Brevet FR2651472A1 — publié le 19910308

"Direction assistée avec amortissement dépendant de la vitesse de braquage." L'invention concerne une direction hydrauli- que assistée dans laquelle la commande d'une soupape de direction coopérant avec un dispositif d'assistance s'effectue mécaniquement en fonction de la manoeuvre d'un volant de direction, tandis que l'effort à appli- quer au volannt de direction résulte d'une réaction hydraulique et est influencé en fonction de la vitesse de déplacement d'un véhicule comportant la direction assistée, par l'intermédiaire d'un dispositif d'étran- glement commandé par un agencement de circuit électri- que. La direction d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, tel que des voitures particuliè- res ou des camions, doit être exacte et facile. Elle doit constamment procurer au conducteur, par l'inter- médiaire du volant de direction, un bon contact par rapport à la chaussée et lui procurer, aussi bien lors d'un déplacement rapide que d'un déplacement lent ou à l'arrêt, une sensibilité de direction optimale. A cet effet, il est connu d'influencer la direction en fonc- tion de la vitesse de déplacement, et de ce fait, no- tamment à l'arrêt ou bien pour des vitesses très ré- duites, par exemple lors de l'entrée et de la sortie du parking, seuls des efforts minimaux sont nécessai- res sur le volant de direction pour braquer les roues du véhicule. Lorsque la vitesse augmente, l'assistance à la direction décroît, de sorte que le bon contact souhaité par rapport à la surface de la chaussée est obtenu et qu'une direction précise est possible. Dans le cas des directions hydrauliques as- sistées on connaît ce que l'on appelle la réaction hy- draulique. Par ce terme, on entend un effort percepti- ble sur le volant de direction correspondant respecti- vement à l'effort de direction nécessaire sur l'appa- reillage porteur des roues. Le conducteur est ainsi constamment informé de l'effort momentanément néces- saire sur le volant de direction, ou bien du couple à appliquer au volant de direction et maintient ainsi la sensibilité par rapport à la surface de la chaussée. Comme déjà mentionné, l'effort sur le volant de direction résultant de la réaction hydraulique dé- pend de la vitesse de déplacement du véhicule, ceci étant obtenu au moyen d'un agencement de circuit et au moyen d'une soupape de direction coopérant avec un dispositif d'assistance. Le fluide sous pression de la direction hydraulique assistée réagit, selon la vites- se de déplacement, avec une intensité différente sur la soupape de direction et donc sur le volant de di- rection, grâce à quoi la réaction hydraulique dépen- dant de la vitesse de déplacement se règle de façon correspondante. La vitesse de déplacement captée par un détecteur est appliquée en tant qu'information à l'agencement de circuit électrique qui innfluence un dispositif hydraulique d'étranglement. Ce dispositif hydraulique d'étranglement règle une section transver- sale d'étranglement dans une branche de réaction de la soupape de direction, de sorte que, selon la vitesse de déplacement, la réaction hydraulique se modifie dans le sens de développement précédent. En ce qui concerne les propriétés d'amortissement et la sécurité de marche en résultant, les directions assistées con- nues méritent encore d'être améliorées. Dans ce but, la présente invention prévoit que cette direction assistée comporte un détecteur dé- tectant la vitesse de braquage du volant de direction et qui applique ses données dépendant de la vitesse de braquage à l'agencement de circuit pour assurer l'a- mortissement de la direction assistée, résultant de l'influence de la réaction hydraulique. La direction assistée, conforme à l'inven- tion avec les caractéristiques mentionnées ci-dessus, a par contre l'avantage qu'en fonction de la dynamique de braquage, donc de la vitesse de braquage, avec la- quelle le conducteur tourne le volant de direction, une influence s'exerce sur la réaction hydraulique de façon qu'il s'établisse un amortissement approprié de la direction. A cet effet, on met en oeuvre un détec- teur appréhendant la vitesse de braquage du volant de direction et qui applique ces données à l'agencement de circuit commandant le dispositif d'étranglement. Cet agencement de circuit