Brevet FR2681035A1 — publié le 19930312

i Apmareil de commande pour un système de direction assistée Cette invention concerne un système de direction assistée pour permettre un fonctionnement de direction assistée induit par le conducteur d'un véhicule Plus particulièrement, elle concerne un appareil de commande pour un tel système de direction assistée, dans lequel un moteur servant à fournir une puissance d'assitance à une direction est commandé sur la base d'une valeur moyenne des signaux de sortie provenantd'une pluralité de capteurs de couple de direction, de manière qu'une force de direction assistée du moteur soit modifiée vers un côté plus sûr lors d'une défaillance des capteurs de couple. Différents types d'appareils de direction assistée sont connus, dans lesquels un couple de direction d'un système de direction est détecté de manière que le courant fourni pour entraîner un moteur électrique servant à effectuer une direction assistée du système de direction soit commandé sur la base du couple de direction ainsi mesuré Parmi ces appareils de direction assistée classiques, il en existe un qui est décrit dans le brevet japonais No 62-152880 en attente, dans lequel une pluralité de capteurs de couple sont prévus pour détecter un couple de direction de manière que lorsque des valeurs de couple de direction, telles que détectées par les capteurs de couple, sont sensiblement différentes les unes des autres, la réalisation d'une direction assistée du moteur soit interrompue. En outre, dans cet appareil, un signal de sortie provenant de l'un des capteurs de couple est utilisé pour commander la direction assistée du moteur, et une comparaison est réalisée entre les signaux de sortie provenant des capteurs de couple, de manière que lorsqu'une différence entre eux dépasse une valeur prédéterminée, une défaillance d'au moins l'un des capteurs de couple soit déterminée et, ainsi, la réalisation d'une direction assistée soit interrompue Il s'ensuit qu'un fonctionnement sûr est assuré au moment d'une défaillance de capteur de couple, ce qui permet au véhicule de rouler continuellement sans difficulté et d'assurer une conduia sûre D'autre part, lorsque la différence entre les signaux de sortie provenant des capteurs de couple, dont l'un d'entre eux est défaillant, dépasse la valeur prédéterminée, la réalisation d'une assistance de direction peut continuer jusqu'à ce que la détermination de défaillance ait été achevée, si cette détermination dure longtemps Ceci donne lieu à des à coups du système de direction. Cependant, si le temps nécessaire à la détermination de la défaillance est court, ces à-coups peuvent être évités, mais il existe un autre problème résidant dans le fait que lorsqu'un bruit temporaire est accidentellement superposé au signal de sortie provenant de l'un des capteurs de couple, il est déterminé par erreur qu'il existe une défaillance de capteur de couple Il s'ensuit que la réalisation d'une direction assistée est interrompue. Un autre appareil de direction assistée est connu, qui comprend une pluralité de capteurs de couple et qui fonctionne pour commander un courant servant à entraîner un moteur électrique en fonction duplus faible des signaux de sortie de capteur de couple Alors, dans le cas d'une défaillance de l'un des capteurs de couple, il est avantageux que le couple de direction assistée du moteur soit commandé pour être plus faible Cependant, un couple de direction assistée plus faible ne se trouve pas toujours sur le côté sûr pour permettre la condition de direction à ce moment En particulier, si le signal de sortie de capteur de couple devient temporairement faible, le couple le plus élevé se trouve sur le côté sûr Dans le cas du calcul d'une composante de compensation de phase sur la base du signal de sortie de capteur de couple, plus la vitesse de variation d'un signal de défaillance à faible niveau est élevée, plus une compensation de différence, telle que calculée, devient élevée, de sorte que la commande de courant de moteur a tendance à prendre une direction non souhaitable ou contraire. La présente invention est destinée à surmonter les problèmes décrits ci- dessus rencontrés avec l'appareil classique précité. Un but de la présente invention est de fournir un appareil de commande nouveau et amélioré pour un système de direction assistée, dans lequel même s'il existe un état quelconque de défaillance des capteurs de couple, une direction assistée est décalée vers un côté de fonctionnement plus sûr, tout en empêchant une détermination de défaillance erronée imputable à l'existence d'un bruit, de manière à assurer une détection précise d'une défaillance de capteur de couple. Selon la présente invention, il est proposé un appareil de commande pour un système