Brevet FR2802495A1 — publié le 20010622

L'invention concerne un dispositif de direction comportant un transducteur de l'angle de braquage, une unité d'entraînement de direction comportant un moteur et un premier engrenage, au moins une roue entraînée par l'unité d'entraînement de direction et un ensemble à capteur pour détecter la position angulaire de la roue avec un dispositif de détection qui produit un signal de référence pour au moins une position de référence du dispositif de direction. Un dispositif de direction de ce type est connu d'après le document allemand DE 197 14 786 Cl. De tels dispositifs de direction sont utilisés par exemple dans des chariots élévateurs à fourche, utilisés dans des entrepôts pour transporter des marchandises palettisées. Habituellement ces dispositifs ont une configuration à trois roues, la roue arrière étant orientable. Cependant, il est également possible qu'un tel véhicule comporte quatre roues, le braquage s'effectuant sur des couples de roues ou bien portant sur l'ensemble des roues. Cependant pour la clarté de l'exposé, on supposera ci-après qu'une seule roue peut être braquée. Dans le dispositif de direction connu, l'agence- ment de capteur comporte un capteur qui détecte la rotation relative de l'arbre du moteur. Une telle détection peut être réalisée moyennant la mise en oeuvre d'efforts relati- vement faibles, avec la précision requise. Pour s'assurer que ce déplacement relatif est associé à une position de départ fixée, il est prévu un dispositif de détection qui produit un signal de référence pour une position de réfé- rence de l'unité d'entraînement de direction. Ce dispositif de détection comporte un organe de déclenchement situé sur un élément de transmission de l'unité d'entraînement de direction, qui coopère avec un détecteur. L'organe de déclenchement est installé sur une chaîne qui raccorde une roue à denture annulaire située sur la roue entraînée à une roue à denture annulaire située sur l'arbre de sortie de l'engrenage.Dans la plupart des cas, ce dispositif de direction travaille d'une manière satisfaisante. Il se pose des problèmes lorsque le véhicule est utilisé dans un environnement hautement pollué, par exemple une fonderie ou une installation d'utilisation de déchets. Dans ces cas, il existe un risque que le dispositif de détection soit conta- miné et par conséquent ne soit plus à même de travailler d'une manière précise. En outre, il existe un risque que le dispositif de détection soit endommagé. L'invention a pour but d'accroître la fiabilité du dispositif de direction. A cet effet, ceci est obtenu, dans un dispositif du type décrit dans l'introduction, en ce que le dispositif de détection est raccordé au moteur par l'intermédiaire d'un second engrenage. Par conséquent le choix du placement ou du positionnement du dispositif de détection est libre. Il n'est plus nécessaire de disposer le dispositif de détec- tion à proximité de la roue orientable. Au contraire, par l'intermédiaire du second engrenage, il peut être réglé dans une position, dans laquelle on suppose qu'il existe une contamination moins grande ou un risque réduit d'endommagement. Au moyen du second engrenage, il est pos- sible de produire le signal de référence de la position de référence, c'est-à-dire que les avantages obtenus jusqu'alors sont conservés dans leur totalité. A cet égard, il est particulièrement préférable que le rapport de démultiplication du second engrenage soit suffisamment élevé et que son arbre de sortie raccordé au dispositif de détection n'exécute pas plus d'une rotation complète lorsque la roue entraînée se déplace d'une posi- tion extrême à l'autre. Par conséquent de façon précise une position angulaire de l'arbre de sortie de l'unité d'entraînement est affectée à chaque position angulaire de la roue entraînée de sorte que le signal de référence peut être produit uniquement dans la position de référence. En réalité le dispositif de détection suffit alors pour déter- miner la position angulaire de la roue braquée. Cependant, des dispositifs de détection travaillant d'une manière extrêmement précise sont requis, ce qui peut être évité si par exemple, comme cela est indiqué dans le document alle- mand DE 197 14 786 Cl, on utilise des capteurs addition- nels. De préférence, le second engrenage possède le même rapport de démultiplication que le produit de tous les rapports de démultiplication entre l'arbre de sortie du moteur et la roue entrainée. Ceci conduit à un rapport 1:1 entre l'arbre de sortie du second engrenage, sur lequel est monté le dispositif de détection servant à détecter la position de référence, et la roue orientable. Une forme de réalisation de ce type est particulièrement avantageuse lorsque la roue orientable ne comporte aucune butée mécanique et qu'au contraire on peut la