reçoit ainsi, d'une part, des données de vitesse de déplacement, et d'autre part, des données dépendant de la vitesse de braquage, ces données étant respectivement utilisées pour com- mander une section transversale de passage pour le fluide sous pression de la direction hydraulique as- sistée. Cela se traduit par des modifications de pres- sion dans l'unité piston/cylindre de la soupape de di- rection. Pour des conditions d'efforts en provenance de l'essieu avant (sur lequel se trouvent les roues directrices) restant constantes du fait de la condi- tion d'équilibre existante, ces modifications se mani- festent par une modification du couple de manoeuvre du volant de direction. Il est ainsi possible, d'obtenir dans chaque point de fonctionnement stationnaire, un moment d'amortissement défini, qui peut s'augmenter, ou éventuellement aussi se réduire, en fonction de la vitesse de braquage lors des processus de direction. Cela se traduit par un amortissement ou par un dés- amortissement du système. Il dépend du type d'exploi- tation des données captées par les détecteurs qu'il s'en suive une augmentation ou une réduction du moment d'amortissement. Il est de préférence prévu, selon un complé- ment de l'invention, que les données dépendant de la vitesse de braquage soient pondérées au moyen d'un circuit à courbes caractéristiques ou bien d'un cir- cuit à algorithme. Cette pondération s'effectue li- néairement et/ou progressivement, et/ou dégressive- ment. S'il est question d'une pondération différente (par exemple linéaire et progressive) il faut entendre par là qu'une partie des données (gamme de données) est exploitée autrement (par exemple linéairement) qu'une autre partie (autre gamme de données, par exem- ple avec pondération progressive). L'exploitation s'effectue alors constamment avec comme objectif d'ob- tenir des caractéristiques de direction optimales en fonction du type de véhicule et de son état de marche. De préférence, le circuit électrique est ré- alisé sous la forme d'un microcalculateur. Le circuit à courbes caractéristiques ou bien à algorithme fait de préférence partie de ce microcalculateur. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les données pondérées et filtrées dépen- dantes de la vitesse de braquage sont multipliées en un point de multiplication par une valeur d'amortisse- ment dépendant de la vitesse de déplacement. Le couple d'amortissement résultant de la multiplication consti- tue, en passant par un émetteur de courbes caractéris- tiques, un signal de commande pour le dispositif d'é- tranglement. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le signal de commande se traduit par des mo- difications de pression dans la soupape de direction ces modifications de pression ayant pour conséquence des modifications correspondantes du couple de manoeu- vre (couple de volant de direction du volant de direc- tion). Il est en outre avantageux que la partie dy- namique, c'est-à-dire la partie dépendant de la vites- se de braquage, du couple d'amortissement se situe uniquement à l'intérieur de limites statiques minimale et maximale du champ de courbes caractéristiques ou de l'algorithme (la partie dépendant de la vitesse de braquage doit être considérée comme dynamique par rap- port à la partie dépendant de la vitesse de déplace- ment, car des modifications de la vitesse de déplace- ment s'effectuent en général de façon essentiellement lente). L'invention va être exposée plus en détail ci-après à l'aide des figures ci-jointes: - la figure 1 est une représentation fonc- tionnelle d'une direction assistée, - la figure 2 est un schéma par blocs d'une partie, essentielle pour l'invention, d'un schéma électrique de la direction assistée, - la figure 3 est un diagramme montrant le couple à appliquer sur le volant de direction d'un vé- hicule, en fonction de la pression d'actionnement de la direction assitée. La figure 1 montre une direction hydraulique assistée 1 qui comporte comme fluide sous pression de l'huile, notamment de l'huile hydraulique. Une réserve d'huile hydraulique se trouve dans un réservoir 2. Ce réservoir 2 est relié à une pompe 3 qui est notamment réalisée sous la forme d'une pompe semi-rotative à cellules. Pour permettre un réglage correct de la pression de l'huile hydraulique dans