Brevet FR2796029A1 — publié le 20010112

La présente invention concerne un système de direction assistée. Les systèmes de direction assistée sont largement utilisés dans le domaine de l'automobile ou des véhicules industriels, pour faciliter la rotation d'un volant de direction. En particulier, pour un véhicule industriel tel qu'un chariot-élévateur à fourche, etc., la rotation du volant de direction est une opération lourde si le véhicule ne comprend pas de système de direction assistée. Par conséquent, ce type de véhicule est, dans la plupart des cas, pourvu d'un système de direction assistée. La figure 1 présente de manière schématique un système de direction assistée de la technique antérieure. Dans ce système, lorsqu'un opérateur ou un conducteur tourne le volant de direction 101, un capteur (tel qu'un capteur d'angle de rotation ou un capteur de couple) 103, qui est relié à l'arbre de direction 102, détecte cette rotation. Un contrôleur 104 commande un moteur 106 de façon à piloter une pompe à huile 105 en fonction du signal de sortie du capteur 103. De cette manière, la pompe génère une pression d'huile (sortie) correspondant à la rotation du volant de direction 101. Ensuite, la pression d'huile générée est transmise d'une valve DA 107 à un cylindre DA 108. Cette pression d'huile génère une poussée qui modifie l'angle des roues 110, ce qui permet de commander l'angle des roues 110. Dans le système ayant la configuration décrite ci-dessus, lorsque le volant de direction 101 est tourné rapidement, une grande sortie est nécessaire pour modifier rapidement l'angle des roues 110. Par conséquent, le contrôleur 104 fait tourner le moteur 106 à grande vitesse. En revanche, lorsque le volant de direction 101 est tourné lentement, une petite sortie est suffisante. En conséquence, le contrôleur 104 fait tourner le moteur 106 à petite vitesse. Le contrôleur 104 commande le régime du moteur 106 à l'aide d'une méthode à modulation de largeur d'impulsion (PWM). Plus précisément, lorsque le moteur 106 tourne à faible régime, le contrôleur 104 envoie au moteur 106 un signal d'impulsions ayant un petit facteur d'utilisation (rapport cyclique ou facteur de forme) en tant que signal de commande. En revanche, lorsque le moteur 106 tourne à grand régime, le contrôleur 104 envoie au moteur 106 un signal d'impulsion ayant un grand facteur d'utilisation. Il convient d'observer que le "facteur d'utilisation" est un rapport temporel entre la période de fonctionnement pendant un cycle et la période totale du cycle. La figure 2A explique une méthode de commande de moteur utilisée dans le système de la technique antérieure présenté sur la figure 1. Ici, le régime du moteur 106 est déterminé par le facteur d'utilisation du signal de commande généré par le contrôleur 104. Avec ce système, le moteur 106 est commandé de façon à tourner à faible régime, pour consommer moins d'énergie lorsque le volant 101 n'est pas tourné. Dans l'exemple présenté sur la figure 2A, lorsque le volant de direction 101 n'est pas tourné, le contrôleur 104 commande le moteur 106 à un facteur d'utilisation de 30 %. Lorsque le volant de direction 101 est tourné, le facteur d'utilisation du signal de commande envoyé au moteur 106 varie en fonction de la vitesse de rotation du volant de direction 101. Plus précisément, le facteur d'utilisation du signal de commande devient d'autant plus grand que la vitesse de rotation du volant de direction 101 augmente. Comme on l'a décrit ci-dessus, dans le système de direction assistée ayant la configuration décrite ci-dessus, le moteur 106 est commandé par l'intermédiaire du signal de commande généré par le contrôleur 104, de telle sorte que l'angle des roues 110 soit commandé en fonction de la rotation du volant de direction 101. En outre, dans le système ayant la configuration décrite ci-dessus, l'angle des roues 110 est commandé par l'intermédiaire d'une pression d'huile. Cependant, la poussée nécessaire pour modifier l'angle des roues 110 peut différer selon l'angle de décentrage des roues 110 à cet instant, comme on le voit sur la figure 2B. Plus précisément, lorsque les roues 110 se trouvent en position neutre, et lorsque l'angle de décentrage des roues 110 vis-à-vis de la carrosserie du véhicule est petit, la poussée nécessaire pour modifier l'angle des roues 110 est relativement