Brevet FR2540220A1 — publié le 19840803

DISPOSITIF DE COMMANDE HYDRAULIQUE NOTAMMENT DE DIRECTION ASSISTEE. L'invention concerne un dispositif de commande hydraulique notamment de direction asistée comprenant un distributeur qui communique par 1 'in- termédiaire de deux conduits de travail respectivement avec l'une ou l'autre des deux chambres d'un vérin à double effet ainsi que par l'in- termédiaire d'un conduit de raccordement avec un réservoir et qui com- porte un tiroir sollicité dans une position neutre par la pression de refoulement d'une pompe. Selon un agencement connu par le brevet FRP 2 321 417 le distributeur qui peut être une valve à tiroirs ou encore une valve rotative est sen- sible à l'application d'un couple à L'arbre de direction pour créer une différence de pression entre les deux chambres du vérin et pour produire une force d'assistance qui est transmise à la crémaillère pour faciliter l'actionnement de la direction du véhicule par l'intermédiaire de l'ar- bre de direction et du pignon de commande de la crémaillère. Lorsqu'aucun couple n'est appliqué à l'arbre de direction, La valve est dans sa position de repos et la pression est la même dans les deux cham- bres du vérin ce qui correspond à une force d'assistance ayant une va- leur nulle. Selon un agencement connu par le brevet FRA 2 470 883, le tiroir du dis- tributeur est également sollicité vers sa position neutre par la pres- sion régnante dans deux chambres de commande qui sont chacuneen communi- cation avec la canalisation d'une pompe pilote règlable à l'aide d'un organe d'actionnement manuel,et par l'intermédiaire d'un équipement à soupape de retenue,avec une pompe principale. Dans le but d'accroître le temps de réponse du vérin un agencement du tiroir du distributeur prévoit des passages d'étranglement qui font com- muniquer une chambre de commande du tiroir avec le conduit d'alimenta- tion du vérin et avec le conduit de raccordement du distributeur au ré- servoir. D'autres types de direction assistée abaissent le taux d'assistance aux vitesses élevée ou ne font agir l'assistance que dans une plage de vitesses faibles ou lors des manoeuvres de parcage Une direction connue 49398 t 1 i par le brevet FRA 2 434 744 reçoit une assistance dans une plage de vitesses déterminée et utilise une commande électronique de traitement de signaux élaborés par des capteurs de vitesse et de couple La com- mande électronique aura avantageusement une structure de calculateur et de microprocesseur qui pourra réaliser des fonctions multiples à * partir d'un programme déterminé. A cet effet; le distributeur sera du type électrohydraulique à tiroir mobile dans un corps de valve qui délimite avec ce corps deux chambres d'extrémité resrectivement alimentées par une pression de pilotage as- servie à l'état ouvert ou fermé de l'une des deux électrovannes comman- dées par les signaux traités par la commande électronique,dont l'éta- blissement agit sur le tiroir dans le sens d'un étranglement du débit qui fait communiquer une voie d'alimentation du distributeur et d'un conduit de travail à partir de la pompe avec un conduit de raccordement du distributeur au réservoir. Suivant une forme de réalisation particulièrement simple, il est prévu pour former deux passages d'étranglement,deux rainures annulaires exé- cutées à la périphérie du tiroir qui sont limitées par deux épaulements axialement espacés susceptibles de laminer le fluide entre une voie d'a- limentation du distributeur et le conduit de raccordement avec le réser- voir. L'invention est maintenant décrite à titre d'exemple en se référant au dessin dans lequel: la figure 1 est une représentation schématique du dispositif de com- mande hydraulique la figure 2 est une représentation schématique de la direction assis- tée utilisant le dispositif; la figure 3 représente une forme de réalisation de la commande élec- tronique. Le dispositif illustré aux figures 1 et 2 comprend une pompe à débit constant 1 qui véhicule le fluide hydraulique à partir d'un réservoir 20 49398 11676 L'orifice de sortie de la pompe est raccordé par un conduit 20 à l'ori- fice d'entrée 21 d'un diviseur de débit 22 ayant des orifices de sortie 23,24 entre lesquels le débit de fluide est divisé L'orifice de sortie 23 communique avec l'orifice d'entrée 25 du distributeur électrohydrau- lique ou valve 31 et avec un conduit de travail 27 relié à la chambre 29 d'un vérin 40 à double effet De même l'orifice 24 communique avec un autre orifice d'entrée 26 du distributeur 31 et avec un conduit de tra- vail 28 relié à l'autre chambre 30 du vérin 40. Le vérin 40 fait partie ainsi que cela est connu d'un bottier de direc- tion 41 dans lequel se déplace une crémaillère 42 montée à l'extrémité de la tige du vérin 40 La