de direction assistée comprenant: une pluralité de capteurs de couple, détectant chacun un couple de direction appliqué à un volant par le conducteur d'un véhicule, indépendamment les uns des autres, et produisant un signal de sortie correspondant; un moyen de moyennage servant à faire la moyenne des signaux de sortie provenant des capteurs de couple, pour fournir une valeur moyenne de couple de direction; et un moyen de commande de courant de moteur servant à commander un courant d'entraînement de moteur fourni à un moteur pour réaliser une direction assistée du système de direction induite par le conducteur, selon le couple de direction moyen. Avec l'agencement ci-dessus, le couple de direction appliqué à un volant par le conducteur est détecté par la pluralité de capteurs de couple, de sorte que le courant appliqué au moteur pour permettre une direction assistée est commandé sur la base d'une valeur moyenne des signaux de sortie des capteurs de couple Il s'ensuit que même si certains des capteurs de couple présentent une défaillance, leurs signaux de sortie étant décalés -pour présenter une valeur supérieure ou inférieure à la valeur normale, la force motrice du moteur est commandée par la valeur moyenne des signaux de sortie de capteur de couple, de manière à réduire considérablement les effets néfastes des capteurs de couple défaillants, ce qui assure ainsi une conduite sûre. En outre, étant donné que la force de conduite assistée du moteur est toujours décalée vers un côté de fonctionnement plus sûr lors d'une défaillance des capteurs de couple, le temps nécessaire pour déterminer une défaillance de capteur de couple peut être suffisamment long pour empêcher une détermination de défaillance imprécise ou erronée en raison d'un bruit et analogue. De préférence, l'appareil comprend en outre un moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction, servant à détecter une défaillance des capteurs de couple de direction Le moyen de commande de courant de moteur interrompt l'amenée de courant au moteur lorsque le moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction détecte une défaillance de capteur de couple de direction. De préférence, l'appareil comprend en outre un moyen de commande d'embrayage pour connecter et déconnecter sélectivement un embrayage qui commande la transmission d'une force de direction assistée provenant du moteur, à des roues susceptibles d'être dir-igées du véhicule Le moyen de commande d'embrayage est susceptible de fonctionner pour déconnecter l'embrayage lorsque le moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction détecte une défaillance de capteur de couple de direction. Dans une forme de réalisation préférée, le moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction comprend: un moyen de détection de différence de couple de direction connecté pour recevoir les signaux de sortie provenant des capteurs de couple de direction, servant à détecter si le signal de sortie de chacun des capteurs de couple se situe ou non dans une plage normale prédéterminée, le moyen de détection de différence de couple de direction étant susceptible de fonctionner pour déterminer si la valeur absolue d'une différence entre deux quelconques des signaux de sortie de capteur de couple dépasse ou non une valeur prédéterminée, et produire un signal de sortie si le signal de sortie provenant de l'un quelconque des capteurs de couple se situe hors de la plage normale, ou si la valeur absolue de la différence de signal de sortie de capteur de couple dépasse une valeur prédéterminée; et un moyen de comptage servant à compter les signaux de sortie provenant du moyen de détection de différence de couple de direction, et à détecter une défaillance des capteurs de couple de direction lorsque le nombre des signaux de sortie du moyen de détection de différence de couple de direction atteint une valeur prédéterminée en une période de temps prédéterminée. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue schématique d'un système de direction assistée équipé d'un appareil de commande selon la présente invention; la figure 2 est un schéma à blocs représentant la construction d'une unité de commande et de ses parties associées de l'appareil de la figure 1; et la figure 3 est un organigramme représentant la fonctionnement de l'appareil de commande de la figure 1. DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE Un mode de réalisation préféré de la présente invention va maintenant être décrit en détails en faisant référence aux dessins annexés. La figure 1 illustre la construction générale d'un système de direction assistée équipé d'un appareil de commande construit selon les principes de l'invention Sur la figure 1, un volant 1, qui doit être tourné pour