faible. En revanche, lorsque l'angle de décentrage des roues 110 vis-à-vis de la carrosserie du véhicule devient grand, la poussée nécessaire pour modifier l'angle des roues 110 augmente. Cela provient de la configuration constituée du cylindre DA 108 et d'une bielle 109, etc. Comme on la décrit ci-dessus, lorsque le volant de direction 101 n'est pas tourné, le régime du moteur 106 est réglé de façon à être faible, afin de consommer moins d'énergie. En conséquence, comme on le voit sur la figure 2A, lorsqu'on commence à tourner le volant de direction 101, le moteur 106 est entraîné, à cet instant, à un facteur d'utilisation de 30 %. Par conséquent, à cet instant, le régime du moteur 106 est faible, et la sortie générée par la pompe à huile 105 est faible. En conséquence, si l'on commence à tourner le volant de direction 101 lorsque les roues 110 sont à la position neutre ou à une position proche de celle-ci, l'opération de rotation du volant se fait sans à-coup. Cependant, si l'on commence à tourner le volant de direction 101 lorsque l'angle de décentrage des roues 110 vis-à-vis de la carrosserie du véhicule est grand, I'opération de rotation du volant semble lourde. Un objet de la présente invention consiste à mettre à disposition un système de direction assistée qui consomme moins d'énergie et qui permette, dans tous les cas, une opération de rotation sans à-coup du volant. Avec le système de direction assistée selon la présente invention, la poussée (telle qu'une sortie de pompe à huile) nécessaire pour modifier l'angle d'une roue est déterminé en fonction de la vitesse de rotation du volant de direction et de l'angle de décentrage de la roue. Avec cette configuration, puisque la sortie servant à générer une poussée est déterminée en fonction de la vitesse de rotation du volant de direction et de l'angle de décentrage de la roue, même si la poussée nécessaire pour modifier l'angle de la roue diffère en fonction de l'angle de décentrage de la roue à l'instant auquel le volant de direction est tourné, on peut en permanence obtenir une poussée nécessaire et suffisante, ce en conséquence de quoi on peut avoir, dans tous les cas, une opération de rotation sans à-coup du volant. Un système de direction assistée selon une autre forme de réalisation préférée de la présente invention s'appuie sur un système hydraulique. Ce système de direction assistée comprend un capteur de vitesse de rotation qui détecte la vitesse de rotation du volant de direction; un capteur d'angle qui détecte l'angle de décentrage d'une roue; une pompe à huile générant la sortie destinée à modifier l'angle de la roue; et un contrôleur pilotant la pompe à huile en fonction de la vitesse de rotation du volant de direction, qui est détectée par le détecteur de vitesse de rotation, et de l'angle de décentrage de la roue, qui est détecté par le détecteur d'angle. Avec le système ayant cette configuration, on peut également obtenir, dans tous les cas, une opération de rotation sans à-coup du volant, par une fonction similaire à celle du système selon la forme de réalisation préférée décrite ci- dessus. En particulier, le contrôleur commande par exemple la sortie de la pompe à huile de telle sorte que, lorsque le volant de direction s'arrête, la poussée générée dans le cas dans lequel l'angle de décentrage de la roue est grand devienne supérieure à celle qui est générée dans le cas dans lequel l'angle de décentrage de la roue est petit. Selon une réalisation, la pompe à huile comprend un moteur qui est commandé par ledit contrôleur par une méthode PWM, ledit contrôleur commande le régime du moteur à l'aide d'un signal d'impulsion ayant un facteur d'utilisation correspondant à une combinaison de la vitesse de rotation et l'angle de décentrage et ladite pompe à huile génère une poussée correspondant à la vitesse de rotation du moteur. En variante, le contrôleur comprend une table mémorisant une valeur de facteur d'utilisation correspondant à une combinaison de la vitesse de rotation et de l'angle de décentrage en tant que clé. Selon une réalisation, le système de direction assistée hydraulique, comprend: des moyens de détection de vitesse de rotation servant à détecter la vitesse de rotation d'un volant de direction; des moyens de détection d'angle servant à détecter l'angle de décentrage d'une roue; une pompe à huile servant à générer une sortie destinée à modifier l'angle de la roue; et des moyens de commande servant à piloter ladite pompe à huile en fonction de la vitesse de rotation du volant de direction, qui est détectée par lesdits moyens de détection de vitesse de rotation, et de l'angle de décentrage de la roue, qui est détecté par lesdits moyens de détection d'angle. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de commande d'une pompe à huile d'un système de direction assistée hydraulique, comprenant les étapes qui consistent à: détecter la vitesse de rotation d'un volant de direction; détecter l'angle de décentrage d'une roue; et piloter la pompe à huile qui génère une sortie destinée à modifier l'angle d'une roue en fonction de la vitesse de rotation détectée du volant de direction et de l'angle de décentrage détecté de la roue. La figure 1 est une représentation schématique d'un système de direction assistée de la technique antérieure la figure 2A explique une méthode de commande d'un moteur selon la technique antérieure; la figure 2B montre la relation entre l'angle de décentrage des roues et la poussée requise pour modifier l'angle des roues; la figure 3 montre la configuration d'un système de direction assistée selon une forme de réalisation préférée de la présente invention la figure 4 explique la configuration d'un contrôleur; la figure 5A montre de manière schématique l'information concernant le facteur d'utilisation, enregistrée dans une table de facteurs d'utilisation; et la figure 5B montre la relation entre l'angle de décentrage des roues et un facteur d'utilisation. Nous allons, ciaprès, expliquer une forme de réalisation préférée selon la présente invention, par référence aux dessins. La figure 3 montre la configuration d'un système de direction assistée selon une forme de réalisation préférée de la présente invention. Les numéros de référence utilisés sur la figure 3 qui sont identiques aux numéros utilisés sur la figure 1 désignent les mêmes éléments constitutifs. Un capteur d'angle de volant de direction 1 est relié à un arbre de direction 102, et détecte l'angle de rotation d'un volant de direction 101. Le capteur d'angle de volant de direction 1 émet une impulsion à chaque fois que le volant de direction 101 tourne d'un angle prédéterminé. Supposons que le capteur d'angle de volant de direction 1 soit conçu pour émettre une impulsion à chaque fois que le volant de direction 101 tourne de 2 . Dans ce cas, le capteur d'angle de volant de direction 1 émet 90 impulsions lorsque le volant de direction 101 est tourné de . Un capteur d'angle de roue 2 détecte l'angle (angle de décentrage) des roues , et émet le résultat de la détection, par exemple sous la forme d'une impulsion. Un capteur de vitesse de véhicule 3 détecte la vitesse d'avance du véhicule équipé de ce système de direction assistée. Pour le capteur d'angle de volant de direction 1, le capteur d'angle de roue 2 et le capteur de vitesse de véhicule 3, on peut utiliser des capteurs existants, tels quels. Un contrôleur 4, que l'on expliquera de manière plus spécifique ci-après, commande la sortie (pression d'huile) générée par une pompe à huile 105, en commandant le régime d'un moteur 106 en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1, de celle du capteur d'angle de roue 2 et de celle du capteur de vitesse de véhicule 3. On comprendra que le contrôleur 4 peut détecter la vitesse de rotation (ou la vitesse angulaire) du volant de direction 101 en fonction du nombre d'impulsions qui sont reçues du capteur d'angle de volant de direction 1 par unité de temps. Une électrovanne 5 règle la pression d'huile envoyée à un cylindre DA 108, de telle sorte que la position du volant de direction 101 (nombre de degrés duquel le volant de direction 101 tourne par rapport à une position neutre), qui est représentée par le capteur d'angle de volant de direction 1, corresponde correctement à l'angle de décentrage des roues 110, qui est représenté par la sortie du capteur d'angle de roue 2. Les opérations de l'électrovanne 5 sont par exemple commandées par une instruction provenant du contrôleur 4. La figure 4 explique la configuration du contrôleur 4. Comme on l'a dit ci-dessus, le contrôleur 4 commande le régime du moteur 106 en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1, de celle du