Brevet FR2636906A1 — publié le 19900330

DISPOSITIF DE DIRECTION ASSISTEE A CIRCUIT HYDRAULIQUE D' ASSISTANCE POUR VEHICULES AUTOMOBILES L'invention concerne un dispositif de direction assistée à circuit hydraulique d' assistance pour véhicules automobiles dans lequel deux vérins hydrauliques à double effet sont respectivement alimentés par au moins un circuit d' assistance au travers d' un distributeur tournant à centre ouvert actionné par un volant 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. Les directions assistées dites à "centre fermé" utilisent 1' énergie d' une pompe haute pression qui alimente un accumulateur. On a recherché de supprimer la liaison mécanique entre le volant et le mécanisme de direction et à la remplacer par une liaison hydraulique. La suppression de la liaison mécanique permet une plus grande souplesse dans l' organisation du poste de conduite. En particulier, elle rend possible la définition d' une cabine standard indépendamment de la position des organes de direction du véhicule. Il est nécessaire par contre de recréer, par la nouvelle liaison, les avantages de la liaison mécanique, notamment la synchronisation entre le déplacement du volant et le mécanisme de braquage et 1' absence de dérive entre la position volant et la position du mécanisme de braquage. L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement apporte à une direction assistée dans laquelle un calculateur élabore des signaux de pilotage d' une valve modulatrice de pression et d' un distributeur pou II alimentation d' un vérin principal à partir de signaux délivrés par un capteur d'effort actionné par le volant. L1 invention concerne plus particulièrement un perfectionnement apporté à une direction assistée dans laquelle un calculateur élabore des signaux de pilotage d' une valve modulatrice à partir de signaux délivrés par un capteur d' effort actionné par le volant et dans laquelle les chambres du vérin sont mises sous pression, notamment par un ensemble d'électrovalves commandées par Je calculateur. Selon l'invention, deux vérins additionnels à double effet montés en parallèle sont respectivement actionnés par un organe de poussée mû par le volant et par la tige de poussée de 1' un des vérins principaux et sont alimentés par 1' une ou I' autre des électrovalves pilotées par le calculateur. Dans le dispositif aines. rivalisé, la synchronisation des déplacements et le centrage du volant sont obtenus par correction hydraulique des volumes d' huile dans les vérins au moyen d' électrovalves pilotées par des signaux élaborés dans le calculateur en fonction des variations des déplacements des organes asservis au volant et aux vérins de commande du braquage des roues. Le dispositif ainsi réalisé facilite la conception des véhicules par élimination des liaisons mécaniques entre la colonne de direction et la structure et évite la proximité notamment du groupe motopropulseur et du système de refroidissement. II en résulte un agencemen simplifié de la cabine de conduite. D' autres caractéristiques et avantages du dispositif apparaîtront à la lecture de la description qui suit faite en référence au dessin annexé dans lequel - La figure l es une représertation schématique du dispositif de direction assistée, - La figure 2 est une représentation schématique du dispositif au cours de la correction de la synchronisation, - La figure 3 représe e akacue des déplacements mesurés par le calculateur dans la zçne de toiérance et de correction souhaitée. La direction assistée représentée à a figure I comporte de manière en soi connue - Un ensemble volant constitué par un volant de direction 11 activement relie par un arbre de direction 12 à un distributeur rotatif 13 et à un capteur d' effort ou de couple 14. A titre d'exemple, on pourra utiliser un distributeur du type décrit dans la publication FR-A 2.579.548 et un capteur décrit par la publication EP-A 0.133.126. Le distributeur 13 comporte, ainsi que cela est bien connu, deux prises principales de pression de travail respectivement raccordées aux chambres 15, 16 d'un premier vérin d'assistance principal 20. Le capteur d'effort ou de couple 14 donne une information sous la forme un un signal à un calculateur 22. tine des réalisations possibles de ce calculateur comprend une partie qui, par 1' interrnédiaire du capteur 14, met en forme un signal NR 1 représentatif du décalage angulaire entre des éléments du distributeur 13, donc par étalonnage approprié de l'effort de commande exercé.Lorsque l'effort de commande atteint la valeur Fsl du seuil déterminée par les conditions de fonctionnement, une seconde partie du calculateur génère un signal 'R2 de forme carrée, de fréquence fixe et dont le rapport cyclique est modulé