être dirigée par le conducteur d'un véhicule, est reliée à un arbre ou colonne de direction 2, comprenant une première section d'arbre 2 a reliée, par son extrémité supérieure, a u volant 1, une deuxième section d'arbre 2 b reliée, par son extrémité supérieure, à une extrémité inférieure de la première section d'arbre 2 a, et une troisième section d'arbre 2 c reliée, par son extrémité supérieure, à une extrémité inférieure de la deuxième section d'arbre 2 b, par l'intermédiaire d'un premier joint à rotule 4 a Un premier capteur de couple 3 a est monté sur la première section d'arbre 2 a pour détecter un couple lui étant appliqué et produire un signal de sortie Tl correspondant, et un deuxième capteur de couple 3 b est monté sur la deuxième section d'arbre 2 b, pour détecter un couple lui étant appliqué et produire un signal de sortie T 2 correspondant. La troisième section d'arbre 2 c est reliée, via un deuxième joint à rotule 4 b, à un premier arbre de pignon 5 Un arbre à crémaillère 6, présentant une première partie dentelée 6 a et une deuxième partie dentelée 6 b, est relié par son extrémité, via un premier joint à rotule 7 a, à une extrémité d'une première tige de raccordement 8 a, dont l'autre extrémité est reliée à une première roue susceptible d'être dirigée, non représentée, et par son autre extrémité, via un deuxième joint à rotule 7 b, à une extrémité d'une deuxième tige de raccordement 8 b, dont l'autre extrémité est reliée à une deuxième roue susceptible d'être dirigée, non représentée La première partie dentelée 6 a de l'arbre à crémaillère 6 est en contact avec le premier arbre de pignon , de manière à être déplacée vers la droite et vers la gauche sur la figure 1, en fonction de la rotation du premier arbre de pignon 5. Une unité de commande 9 est connectée pour recevoir les signaux de sortie provenant des premier et deuxième capteurs de couple 3 a, 3 b, et un signal de sortie provenant d'un détecteur de vitesse 10 qui détecte la vitesse du véhicule. L'unité de commande 9 est également connectée à une source de puissance se présentant sous la forme d'une batterie 11 dotée d'un interrupteur à clé 12 connecté entre eux, l'interrupteur à clé 12 étant fermé pour permettre le démarrage d'un moteur non représenté du véhicule. Un moteur se présentant sous la forme d'un moteur électrique à courant continu 13 est connecté fonctionnellement à l'arbre à crémaillère 6, par l'intermédiaire d'un embrayage se présentant sous la forme d'un embrayage électromagnétique 14, d'un engrenage réducteur de vitesse 15 et d'un deuxième arbre de pignon 18, pour permettre le fonctionnement à direction assistée induit par le conducteur par l'intermédiaire du volant 1. Spécifiquement, l'embrayage électromagnétique 14 est directement connecté à un arbre de sortie rotatif du moteur 13, pour tourner avec lui L'engrenage réducteur de vitesse comprend un arbre à vis sans fin 15 a relié fixement à un arbre de sortie de l'embrayage 14, et une roue à vis sans fin 15 b en contact avec l'arbre à vis sans fin 15 a, de manière à être entraînée en rotation par l'arbre à vis sans fin 15 a, à une vitesse de réduction de vitesse prédéterminée Le deuxième arbre de pignon 18 est fixé rigidement, par son extrémité, au centre de la roue à vis sans fin 15 b pour tourner d'un seul tenant avec elle, et est mis en contact avec la deuxième partie dentelée 6 b de l'arbre à crémaillère 6, pour la déplacer vers la droite et vers la gauche sur la figure 1, en fonction de sa rotation. Le moteur 13 et l'embrayage 14 sont alimentés par la batterie 11, par l'intermédiaire de l'unité de commande 9. La figure 2 représente sous forme de schéma à blocs la construction détaillée de l'unité de commande 9 Comme représenté sur cette figure, l'unité de commande comprend les éléments suivants Un moyen de mesure de courant de moteur 903 détecte un courant de moteur fourni au moteur 13 et produit un signal de sortie correspondant Un moyen de moyennage de couple de direction 904 est connecté pour recevoir les signaux de sortie provenant des premier et deuxième capteurs de couple 3 a, 3 b pour faire leur moyenne, afin de fournir une valeur moyenne de signal de couple qui est amenée à un moyen de calcul de facteur de compensation de phase 910, qui calcule ensuite un facteur de compensation de phase et produit un signal de sortie correspondant pour l'envoyer à un moyen de commande de courant de moteur 906 et à un moyen de commande d'embrayage 907 Un moyen de mesure de vitesse 905 est connecté pour recevoir le signal de sortie provenant du détecteur de vitesse 10 et produit un signal de vitesse correspondant qui est amené au moyen de commande de courant de moteur 906 et au moyen de commande d'embrayage 907 Un moyen de détection de différence de