une canalisation d'amenée 4, il est prévu une soupape de limitation de la pression et du débit 5. La canalisation d'amenée 4 aboutit à une soupape de direction 6 qui, pour une meilleure compréhension de son fonctionnement, est re- présentée simultanément deux fois à la figure 1, à sa- - voir une fois en coupe longitudinale et par ailleurs en coupe transversale schématisée. En soi le disposi- tif ne comporte, bien entendu, qu'une seule soupape de direction 6. La soupape de direction 6 se trouve dans un boîtier 7 et est susceptible d'être manoeuvrée par l'intermédiaire d'entraîneurs 8. Les entraîneurs 8 sont fixés à un arbre de direction 9 aboutissant au volant de direction L (non représenté) et qui comporte un barreau de torsion 10. Ce barreau de torsion 10 est relié à une vis 11 d'un mécanisme de direction 12. Sur cette vis 11 est guidée une série de billes 13 qui coopèrent avec un piston 14, monté dans le boîtier 7 de façon à pouvoir coulisser longitudinalement. Le piston 14 comporte une denture 15 qui engrène avec une denture antagoniste 16 d'un arbre de secteur de direc- tion 17. L'arbre de secteur de direction 17 aboutit à l'appareillage portant les roues directrices d'un vé- hicule, non représenté. Les entraîneurs 8 viennent en prise dans des évidements correspondants de deux pistons de soupape 18 et 19. Un mouvement de braquage sur le volant de direction L se traduit par une rotation correspondante de l'arbre de direction 9, les entraîneurs 8 entrai- nant alors les pistons de soupape 18 et 19 de façon correspondante au sens de rotation. En outre, le bar- reau de torsion 10 est tordu du fait de la manoeuvre du volant de direction, car le couple nécessaire pour faire tourner la vis 11 agit en sens contraire. Le dé- placement des pistons 18 et 19 amorce un processus de direction assistée. La soupape de direction 6 comporte des gor- ges d'admission 20 et 21 ainsi que des gorges de re- tour 22 et 23 qui coopèrent avec les pistons de soupa- pe 18 et 19. Les gorges d'admission 20 et 21 sont rac- cordées à la canalisation d'amenée 4. Les gorges de retour 22 et 23 sont en communication avec une canali- sation de retour 24 aboutissant au réservoir 2. Il est en outre prévu sur la soupape de direction 6, des gor- ges 25 et 26, la gorge 25 aboutissant à des chambres de réaction 27 et 28, tandis que la gorge 26 aboutit (canalisation 31) à une chambre cylindrique 30 asso- ciée à l'une des faces 29 du piston 14. A l'autre face 32 du piston 14, est associée une chambre cylindrique 33 qui est raccordée à une canalisation 34, laquelle est en liaison opérationnelle avec le piston de soupa- pe 18. La canalisation 35 reliée à la gorge 25 se divise en une première branche 36 et en une seconde branche 37 en un point de bifurcation 38. La première branche 36 aboutit, par l'intermédiaire d'un étrangle- ment 39, à une chambre de réaction 27 et la seconde branche 37 est reliée, par l'intermédiaire d'un autre étranglement 40, à la chambre de réaction 28. Il est en outre prévu une soupape 40 de limitation de la ré- action qui est raccordée au point de bifurcation 38 et qui coopère avec un dispositif d'étranglement 41. Le dispositif d'étranglement 41 comporte une section de passage réglable 42 qui peut être modifiée par un agencement de circuit électrique 43. Le côté évacua- tion du dispositif d'étranglement 41 débouche dans la canalisation de retour 24. Il est en outre prévu un détecteur 44 qui détecte la vitesse de braquage (angle de rotation par unité de temps) du volant de direction L et qui appli- que ses données correspondantes dépendant de la vites- se de braquage à l'agencement de circuit 43 par l'in- termédiaire d'une liaison 45. L'agencement de circuit 43 est relié à un convertisseur 47 qui actionne un or- gane de réglage 48 pour le réglage de la section transversale d'écoulement 42. Un autre détecteur 49 qui est notamment réalisé sous la forme d'un détecteur électronique 50 de la vitesse du véhicule, et qui me- sure la vitesse de déplacement du véhicule comportant la direction hydraulique assistée 1, est relié par l'intermédiaire d'une liaison 51 à l'agencement de circuit 43. L'agencement de circuit 43 est notamment réalisé sous la forme d'un microcalculateur 52. Selon la figure 2, le microcalculateur 52 comporte un circuit 53 à courbes