Brevet FR2683645A1 — publié le 19930514

Dispositif électromagnétique d'assistance de direction pour véhicule L'invention concerne un dispositif pour produire un effort mécanique, notamment pour l'assistance de direction d'un véhicule, comprenant un capteur d'entrée pour fournir un signal d'entrée correspondant à un ordre donné par un organe d'entrée, et des moyens d'assistance pour exercer sur un organe de sortie un effort de sortie réglé en fonction dudit signa. Dans les dispositifs d'assistance de direction de véhicules, l'effort de sortie est habituellement obtenu par des moyens hydrauliques. Pour une conduite optimale du véhicule, il est souhaitable de tenir compte, dans la détermination de l'effort de sortie, de paramètres autres que le couple d'entrée exercé par le conducteur sur le volant, tels que la vitesse du véhicule, la variation de celle-ci (accélération ou décélération), le sens de la marche, l'angle de braquage et le sens du couple par rapport à celui-ci, l'état de la route, etc. Ceci n'est pas possible de façon commode avec les dispositifs connus. Le but de l'invention est de remédier à cette limitation, et de procurer un dispositif d'assistance permettant facilement d'intégrer toutes sortes de paramètres de fonctionnement. A cet effet, dans un dispositif du genre défini en introduction, les moyens d'assistance comprennent un organe moteur propre à tourner à une vitesse prédéterminée supérieure à la vitesse maximale souhaitée pour l'organe de sortie rotatif, au moins un coupleur électromagnétique, notamment à poudre, propre à transmettre un couple de sortie de l'organe moteur à l'organe rotatif de sortie, et un organe de commande propre à fournir au coupleur un signal de commande dépendant du signal du capteur. Le signal de commande, qui détermine le courant d'excitation du coupleur, est de nature électrique et les moyens de commande peuvent facilement tenir compte pour son élaboration des paramètres souhaités. L'organe d'entrée peut être le volant de direction traditionnel, le signal d'entrée représentant le couple exercé sur le volant. Il peut aussi s'agir par exemple d'un levier ou d'un clavier par lequel le conducteur manifeste sa volonté quant aux modifications à apporter à la direction du véhicule. Des caractéristiques optionnelles avantageuses de l'invention sont énoncées ci- après - L'organe moteur comprend un moteur électrique relié au coupleur par une transmission ayant un rapport de transmission approprié. - L'organe de commande est propre à commander la rotation de l'organe moteur seulement lorsque le signal d'entrée est supérieur à un seuil, et/ou à commander la rotation de l'organe moteur dans un sens ou dans l'autre selon que le signal d'entrée est dirigé dans un sens ou dans l'autre. - Les organes rotatifs d'entrée et de sortie appartiennent à un même ensemble rotatif. - L'organe moteur est propre à tourner dans un sens déterminé quels que soient le sens et la valeur du signal d'entrée, et est relié à deux coup leurs électromagnétiques de façon à entraîner des parties primaires de ceux-ci respectivement dans deux sens opposés, le couple résultant exercé sur l'organe rotatif de sortie par l'ensemble des deux coupleurs étant nul pour un signal de commande correspondant à un signal d'entrée nul, et pouvant être réglé à une valeur choisie dans un sens ou dans l'autre en faisant varier le courant d'excitation de l'un ou de l'autre des deux coupleurs par le signal de commande. - Le courant d'excitation de chaque coupleur reste au moins égal à un seuil, le signal de commande faisant varier la différence entre les courants d'excitation des deux coupleurs. - Les deux coupleurs sont sous la forme d'un coupleur double dont les deux courants d'excitation sont déterminés par le signal de commande. - Le dispositif comprend un capteur du couple de sortie fournissant un signal à une boucle de réaction pour assurer une régulation du couple de sortie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels - les figures 1 et 2 sont des schémas fonctionnels de deux dispositifs selon l'invention; - la figure 3 est un graphique montrant un exemple de courbe de variation du couple transmis par un coup leur électromagnétique à poudre en fonction de son courant d'excitation; et - la figure 4 est un graphique montrant la variation de différents paramètres de fonctionnement du coup leur double du dispositif de la figure 2 en fonction du signal de commande. La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif d'assistance de direction de véhicule automobile. Un capteur 1 monté sur la colonne de direction 2 du véhicule détecte le couple d'entrée exercé par le conducteur sur le volant 3. Une ligne 4 transmet la valeur algébrique du couple mesuré à