Brevet FR2721572A1 — publié le 19951229

L'invention concerne un dispositif pour comman- der, en fonction de paramètres, une force de réaction à un élément d'actionnement manuel, par exemple un volant de direction, d'une direction assistée hydraulique, comportant un moteur électrique sans arrêt automatique, qui peut être acccuplé selon une liaison motrice à l'élément d'actionne- ment manuel. D'après la demande de brevet allemand DE 39 08 218 Ai, on connaît une direction assistée hydraulique présentant de telles caractéristiques et dans laquelle un moteur électrique pouvant être accouplé à l'élément d'actionnement manuel sert à produire un couple de rappel. Les voitures actuelles de tourisme sont équipées de façon prépondérante de directions assistées hydrauliques, permettant de maintenir à une valeur suffisamment faible les forces de braquage devant être appliquées par le conducteur au volant de direction installé en tant qu'élément d'actionnement manuel, notamment dans le cas d'un déplacement très lent, par exemple lors de manoeuvres pour se garer. De telles directions assistées possèdent dans la transmission mécanique située entre le volant de direction et les roues orientables du véhicule, deux éléments de transmission, qui sont déplaçables d'une manière limitée l'un par rapport à l'autre à l'encontre de la force d'un ressort et exécutent par conséquent des déplacements relatifs plus ou moins importants, en fonction des forces transmises entre le volant et les roues orientables. Ces déplacements relatifs commandent une servo- soupape, qui est disposée entre une source de pression hydraulique et un réservoir hydraulique relativement sans pression et possède essentiellement deux sections parallèles d'étranglement comportant chacune un étranglement d'entrée et un étranglement de sortie. Les étranglements d'entrée et de sortie de chaque section d'étranglement sont commandés réciproquement en sens opposés, et par ailleurs les deux sections d'étranglement sont également commandées en sens opposé l'une de l'autre. En outre, les organes hydrauliques de réaction présentent un certain frottement supplémentaire, qui peut conduire à des effets d'hystérésis et à un mauvais rappel de la direction. A la place de directions assistées hydrauliques, on peut également utiliser des directions assistées élec- tromécaniques, dans lesquelles la force de servocommande est produite au moyen d'un moteur électrique. En ce qui concerne les forces de servocommande pouvant être produites, dans ces systèmes, le réseau électrique du véhicule doit cependant être agencé avec une capacité de puissance accrue. En outre, il se pose des problèmes techniques de commande pour commander de façon plus nette les forces de servocommande même dans le cas de manoeuvres très rapides de braquage ou bien pour disposer de ces forces avec l'intensité désirée. Ceci est basé notamment sur le fait que pour de faibles dimensions du servomoteur électrique, on utilise en général des moteurs électriques tournant rapidement et présentant un couple comparativement faible et qui peuvent être reliés à la direction par l'intermédiaire de trajets d'entrainement pouvant être séparés. Par conséquent il est possible de faire tourner le servomoteur électrique en permanence avec une vitesse de rotation accrue et, le cas échéant, de l'accoupler au système de direction selon une liaison de force. L'invention a pour but d'indiquer un nouveau concept pour la commande à rétroaction d'une direction assistée. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que dans le cas d'un dispositif du type indiqué plus haut, le moteur électrique peut être commandé, en fonction de paramètres, d'une manière analogue à une grandeur qui varie d'une manière analogue à la force d'actionnement devant être appliquée à l'élément d'actionnement manuel. L'invention est basée sur l'idée générale consis- tant, dans le cas d'une direction assistée hydraulique, à renoncer à une commande hydraulique des forces de réaction en fonction de paramètres devant être prédéterminés, et au lieu de cela, prévoir un moteur électrique supplémentaire, pouvant être commandé en fonction des paramètres. Ceci fournit l'avantage consistant en ce que l'on peut utiliser des directions assistées hydrauliques usuelles sans commande hydraulique, dépendant de paramè- tres, de forces de réaction. De tels systèmes de servo- commande sont fabriqués en très grandes séries et par conséquent à bon marché. En particulier, dans le cas d'une fabrication en grande série aussi bien le véhicule standard sans commande, dépendant de paramètres, des forces de réaction de la direction que des véhicules