Brevet FR2579548A1 — publié le 19861003

SYSTEME DE DIRECTION ASSISTEE A DOUBLE CIRCUIT. L'invention concerne un système de direction assistée à double circuit pour véhicules automobiles comprenant deux yérins de commande alimentés à partir d' un distributeur et placés dans deux circuits hydrauliques indépendants qui lorsqu'ils ont actionnés soit ensemble soit isolément facilitent la manoeuvre de direction. Les directions assistées conventionnelles dites à "centre ouvert" utilisent un distributeur destiné à générer à partir d' un débit de fluide délivré par une pompe, la pression de commande d' un vérin d' assistance. Ze principe de génération de pression de ces distributeurs conduit à un compromis entre l' effort d' assistance fourni lorsque le véhicule est à l' arrêt et l' effort d' assistance fourni lorsque le véhicule est en mouvement. Pour l' utilisateur ce compromis laisse souvent apparaitre un manque d' assistance "statique" à l' arrêt du véhicule ou un excès d' assistance "dynamique" lorsque le véhicule roule.Le premier cas se traduit par une demande d' effort au volant important et le second par une absence de stabilité du véhicule lorsque ce dernier dépasse une certaine vitesse. Dans le cas des directions dites, à "centre fermé", les impératifs d' étanchéité imposent une page neutre nuisible à la précision de la direction. D' autre part, dans la plupart des dispositifs de direction pour poids lourds, les rapports de démultiplication entre le nombre de tours de volant et l' angle de braquage des roues sont tels qu' en cas de panne du circuit d' assistance il est difficile de manoeuvrer le volant. Les solutions proposées ne sont pas satisfaisantes puisqu' elles prévoient au mieux une seconde source de pression branchée sur une partie du circuit principal d' assistance. La présente invention résoud ces problèmes en associant à un circuit principal à "centre ouvert", dimmensionné pour fournir un effort d' assistance courante, un circuit auxiliaire à "centre fermé" asservi électriquement qui fournit un effort d' assistance complémentaire, lorsque l' effort nécessaire à la manoeuvre du volant dépasse un seuil d' effort déterminé. L'invention concerne plus particulièrement un système de direction assistée à double circuit dans lequel la pression du circuit auxiliaire est libérée par un modulateur de pression piloté électriquement par le signal de sortie d' un bloc de contrôle, élaboré à partir d' un signal d' entrée représentatif de l' effort nécessaire à la commande du volant, d' un signal d' entrée fonction d' une baisse anormale de la pression dans le circuit principal et qui dépend de la valeur du seuil d' effort précité. Une autre caractéristique de l'invention est l' utilisation d' un même élément distributeur hydraulique qui génère et distribue la pression dans le circuit principal et distribue la pression dans le circuit auxiliaire. Dans un système de direction ainsi réalisé un capteur de couple intégré au distributeur détecte l' effort de commande et permet au bloc de contrôle de piloter un modulateur de pression suivant la valeur de cet effort. Le système fournit soit une pression d' assistance à partir du circuit principal soit une pression d' assistance augmentée à partir de l' ensemble de deux circuits à partir d' une valeur de seuil de l' effort de commande (Fs). On fera avantageusement correspondre une première valeur du seuil de l'effort de commande F51 au fonctionnement normal du système avec le circuit principal et une deuxième valeur de ce seuil F52 correspondra au fonctionnement du système en cas de panne du circuit principal. La seconde valeur sera inférieure à la première dans le but d' obtenir une pression d' assistance à partir du circuit auxiliaire pour fournir l'assistance courante. Il y a lieu de noter que Fsl peut être fonction de la vitesse du véhicule sans rien modifier au principe de la présente invention. D' autres caractéristiques et avantages de 11 invention ressortiront de la description d' un exemple de réalisation du système en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une représentation schématique du système appliqué à une direction à crémaillère. - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un exemple de réalisation du distributeur sur laquelle a été représentée le branchement fonctionnel de celui-ci. - la figure 3 est une représentation schématique des sections caractéristiques du distributeur montrant la séparation des circuits d' alimentation des vérins de commande principal et auxiliaire lorsque 1' effort de commande sur le volant est nul. Sur la figure 1 un volant Il est activement couplé par une colonne de direction 12 au distributeur rotatif 13. Le distributeur rotatif comporte deux orifices d'entrée 14 et 15 respectivement connectés à une source de fluide telle qu' une pompe 16 et une source de pression telle qu' un accumulateur oléopneumatique 17 et deux orifices de retour 18, 19 vers deux réservoirs 20, 21. Le distributeur 13 comporte par ailleurs deux prises principales de pression de travail 22, 23 respectivement raccordées aux chambres 26, 27 d'un vérin de commande principal 31 dont le piston 30 est attelé à un élément actif de la timonerie de direction ; deux prises auxiliaires de pression de travail 24, 25 respectivement raccordées