans le sens souhaité A cet effet, le détecteur de courant 9 peut exciter la bobine de relais 11 par l'intermédiaire des transistors 24 et 29 ouvrant ainsi le contact 10 et mettant en série avec le moteur la résistance chutrice 12 Cette action de mise en série de la résistance 12 est effectuée avec un certain retard grâce au circuit RC 25,26 évitant ainsi que le courant de démarrage du moteur M puisse faire réa- gir le montage. Des couples mécaniques autres que ceux appliqués par le conducteur du véhicule peuvent être engendrés dans la colonne de direction par exemple lorsque le véhicule roule en ligne droite sur une chaussée de pavés Dans ces conditions, il peut se produire que ce couple soit intermittent à une fréquence relativement élevée Dans ce cas, le montage 51 de filtrage et de commande empêche l'excitation des bobines 5 et 6 par l'intermédiaire du transistor 45. On a suonosé ci-dessus qcue ce dernier est conduc- teur dans des conditions normales de fonctionnement. En effet, lorsqu'un couple est excercé sur la colonne de direction pour effectuer un virage sur la gauche ou sur la droite, le contact mobile du capteur 7 est maintenu pendant un certain temps sur le contact 7 a ou 7 b correspondant Ce phénomène se prolongeant pendant une certaine durée, le signal correspondant passe à travers le filtre 52 pour provoquer l'application d'un signal sur l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 58, de telle sorte que sa sortie passe au niveau haut, appliquant ainsi à travers la résistance 71, une tension sur le transistor qui le rend conducteur et le maintient dans cet état tant que l'action du conducteur sur la colonne de direc- tion se poursuit. Par contre, si pour une raison quelconque, par exemple, lorsque la chaussée est formée par des pavés, les roues directrices du véhicule subissent des sollici- tations irrégulières à une fréquence dépassant la fréquence de coupure du filtre 52, le capteur 7 perçoit des varia- tions de couple rapide qui ne peuvent être transmises par le filtre 52, de sorte que le signal à l'entrée non inver- seuse de l'amplificateur 58 n'est pas suffisant pour faire basculer ce dernier Le transistor 45 n'est alors pas rendu conducteur et la bobine 5 ou 6 ne peut être excitée. On peut trouver une description détaillée du fonc- tionnement de cette partie du montage dans la demande de brevet FR 81 22 637 déposée le 3 Décembre 1981 au nom de la Demande- resse. La tension de la borne 23 dont la valeur corres- pond à la tension du réseau électrique du véhicule, est surveillée constamment par le diviseur de tension formé par les résistances 62 et 63 Le point de jonction 61 re- flète cette tension et l'applique à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 60, dans lequel le signal correspondant est constamment comparé à la tension qui régne au point de jonction 65 entre la résistance 66 et la diode Zener 67, celle-ci maintenant sur le point de jonction 65 une tension constante qui peut être de 5,6 volts, par exemple. Tant que la tension au point 61 reste supérieure à celle du point 65, l'amplificateur 60 ne bascule pas et le point de jonction entre les résistances 69 et 70 qui est en réalité l'entrée inverseuse de l'ampificateur 58 est maintenu à un niveau bas de sorte que tout signal provenant du capteur 7 est perçu à la sortie de l'amplifi- cateur 58 et n'empêche nullement la conduction du transis- tor 45. Par contre, si la tension au point de jonction 61 devient égale ou descend en-dessous de la valeur de la tension au point de jonction 65, l'amplificateur 60 bas- cule et porte sa sortie au niveau haut, si bien que le point de Jonction entre les résistances 69 et 70 est por- té au potentiel positif régnant à l'extrémité correspondan- te de la résistance 40 1 en résulte que l'amplificateur 58 basaule et sa sortie est portée au niveau bas, ce qui bloque le transistor 45 empêchant ainsi l'excitation des bobines 5 et 6 En d'autres termes, lorsque la tension du réseau du véhicule diminue au-delà d'une limite fixée par la diode 67, l'assistance de direction est inhibée. Si entre-temps, la tension d'alimentation remonte à une valeur plus acceptable, le circuit est réarmé et le transistor 45 de nouveau rendu conducteur, mais la valeur de la tension d'alimentation doit alors être supé- rieure à celle qu'elle avait au moment o le circuit a été inhibé par suite de l'effet d'hystérésis introduit par les résistances 64 et 68 associées à l'amplificateur 60. On voit donc que pour toute tension d'alimentation inférieure à une valeur déterminée qui dépend de la ten- sion Zener de la diode 67, l'excitation des bobines 5 et 6 est empêchée Il convient donc de choisir avec soin la tension de Zener de la diode 67 qui doit être déterminée 1 o de telle façon que les bobines 5 et 6 soient coupées pour une tension d'alimentation au moins égale à la valeur haute de la plage de tolérance avec laquelle les bobines et 6 (associées aux inverseurs 3 et 4) sont mises au point. Onva maintenant expliquer le fonctionnement de la diode 72 qui joue un rôle particulier dans le montage suivant l'invention. En effet, lorsque la tension d'alimentation descend à une valeur proche de valeur de coupure du tran- sistor 45, il peut se produire un phénomène de pompage de l'ensemble du montage pour la raison suivante. Lorsque dans ces conditions, le capteur détecte un couple sur le volant de direction, (action supposée non périodique), le moteur M est normalement excité Ce- pendant, comme ce moteur présente pour le réseau de vé- hicule une charge relativement élevée, la tension d'ali- mentation qui est déjà faible descend encore davantage par suite de cette charge, ce qui normalement, couperait le transistor 45, si la tension d'alimentation descendait en-dessous de la valeur prédéterminée correspondant