possédant un équipement particulier, notamment une direction assistée comportant une force de réaction commandée en fonction de paramètres, peuvent être équipés avec les mêmes systèmes de servocommande hydrauliques. Dans le cas de l'équipement particulier, il suffit de prévoir en supplément le moteur électrique équipé de sa commande. Au total, on obtient par conséquent des avantages importants du point de vue coût, étant donné que tous les véhicules possèdent des systèmes identiques dans leur principe et que seuls des systèmes supplémentaires doivent être montés dans le cas d'équipe- ments particuliers. Conformément à une forme de réalisation de l'invention, la direction assistée possède une servo- soupape connue fondamentalement, qui est disposée entre une source de pression hydraulique et un réservoir hydraulique relativement sans pression et qui commande un servomoteur hydraulique et peut être commandée au moyen d'un déplace- ment relatif entre les parties d'une transmission d'entrai- nement mécanique, qui accouple l'élément d'actionnement manuel ou le volant à des organes de commande, notamment les roues orientables du véhicule; le moteur électrique est couplé selon une liaison motrice à la partie, qui est située sur l'élément d'actionnement manuel et fait partie des parties mobiles l'une par rapport à l'autre. Ceci garantit que les forces produites par le moteur électrique ne peuvent avoir aucune action directe sur les forces de servocommande produite par le servomoteur hydraulique. Dans le cas de la direction assistée d'un véhicule automobile, il est en général préférable d'agencer le système de servocommande hydraulique de manière qu'il puisse produire uniquement les forces de servocommande plus faible, qui sont désirées dans le cas de vitesses accrues. Le moteur électrique est alors utilisé pour produire une force d'assistance supplémentaire pour des vitesses plus lentes ou dans des conditions particulières. Cependant, il est également possible fondamenta- lement d'agencer le système de servocommande hydraulique avec une capacité de puissance telle qu'il puisse produire les forces de servocommande maximales, souhaitables lors du fonctionnement, et que le moteur électrique produise, en fonction de paramètres, une résistance supplémentaire pouvant être détectée au niveau de l'élément d'actionnement manuel. Selon une autre caractéristique de l'invention, le rotor du moteur électrique est formé par une partie, raccordée au volant de direction, de l'arbre de direction d'un véhicule automobile. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur électrique produit une force auxiliaire, qui agit dans la même direction que la force de servocommande du servomoteur hydraulique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur électrique produit une force supplémentaire, qui agit à l'opposé de la force de servocommande du servomoteur hydraulique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre une représentation sous la forme d'un schéma, d'une direction assistée hydraulique comportant un dispositif selon l'invention pour la commande, en fonction de paramètres, de la force de réaction pouvant être détectée au niveau du volant de direction; et - la figure 2 représente un diagramme qui montre la différence de pression, qui agit au niveau du servomoteur hydraulique, en fonction de la force devant être appliquée au volant, pour différentes vitesses de déplacement. Conformément à la figure 1, un volant de direction 1 d'un véhicule automobile est accouplé mécaniquement par l'intermédiaire d'un arbre de direction 2 et d'éléments de transmission non représentés, à la tringlerie de direction 3 des roues orientables 4 du véhicule de telle sorte qu'un braquage des roues orientables 4 est associé obligatoirement à une rotation du volant 1, et inversement. Dans la liaison mécanique motrice entre le volant 1 et les roues orientables 4 sont disposées deux parties qui sont déplaçables l'une par rapport à l'autre d'une manière limitée, à l'encontre de la force d'un ressort; dans la représentation de la figure 1, il s'agit des parties 2' et 2" de l'arbre de direction, qui peuvent tourner l'une par rapport à l'autre d'une manière limitée. Lors de l'actionnement du volant 1, ces parties 2' et 2" de l'arbre de direction pivotent l'une par rapport à l'autre à l'encontre de la force d'une barre de torsion (non représentée) qui les relie selon une liaison motrice. Cette rotation relative commande une servo- soupape 5 qui est constituée, du point de vue du principe, par deux sections d'étranglement parallèles entre elles et comportant les étranglements d'entrée 6' et 6" et les étranglements