un calculateur 5, qui peut être un ordinateur de bord du véhicule, qui reçoit également par d'autres lignes 6 des informations utiles pour la détermination du couple de sortie à transmettre à un pignon 7 monté à l'extrémité de la colonne 2 pour agir sur la barre d'accouplement 8 de la direction du véhicule par l'intermédiaire d'une crémaillère 9. Ce couple de sortie est produit par un moteur électrique 10 qui est relié, par l'intermédiaire d'une transmission 11, à la partie primaire 12 d'un coupleur électromagnétique à poudre 13 dont la partie secondaire 14 est montée sur la colonne 2 de façon à être solidaire en rotation du pignon 7. Le moteur 10 est propre à tourner à une vitesse prédéterminée, dans un sens ou dans l'autre, cette vitesse et le rapport de la transmission 11 étant tels que la vitesse de rotation de la partie primaire 12 soit supérieure à la vitesse maximale souhaitée pour le pignon 7, et que par conséquent le couple transmis par le coupleur 13 soit moteur. Ce couple est réglé par un signal de commande élaboré par le calculateur 5 à partir des signaux d'entrée recueillis sur les lignes 4 et 6 et envoyé au coupleur à travers une ligne 15, ce signal de commande déterminant le courant électrique d'excitation du coupleur. La rotation de la partie primaire 12 engendrant, en l'absence de courant d'excitation, un couple résiduel par suite des frottements internes du coupleur, le calculateur 5 envoie également au moteur 10, par une ligne 16, un ordre de mise en marche seulement lorsque le couple d'entrée détecté par le capteur 1 n'est pas nul, c'est-à-dire en pratique lorsque sa valeur absolue est supérieure à un seuil, cet ordre déterminant également le sens de rotation du moteur en fonction du sens du couple d'entrée. Dans le dispositif illustré à la figure 2, on retrouve certains éléments du dispositif de la figure 1, affectés des mêmes numéros de référence. Le moteur 10 à deux sens de rotation est remplacé par un moteur 30 tournant en permanence dans un seul sens, indépendamment du signal du capteur 1. Une transmission 31 relie le moteur 30 aux parties primaires 12 de deux coup leurs électromagnétiques à poudre 33A et 33B dont les parties primaires 14 sont montées sur la colonne de direction 2, de façon à entraîner ces deux parties primaires dans des sens de rotation opposés. Le signal de commande produit par le calculateur 5 est envoyé par une ligne 35 à un organe répartiteur 37 qui, en fonction de ce signal de commande, envoie des courants d'excitation appropriés aux coupleurs 33A et 33B par des lignes 38A et 38B. La figure 3 donne une courbe typique de variation du couple C transmis par un coup leur électromagnétique à poudre en fonction de son courant d'excitation I. Cette courbe comprend une région linéaire correspondant à une relation de proportionnalité, par rapport à laquelle le couple est diminué pour les valeurs élevées du courant, par suite de phénomènes de saturation, et est augmenté pour les faibles valeurs en raison des frottements internes mentionnés plus haut, un couple résiduel C0 subsistant pour un courant nul. De préférence, dans le dispositif de la figure 2, les courants d'excitation des deux coupleurs ne sont jamais inférieurs à une valeur Il située au-dessus de la région inférieure non linéaire de la courbe de variation. A la figure 4, les courbes 1A et 1B représentent respectivement la variation des courants d'excitation fournis par l'organe répartiteur 37 aux coupleurs 33A et 33B respectivement en fonction du signal de commande S, le courant I étant compté négativement. 1A est égal à Il lorsque le signal de commande est négatif ou nul, et augmente linéairement avec le signal de commande pour les valeurs positives de celui-ci. La courbe 1B est symétrique de la courbe 1A par rapport à l'origine des coordonnées. Il en résulte que la somme algébrique 1A + IBT autrement dit la différence des valeurs absolues des courants d'excitation des deux coupleurs, est proportionnelle au signal de commande comme le montre la courbe bI de la figure 4. Le couple de sortie, représenté par la courbe C de la figure 4, compté dans le sens de rotation du coupleur 33A, est de même signe que le signal de commande, et nul en même temps que celuici, puisque les deux coupleurs exercent alors des couples en sens contraire ayant chacun la valeur C1 correspondant au courant Il sur la courbe de la figure 3. Le couple C est lui aussi proportionnel au signal de commande tant que 1A ou la valeur absolue de IB ne dépasse pas la région linéaire de la courbe de la figure 3. Les deux coupleurs peuvent être réalisés sous la forme d'un coup leur double tel que commercialisé par exemple par la Demanderesse, c'est-à-dire un appareil intégré dans lequel les parties