aux chambres 28, 29 d' un vérin de commande auxiliaire 32 dont le piston 34 est attelé à un élément actif de la timonerie dé direction. Il y a lieu de noter que les vérins 31, 32 peuvent être séparés ou montés en tandem. Les différents orifices d' entrée, de retour et les prises de pression font partie de deux circuits hydrauliques que nous décrivons ci-après A) CIRCI'IT A CENTRE FERME Ce circuit est constitué par l'accumulateur oléopneumatique 17 chargé au travers d' une valve 40 et qui fournit une pression de fluide au travers d'un modulateur 41 qui est ici un régulateur de pression réglable à commande électrique. Un limiteur de pression 42 est branché entre 1' orifice de sortie de la pompe d' alimentation 43 et le réservoir 21. Le circuit précité est branché sur le distributeur 13 par les orifices d'entrée 15 et de retour 19. te circuit précité transmet une pression de fluide au travers du distributeur 13 aux prises auxiliaires de pression de travail 24, 25 raccordées aux chambres 28, 29 du vérin 32. Un clapet de réalimentation 35 assure le gavage du circuit lorsque le vérin 31 est seul sous pression. B) CIRCUIT A CENTRE OUVERT Ce circuit est constitué par une pompe principale 16 qui débite au travers d' un régulateur de débit (à débit fixe) 54, dans le distributeur 13. Un limiteur de pression 52 est branché entre l'orifice de sortie de la pompe 16 et le réservoir 20. Sur le canal de pression branché à l'orifice d'entrée 14, est placé un contact électrique à pression 53 dont le fonctionnement en cas de manque de pression fournit un signal. Le circuit précité élabore une pression de fluide en sortie du distributeur 13 dans les prises principales de pression de travail 22, 23 respectivement raccordées aux chambres 26, 27 du vérin de commande principal 31. En se rapportant à la figure 2, le distributeur rotatif 13 comporte essentiellement un boîtier fixe 60, muni d' un alésage 61 dans lequel sont placés deux éléments cylindriques coaxiaux 62, 63 dont chacun est conformé en un manchon. L' élément 62 le plus interne est guidé dans 1' alésage du manchon constitutif de 1' élément externe 63. L' espace intérieur de 1' élément interne 62 abrite une barre de torsion 64 connectée par 1' une de ses extrémités à 1' élément interne 62 et par une autre extrémité à 1' élément externe 63. La barre de torsion 64 constitue de façon connue, le moyen d' asservir le déplacement angulaire relatif des éléments 62, 63 à 1' effort de commande du volant.La rotation autorisée d' un élément du distributeur par rapport à 1' autre est limitée à quelques degrés par un système de cannelures. En outre les éléments 62, 63 comportent des lumières qui définissent des circuits de circulation de fluide entre la pompe 16, le réservoir 20 et le vérin 31 d'une part et entre l'accumulateur 17, le réservoir 21 et le vérin 32 d' autre part. On notera seulement que les lumières coopèrent entre elles pour fournir des passages de fluide à section variable opérant par recouvrement lors d' une rotation relative limitée des éléments 62, 63 et permettent 1' obtention d' une élévation de pression dans 1' une ou 1' autre des prises principales de pression 22, 23 et 1' orientation de la pression libérée par le modulateur 41 dans l'une ou 1' autre des prises auxiliaires de pression 24, 25. Le distributeur 13 porte par ailleurs un capteur de couple 65 qui délivre un signal modifié en fonction du couple dont la structure et les composants ont décrits dans la publication EP-A-0 133 126. Ce capteur est connecté à un bloc de contrôle 66 de type connu. Une des réalisations possibles de ce bloc comprend une partie qui par l'intermédiaire du capteur 65 met en forme un signal NR1 représentatif du décalage angulaire entre les éléments cylindriques 62, 63, donc par étalonnage approprié de l'effort de commande exercé.Lorsque l'effort de commande atteint la valeur F51 du seuil déterminee par les conditions de fonctionnement, une seconde partie du bloc génère un signal NR2 de forme carré, de fréquence fixe et dont le rapport cyclique est modulé par la valeur de la différence entre 1' effort de commande et sa valeur de seuil : F - Fsl Il est à noter que le signal NR2 peut être rendu variable en fonction de la vitesse du véhicule par tout procédé connu. Selon la figure 3 les éléments cylindriques 62, 63 définissent un premier jeu de lumières de fluide qui constituent deux paires de lumières d' alimentation c - a et deux paires de lumières de retour b d. La pompe 16 débite dans l'ensemble des lumières c et a, de même le réservoir 20 est réuni à 1' ensemble des lumières b et d. Les éléments cylindriques 62, 63 définissent également un second jeu de lumières de fluide qui constituent deux paires de lumières d' alimentation c' - a' et deux paires de lumières de retour b' - d'. La pression de l'accumulateur 17 est ainsi établie soit dans les lumières c', soit dans les lumières a' et réservoir 21 peut être réuni soit aux lumières b' soit aux cavités d'. Le fonctionnement du système sera maintenant décrit en fonction de lteffort de commande au volant 11. Lorsque cet effort est nul, les lumières a, b, c et d sont égales par conséquent les débits qui le traversent le sont aussi, ainsi les pressions au niveau des prises de pressions 22, 23 sont égales et le vérin 31 est