de sortie 7' et 7". Ces sections d'étrangle- ment sont disposées entre le coté refoulement d'une pompe hydraulique 8 et un réservoir hydraulique 9 relativement sans pression, qui est relié, pour sa part, au côté aspiration de la pompe 8. Lorsque les parties 2' et 2" de l'arbre de direction prennent une position réciproque médiane, les étranglements 6' à 7" sont ouverts, et ce de telle sorte que les étranglements d'entrée 6' et 6" d'une part et les étranglements de sortie 7' et 7" d'autre part possèdent respectivement les mêmes résistances d'étranglement et que par consequent deux sections d'étranglement sont traversées symétriquement l'une de l'autre par le fluide hydraulique. Lorsque les parties 2' et 2" de l'arbre de direction pivotent l'une par rapport à l'autre, l'un des étranglements d'entrée, par exemple l'étranglement 6', est fermé par rapport à l'autre étranglement d'entrée, tandis que l'étranglement de sortie de l'autre section d'étrangle- ment, dans le présent exemple l'étranglement de sortie 7", est fermé de plus en plus par rapport à l'étranglement de sortie de la première section d'étranglement. Entre les étranglements 6', 7' et 6", 7" des deux sections d'étranglement sont montées des canalisations de raccordement 10 et 11 d'un servomoteur hydraulique 12, qui peut être constitué par exemple sous la forme d'un organe à piston et cylindre hydraulique à double effet. Lorsque les deux sections d'étranglement sont réglées symétriquement l'une par rapport à l'autre, il y a égalité de pression entre les canalisations de raccordement 10 et 11. Dès que les sections d'étranglement sont décalées d'une manière dissymétrique l'une par rapport à l'autre lors de rotation relative entre les parties 2' et 2" de l'arbre de direction, une différence de pression hydraulique plus ou moins grande est appliquée aux canalisations de raccordement 10 et 11 avec comme conséquence le fait que le servomoteur 12 produit une force de servocommande plus ou moins intense et la transmet à la tringlerie de direction 3. De ce fait, la force manuelle devant être appliquée au volant 1 pour la manoeuvre respective de braquage est réduite. Conformément à l'invention, du côté du volant 1 est disposé, sur la partie 2' de l'arbre de direction, un moteur électrique 13 sans arrêt automatique, qui est agencé de préférence de telle sorte que la partie 2' de l'arbre de direction et une partie coaxiale, reliée rigidement à cette partie d'arbre, forme le rotor du moteur électrique 13, dont le stator est monté fixe, par exemple sur la carros- serie du véhicule. Comme circuit de commande du moteur électrique 13 il est prévu un appareil de commande électrique ou élec- tronique 14, dont le côté sortie est relié au moteur électrique 13. Le côté entrée de l'appareil de commande 14 possède une première entrée, qui peut être reliée à un capteur de couple 15 disposé entre le volant 1 et la partie 2' de l'arbre de direction. Une autre entrée 16 est reliée à un générateur de signaux non représenté servant à délivrer un paramètre devant être prédéterminé, par exemple la vitesse de déplacement du véhicule. Par conséquent, le moteur électrique 13 peut être commandé pour produire une force auxiliaire de braquage supplémentaire, qui réduit les forces manuelles devant être appliquées au volant 1 par le conducteur, et ce d'une manière différente en fonction de la vitesse de déplace- ment. Par exemple il est possible, dans le cas d'une vitesse élevée de déplacement, de ne pas actionner le moteur électrique 13 de sorte que seul le servomoteur hydraulique 12 produit une force de servocommande qui réduit la force manuelle devant être appliquée au volant 1. Plus la vitesse de déplacement du véhicule est faible, plus les forces auxiliaires produites à l'aide du moteur élec- trique 13 augmentent. Ceci facilite grandement notamment des manoeuvres de rangement, lors desquelles les roues orientables 4 du véhicule doivent être déplacées à l'encon- tre d'une résistance comparativement élevée. A titre de variante ou en supplément du capteur de couple 15, on peut disposer sur la tringlerie de direction 3, dans l'exemple représenté sur une barre d'accouplement, un organe de mesure dynamométrique 17 relié à une entrée de l'appareil de commande 14. A la place de cet élément ou en supplément, un signal reproduisant la différence de pression entre les canalisations 10 et 11 peut être délivré par des capteurs de pression 18, qui sont disposés dans les canalisations de raccordement 10 et 11 du servomoteur hydraulique 12, ou au moyen d'un capteur de pression différentielle 19 disposé entre ces canalisations et 11, et être transmis à une entrée