capteur d'angle de roue 2 et de celle du capteur de vitesse de véhicule 3. Ici, pour une question de simplicité d'explication, on suppose que le régime du moteur 106 est commandé uniquement en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1, de celle du capteur d'angle de roue 2. Une unité centrale 11 détecte la vitesse de rotation du volant de direction 101 en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1, et l'angle de décentrage des roues 110 en fonction de la sortie du capteur d'angle de roue 2. L'unité centrale 11 se réfère ensuite à une table de facteurs d'utilisation 13 stockée dans une mémoire 12, en utilisant la vitesse et l'angle détectés en tant que clés de recherche. La mémoire 12 stocke un programme exécuté par l'unité centrale 11, ainsi que la table des facteurs d'utilisation 13. Dans la table des facteurs d'utilisation 13 sont enregistrées des valeurs de facteurs d'utilisation qui correspondent respectivement à une combinaison de deux clés de recherche (la vitesse de rotation du volant de direction 101 et l'angle de décentrage des roues ). La figure 5A présente de manière schématique l'information concernant le facteur d'utilisation, enregistrée dans la table des facteurs d'utilisation 13. Le facteur d'utilisation du signal de commande servant à piloter le moteur 106 change non seulement avec la vitesse de rotation du volant de direction 101, mais également avec l'angle de décentrage des roues 110. Plus précisément, plus la vitesse de rotation du volant de direction 101 augmente, plus le facteur d'utilisation est grand, et, plus l'angle de décentrage des roues 110 augmente, dans l'intervalle dans lequel la vitesse de rotation du volant de direction 101 est petite, plus le facteur d'utilisation est grand. Dans cette forme de réalisation préférée, le facteur d'utilisation passe successivement de 30 à 50 %, tandis que la position des roues 110 passe d'une position neutre à une position finale, comme on le voit sur la figure 5B, lorsque la vitesse de rotation du volant de direction 101 est nulle. La "position finale" est une position à laquelle l'angle de décentrage des roues 110 devient maximal. Nous allons maintenant expliquer les opérations effectuées par le système de direction assistée ayant la configuration décrite ci-dessus. Ici également, pour une question de simplicité d'explication, on suppose que le régime du moteur 106 est commandé uniquement en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1 et de celle du capteur d'angle de roue 2. Le contrôleur 4 surveille en continu la vitesse de rotation du volant de direction 101 et l'angle de décentrage des roues 110 en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1 et de celle du capteur d'angle de roue 2. Le contrôleur 4 obtient la valeur d'utilisation correspondante en se référant à la table des facteurs d'utilisation 13, en utilisant les valeurs détectées en tant que clés de recherche, et pilote le moteur 106 en fonction de ce facteur d'utilisation. En conséquence, la pompe à huile 105 génère la sortie qui correspond à la vitesse de rotation du volant de direction 101 et à l'angle de décentrage des roues 110. La vanne de direction 107 agit selon l'opération de rotation du volant de direction 101, et commute la direction d'alimentation du fluide hydraulique vers le cylindre DA 108 correspondant à la direction de rotation du volant de direction 101. En conséquence, lorsque le volant de direction 101 est tourné, le fluide hydraulique ayant la sortie (poussée) qui correspond à la vitesse de rotation du volant de direction 101 et à l'angle de décentrage des roues 110 est envoyé au cylindre DA 108 de telle sorte que l'angle des roues 110 soit modifié en correspondance avec la direction de rotation du volant de direction 101. De cette manière, il est possible de commander la direction des roues 110. Dans le système de direction assistée ayant la configuration décrite cidessus, lorsque les roues 110 sont à la position neutre ou à une position proche de celle- ci, et lorsque le volant de direction 101 s'arrête, le contrôleur 4 pilote le moteur 106 à un petit facteur d'utilisation. Dans l'exemple présenté sur la figure 5A, le contrôleur 4 entraîne le moteur 106 à un facteur d'utilisation de 30 %. En conséquence, l'énergie consommée par le système de direction assistée est réduite à un bas