caractéristiques qui, d'après un exemple de réalisation, non représenté, peut également être réalisé sous la forme d'un circuit à algorithme. Au circuit à courbes caractéristiques 53 est amené, en tant que grandeur d'entrée, le signal en provenance du détecteur 44 (vitesse de braquage VL). Le circuit à courbes caractéristiques 53 effectue une pondération des données d'entrée qui peut être, selon ce que l'on souhaite, linéaire et/ou progressive, et/ou dégressive. A la sortie 54 et après un filtre non linéaire xx, est disponible la vitesse de braquage vL traitée par le circuit à courbes caractéristiques 53, et qui est amenée, en tant que grandeur d'entrée à un point de multiplication 55. Il est en outre prévu un circuit d'exploitation 56 auquel est amenée, en tant que grandeur d'entrée, la vitesse de déplacement VF. En fonction de la grandeur de cette vitesse de dé- placement vF, le circuit d'exploitation 56 forme à sa sortie 57 une valeur d'amortissement d qui est appli- quée, en tant qu'autre grandeur d'entrée, au point de multiplication 55. A la sortie 58 du point de multi- plication 55, qui comporte le produit de la vitesse de braquage pondérée VL' par la valeur d'amortissement d, on a, après un émetteur de courbes caractéristiques yy, un signal de commande 59 pour le convertisseur 47. Le signal à la sortie 58 représente un couple d'amor- tissement md-. On a le mode de fonctionnement suivant: Supposons que le point de départ soit la po- sition représentée à la figure 1 des différents grou- pes de la direction hydraulique assistée 1. La soupape de direction 6 se trouve dans sa position neutre (sor- tie en ligne droite), le véhicule étant à l'arrêt. Dans la mesure o un mouvement de braquage est effec- tué sur le volant de directionn L, les pistons de sou- pape 18 et 19 sont déplacés de façon correspondante par l'intermédiaire des entraîneurs 8, de sorte que le fluide sous pression refoulé par la pompe 3 et traver- sant la soupape 5 de limitation de la pression et du débit, peut entrer dans les gorges d'admission 20 et 21, et commander de façon correspondante à la position des pistons de soupape 18 et 19, déplacer par l'inter- médiaire des canalisations 31 ou bien 34 le piston 14. Le piston 14 entraîne, par l'intermédiaire de sa den- ture 15 coopérant avec la denture antagonite 16, l'ar- bre de secteur de direction 17 et fait tourner celui- ci dans une position correspondant à la position du volant de direction, grâce à quoi, les roues du véhi- cule sont orientées de façon correspondante. Le dépla- cement de décalage du piston 14 est ainsi interrompu et seulement amené en correspondance de la position angulaire du volant de direction L, de façon qu'après avoir atteint la position de braquage souhaitée, le barreau de torsion 10 tout d'abord tcrdu soit ramené dans sa position détendue, dans laquelle la soupape de direction 6 reprend sa position d'origine. La réaction hydraulique déjà mentionnée dans l'introduction de la description résulte de ce que, lors d'un processus de braquage, le fluide sous pres- sion s'écoulant dans la chambre cylindrique correspon- dante de la soupape de direction 6 arrive simultané- ment aussi dans la chambre de réaction 27 ou 28, de sorte que la surface de piston correspondante associée du piston de soupape 18 ou bien 19 est sollicitée et l'effort de manoeuvre sur le volant de direction est augmenté de façon correspondante. Cette augmentation de l'effort de manoeuvre est donc provoquée intention- nellement, grâce à quoi le conducteur est informé de l'effort de braquage momentanément nécessaire et, dans cette mesure, une sensibilité par rapport à la chaus- sée, lui est procurée. En partant de la position de base représen- tée à la figure 1, ainsi qu'à l'état d'arrêt du véhi- cule, le fluide sous pression entrant dans la chambre de réaction 27 lors d'un mouvement de braquage corres- pondant, agit par l'intermédiaire de la première bran- che 36 et de la deuxième branche 37 également avec la même importance sur le piston de soupape 19, c'est-à- dire qu'il règne dans la chambre de réaction 28, la même pression que dans la chambre de réaction 27, car l'organe de réglage 48 du dispositif d'étranglement 41 ferme la section transversale d'écoulement 42, de sor- te qu'aucun retour du fluide sous pression