de l'appareil de commande 14. De cette manière, l'appareil de commande 14 peut commander le moteur électrique 13 de telle sorte qu'en fonction de la vitesse de déplacement (ou d'un autre paramètre devant être prédéterminé) est produite une force auxiliaire plus ou moins intense, qui varie d'une manière analogue aux forces actives dans la tringlerie de direction 3 et/ou d'une manière analogue à la différence de pression qui agit sur le servomoteur hydraulique 12. En tant que résultat, on obtient alors les conditions telles que représentées sur la figure 2. Sur cette figure, on a représenté la pression différentielle P, qui apparaît respectivement au niveau du servomoteur hydraulique 12, en fonction de la force manuelle M devant être appliquée au volant, et ce pour différentes vitesses de déplacement v, qui peuvent être situées par exemple entre 0 km/h et 100 km/h. On voit que la direction travaille, dans le cas d'une faible vitesse ou lorsque le véhicule est à l'arrêt, avec un déplacement plus facile que dans le cas d'une vitesse supérieure. Dans la forme de réalisation décrite, on est parti du fait qu'aussi bien le servomoteur hydraulique 12 que le moteur électrique 13 produisent des forces respec- tives qui réduisent les forces manuelles devant être appliquées au volant 1. Ceci est équivalent au fait que, dans l'état dans lequel la direction est difficile à manoeuvrer, c'est-à-dire dans le cas d'une vitesse élevée de déplacement, le moteur électrique 13 reste inactif; le moteur électrique 13 n'est activé en supplément que pour de faibles vitesses de déplacement ou à l'arrêt. Mais au lieu de cela, il est également possible de concevoir le servomoteur électrique 12 de manière qu'un braquage facile soit obtenu uniquement au moyen de ce moteur 12 déjà pour une faible vitesse ou à l'arrêt. La facilité désirée de braquage pour une vitesse accrue de déplacement peut être obtenue par le fait qu'avec le moteur électrique 13 on obtient une force auxiliaire qui accroit la force manuelle devant être appliquée au volant 1. Pour des questions de sécurité, la première forme de réalisation est en général préférée dans des véhicules automobiles. Dans le cas o en effet le moteur électrique 13 ou l'appareil de commande associé 14 viendrait à tomber en panne, la direction reste dure pour une vitesse accrue du véhicule. Pour une faible vitesse du véhicule ainsi qu'à l'arrêt, il suffit alors de s'accommoder d'une réduction du confort étant donné que la direction reste alors dure également dans cet état de fonctionnement. Au contraire on ne peut pas se trouver en présence du cas o la direction passe de façon inattendue d'un état, dans lequel l'actionnement est relativement dur à un état, dans lequel l'actionnement est aisé. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour commander, en fonction de paramètres, une force de réaction à un élément d'actionne- ment manuel (volant de direction) d'une direction assistée hydraulique, comportant un moteur électrique arrêt automatique, qui peut être accouplé selon une liaison motrice à l'élément d'actionnement manuel, caractérisé en ce que le moteur électrique (13) peut être commandé, en fonction de paramètres, d'une manière analogue à une grandeur qui varie d'une manière analogue à la force d'actionnement devant être appliquée à l'élément d'actionnement manuel. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction assistée comporte une servo-soupape (5) qui est disposée entre une source de pression hydraulique (pompe 8) et un réservoir hydraulique relativement sans pression (9), et commande un servomoteur hydraulique (12) et qui peut être commandée sous l'effet d'un déplacement relatif entre des parties (2',2") d'une transmission d'entraînement mécanique, qui accouple l'élément d'actionnement manuel (1) à des organes de commande (roues orientables 4) et que le moteur électrique (13) est couplé selon une liaison motrice à la partie (2') située du côté de l'élément d'actionnement manuel et qui fait partie des parties (2',2") mobiles l'une par rapport à l'autre. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le rotor du moteur électrique (13) est formé par une partie (2'), raccordée au volant de direction, de l'arbre de direction (2) d'un véhicule automobile. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur électrique (13) produit une force auxiliaire, qui agit dans la même direction que la force de servocommande du servomoteur hydraulique (12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur élec- trique (13) produit une force supplémentaire, qui agit à5 l'opposé de la force de servocommande du servomoteur hydraulique (12).