faire tourner plus ou moins à volonté plusieurs fois. De même dans ce cas une position de référence peut toujours être "trouvée", position sur la base de laquelle la variation de l'angle de rotation peut être détectée. De préférence, le second engrenage et le disposi- tif de détection sont intégrés dans l'unité d'entraînement de direction. Par exemple cela signifie que le second engrenage du dispositif de détection sont également recouverts par un boîtier disposé sur l'unité d'entraînement de direction. Ceci réduit le risque de contamination et le risque d'endommagement. En outre l'ensemble du dispositif de direction devient compact et plus facile à monter. De préférence, le dispositif de détection est réalisé sous la forme d'un dispositif de détection tra- vaillant sans contact. Ceci réduit l'usure et à longue échéance garantit ainsi une détection précise de la position de référence. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, il est prévu que le dispositif de détection n'applique aucune force de réaction à l'arbre de sortie du second engrenage. Par conséquent l'engrenage peut être réa- lisé très bon marché. Il n'est pas supposé transmettre des forces. Simplement le frottement interne de l'engrenage doit être vaincu. De tels engrenages peuvent par exemple être réalisés en matière plastique, de sorte que leur poids propre reste faible. Etant donné que l'engrenage n'a aucun rôle de transmission de charge, il peut être réalisé d'une manière relativement bon marché. Avantageusement, l'ensemble à capteur comprend un capteur, qui détecte un déplacement relatif de l'arbre du moteur, le capteur produisant plus d'une impulsion à chaque rotation. Un capteur, qui détecte un déplacement relatif de l'arbre du moteur, est connu d'après le document allemand DE 197 14 786 C1 mentionné précédemment. En réalité, on peut dire que ce capteur permet de déterminer de façon incrémentale le nombre de rotations exécutées par l'arbre du moteur. Etant donné que le rapport de démultiplication entre l'arbre du moteur et la roue entraînée ou orientable est connu, la vitesse de rotation de l'arbre du moteur permet de tirer une conclusion concernant la déviation de la roue braquée. Lorsque plus d'une impulsion est maintenant produite lors de chaque rotation de l'arbre du moteur, qui peut également déjà être multipliée par un engrenage avec un rapport constant, l'évaluation peut être réalisée d'une manière beaucoup plus précise. A cet égard, il est particulièrement préférable que le nombre d'impulsions par rotation soit une puissance du nombre 2, c'est-à-dire par exemple 16, 62, 64 ou 128 impulsions lors de chaque rotation. Lorsque le nombre d'impulsions est plus élevé, la résolution est d'autant meilleure et plus précise. Le dispositif de direction et le capteur sont raccordés à un dispositif de commande, qui comporte un compteur qui compte positivement les impulsions de rotation dans un sens et négativement les impulsions de rotation dans l'autre sens, et il est prévu un dispositif de com- mande qui produit un signal d'erreur, si le compteur dépasse zéro d'une valeur prédéterminée lorsque le disposi- tif de détection affiche le franchissement de la position de référence. Le comptage progressif et le comptage régressif représentent une disposition relativement simple pour déterminer l'angle de braquage de la roue actionnée. Cependant, en raison de défauts mécaniques, une différence entre les impulsions réellement comptées et l'angle de braquage de la roue apparaît dans de nombreux cas. La position de référence est prévue pour compenser cet erreur. Normalement le compteur est ramené à zéro lorsqu'il atteint la position de référence de sorte que les mouvements ultérieurs de braquage peuvent être à nouveau détectés avec la fiabilité désirée. Cependant, si lorsque la position de référence est atteinte, il s'avère que l'erreur est trop grande, c'est-à-dire dépasse une tolérance prédéterminée, un message d'erreur est délivré pour avertir le conducteur du véhicule ou bien pour exécuter un test et une maintenance du dispositif de direction. Avantageusement, une partie de l'arbre de sortie du moteur, sur laquelle le capteur est disposé, traverse le second engrenage. Par conséquent le capteur et les disposi- tifs de détection sont également disposés à proximité directe les uns des autres. Ceci fournit plusieurs avan- tages. Tout d'abord on réalise une économie d'espace. Les deux unités peuvent être logées dans un seul boîtier. Les deux agencements sont soumis aux mêmes conditions d'environnement. En second lieu, le risque d'obtenir des résultats de mesure différents en raison d'une différence d'emplacement est relativement faible. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispo- sitif de direction; - la figure 2 est une coupe schématique d'une partie de l'unité de commande de direction; - la figure 3 est une vue schématique d'un dispo- sitif de détection; et - la figure 4 est une vue schématique du capteur. Un dispositif de conduite 1 possède un transduc- teur 2 d'angle de braquage, dans le cas présent réalisé sous la forme d'une "manette" 3. Cependant, il peut égale- ment posséder la forme d'un volant de direction ordinaire. En outre, le dispositif de direction possède une unité d'entrainement de direction 4, au moyen de laquelle la position angulaire d'une roue braquée 5 représentée schématiquement peut être modifié. Entre le transducteur 2 de l'angle de braquage et la roue braquée il n'existe, dans le cas présent, aucune liaison mécanique active, c'est-à- dire que le transducteur 2 de l'angle de braquage n'a aucune influence mécanique sur la roue 5, et la roue 5 n'a aucune influence mécanique sur le transducteur 2 de l'angle de braquage. Cependant on peut avoir une réaction électro- nique, au moyen de laquelle des forces provenant de la roue braquée sont renvoyées au transducteur de l'angle de bra- quage sans couplage mécanique, ce qui fournit au conducteur la sensation d'un braquage. A la place de la roue unique représentée, on peut également braquer, de la manière représentée, un couple de roues ou toutes les roues d'un véhicule orientable. L'unité d'entraînement de direction 4 comporte un moteur 6, dont l'arbre de sortie 7 est raccordé à un engre- nage 8, lequel démultiplie la vitesse du moteur 6. Par conséquent un arbre de sortie 9 de l'engrenage 8 possède une vitesse nettement inférieure à celle de l'arbre de sor- tie 7 du moteur 6. L'arbre de sortie 9 de l'engrenage 8 est raccordé à une roue dentée 10, qui est reliée selon une liaison active à une couronne dentée 12 par l'intermédiaire d'une chaîne 11, la couronne dentée 12 actionnant à nouveau la roue 5. A la place d'une chaîne, on peut utiliser une courroie dentée ou une autre liaison de transmission, dans la mesure o elle garantit qu'il existe une corrélation unique entre la position angulaire de la roue 5 et la vitesse de l'arbre 7. Cette corrélation est un rapport de démultiplication entre la vitesse de l'arbre 7 et la rotation de la roue 5. Ce rapport de démultiplication comprend non seulement le rapport de démultiplication de l'engrenage 8, mais également tous les rapports de démultiplication disponibles entre les roues dentées 10, 12. Des liaisons supplémentaires de transmission sont disponibles et doivent être prises en compte en liaison avec le calcul du rapport de démultiplication. Le moteur 6 est commandé par un dispositif de commande 14, qui envoie au moteur 6 une énergie électrique par l'intermédiaire d'un câble 13 représenté schématique- ment. C'est pourquoi le moteur 6 est un moteur électrique. Il pourrait s'agir par exemple d'un moteur à courant alter- natif ou d'un moteur triphasé. C'est pourquoi, si cela est requis, le dispositif de commande 14 possède un convertis- seur de fréquence, qui convertit un courant continu délivré par une batterie du véhicule en un courant alternatif mono- phasé ou polyphasé ou convertit la fréquence d'un courant alternatif monophasé ou polyphasé en un autre. Simultanément, le dispositif de commande 14 garantit que l'angle de braquage de la roue 5, c'est-à-dire la valeur actuelle de l'angle de braquage prédéterminé par le transducteur 2 de l'angle de braquage, correspond à la valeur désirée. A cet égard, il est nécessaire que le dis- positif de commande 14 soit informé de la position actuelle de la roue 5. A cet égard, le dispositif de commande 14 est raccordé à un ensemble à capteur 16 représenté de façon détaillée sur la figure 2. Cet ensemble à capteur 16 est disposé dans un boitier 15, qui entoure l'arbre 7. L'ensemble à capteur 16 possède un capteur 17, qui détecte un mouvement relatif de rotation de l'arbre 7. Dans de nom- breux cas, il suffit que le capteur délivre une impulsion lors de chaque rotation de l'arbre 7. Mais pour améliorer la précision, il est usuel de prévoir plus d'une impulsion par rotation. A cet effet, le capteur 17 comporte un disque 18 (voir également la figure 4). Ce disque 18 possède un nombre élevé de surfaces 19 efficaces du point de vue optique, huit dans le cas présent. Les surfaces 19 peuvent par exemple avoir un comportement réfléchissant, qui dif- fère de celui des autres parties du disque 18. En vis-à-vis de ces surfaces sont disposés deux capteurs optiques 20 qui par exemple dirigent un faisceau de lumière sur le disque de manière à permettre ainsi, à l'aide du comportement réfléchissant, la détermination du fait que la surface 19 est située ou non directement au-dessous du capteur optique 20. Les capteurs optiques 20 sont séparés par une distance qui est égale à 7/8 fois la distance entre les surfaces optiques 19. Par conséquent une coopération des signaux