par la valeur de la différence entre l'effort de commande et sa valeur de seuil : F - F51. Il est à noter que le signal NR2 peut entre rendu variable en fonction de la vitesse du véhicule par tout procédé connu ou par tout autre paramètre physique pouvant influencer les caractéristiques de la direction. - Un ensembe de commande constitué par deux vérins hydrauliques principaux coaxiaux 20, 21 à double effet comportant des chambres 15, 16 - 17, 13. Les tiges des vérins sont accouplées à un organe d'entraînement accouplé rigidement à un chariot 19 sur lequel sont montées les bielles 23, 24 de commande du braquage des roues du véhicule ainsi que cela a été décrit dans la demande de brevet 87-09536 déposée en France au nom de la demanderesse. - Un circuit d'assistance à centre fermé constitué essentiellement par un accumulateur oléopneumatique 25 chargé au travers d' une valve 26 par une source haute pression. Ce circuit fournit une pression de fluide, notamment à une électrovalve 27 pilotée par le signal NR2 élaboré par le calculateur 22 et alimente l'une ou l'autre chambre 17, 18 du vérin 21. A cet effet, ce circuit comporte une valve modulatrice 42 pilotée par les signaux du calculateur 22 en réponse aux signaux délivrés par le capteur 14 et au cours de la rotation du volant 11. Un circuit d'assistance à centre ouvert constitué essentiellement par une pompe principale pouvant être entraînée par le moteur du véhicule qui débite dans la valve 13, et qui, en fonction du sens de rotation et du couple au volant, alimente l'une ou l'autre chambre 15 ou 16 du vérin 20. Les circuits sont réalisés selon les dispositions connues à titre d'exemple par la publication FR-A 2.579.548. Un dispositif de mesure V des déplacements des vérins principaux 20, 21 est constitué par un capteur délivrant une tension et alimente le calculateur 22. Deux vérins additionnels correcteurs 35, 31 à double effet sont respectivement accouplés aux vérins principaux 20, 21 et à une crémaillère de poussée 32 actionnée par un pignon 33 manoeuvré par le volant Il. Un dispositif de mesure Y des déplacements de la crémaillère 32 et du vérin additionnel 31 est constitué par un capteur délivrant une tension et alimente le calculateur 22. Des électrovalves 3L, 35 pilotées par le calculateur sont respectivement alimentées par l'accumulateur 25 et fournissent une pression pilotée aux chambres 36, 37 du vérin 3. et aux chambres 38, 3q du vérin 31. Deux électrovalves 40, 41 asserviès permettent d' obtenir la purge dans la chambre 38 ou 39 du vérin 31 en fonction des signaux de commande fournis par le calculateur. Le dispositif fonctionne de la manière suivante: : en fonctionnement normal, l'ensemble des vérins 30, 31 se comporte comme une liaison hydraulique qui se substitue à la liaison rrecatique converntionnelle et assure la synchronisation des déplacements X, Y du volant et du br qu=ze des roues avec le rapport de démultiplication souhaité. La pression d'alimentation des vérins 3D, 31 est faible et l'effort de commande de braquage du véhicule est fourni par l'ensemble des deux circuits d' assistance. Le rapport des sections des pistons des vérins 30, 31 définit la démultiplication entre les déplacements angulaires du volant et ceux du chariot 19. Pour s' assurer de la bonne synchronisation des déplacements du volant et des roues directrices, le calculateur établit une surveillance du dispositif par le traitement des informations liées aux déplacements X, Y au vu des caractéristiques de référence contenues en mémoire dans le calculateur et reproduites à la figure 3 sous la forme d'une abaque. Suivant I' abaque on peut, par exemple, définir trois zones (a, b, c) dans "I' espace" X, Y auxquelles correspond 1' ensemble des - écarts admissibles (zone a), - écarts nécessita--t une correction (zone b), - écarts anormaux provoquant une alerte du conducteur (zone c). Tant que les valeurs mesurées de X et Y correspondent à des valeurs de la zone a, aucune action de correction n' est déclenchée. Si ces valeurs correspr'ndent à un point des zones b ou c, une correction est nécessaire dans un sens dé; ni. Le calculateur 22 déclenche alors une commande des eleotrovalves 3' et 35. Si le sens de la correction correspond à une diminution de volume de la chambre 38, donc à un accroissement du volume de la chambre 39, 1' électrovalve 40 met en communication les chambres 36, 38 avec la basse pression et 1' électrovalve 35 met en comunication les chambres 37, 39 avec le circuit haute pression.La correction est maintenue jusqu'à ce que le rapport X/Y convenable soit cbe^~. La pression d'alimentation du vérin 31 est limitée par sécurité pc- r éviter cu' e cas de mauvais fonctionnement, le couple appliqué au volant par