niveau pendant cette période. De plus, lorsque les roues 110 sont à la position neutre ou à une position proche de celle-ci, il n'est pas nécessaire d'exercer une grande poussée pour modifier l'angle des roues 110, comme on l'a expliqué ci-dessus par référence à la figure 2B. Plus précisément, lorsque les roues 110 sont à la position neutre ou à une position proche de celle- ci, la direction des roues 110 peut être facilement commandée, même avec une poussée obtenue à un faible facteur d'utilisation. Par conséquent, bien que les roues 110 se trouvent à la position neutre ou à une position proche de celle-ci, le volant de direction 101 peut être tourné sans àcoup lorsqu'un opérateur ou un conducteur commence l'opération de rotation du volant, même si le régime du moteur 106 est abaissé. En conséquence, on peut obtenir en même temps une faible consommation d'énergie et une opération de rotation sans à-coup du système. En revanche, si l'angle de décentrage des roues 110 est proche de l'état final, le contrôleur 4 pilote le moteur 106 à un facteur d'utilisation relativement grand, même lorsque le volant de direction 101 s'arrête. Dans l'exemple décrit ci-dessus, le contrôleur 4 pilote le moteur 106 à un facteur d'utilisation de 50 %. Ici, si l'angle de décentrage de roues 10 est proche de l'état final, une poussée relativement grande est nécessaire pour modifier l'angle des roues 110, comme on l'a décrit ci- dessus. Cependant, dans le système de direction assistée selon la présente forme de réalisation préférée, bien que l'angle de décentrage des roues 110 soit proche de la position finale, le moteur 106 a été piloté à un facteur d'utilisation relativement grand, même si le volant de direction est arrêté. Plus précisément, la pompe à huile 105 a généré une sortie (poussée) relativement grande correspondant au facteur d'utilisation, lorsqu'un opérateur ou un conducteur commence à tourner le volant de direction 101. L'angle des roues 110 est facilement commandé par l'opération de rotation du volant qu'un opérateur ou un conducteur effectue. Plus précisément, I'opérateur ou le conducteur peut tourner le volant de direction 101 sans à-coup. Dans la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus, la vitesse de rotation du volant de direction 101 est détectée en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1 qui est relié à l'arbre de direction 102, et, en même temps, I'angle de décentrage des roues 110 est détecté en fonction de la sortie du capteur d'angle de roue 2 qui est relié à proximité de la roue 110. Cependant, la vitesse de rotation du volant de direction 101 et l'angle de décentrage des roues peuvent être détectés uniquement en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1. Cependant, dans ce cas, les conditions nécessaires pour que la position du volant de direction 101 (nombre de degrés duquel le volant de direction 101 tourne par rapport à la position neutre) correspondant correctement à l'angle de décentrage des roues 110 et au sens de rotation du volant de direction 101 puisse être détectée en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1 sont imposées. De plus, dans la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus, le contrôleur 4 commande le moteur 106 en fonction des sorties du capteur d'angle de volant de direction 1 et du capteur d'angle de roue 2. Cependant, un ou plusieurs autres paramètres peuvent être pris en considération. Par exemple, le moteur 106 peut être commandé en fonction de la sortie du capteur d'angle de volant de direction 1, de celle du capteur d'angle de roue 2 et de celle du capteur de vitesse du véhicule 3. Dans ce cas, on peut par exemple envisager une méthode réduisant le facteur d'utilisation du signal de commande pour piloter le moteur 106, dans le cas dans lequel un véhicule se déplace à grande vitesse, par comparaison au cas dans lequel le véhicule se déplace à petite vitesse. En outre, le système de direction assistée selon la présente invention peut être appliqué non seulement à un véhicule industriel, mais également à une automobile générale. De plus, la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus adopte le système de direction assistée hydraulique et fait référence au système générant une pression d'huile qui correspond à la vitesse de rotation d'un volant de direction et à l'angle