secondaires des deux coup leurs sont solidaires en rotation, et les deux coupleurs peuvent être alimentés en courant indépendamment l'un de l'autre. Le dispositif de la figure 2 présente, par rapport à celui de la figure 1, un temps de réponse plus rapide puisqu'il n'est pas nécessaire de faire démarrer le moteur ou d'inverser son sens de rotation pour chaque mouvement du volant, et une meilleure précision pour les faibles couples grâce à l'élimination des effets des frottements internes. D'une façon générale, dans le dispositif selon l'invention, la bobine d'induction du ou des coupleurs peut être montée sur la partie primaire ou de préférence sur la partie secondaire, dont la vitesse de rotation est plus faible, pour simplifier les connexions. Il est possible de réguler le couple de sortie en détectant celui-ci par un capteur et en injectant le signal correspondant dans une boucle de réaction, de façon connue. Une telle régulation est particulièrement utile dans le dispositif de la figure 2 pour corriger les effets d'une dissymétrie éventuelle entre les deux coupleurs. Bien entendu, le dispositif selon l'invention peut être complété par des éléments appropriés pour assister la direction d'un véhicule à deux essieux directeurs ou plus. L'application du dispositif selon l'invention n'est pas limitée à l'assistance de direction, mais s'étend à toute assistance d'un mouvement de rotation, le couple d'entrée pouvant être exercé manuellement ou mécaniquement et le couple de sortie étant de même sens que le couple d'entrée, ou au contraire à l'obtention d'un couple de sortie de freinage de sens opposé au couple d'entrée et ajusté en fonction de celui-ci, en particulier pour la stabilisation d'un véhicule lors de son freinage. Revendications 1. Dispositif pour produire un effort mécanique, notamment pour l'assistance de direction d'un véhicule, comprenant un capteur d'entrée (1) pour et fournir un signal d'entrée (4) correspondant à un ordre donné par un organe d'entrée (3), et des moyens d'assistance pour exercer sur un organe de sortie (7) un effort de sortie réglé en fonction dudit signal, caractérisé en ce que les moyens d'assistance comprennent un organe moteur (10,11) propre à tourner à une vitesse prédéterminée supérieure à la vitesse maximale souhaitée pour l'organe de sortie rotatif, au moins un coupleur électromagnétique (13) propre à transmettre un couple de sortie de l'organe moteur à l'organe rotatif de sortie, et un organe de commande (5) propre à fournir au coupleur un signal de commande (S) dépendant du signal du capteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande est propre à prendre en compte d'autres paramètres (6) que la valeur du signal d'entrée pour élaborer le signal de commande. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe moteur comprend un moteur électrique (10) relié au coupleur par une transmission ayant un rapport de transmission approprié. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes rotatifs d'entrée et de sortie appartiennent à un même ensemble rotatif. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de commande est propre à commander la rotation de l'organe moteur seulement lorsque le signal d'entrée est supérieur à un seuil. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de commande est propre à commander la rotation de l'organe moteur dans un sens ou dans l'autre selon que le signal d'entrée est dirigé dans un sens ou dans l'autre. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe moteur (30,31) est propre à tourner dans un sens déterminé quels que soient le sens et la valeur du signal d'entrée, et est relié à deux coupleurs électromagnétiques (33A,33B) de façon à entraîner des parties primaires (12) de ceux-ci respectivement dans deux sens opposés, le couple résultant (C) exercé sur l'organe rotatif de sortie par l'ensemble des deux coupleurs étant nul pour un signal de commande correspondant à un signal d'entrée nul, et pouvant être réglé à une valeur choisie dans un sens ou dans l'autre en faisant varier le courant d'excitation (IA,I3) de l'un ou de l'autre des deux coupleurs par le signal de commande. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le courant d'excitation de chaque coupleur reste au moins égal à un seuil, le signal de commande faisant varier la différence hI entre les courants d'excitation des deux coupleurs. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les deux coupleurs sont sous la forme d'un coupleur double dont les deux courants d'excitation sont déterminés par le signal de commande. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur du couple de sortie fournissant un signal à une boucle de réaction pour assurer une régulation du couple de sortie.