à la tension de Zener de la diode 67 Le moteur est alors coupé et du même coup, la tension d'alimentation peut remonter au-dessus de la valeur prédéterminée et si le * couple est toujours exercé sur la colonne de direction, le moteur va être de nouveau excité, ce qui conduit à une répétition périodique du phénomène. Or, grâce à la diode 72, ce phénomène de pompage est évité En effet, dans les conditions de fonctionnement à tension d'alimentation proche de la tension de coupure, si le-capteur 7 est actionné, le diviseur constitué par les résistances 62 et 63 est déséquilibré, la diode 72 y transmettant la tension positive régnant à cet instant à la sortie de l'amplificateur 58 Il en résulte que le po- tentiel du point de jonction 61 est artificiellement aug- menté et le moteur M sera donc actionné malgré la baisse de tension et il reste actionné, car l'amplificateur 60 est incapable d'empêcher le basculement de l'amplifica- teur 58. Toutefois, la sécurité reste conservée car si la tension d'alimentation venait à baisser trop, le point de jonction 61 descendrait néanmoins endessous de la valeur de la tension régnant au point de jonction 65. L'amplificateur 60 peut alors également inhiber la transmission du signal provenant du capteur 7 vers le transistor 45. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'assistance de direction suivant l'une quelconque des revendications l à 4 du brevet prin- cipal, comportant un accouplement mécanique destiné à être interposé entre la colonne de direction et le volant, un détecteur ( 7) du couple exercé sur le volant, et un moteur électrique d'assistance (M) qui peut être branché en série sur une source d'alimentation ( 1,2,23) par l'in- termédiaire d'un inverseur marche-arrêt ( 3,4) autorisant sélectivement les deux sens de marche du moteur, ledit in- verseur ( 3,4) étant commandé par ledit détecteur ( 7) lors- que ledit couple dépasse une première valeur prédéterminée et ledit accouplement provoquant le couplage du moteur (M) à la colonne de direction lorsque ledit couple excède une seconde valeur prédéterminée, ce dispositif comprenant en outre un organe commandé d'interruption de courant ( 10) qui est monté en parallèle sur une résistance ( 12) dans le circuit dudit moteur (M), qui est connecté pour présenter un retard à l'ouverture et une fermeture immédiate et qui est commandé par un détecteur ( 9) du courant circulant dans le circuit du moteur (M),ledit inverseur marche-arrêt ( 3, 4) étant commandé par ledit détecteur par l'intermédiaire de deux bobines de relais ( 5,6) affectées respectivement à l'un des des sens de marche du moteur (M), caractérisé en ce que lesdites bobines de relais ( 5,6) sont reliées à un composant semiconducteur ( 45) dont l'électrode de commande est reliée à un circuit ( 59) destiné à comparer la tension d'alimentation du dispositif à une tension de référence prédéterminée et qui interdit l'excitation de ces bobines ( 5,6) lorsque la tension d'alimentation descend à une valeur inférieure à ladite tension de référence. 2 Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit composant semi-conducteur est un transistor ( 45) dont le circuit collecteur-émetteur est relié en série avec lesdites bobines de relais ( 5,6). 3 Dispositif suivan tl'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit circuit de comparaison ( 59) comporte une source ( 66,67) de tension de référence, un diviseur de tension ( 60,62,63) dont le point de jonction ( 61) reflète la tension réelle de la source d'alimentation ( 1,2,23), un amplificateur -compara- teur ( 60) dont les entrées sont connectées respectivement à ladite source de tension de référence et audit point de jonction et des moyens de commande ( 58,71) raccordés o 10 entre la sortie dudit amplificateurcomparateur ( 60) et ledit composant semi-conducteur ( 45) pour inhiber ce- lui-ci et les bobines de relais ( 5,6) associées lorsque la tension sur ledit point de jonction descend en-dessous de la tension de référence. 4 Dispositif suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que ledit amplificateur-comparateur ( 60) comporte un circuit d'hystérésis destiné à augmenter le potentiel apparent de ladite source de référence ( 66,67) lorsqu'après une inhibition dudit composant semi-conduc- teur ( 45) par suite d'une baisse de la tension d'alimen- tation, celle-ci augmente de nouveau. Dispositif suivant la revendication 4, carac- térisé en ce ledit circuit d'hystérésis comporte deux ré- sistances ( 64,68) dont l'une est reliée entre ladite sour- ce de référence et l'entrée correspondante de l'amplifi- cateur comparateur ( 60) et dont l'autre relié cette en- trée à la sortie de ce même amplificateur. 6 Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande ( 58,71) comportent un amplificateur ( 58) dont la sortie est reliée audit composant semi-conducteur ( 45), dont une première entrée est connectée à la sortie dudit amplificateur-comparateur ( 60) et dont une autre entrée est reliée de manière à recevoir le signal provenant du- dit détecteur de couple, ledit amplificateur-comparateur étant ainsi capable d'inhiber le transfert de ce signal à travers ledit amplificateur, lorsque la tension d'alimen- tation descend en-dessous d'une valeur inacceptable. 7 Dispositif suivant la revendication 6, carac- térisé en ce qu'une diode anti-pompage ( 72) est reliée à la sortie dudit amplificateur ( 58) des moyens de commande et le point de jonction ( 61) dudit diviseur de tension ( 62, 63). 8 Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 6 et 7, caractérisé en ce que ladite autre entrée de l'amplificateur ( 58) des moyens de commande est reliée au détecteur de couple ( 7) par l'intermédiaire d'un filtre ( 52) ne laissant passer que les signaux du détecteur ayant une durée prédéterminée.