Brevet FR2688183A1 — publié le 19930910

La présente invention concerne un dispositif d'assistance de direction notamment de véhicule automobile. Dans les véhicules automobiles modernes, la notion de confort s'est beaucoup développée ces dernières années. En particulier, des développements importants ont été réalisés en vue de diminuer l'effort à exercer sur le volant de direction pour la manoeuvre du véhicule. L'évolution de la géométrie des trains avant des véhicules privilégiant la tenue de route et la stabilité à haute vitesse, ainsi que l'augmentation croissante de la largeur des pneumatiques équipant les véhicules, ont rendu de plus en plus difficile l'obtention d'un compromis agréable entre la précision de conduite et lteffort à exercer sur le volant. En effet, pour disposer d'une commande de direction précise à haute vitesse, il est nécessaire d'avoir une faible démultiplication entre l'angle du volant et l'angle de braquage des roues, ce qui est incompatible avec les manoeuvres de parquage pour lesquelles on souhaite avoir un effort faible à exercer sur le volant, ce qui implique une démultiplication importante. Les dispositifs d'assistance de direction se sont donc généralisés en particulier sur les véhicules dits de haut de gamme et les véhicules à moteur diesel, qui sont les plus lourds et donc les plus difficiles à conduire. Ces dispositifs d'assistance comprennent principalement un vérin hydraulique à double effet intégré ou non à la crémaillère ou aux biellettes de commande de l'angle de braquage des roues, une valve de distribution à double effet comportant une barre de torsion qui définit un point neutre, un ensemble de conduites et une pompe hydraulique d'alimentation entraînée par exemple par le moteur thermique du véhicule, à l'aide de deux poulies et d'une courroie par exemple crantée de transmission du mouvement de rotation de ce moteur à la pompe. Ces dispositifs d'assistance de direction ont été améliorés par l'utilisation de groupes d'assistance électro-hydrauliques dans lesquels la pompe est entraînée par un moteur électrique. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le document FR-A-2 510 673. Ce document décrit en effet un groupe électrohydraulique compact d'assistance de direction qui peut être implanté très facilement sous le capot moteur d'un véhicule et ne nécessitant plus la liaison par poulies et courroie entre le moteur thermique du véhicule et la pompe d'assistance, cette liaison étant encombrante et détériorant le rendement du véhicule. Par ailleurs, l'entraînement de la pompe d'assistance par un moteur électrique, est de meilleure qualité que celui réalisé par le moteur thermique, car cet entraînement par moteur électrique est beaucoup plus stable. En effet, lors de manoeuvres de parquage, au cours desquelles on a besoin d'une puissance d'assistance élevée, le moteur thermique du vehicule tourne souvent à faible vitesse et sur certains véhicules, il peut arriver que celui-ci cale, en particulier lorsqutà froid, il n'est pas encore apte à fournir correctement la puissance. Ceci est en particulier le cas par exemple lors d'un braquage en butée des roues. Par ailleurs, lorsque le véhicule circule à vitesse élevée et que les besoins en puissance d'assistance sont faibles, une pompe hydraulique entraînée par courroie, à partir du moteur thermique du véhicule, tourne très vite et délivre un grand débit de fluide, ce qui provoque un échauffement important de celui-ci dans la mesure où ce fluide est dérivé du circuit principal d'assistance par un clapet de décharge dans lequel le fluide est laminé à très haute vitesse. On a donc été obligé d'équiper les circuits de fluide d'assistance de certains véhicules, d'échangeurs thermiques pour refroidir ce fluide. On conçoit donc qu'un dispositif d'assistance comportant un groupe électro-hydraulique d'assistance présente un certain nombre d'avantages par rapport aux dispositifs dans lesquels la pompe est entraînée par poulies et courroie, en particulier au point de vue énergétique et facilité d'implantation. Par ailleurs, certains dispositifs d'assistance sont équipés de moyens d'adaptation de la puissance d'assistance délivrée par la pompe en fonction de la vitesse du véhicule. Ces moyens comprennent par exemple des soupapes électro-hydrauliques de recirculation de fluide d'assistance, pilotées en fonction de la vitesse du véhicule. Cependant, ces moyens sont relativement complexes et coûteux. Le but de l'invention est de résoudre les problèmes évoqués précédemment en proposant un dispositif d'assistance dont la puissance d'assistance puisse être adaptée en fonction de la vitesse du véhicule et qui soit simple, fiable et d'un coût relativement faible. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'assistance de direction, notamment de véhicule automobile, du type comportant un moteur électrique à courant continu et à flux constant d'entraînement d'une pompe hydraulique d'assistance de direction, et des moyens d'adaptation de la puissance d'assistance délivrée par la pompe en fonction de la vitesse du véhicule, caractérisé en ce que les moyens d'adaptation comportent des moyens de commande de la tension d'alimentation du moteur en fonction de la vitesse du véhicule. Avantageusement, les moyens de commande comprennent des moyens de mesure de la vitesse du véhicule, dont la sortie est reliée à des moyens de comparaison de ce signal de vitesse, à des seuils de vitesse basse et de vitesse haute, pour contrôler le fonctionnement des moyens d'alimentation du moteur sous pleine tension lorsque la vitesse du véhicule est inférieure au seuil de vitesse basse, sous une tension variable entre la pleine tension et une tension limite basse en fonction de la vitesse du véhicule lorsque cette vitesse du véhicule est supérieure au seuil de vitesse basse et inférieure au seuil de vitesse haute et sous la tension limite basse lorsque la vitesse du véhicule est supérieure au seuil de vitesse haute. Selon un mode de réalisation, les moyens d'alimentation du moteur comprennent un hâcheur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l représente une vue schématique d'un dispositif d'assistance de direction d'un véhicule automobile, selon l'invention; - la Fig.2 représente différentes courbes illustrant le fonctionnement d'un moteur électrique à courant continu et à flux constant entrant dans la constitution d'un dispositif selon l'invention; et - la Fig.3 représente un schéma synoptique de moyens de commande entrant dans la constitution d'un dispositif selon l'invention. Ainsi qu'on peut le voir sur la Fig.l, un dispositif d'assistance de direction selon l'invention, comporte, de manière connue en soi, une valve de distribu tion désignée par la référence générale 1 associée à un arbre de direction 2 portant à l'une de ses extrémités, un volant de direction 3 et dont l'autre extrémité comporte par exemple un pignon 4 associé à une crémaillère 5 de direction permettant de contrôler l'angle de braquage des roues du véhicule automobile, à travers le reste du mécanisme de direction. Cette valve de distribution est reliée par l'intermédiaire de conduites désignées par la référence générale 6 sur cette figure, à un vérin 7 à double effet d'assistance au déplacement du mécanisme de direction. La valve de distribution 1 est reliée à un groupe électro-hydraulique d'assistance désigné par la référence générale 8 sur cette figure, ce groupe comportant de façon connue en soi; un réservoir de fluide, une pompe d'assistance et un moteur électrique d'entraînement de cette pompe. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le dispositif comporte également des moyens 9 de commande de la tension d'alimentation de ce moteur électrique d'entraînement, interposés entre ce moteur et une source d'alimentation en énergie électrique de celui-ci, constituée par exemple par la batterie 10 du véhicule. Ces moyens de commande 9 reçoivent également un signal de vitesse du véhicule, délivré par des moyens de mesure 11 de cette vitesse. Les moteurs électriques utilisés dans ce type d'applications, sont généralement des moteurs à courant continu et à flux constant, comme par exemple à aimants permanents. La caractéristique de vitesse de rotation en fonction du couple délivré par ce moteur, est, comme on peut le voir sur la Fig.2, une droite dont la pente est une résultante des paramètres électrotechniques choisis à la construction et de la tension d'alimentation de ce moteur. Ainsi par exemple, sous une tension d'alimentation U1, la droite caractéristique du fonctionnement de ces moteurs passe par un point N1 de vitesse de rotation à vide et un point C1 de couple de blocage. Sous une tension U2 Sur la base de cette propriété essentielle des moteurs électriques de ce type, il est donc possible d'adapter la puissance délivrée par ce moteur et donc la puissance d'assistance délivrée par la pompe entraînée par ce moteur aux besoins en faisant varier la tension d'alimentation de ce moteur. Les moyens de commande de la tension d'alimentation du moteur sont représentés de façon synoptique sur la Fig.3. On reconnaît sur cette Fig.3, un capteur de vitesse du véhicule désigné par la référence 12. Ce capteur est par exemple accouplé au câble d'entraînement de l'aiguille du compteur de vitesse du véhicule ou à la boîte de vitesses de celui-ci et délivre par exemple un signal alternatif dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du véhicule. La sortie de ce capteur est appliquée à l'entrée de moyens de mise en forme 13 dont la sortie est reliée à un convertisseur fréquence/tension de type connu en soi et désigné par la référence générale 14 sur cette figure. Ce convertisseur délivre donc un signal de tension continue dont l'amplitude est proportionnelle à la vitesse du véhicule. Ce signal de vitesse est ensuite appliqué à l'entrée de moyens de comparaison 15 qui réalisent une comparaison de ce signal à des seuils de vitesse basse et de vitesse haute. Ces moyens de comparaison sont adaptés pour piloter des moyens d'alimentation 16 d'un moteur 17 d'entraînement de la pompe d'assistance, en fonction du résultat de cette comparaison. En effet, en fonction du résultat de cette comparaison, ces moyens d'alimentation appliquent sur le moteur électrique : - la pleine tension d'alimentation lorsque la vitesse du véhicule est inférieure au seuil de vitesse basse; - une tension variable entre la pleine tension et une tension limite basse, en fonction de la vitesse de ce véhicule lorsque cette vitesse est supérieure au seuil de vitesse basse, mais inférieure au seuil de vitesse haute; et - la tension limite basse lorsque la vitesse du véhicule est supérieure au seuil de vitesse haute. Les moyens d'alimentation 16 sont par exemple formés par un hâcheur de type connu en soi délivrant une tension variable par modulation de largeur d'impulsions. Ce hâcheur est également adapté pour établir progressivement la pleine tension d'alimentation du moteur lors de la mise en route du moteur thermique du véhicule pour éviter tout appel de courant trop important. Le fonctionnement de ce dispositif est donc le suivant. Lors de la mise en marche du moteur thermique du véhicule, le moteur électrique d'assistance de direction est alimenté sous pleine tension par les moyens d'alimentation 16, car la vitesse du véhicule est inférieure au seuil de vitesse basse et il est alors nécessaire que l'utilisateur du véhicule dispose de la pleine puissance d'assistance pour manoeuvrer le véhicule. Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, cette pleine tension est appliquée progressivement sur le moteur par le hâcheur. Lorsque le véhicule commence à rouler, sa vitesse augmente et tant que celle-ci est inférieure au seuil de vitesse basse, la pleine tension d'alimentation est appliquée sur le moteur pour que l'utilisateur dispose de la pleine puissance d'assistance. Une fois que la vitesse du véhicule dépasse le seuil de vitesse basse, les moyens d'alimentation 16, sous le contrôle des moyens de comparaison 15, provoquent l'application d'une tension variable aux bornes du moteur électrique, cette tension variant entre la pleine tension et une tension limite basse en fonction de la vitesse du véhicule, pour réduire la puissance d'assistance au fur et à mesure que la vitesse du véhicule augmente, car l'effort à exercer sur le volant pour faire tourner les roues diminue lorsque la vitesse augmente. On notera que ce seuil de vitesse basse se situe en pratique entre environ 20 km/h et environ 30 km/h selon le type de véhicule. Ainsi, durant cette phase de fonctionnement qui correspond à des vitesses du véhicule comprises entre deux valeurs limites, l'assistance de direction est adaptée à la vitesse du véhicule par contrôle de la tension d'alimentation du moteur d'assistance en fonction de cette vitesse. La variation de la tension en fonction de la vitesse du véhicule peut être linéaire ou non. Lorsque la vitesse du véhicule dépasse le seuil de vitesse haute, les moyens d'alimentation 16 maintiennent aux bornes du moteur, la tension limite basse. Ceci permet de maintenir une alimentation en fluide suffisante des moyens d'assistance. Cette tension limite est déterminée par le volume de fluide à fournir dans le vérin d'assistance pour qu'il y ait toujours un bon remplissage de celui-ci, mais dans ce cas, la pression de fluide fournie ne sert qu a vaincre les pertes de charge du dispositif d'assistance et éviter toute sensation désagréable dans la direction du véhicule, par exemple lors d'une manoeuvre brutale à haute vitesse. On conçoit donc que le dispositif de commande selon l'invention présente un certain nombre d'avantages par rapport aux dispositifs connus dans l'état de la technique, car l'assistance est variable et est adaptée à la vitesse du véhicule et donc à l'effort à exercer par l'utilisateur sur le volant. Par ailleurs, la consommation moyenne électrique du moteur est également réduite en particulier lors des longs trajets autoroutiers dans la mesure où le moteur électrique d'assistance est alimenté sous une tension faible, et consomme donc relativement peu. Ceci se répercute favorablement sur le bilan énergétique du véhicule. Pour ces mêmes raisons, l'usure des organes mis en rotation et des organes d'alimentation du moteur, tel que par exemple les charbons, est beaucoup plus faible, ce qui améliore la durée de vie de cet ensemble. Par ailleurs, la variation du degré d'assistance est extrêmement simple à mettre en oeuvre, car elle ne nécessite aucune modification du circuit hydraulique d'assistance comme ctest le cas dans des dispositifs connus dans lesquels on est obligé d'utiliser des valves spécifiques qui nécessitent des soupapes électro-hydrauliques relativement complexes et coûteuses. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assistance de direction, notamment de véhicule automobile, du type comportant un moteur électrique (17) à courant continu et à flux constant d'entraînement d'une pompe hydraulique d'assistance de direction, et des moyens d'adaptation de la puissance d'assistance délivrée par la pompe en fonction de la vitesse du véhicule, caractérisé en ce que les moyens d'adaptation comportent des moyens de commande (15,16) de la tension d'alimentation du moteur en fonction de la vitesse du véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des moyens (12) de mesure de la vitesse du véhicule dont la sortie est reliée à des moyens (15) de comparaison de ce signal de vitesse à des seuils de vitesse basse et de vitesse haute, pour contrôler le fonctionnement de moyens (16) d'alimentation du moteur - sous pleine tension lorsque la vitesse du véhicule est inférieure au seuil de vitesse basse, - sous une tension variable entre la pleine tension et une tension limite basse en fonction de la vitesse du véhicule, lorsque cette vitesse du véhicule est supérieure au seuil de vitesse basse et inférieure au seuil de vitesse haute, - sous la tension limite basse lorsque la vitesse du véhicule est supérieure au seuil de vitesse haute. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent des moyens d'établissement progressif de la pleine tension d'alimentation du moteur (17). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation du moteur comprennent un hâcheur (16). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le seuil de vitesse basse est compris entre environ 20 km/h et environ 30 km/h.