de décentrage d'une roue. Cependant, la présente invention n'est pas limitée à cette configuration. Plus précisément, la présente invention couvre tous les systèmes qui déterminent la poussée nécessaire pour modifier l'angle d'une roue en fonction de la vitesse de rotation d'un volant de direction et de l'angle de décentrage d'une roue. Comme on l'a décrit ci-dessus, selon la présente invention, une sortie de pompe nécessaire pour modifier l'angle d'une roue est déterminée en fonction non seulement de la vitesse de rotation du volant de direction, mais également en fonction de l'angle de décentrage d'une roue, ce qui permet d'avoir, dans tous les cas, une opération de rotation sans à-coup du volant de direction. De plus, si la poussée requise pour modifier l'angle d'une roue est faible, la sortie de pompe décrite ci-dessus est réglée de façon à être petite. En conséquence, on consomme moins d'énergie. Bien entendu, la description ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif, et diverses modifications pourront y être apportées par l'homme du métier, sans pour cela sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de direction assistée qui détermine une poussée permettant de modifier l'angle d'une roue (110) en fonction de la vitesse de rotation d'un volant de direction (101) et de l'angle de décentrage de la roue (110). 2. Système de direction assisté hydraulique, comprenant: un capteur de vitesse de rotation (1) détectant la vitesse de rotation d'un volant de direction (101); un capteur d'angle (2) détectant l'angle de décentrage d'une roue (110); une pompe à huile (105) générant une sortie servant à modifier l'angle de la roue (110); et un contrôleur (4) pilotant ladite pompe à huile (105) en fonction de la vitesse de rotation du volant de direction (101), qui est détectée par ledit capteur de vitesse de rotation (1), et de l'angle de décentrage de la roue (110), qui est détecté par ledit capteur d'angle (2). 3. Système de direction assistée selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit contrôleur (4) commande la sortie de ladite pompe à huile (105), de telle sorte que la poussée générée dans le cas dans lequel l'angle de décentrage de la roue (110) est grand soit supérieure à celle qui est générée dans le cas dans lequel l'angle de décentrage de la roue (110) est petit, lorsque le volant de direction s'arrête. 4. Système de direction assistée selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pompe à huile (105) comprend un moteur (106) qui est commandé par ledit contrôleur (4) par une méthode PWM; ledit contrôleur (4) commande le régime du moteur (106) à l'aide d'un signal d'impulsion ayant un facteur d'utilisation correspondant à une combinaison de la vitesse de rotation et l'angle de décentrage; et ladite pompe à huile (105) génère une poussée correspondant à la vitesse de rotation du moteur (106). 5. Système de direction assistée selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit contrôleur (4) comprend une table (13) mémorisant une valeur de facteur d'utilisation correspondant à une combinaison de la vitesse de rotation et de l'angle de décentrage en tant que clé. 6. Système de direction assistée hydraulique, comprenant des moyens de détection de vitesse de rotation (1) servant à détecter la vitesse de rotation d'un volant de direction (1); des moyens de détection d'angle (2) servant à détecter l'angle de décentrage d'une roue (1 10); une pompe à huile (105) servant à générer une sortie destinée à modifier l'angle de la roue (110); et des moyens de commande (4) servant à piloter ladite pompe à huile (105) en fonction de la vitesse de rotation du volant de direction (101), qui est détectée par lesdits moyens de détection de vitesse de rotation (1), et de l'angle de décentrage de la roue (110), qui est détecté par lesdits moyens de détection d'angle (2). 7. Procédé de commande d'une pompe à huile (105) d'un système de direction assistée hydraulique, comprenant les étapes qui consistent à: détecter la vitesse de rotation d'un volant de direction (101) détecter l'angle de décentrage d'une roue (110); et piloter la pompe à huile (105) qui génère une sortie destinée à modifier l'angle d'une roue (110) en fonction de la vitesse de rotation détectée du volant de direction (101) et de l'angle de décentrage détecté de la roue (110).