couple de direction 908 est connecté pour recevoir les signaux de sortie Tl, T 2 provenant des premier et deuxième capteurs de couple 3 a, 3 b, pour trouver une différence entre eux Sur la base des signaux de sortie de capteur de couple Tl, T 2, le moyen de détection de différence de couple de direction 908 détermine si les premier et deuxième capteurs de couple 3 a, 3 b sont normaux ou non, c'est-à-dire si les signaux de sortie de capteur de couple Tl, T 2 ne sont pas inférieurs à une valeur limite inférieure Tmin et ne dépassent pas une valeur limite supérieure Tmax, et si la valeur absolue d'un différence T entre les premier et deuxième signaux de sortie de capteur de couple Tl, T 2 ne dépasse pas une valeur ST prédéterminée Il produit un signal de sortie pour l'envoyer à un moyen de comptage se présentant sous la forme d'un temporisateur 912, lorsqu'au moins l'un des conditions ci-dessus n'est pas satisfaite, c'est-à-dire lorsque Tl, T 2 Tmax; ou que IT 1 T 21 > 8 T Le temporisateur 912 incorpore un compteur pour compter le nombre de signaux de sortie provenant du moyen de détection de différence de couple de direction 908 et pour produire un signal de sortie lorsque le compte du compteur atteint une valeur prédéterminée en une période de temps prédéterminée Le temps prédéterminé démarre lorsqu'un signal de sortie provenant du moyen de détection de différence de couple de direction 908 est d'abord entré dans le temporisateur 912, après que le compteur a été remis à l'état initial, ce qui a lieu à chaque fois que le compteur produit un signal de sortie. Un moyen de mesure de tension de moteur 911 mesure une tension de moteur appliquée au moteur 13 et produit un signal de sortie correspondant au moyen de commande d'embrayage 907 Le moyen de commande de courant de moteur 906 commande un courant d'entraînement de moteur fourni au moteur 13, sur la base des signaux de sortie provenant du moyen de calcul de facteur de compensation de phase 910, du moyen de mesure de vitesse 905 et du moyen de mesure de courant de moteur 903, et il interrompt l'amenée de courant au moteur 13 après réception d'un signal de sortie provenant du temporisateur 912 Le moyen de commande d'embrayage 907 actionne et déconnecte sélectivement l'embrayage 14 sur la base des signaux de sortie provenant du moyen de mesure de vitesse de véhicule 905, du moyen de calcul de facteur de compensation de phase 910 et du moyen de mesure de tension de moteur 911, et il déconnecte ou actionne l'embrayage 14 après réception d'un signal de sortie provenant du temporisateur 912. Le fonctionnement du mode de réalisation décrit ci- dessus va maintenant être décrit en détails en se référant à l'organigramme de la figure 3 Sur cette figure, d'abord, à l'étape 301, l'unité de commande 9 est initialisée pour démarrer son fonctionnement, puis à l'étape 302, le signal de sortie Tl du premier capteur de couple 3 a est entré dans le moyen de moyennage de couple de direction 904, et à l'étape 303, le signal de sortie T 2 du deuxième capteur de couple 3 b est entré dans le moyen de moyennage de couple de direction 904 A l'étape 304, le moyen de détermination de différence de couple 904 détermine si chacun des signaux de sortie Tl, T 2 est compris entre une valeur de limite supérieure Tmax prédéterminée, et une valeur de limite inférieure Tmin prédéterminée Si la réponse à cette question à l'étape 304 est négative, un compteur d'erreur situé dans le temporisateur 912 est alors incrémenté à l'étape 306, puis à l'étape 307, il est déterminé si le compteur d'erreur situé dans le temporisateur 912 est au m a x i m u m (c'est-à-dire si le compte du compteur d'erreur atteint une valeur prédéterminée) Dans l'affirmative, ensuite, à l'étape 308, l'amenée de courant au moteur 13 est interrompue par le moyen de calcul de courant et d'entraînement de moteur 906, pour terminer la réalisation de sa direction assistée et, à ce moment, l'embrayage 14 est mis hors service ou déconnecté par le moyen de détermination d'état d'embrayage et de commande d'embrayage 907 Ensuite, à l'étape 309, l'unité de commande 9 interrompt son opération de commande. Cependant, s'il est déterminé à l'étape 304 que les premier et deuxième couples Tl et T 2 se trouvent dans la plage normale (c'est-à-dire Tmin IT 1 T 21 > a T), la procédure passe à l'étape 306. Après l'étape 310, ou l'étape 307, si le résultat de la détermination est négatif, 1 a procédure p a S S e à l'étape 311, dans laquelle le moyen de moyennage de couple de direction 904 calcule une valeur moyenne T des premier et deuxième couples Tl, T 2 lc'est-à-dire, T = (Tl + T 2)/2 l A l'étape 312, sur la base de la valeur moyenne T ainsi obtenue, le moyen de calcul de facteur de compensation de phase 910 calcule un facteur