crémaillère 42 engrène avec son pignon de com- mande 43 monté à l'extrémité d'un arbre de direction 44 actionné par un volant 45 L'arbre de direction 44 porte un capteur de couple 46 qui dé- livre des signaux à une commande électronique de traitement 50 La com- mande électronique 50 peut également recevoir les informations sur la température d'huile et sur la vitesse du véhicule amenées par deux voies d'entrée et provenant des capteurs de température et de capteurs tachy- mètriques ou autres de façon à commencer le traitement des signaux de sortie,de commande des électrovannes du distributeur 31 lorsque le véhi- cule roule par exemple à moins de 5 km/h et lorsque l'huile possède la viscosité optimale Dans cette plage de vitesses, qui est habituellement celle des manoeuvres de parcage, un signal produit dans le capteur de couple 46 au cours de la rotation de l'arbre de direction 44 détermine en sortie de la commande électronique 50, une impulsion de commande qui parvient par l'une des voies de sortie 48,49 à l'une ou l'autre des élec- trovannes ou régulateurs de débit réglables 51,52 à commande électrique normalement fermés en l'absence de tension de commande Les régulateurs de débit réglables 51,52 sont insérés dans un circuit hydraulique de pi- lotage disposé entre deux régulateurs à débit fixe 53,54 respectivement alimentés par un conduit-de pilotage 55,56 raccordé au conduit de travail 27,28 Les régulateurs à débit réglables 51,52 branchés sur le conduit de raccordement 70 au réservoir 2 sont disposés respectivement en paral- lèle avec deux chambres de pilotage 57,58,limitées par les extrémités et dutiroir 6 l,/alimentées au travers de régulateurs de débits 59,60 Le tiroir 61 mobile dans le corps 62 du distributeur 31 possède à sa péri- phérie deux rainures annulaires 63,64 respectivement limitées par deux épaulements 65,66 axialement espacés par une portée 67 Le corps 62 du 49398 1 1671 -4- distributeur possède deux orifices de travail 68, 69 qui débouchent respectivement dans les rainures 63, 64 au contact des épaulements , 66 Les orifices de travail 68, 69 sont respectivement raccor- dés par le conduit 70 avec le réservoir 2. Le fonctionnement de la commande hydraulique apparaitra à l'étude de la figure 1. Si l'on tourne le volant 45, le capteur de couple 46 envoie une information U 1 ou U 2 à la commande électronique 50 qui élabore un signal de commande du régulateur 51 ou 52 suivant le sens de bra- quage désiré. Supposons que le signal commande le régulateur 51 et que le régula- teur 52 reste fermé Le débit dans le conduit de pilotage 56 est nul La pression dans la chambre de pilotage 58 est égale à la perte de charge au travers de l'orifice 69 L'ouverture du régula- teur 51 crée un débit dans le conduit de pilotage 55. Le tiroir 61 est désiquilibré et se déplace vers la gauche de la figure du fait d'une chute de pression dans la chambre de pilotage 57 occasionnée par l'ouverture du régulateur 51. Le laminage du fluide hydraulique augmente donc au travers de * 25 l'orifice de travail 68 qui est partiellement (ou totalement) obs- trué La pression dans le conduit de travail 27 augmentant alors, la pression et donc le débit augmentent également dans le conduit de pilotage 550 Lorsque la pression dans la chambre de pilotage 57 due au laminage du fluide au travers du régulateur 51 redevient égale à la pression dans la chambre de pilotage 58, le tiroir 61 est rééquilibré On a alors un deuxième état d'équilibre pour lequel il y a une pression d'assistance dans la chambre 29 du vérin. On notera qu'en cas de panne de la commande électronique 50, les régulateurs 51 et 52 sont fermésipar voie de conséquence le tiroir 61 reste en équilibre Le vérin 40 demeure sans effet et le mécanisme de direction ne reçoit pas d'effort d'assistance A la figure 3, on areprésenté 493 U I 1876 -5 - plus en détail la commande qui permet de réaliser les fonctions suivantes d'une part, créer, à partir d'informations U 1 et U 2 délivrées par le capteur de couple selon le sens de rotation du volant, un signal électrique de commande de pression qui soit également au moins fonction de la vitesse du véhicule fournie par un détecteur 201 émettant une ten- sion électrique U 3 fonction de la vitesse; d'autre part, d'élaborer à partir des informations U 1 et U 2, des si- gnaux de commande, des bobinages des régulateurs 51,52 de sélection de sens d'application de la pression d'assistance. Les tensions U 1 et U 2 sont donc mises en opposition sans un comparateur 202 dont la tension de sortie U 4 est admise à l'entrée d'un réseau 203 chargé d'élaborer une tension de sortie U 5 égale à la valeur absolue de la différence entre les tensions U 1 et U 2: elle est donc l'image de l'intensité du couple appliqué au volant par le