équilibré en pression. L' effort volant étant nul, la barre de torsion 64 n' est pas déformée et le décalage angulaire entre les éléments 62, 63 mesuré par le capteur 65 est nul. Par conséquent le modulateur de pression 41 est hermétiquement fermé et la partie du distributeur 13 branchée avec le circuit hydraulique à centre fermé est hors pression. Les chambres 28, 29 du vérin auxiliaire 32 sont hors pression. On va supposer que le conducteur exerce un effort de commande dextrorsum sur le volant 11 afin d' obtenir un braquage déterminé. L' effort de commande par l'intermédiaire de la colonne de direction 12 déplace angulairement 1' élément interne 62 par rapport à 1' élément externe 63, ce déplacement résultant de la déformation de la barre de torsion 64. Les lumières c et b se ferment de la valeur correspondante à ce déplacement, tandis que les lumières a et d s' ouvrent d' autant. Le débit régulé ne se répartit plus symétriquement. Il en résulte un déséquilibre de la pression dans les chambres 26 et 27 du vérin 31 et on obtient un effort d'assistance dépendant de 1' effort de commande et de la variation des lumières a, b, c et d. Le braquage des roues du véhicule ramènera 1' élément externe 63 dans sa position initiale par rapport à 1' élément interne 62 et annulera la déformation de la barre de torsion 64. Simultanément 1' effort de commande découvre les lumières a' et d' et augmente le recouvrement des lumières b' et c'. Le canal d'alimentation du distributeur 13 par l'intermédiaire du modulateur 41 reste fermé tant que 1' effort de commande au volant reste inférieur à la valeur du seuil F5i La circulation d' huile au niveau du vérin auxiliare 32 est assurée par le clapet de réalimentation 35.Lorsque l'effort volant F dépasse la valeur de seuil FS1 le bloc de contrôle 66 pilote le modulateur 41 à l'aide du signal NR2 ; ainsi la pression dans l'une ou l'autre des chambres du vérin 32 est asservie à la différence F - Fsl- Il est à noter que lorsque le circuit à centre ouvert est en panne, le contact électrique à pression 53 fournit un signal d' entrée au bloc de contrôle 66 qui modifie alors la valeur du seuil à Fs2 en conséquence. Le circuit à centre ouvert fournit à lui seul la pression d' assistance lorsque le circuit à centre fermé est en panne. Lorsque 1' ensemble des deux circuits est en panne. Le fonctionnement du système de direction est assuré mécaniquement par suite des dispositions constructives connues en soi du distributeur 13. Bien entendu l'invention n' est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté. Bien des modifications peuvent y être apportées sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Système de direction assistée à double circuit pour véhicules automobiles à deux vérins de commande, caractérisé par le fait qu'il comprend deux circuits hydrauliques indépendants, à centre ouvert et à centre fermé. 2. Système de direction assistée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qui il comprend un modulateur (41) piloté électriquement par un bloc de contrôle (66) en fonction d' un signal représentatif de l'effort de commande du volant (il) destiné à la commande de la pression du circuit à centre fermé. 3. Système de direction assistée suivant 1' ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un modulateur (41) destiné à la commande de la pression du circuit à centre fermé piloté électriquement en fonction d' un signal représentatif de 1' effort de commande du volant et d' un signal représentatif de la vitesse du véhicule. 4. Système de direction assistée suivant 1' une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un distributeur rotatif avec des éléments cylindriques coaxiaux (62, 63), suceptibles d' une rotation relative limitée autour de leur axe commun dont 1' élément interne (62) est monté tournant dans l'alésage de 1' élément externe (63), ce dernier étant monté tournant dans un boîtier (60), dans lequel lesdits éléments (62, 63) définissant un premier jeu de lumières (a, b, c et d) connectées entre une source de fluide (16), un réservoir (20) et deux prises de pression de travail (22, 23) principales pour la réalisation de passages de fluide à section variable opérant par recouvrement lors d' une rotation desdits éléments (62, 63) et 1' obtention d' une élévation de pression dans 1' une ou 1' autre prise de pression (22, 23), caractérisé par le fait que les éléments cylindriques coaxiaux (62, 63) définissent un second jeu de lumières (a', b', c' et d') de fluide connectées entre une source de pression (17), un réservoir (21) et deux prises de pression de travail (24, 25) auxiliaires assurant la réalisation d'un passage de fluide entre le modulateur de pression (41) à commande électrique et la chambre d' un vérin (32) auxiliaire. 5. Système de direction assistée selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le bloc de contrôle (66) possède une entrée alimentée par le signal délivré par un contact électrique à pression (53) branché sur le canal de pression de la source de fluide (16) d'alimentation du vérin principal (31), une entrée alimentée par le signal délivré par un capteur de couple (65), une entrée alimentée par un signal représentatif de la vitesse et une sortie délivrant des signaux de commande au modulateur (41) de pression.