de compensation de phase en fonction d'une certaine équation ou mesure A l'étape 313, le moyen de mesure de vitesse 905 mesure ou calcule la vitesse du véhicule à partir du signal de sortie du détecteur de vitesse 10 et, à l'étape 314, sur la base du facteur de compensation de phase et de la vitesse de véhicule, le moyen de calcul de courant de moteur et d'entraînement de moteur 906 calcule une valeur appropriée d'un courant de direction assistée de moteur qui est fourni au moteur 13 pour l'activer A l'étape 315, un retour est effectué à la première étape 301. Bien que deux capteurs de couple soient utilisés dans le mode de réalisation ci-dessus, un nombre de capteurs de couple supérieur à deux peut être utilisé comme nécessaire et, dans ce cas, le moyen de détection de différence de couple de direction 908 détecte si le signal de sortie de chacun desdits capteurs de couple se trouve ou non dans une plage normale prédéterminée, ainsi que si la valeur absolue d'une différence entre deux quelconques des signaux de sortie de capteur de couple dépasse ou non une valeur prédéterminée Il produit un signal de sortie si le signal de sortie provenant de l'un quelconque des capteurs de couple se trouve hors de la plage normale, ou si la valeur absolue de la différence de signal de sortie de capteur de couple dépasse une valeur prédéterminée. REVENDICATIONS 1 Appareil de commande pour un système de direction assistée, comprenant: une pluralité de capteurs de couple ( 3), détectant chacun un couple de direction appliqué à un volant ( 1) par le conducteur d'un véhicule, indépendamment les uns des autres, et produisant un signal de sortie correspondant (Tl, T 2) et caractérisé par: un moyen de moyennage ( 904) servant à faire la moyenne des signaux de sortie provenant desdits capteurs de couple, pour fournir une valeur moyenne de couple de direction; un moyen de commande ( 906) de courant de moteur servant à commander un courant d'entraînement de moteur fourni à un moteur ( 13) pour assister un déplacement du système de direction induit par le conducteur, selon le couple de direction moyen. 2 Appareil de commande pour un système de direction assistée selon la revendication 1, caractérisé par un moyen de détection de défaillance ( 908, 912) de capteur de couple de direction, servant à détecter une défaillance desdits capteurs de couple de direction, et dans lequel ledit moyen de commande de courant de moteur interrompt l'amenée de courant audit moteur lorsque ledit moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction détecte une défaillance de capteur de couple de direction. 3 Appareil de commande pour un appareil de direction assistée selon la revendication 1, caractérisé par un moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction, servant à détecter une défaillance desdits capteurs de couple de direction, et un moyen de commande d'embrayage ( 907) pour connecter et déconnecter sélectivement un embrayage ( 14) qui commande la transmission d'une force de direction assistée provenant dudit moteur à des roues susceptibles d'être dirigées du véhicule, dans lequel ledit moyen de commande d'embrayage est susceptible de fonctionner pour déconnecter ledit embrayage lorsque ledit moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction détecte une défaillance de capteur de couple de direction. 4 Appareil de commande pour un système de direction assistée selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ledit moyen de détection de défaillance de capteur de couple de direction est caractérisé par: un moyen de détection de différence ( 908) de couple de direction connecté pour recevoir les signaux de sortie provenant desdits capteurs de couple de direction ( 3), servant à détecter si le signal de sortie de chacun desdits capteurs de couple se situe ou non dans une plage normale prédéterminée, ledit moyen de détection de différence de couple de direction étant susceptible de fonctionner pour déterminer si la valeur absolue d'une différence entre deux quelconques des signaux de sortie de capteur de couple dépasse ou non une valeur prédéterminée, et produisant un signal de sortie si le signal de sortie provenant de l'un quelconque desdits capteurs de couple se situe hors de la plage normale, ou si la valeur absolue de la différence de signal de sortie de capteur de couple dépasse une valeur prédéterminée; et un moyen de comptage ( 912) servant à compter les signaux de sortie provenant dudit moyen de détection de différence de couple de direction, et à détecter une défaillance desdits capteurs de couple de direction lorsque le nombre des signaux de sortie du moyen de détection de différence de couple de direction atteint une valeur prédéterminée en une période de temps prédéterminée.