conduc- teur. Cette tension U 5 est comparée parun organe 204 à la tension U 3 émise par au moins le détecteur de vitesse 201 et la tension résultante U 6 est introduite dans un réseau 205 dont la tension de sortie U 7 reste nulle tant que la tension U 6 est négative et proportionnelle à U 6 dans le cas contraire Un amplificateur de puissance 206 permet au besoin d'élaborer la tension U 8 de commande de la pression de refoulement du groupe de génération hydraulique 1. On voit donc que pour une intensité de couple appliqué au volant, re- présentée par la tension U 5, la tension de commande de la pression de refoulement de la pompe hydraulique, représentée par U 8 ou U 7 sera d'autant plus faible que la vitesse du véhicule sera élevée On peut même concevoir qu'à partir d'une certaine vitesse il n'y ait plus d'as- sistance. Cette réalisation des organes permettant de diminuer la pression d'assis- tance lorsque la vitesse du véhicule s'élève, particulièrement économi- que compte-tenu de la technologie actuelle, n'est cependant pas la seule possible Ainsi les tensions U 3 et U 5 pourraient être introduites dans 49398 1676 un organe multiplicateur élaborant une tension de sortie, fournie à l'amplificateur de puissance 206, proportionnelle au produit des ten- sions U 3 et U 5, cette tension U 3, étant alors inversement proportion- nelle à la vitesse du véhicule. Selon un premier type de capteur de couple appliqué, la tension U res- te nulle tant que l'on n'a pas dépassé un couple minimal. La tension U 4 élaborée par le comparateur 202 est également introduite à l'entrée d'un amplificateur à gain élevé 207 dont la tension de sor- t$e U 9 est égale à sa valeur de saturation Cette tension est appliquée aux entrées de deux réseaux 208 et 209, le premier ne fournissant une tension de sortie que pour les valeurs positives de U, le second que pour les valeurs négatives. La tension U 7, amplifiée par l'amplificateur tout ou rien 212 est appli- quée à deux organes logiques ET à deux entrées notés respectivement 213 et 214, les tensions appliquées aux secondes entrées de ces organes étant respectivement U 1 seaux 208,209 Ainsi, l'organe 213 ne fournira une tension de sortie U 12 que si la tension U est positive et la consigne de commande de la pres- sion de refoulement non nulle, et de même pour l'organe 214 Ce sont donc finalement ces tensions U 12 et U 13 qui alimenteront les amplificateurs de puissance 210 et 211 commandant les régulateurs 51,52. On notera que des capteurs additionnels de température d'huile peuvent apporter des corrections souhaitées à l'une des tensions de sortie U ou U 7 des réseaux 203 ou 205. 49398 1 1676 -7 - REVENDICATIONS. l Dispositif de commande hydraulique notamment de direction assistée comprenant une distribution ( 31) électrohydraulique commandé par deux électrovannes ( 51,52) qui communique par l'intermédiaire de deux con- duits de travail ( 27,28) respectivement avec l'une ou l'autre des deux cham- conduit bres ( 29,30) d'un vérin ( 40) à double effet ainsi que par l'intermédiaire d'un/ de raccordement /avec un réservoir ( 2) et qui comporte un tiroir ( 61) mobile dans un corps de valve ( 62) sollicité dans une position neutre par la pression de refoulement d'une pompe ( 1), caractérisé par le fait que le tiroir ( 61) délimite avec le corps de valve ( 62) deux chambres d'extrémité ( 57,58) respectivement alimentées par une pression de pilotage asservie à l'état ouvert ou fermé de l'une des deux électrovannes ( 51,52) com- mandées par les signaux traités par une commande électronqiue ( 50) et dont l'établissement agit sur le tiroir ( 61) dans le sens d'un étran- glement du débit qui fait communiquer une voie d'alimentation du dis- tributeur et d'un conduit de travail ( 27,28) à partir de la pompe ( 1) avec le conduit de raccordement ( 70) avec le réservoir ( 2) 2 Dispositif selon la revednication 1, caractérisé par le fait que le vérin ( 40) est monté de manière connu en soi à l'extrémité d'un bot- tier de direction à crémaillère ( 42) actionnée par l'intermédiaire d'un pignon ( 43) monté sur un arbre de direction ( 44) qui porte au moins un capteur de couple ( 46) délivrant une première série des signaux à la commande électronique ( 50) tandis qu'un capteur de la vitesse du véhi- cule délivre une deuxième série des signaux à la même commande électro- nique dont l'effet est de diminuer la consigne de commande des électro- vannes ( 51,52) lorsque la vitesse du véhicule augmente. 3 Disposition à crémaillère selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le signal de commande des électrovannes ( 51,52) du distri- buteur ( 31) est nul tant que le couple détecté sur l'arbre de direction n'a pas atteint une valeur fonction croissante de la vitesse du véhicule. 49398 X 1678