au réser- voir 2 n'est possible. Comme dans les branches 36 et 37 il n'y a pas de circulation d'huile, il n'y a non plus aucune chute de pression aux deux étranglements 39 et 40. La conséquence en est un établissement iden- tique de la pression, déjà évoqué, dans les deux cham- bres de réactionn 27 et 28. La direction, du fait de la faible réaction hydraulique, est extrêmement faci- le. Si l'on met le véhicule en mouvement ou bien si la vitesse de marche est augmentée, il se produit alors en fonction de la vitesse augmentant, une ouver- ture correspondante de la section transversale d'écou- lement 42. Cela se produit du fait que le détecteur 50 de la vitesse du véhicule commande, de façon corres- pondante la vitesse de déplacement vF par l'intermé- diaire de la liaison 51, le microcalculateur 52 qui, sur le circuit d'exploitation 56 forme une valeur d'a- mortissement d correspondant à la vitesse de déplace- ment VF, ce qui se traduit par une commande correspon- dante du convertisseur 47 qui déplace l'organe de ré- glage 48. Conformément à l'invention, on a toutefois non seulement une influence par la vitesse de déplace- ment vF, mais, également par la vitesse de braquage vL, du fait que le détecteur 44 applique également au microcalculateur 52, par l'intermédiaire de la liaison , ses données concernant la vitesse de braquage vL sur le volant de direction L. Le microcalculateur 52 procède à l'exploitation souhaitée, individuelle et spécifique du véhicule, au moyen du circuit à courbes caractéristiques 53 et commande, par l'intermédiaire du point de multiplication 55, également le convertis- seur 47. Plus grande est la vitesse de déplacement vF et plus grande est la vitesse de braquage VL, plus la section d'écoulement 42 est largement ouverte. Tandis que lorsque la section transversale d'écoulement 42 est fermée, la conduite est facile, de sorte qu'elle peut être assurée avec un effort très réduit, le couple du volant de direction mLR croît se- lon la position d'ouverture de l'organe de réglage 48. Supposons qu'au départ le véhicule est une vitesse de déplacement moyenne, et que le conducteur applique au volant de direction L un brusque mouvement de braqua- ge. Comme il en résulte une ouverture correspondante de la section transversale d'écoulement 42, le fluide sous pression s'écoule de la chambre de réaction 27 dans le réservoir 2 par l'intermédiaire de l'étrangle- ment 39, conformément à la position d'ouverture de la section transversale d'écoulement 42. La chute de pression se produisant alors à l'étranglement 39 a pour conséquence que l'on a dans la chambre de réac- tion 28, une pression correspondante plus basse que dans la chambre de réaction 27. Les deux pistons de soupape 18 et 19 créent en conséquence un couple qui agit sur l'arbre de direction 9 et qui doit, en cons- équence, être surmonté par le conducteur sur le volant de direction L. L'effort de manoeuvre augmente alors sur le volant de direction L, de sorte que la direc- tion devient plus lourde et le conducteur est freiné dans son mouvement. La soupape de limitation de la ré- actionn 40 sert à limiter l'effort de manoeuvre sur le volant de direction à une limite supérieure suscepti- *ble d'être prédéfinie. L'amortissement de la direction hydraulique assistée s'effectue donc sous l'influence de la réac- tion hydraulique en fonction de la vitesse de déplace- ment vF et de la vitesse de braquage VL. Grâce à la superposition de ces deux grandeurs influentes (vites- se de déplacement vF et vitesse de braquage vL), il est possible en un point de fonctionnement stationnai- re d'obtenir un couple de réaction défini, qui lors de processus de braquage augmente en fonction de la vi- tesse de braquage ou bien, éventuellement aussi dimi- nue. On peut ainsi provoquer un amortissement ou bien un désamortissement. La figure 3 montre les effets produits. En abscisses du diagramme est représenté le couple mLR à appliquer au volant de direction et en ordonnées est représentée la pression p régnant dans la direction assistée 1. Le faisceau de courbes carac- téristiques concerne différentes vitesses de déplace- ment, par exemple l'arrêt, 10km/h, 20 km/h, 30 km/h, km/h, 80 km/h, 120 km/h et 200 km/h. On peut voir, d'une part, que pour une même pression p, le couple de volant de