Brevet FR2745256A1 — publié le 19970829

L'invention se rapporte à une direction de véhicules non guidés. Dans les directions usuelles de véhicule, le volant servant d'organe de commande manuelle de direction est relié mécaniquement aux roues directrices de façon à les entraîner, c'est-à-dire que le volant et les roues directrices sont accouplés mécaniquement de manière rigide. Un tel accouplement mécanique rigide fait l'objet jusqu'à présent d'une prescription légale pour les véhicusles usuels sur route. Il existe dans les avions des dispositions connues destinées par exemple à l'actionnement des volets d'ailes et des empennages et dans lesquelles il n'existe plus aucun accouplement mécanique rigide entre les empennages et les volets d'aile, d'une part, et l'organe de commande manuelle associé, d'autre part. Bien au contraire, il existe une relation fonctionnelle entre les empennages ainsi que les volets d'aile et les organes de commande manuelle correspondants au moyen d'un système asservi électronique, c'est-à-dire que l'organe de commande manuelle prescrit une valeur de consigne à laquelle les empennages et les volets d'aile sont ensuite soumis au moyen de groupes motorisés de positionnement, réglés en conséquence. Cette conception également désignée "Fly by wire" est devenue entre-temps suffisamment fiable pour être aussi utilisée dans les avions de ligne. Des systèmes comparables ont aussi été élaborés entre temps pour les directions de véhicules, c'est-à-dire que l'organe de commande manuelle, c'est-à-dire le volant, actionne un générateur de valeur de consigne et un groupe motorisé de positionnement, qui est réglé en fonction de la valeur de consigne, prend en charge l'actionnement des roues directrices du véhicule. Etant donné qu'il n'y a aucun accouplement rigide entre les roues directrices et l'organe de commande manuelle, c'est- à-dire le volant, la force manuelle perceptible sur cet organe doit être générée au moyen d'un variateur de force manuelle, en liaison d'entraînement avec cet organe. La présente invention a pour objet la réalisation d'un concept simple et fiable de commande du variateur de la force manuelle devant être perçue. Cet objet est atteint selon l'invention, par le fait que la force manuelle est fonction d'une somme de signaux qui comprend un premier signal émis par un premier système générateur et qui est fonction de la position réelle de l'organe de commande manuelle de direction, c'est-à- dire du volant, ainsi que de la vitesse de marche, et un deuxième signal émis par un deuxième système générateur et qui est fonction de la vitesse d'actionnement de l'organe de commande manuelle de direction au volant ainsi que de la vitesse du véhicule. L'invention repose sur le principe général consistant à utiliser pour la commande de la force manuelle des éléments pratiquement indépendants et destinés à générer une force de rappel, d'une part, ainsi qu'une résistance analogue aux résistances de frottement d'une direction usuelle, d'autre part. Le premier système générateur produit le signal de la force de rappel, tandis que le deuxième système générateur produit le signal du frottement simulé et analogue. L'invention offre l'avantage d'un mode d'exécution bien disposé et facilement contrôlable lors d'une révision. De plus, le mode de commande obtenu est réglable de manière souple et il est particulièrement fiable pendant la marche. Par exemple, le premier système générateur de signaux peut produire un couple de rappel par analogie à une direction usuelle de véhicule par émission de signaux correspondants de commande, ce couple croissant de manière prescrite avec l'élévation de la vitesse de marche et l'augmentation de l'angle de braquage. Si par ailleurs une résistance à la conduite qui est produite par le deuxième système générateur de signaux croît avec l'élévation de la vitesse d'actionnement de l'organe de commande manuelle de direction au volant et aussi également avec l'élévation de la vitesse de marche, une grande force de rappel nettement perceptible en marche par exemple dans une courbe régulière (angle constant de braquage) ne peut pas provoquer un rappel exagérément rapide de l'organe de commande manuelle de direction au volant et donc de la direction du véhicule. Si l'un des systèmes générateurs de signaux devait fonctionner de manière incorrecte, une valeur fixe de la force de rappel ou de la résistance simulée à la conduite pourrait éventuellement être générée automatiquement de manière que le mode de fonctionnement soit au moins approximativement analogue à ce qu'il est lorsque les systèmes générateurs de signaux fonctionnent de manière correcte. Les valeurs fixes correspondantes sont de préférence calculées de manière à être réglées de manière à correspondre à une vitesse élevée de marche et à de grands angles de braquage ou à de grandes vitesses d'actionnement (pour un fonctionnement correct). A cet effet, selon un mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, dans le cas d'une défaillance, les systèmes générateurs correspondants produisent un signal de sortie d'une valeur constante. De préférence, la valeur de la force manuelle pouvant être générée est limitée à un seuil prescrit. Selon un mode de réalisation avantageux, le variateur de force manuelle peut être formé d'un moteur électrique dont la force de positionnement est commandée par les systèmes générateurs de signaux qui opèrent de préférence par voie électrique ou électronique. Ce mode de réalisation permet d'obtenir de manière particulièrement simple une limitation de la force manuelle perceptible sur l'organe de commande manuelle de direction au volant. Il suffit de prévoir à cette fin un limiteur de la tension électrique de fonctionnement. De préférence, un troisième système générateur de signaux qui est accessoirement prévu génère un signal qui est fonction de la force de positionnement exercée par le groupe de positionnement. L'invention va être décrite plus en détail pour des modes de réalisation particulièrement avantageux et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement un véhicule automobile comprenant un système de conduite selon l'invention et la figure 2 est un schéma d'une commande de