le vérin 31 soit incontrôlable par le conducteur. Par ailleurs, le débit de fuite par les vannes 4t, 41 est limité pour éviter une consommation d'huile trop importante du système de contrôle. La fidélité de la transmission hydraulique entre les vérins 39 et 31 peut aussi être affectée par des défauts de purge. Ces défauts peuvent être détectés à partir de la connaissance des déplacements X et Y. L1 écart entre la valeur constatée dé du /du au cours d'un braquage est comparé à une valeur de référence. La valeur de 1' écart est comparée à une valeur admissible, stockée en mémoire et qui peut être fonction du niveau de pression, de la valeur du braquage et de la vitesse véhicule. Si cet écart dépasse la valeur admissible, une opération de purge est déclenchée sur la chambre 38, 39 du vérin 31 sous pression pendant ce braquage.Si, par exemple, il s' agit de purger la chambre 38 (dont le volume croît pendant le braquage), la purge est déclenchée par ouverture de I' électrovanne 40 (avec limitation de débit) et simultanément compensation de volume d' huile par ouverture de 1' électrovanne 34 qui établit la communication de la chambre 38 avec la haute pression fournie par I' accumulateur 25. Ce contrôle X /Y reste actif pendant cette correction. La combinaison du calculateur électronique et des assistances de direction permet de pallier toutes les pannes envisageables, en particulier: - les défaillances des électrovannes, les ruptures de canalisations, - Les pannes d' assistance. La techrologie des calculateurs permet actuellement d'assurer - soit un fonctionnement parfait, - soit 1' arrêt de la commande du calculateur et 1' information du chauffeur d' un fonctionnement sans contrôle du calculateur nécessitant I' arrêt immédiat du véhicule (cette opération pouvant s' effectuer sans risque car le centre ouvert et 1' ensemble de synchronisation continuent a assurer leur rôle). L'homme de l'art sait organiser 1' association d'une assistance à circuits "centre ouvert et centre fermés de facon à assurer un fonctionnement convenable même en cas de panne de 1' un ou 1' autre circuit tel que decrit par la nublication FR-A 2.579.543. En cas de panne entraînant l' impossibilité de compensation de fuite dans le système de synchronisation entre le volant et la direction (rupture de canalisation, blocage d' électrovannes, coupure d' alimentation électrique des électrovannes), le calculateur 22 informe le chauffeur d1 un fonctionnement dégradé nécessitant 1' arrêt du véhicule et commande 1' assistance de direction par le circuit à centre fermé pour maintenir au mieux la relation Y = f(X) définie par l'abaque sans tenir compte de l'information du capteur de couple. Cette disposition permet de conserver la direction du véhicule jusqu' à son arrêt complet. Le logiciel du calculateur 22 assure la prise en compte de tous les défauts de fonctionnement des liaisons électriques, hydrauliques, des organes électrohydrauliques et des capteurs de déplacements X et Y. Ce logiciel permet d'informer le chauffeur d' un défaut de fonctionnement nécessitant 1' arrêt du véhicule, le calculateur continuant à assurer la directibilité du véhicule à partir des informations fiables et en agissant sur les organes opérationnels d-J dispositif REVENDICATIONS 1. dispositif de direction assistée à circuit h! draulique d'assistance pour véhicules automobiles dans lequel deux vérins hydrauliques principaux (20, 21) à double effet d'actionnement des roues du véhicule sont respectivement alimentés par deux circuits d' assistance dont 1' un, au moins, est contrôlé par un calculateur (22) qui élabore des signaux de pilotage d' une valve modulatrice (42) à partir de signaux délivrés par un capteur d'effort (14) actionné par le volant (11) et dans laquelle les chambres (17, 1) du "périr (21) sont mises sous pression, notamment par un ensemble d' électrovalves (27, 28) commandé par le calculateur (22), caractérisé par le fait que deux vérins (30, 31) additionnels à double effet, montés en parallèle, sont respectivement actionnés par un organe de poussée (32) mû par le volant (11) et par la tige de poussée de 1' un des vérins principaux (20 ou 21) et sont alimentés par 1' une ou 1' autre des électrovalves (34, 35) pilotées par le calculateur (22). 2 dispositif de direction assistée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les déplacements des tiges des vérins principaux (20, 21) et auxiliaires (3J, 31) sont transformés en des signaux Y, X et comparés dans le calculateur (22) et que deux électrovannes de contrôle: (L5, 41) Dilotées par ledit calculateur en fonction des valeurs des signaux Y, X et alimentées par 1' un des circuits sont disposées entre la basse pression et l'un (31) des vérins auxiliaires.