direction mLR croît lorsque la vitesse de déplacement vF croît. En outre, on peut voir, à titre d'exemplaire pour la courbe caractéristique a enregis- trée pour la vitesse de déplacement vF de 30 km/h, une double flèche D. Celle-ci indique que le point P cor- respondant de la courbe caractéristique est suscepti- ble d'être décalé parallèlement aux abscisses en fonc- tion de la vitesse de braquage. Pour des vitesses de braquage vL élevées, le point P se déplace en direction de couples de volant de direction mLR plus importants (augmentation de l'a- mortissement). Il en va de même pour la courbe carac- téristique b et également c qui ont été choisies à ti- tre d'exemple et caractérisées à la figure 3. Dans la mesure o le point P de la courbe caractéristique a, lors d'une augmentation de la vitesse de braquage VL, se déplace en direction de couples de volant de direc- tion mLR plus petits, on a un désamortissement. En ce qui concerne l'exemple de la courbe caractéristique c, il y a lieu d'expliquer en outre que la partie dynami- que dépendant de la vitesse de braquage du moment d'a- mortissement résultant md, ne peut se situer qu'à l'intérieur de limites statiques minimales et maxima- les 60 ou bien 61, c'est-à-dire que l'influence exer- cée par la vitesse de braquage vL est susceptible d'ê- tre limitée. L'amortissement dynamique dépendant de la vitesse de braquage prévient des mouvements brusques involontaires sur le volant de direction L. REVENDICATIONS 1.- Direction hydraulique assistée dans la- quelle la commande d'une soupape de direction coopé- rant avec un dispositif d'assistance s'effectue méca- niquement en fonction de la manoeuvre d'un volant de direction, tandis que l'effort à appliquer au volant de direction résulte d'une réaction hydraulique et est influencé en fonction de la vitesse de déplacement d'un véhicule comportant la directionn assistée, par l'intermédiaire d'un dispositif d'étranglement comman- dé par un agencement de circuit électrique, direction assistée caractérisée en ce que elle comporte un dé- tecteur (44) détectant la vitesse de braquage (VL) du volant de direction (L) et qui applique ses données dépendant de la vitesse de braquage à l'agencement de circuit (43) pour assurer l'amortissement de la direc- tion assistée résultant de l'influence de la réaction hydraulique. 2.- Direction assistée selon la reveendica- tion 1, caractérisée en ce que les données dépendant de la vitesse de braquage sont pondérées au moyen d'un circuit à courbes caractéristiques (53) ou d'unn cir- cuit à algorithme. 3.- Direction assistée selon 1' une quelcon- que des revendicationns 1 et 2, caractérisée en ce que la pondération s'effectue linéairement et/ou progres- sivement et/ou dégressivement. 4.- Direction assistée selon 1' une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'agencement de circuit électrique (43) est réalisé sous la forme d'un microcalculateur (52). 5.- Direction assistée selon 1' une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le circuit à courbes caractéristiques (53) ou le cir- cuit à algorithme fait partie du microcalculateur (52). 6.- Direction assistée selon l'une quelcon- que des reveendications 1 à 5, caractérisée en ce que les données pondérées et filtrées dépendant de la vi- tesse de braquage ainsi qu'une valeur d'amortissement (d) dépendant de la vitesse de déplacement sont ame- nées à un point de multiplication (55), et qu'un cou- ple d'amortissement (md) résultant de cette multipli- cation est appliqué à un émetteur de courbes caraacté- ristiques (yy) qui forment un signal de commande pour le dispositif d'étranglemennt (41). 7.- Direction assistée selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le signal de commande se traduit par des modifications de pression dans la soupape de direction (6), ces mo- difications de pression ayant pour conséquence des mo- difications correspondantes du couple de manoeuvre (couple de volant de direction (mLR) du volant de di- rection (L). 8.- Direction assistée selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie dynamique dépendant de la vitesse de braqua- ge du couple d'amortissement (md) se situe uniquement à l'intérieur de limites statiques minimale et maxima- le (60, 61) du champ de courbes caractéristiques ou de l'algorithme.