moteur électrique servant de variateur de force manuelle devant être perçue. Un véhicule qui n'est par ailleurs pas représenté plus en détail comprend, selon la figure 1, un volant 1 actionné par le chauffeur et commandant les roues directrices 2. Le volant 1 actionne un générateur de valeur de consigne 3, dont les signaux reproduisent l'angle de braquage suivant lequel les roues 2 doivent être réglées. Ces signaux de valeur de consigne sont dirigés sur une entrée correspondante d'un régulateur 4. Une entrée de valeur réelle du régulateur 4 est reliée à un générateur 5 de valeur réelle dont les signaux reproduisent les valeurs réelles momentanées de l'angle de braquage des roues directrices 2. Le régulateur 4 commande en fonction d'une comparaison de la valeur de consigne et de la valeur réelle un groupe de positionnement 6, par exemple à moteur électrique, qui est relié aux roues directrices 2, de façon à les entraîner, au moyen d'un mécanisme classique de direction - par exemple de pignons, d'une crémaillère, de barres d'accouplement - et qui assure l'actionnement des roues directrices 2. Le résultat est que de cette manière la valeur réelle de l'angle de braquage des roues directrices 2 suit la valeur de consigne que le volant 1 règle dans le générateur correspondant 3. Le volant 1 est par ailleurs placé en liaison d'entraînement avec un moteur électrique 7, qui sert de manière décrite par la suite de variateur de force manuelle et qui commande une force manuelle perceptible sur le volant 1 de.manière qu'une force de rappel ainsi qu'une résistance à la commande soient perceptibles sur le volant 1 de manière analogue au cas des directions usuelles de véhicules comprenant une transmission mécanique entre le volant 1 et les roues directrices 2. Dans la représentation de la figure 2, l'entrée d'un générateur de signaux 8 est reliée à un générateur 9 de signaux de la vitesse du véhicule et à un générateur 10 dont le signal reproduit l'écart entre la position réelle du volant 1 et sa position en marche rectiligne. Un signal de sortie est émis en fonction de ces signaux d'entrée, selon des instructions fonctionnelles en principe choisies à volonté. Un étage de commutation 11 qui est monté en aval du premier générateur de signaux 8 est relié à un capteur 12 dont le signal indique si le volant 1 est tourné à gauche ou à droite par rapport à sa position de marche rectiligne. L'étage de commutation 11 génère alors à partir du signal de sortie du générateur 8 et du capteur 12 un signal de sortie Ul qui peut être considéré comme une prescription d'une force de rappel par laquelle le volant 1 doit être rappelé, à partir d'une position décalée par rapport à celle de marche rectiligne, à cette dernière. L'entrée d'un deuxième générateur de signaux 13 est également reliée à un générateur 9 de signaux de la vitesse de marche et de plus à un générateur 14 dont le signal reproduit la vitesse d'actionnement du volant 1. Un étage de commutation 15 monté en aval du générateur de signaux 13 est relié à un capteur 16 dont le signal reproduit le sens du déplacement du volant 1. L'étage de commutation 15 génère à partir des signaux du générateur 13 et du capteur 16 un signal U2 qui peut être considéré comme étant une prescription d'une résistance à la commande qui agit lors d'un déplacement du volant 1. Un troisième générateur de signaux 17 peut être relié à la sortie du régulateur 4 (voir figure 1) et émettre à la sortie du signal U3 qui reproduit les forces agissant sur les roues directrices 2. Les signaux Ul, U2 et U3 sont additionnés dans un étage de commutation 18 de manière qu'un signal de somme U4 soit généré. Ce signal est ensuite dirigé sur un limiteur 19 qui "écrête" les signaux de l'étage de commutation 18 dès qu'une valeur prescrite est dépassée. Le signal U5 qui est alors généré commande un étage de puissance 20 qui alimente le moteur électrique en une tension de service correspondante pour le sens avant ou arrière de manière que le résultat soit qu'une force de rappel limitée ou des résistances simulées limitées à la conduite soient perceptibles sur le volant 1. Le système représenté sur la figure 2 peut être mis en oeuvre au moyen de composants électroniques simples et fiables. A la différence du mode de réalisation représenté, l'additionneur peut aussi prendre en compte des signaux d'autres capteurs non représentés qui enregistrent l'accélération latérale, l'angle de flottement, la vitesse d'une embardée ou d'autres grandeurs. Il est donc aussi possible d'influer sur ou de modifier la force manuelle en fonction de ces grandeurs. REVENDICATIONS 1 - Direction de véhicules non guidés, comprenant un organe de commande manuelle de direction - constitué par exemple d'un volant (1) - qui actionne un générateur (3) de valeur de consigne, un groupe motorisé de positionnement (6) réglé en fonction de la valeur de consigne et destiné à actionner les roues directrices (2), ainsi qu'un variateur de force manuelle (moteur électrique 7), en liaison d'entraînement avec l'organe de commande manuelle de direction, ce variateur étant destiné à générer une force manuelle perceptible sur cet organe et qui est fonction d'une somme de signaux qui comprend un premier signal (U1) produit par un premier système générateur (8, 11) et qui est fonction de la position réelle de l'organe de commande manuelle de direction ainsi que de la vitesse de marche, ainsi qu'un deuxième signal (U2) qui est produit par un deuxième système générateur (13, 15) et qui est fonction de la vitesse d'actionnement de l'organe de commande manuelle de direction ainsi que de la vitesse de marche. 2 - Direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que, dans le cas d'une défaillance, les systèmes générateurs correspondants produisent un signal de sortie d'une valeur constante. 3 - Direction selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un troisième système générateur de signaux (17) qui est accessoirement prévu génère un signal qui est fonction de la force de positionnement exercée par le groupe de positionnement (6). 4 - Direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la valeur de la force manuelle pouvant être générée est limitée à un seuil prescrit.