de sortie des deux capteurs optiques peut conduire à la pro- duction d'un ensemble de 32 impulsions à chaque rotation de l'arbre 7. Ces impulsions sont transmises par l'intermé- diaire d'un câble 21 au dispositif de commande 14. Le dis- positif de commande 14 "sait" alors sur quel angle l'arbre 7 a tourné depuis une position de départ. Le dispositif de commande 14 compte chaque impulsion lors d'une rotation dans une seule direction, par exemple positivement dans le sens des aiguilles d'une montre, et dans l'autre direction, c'est-à-dire négativement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Par conséquent le nombre résultant d'impulsions doit être en corrélation directe avec la position angulaire de la roue braquée 5. A la place des capteurs optiques décrits, on peut également utiliser d'autres capteurs, par exemple des capteurs magnétiques, des capteurs mécaniques, des capteurs électriques ou des capteurs à effet Hall. De même le nombre de 32 impulsions est un exemple. Dans un autre exemple, on travaille avec 128 impulsions lors de chaque rotation. De préférence le nombre d'impulsions est égal à 2n, étant donné que de tels nombres peuvent être aisément traités dans un calculateur numérique. Mais en principe, d'autres nombres sont également possibles. Pour définir un point de départ, à partir duquel le dispositif de commande 14 peut détecter les impulsions du capteur optique 20, l'ensemble à capteur 16 comporte en outre un dispositif de détection 25, qui produit un signal de référence pour au moins une position de référence de l'arbre 7 ou de la roue braquée. Dans cette position de référence, le capteur situé dans le dispositif de commande 14 possède la valeur zéro. Si ce n'est pas le cas et si l'écart entre la valeur zéro et le contenu du compteur ne dépasse cependant pas une valeur prédéterminée, le compteur est ramené à la valeur zéro. Si cette limite d'erreur est dépassée, un signal d'erreur est produit. Le dispositif de détection 25 comporte un engre- nage 22, dont l'entrée est raccordée à l'arbre 7. La sortie de l'engrenage 22 est réalisée sous la forme d'un disque annulaire 23 comme cela est représenté sur la figure 3. De même le disque annulaire 23 coopère avec un capteur optique 24. Comme cela ressort à l'évidence de la figure 3, une moitié du disque annulaire 23 possède un rayon supérieur à celui de l'autre partie. Cet accroissement du rayon est choisi de telle sorte qu'un capteur optique 24 est recou- vert lorsque la partie ayant le rayon le plus grand du disque annulaire 23 passe devant le capteur 24, ou est libéré, lorsque la partie ayant le rayon le plus petit du disque annulaire 23 passe devant le capteur 24. Par conséquent on peut établir avec une précision relativement élevée le moment o le disque annulaire 23 est dans la position angulaire de rotation représentée sur la figure 3. Cette position angulaire de rotation est la position de référence de l'arbre 7, à partir de laquelle le compteur situé dans le dispositif de commande 14 effectue le comptage. Une particularité à cet égard est que l'engrenage 22 possède un rapport de démultiplication qui a exactement la même valeur que le rapport de démultiplication entre le moteur 6 et la roue 5. Par conséquent chaque position du disque annulaire 23 correspond exactement à une position angulaire de la roue 5. Ceci s'applique également lorsque la roue 5 est à même de tourner sur plus de 360 . Etant donné qu'à la fois le capteur 17 et le dis- positif de détection 25 travaillent sans contact et sans forces rétroactives, l'engrenage 22 peut avoir un dimen- sionnement relativement petit. Par exemple il peut s'agir d'un engrenage en matière plastique, qui ne peut assumer aucune fonction de charge, mais simplement déplace le disque annulaire 23. Il peut par conséquent avoir des dimensions suffisamment faibles pour être disposé dans le boîtier 5 conjointement avec le capteur 17. Par conséquent le moteur 6 comportant l'ensemble à capteur 16 peut, pour ainsi dire, être préfabriqué et intégré dans le véhicule sous la forme d'une unité complète. Par conséquent l'ensemble à capteur est également relativement bien pro- tégé vis-à-vis de la pollution et d'un endommagement. Le fait qu'à la fois le capteur 17 et le dispositif de détection 25 détectent la position angulaire de l'arbre 7 pratiquement dans la même position a pour effet que l'on ne peut pas s'attendre à l'apparition d'erreurs, qui apparaissent en raison de rapports de démultiplication différents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de direction comportant un trans- ducteur de l'angle de braquage, une unité d'entraînement de direction comportant un moteur et un premier engrenage, au moins une roue entraînée par l'unité d'entraînement de direction et un ensemble à capteur pour détecter la position angulaire de la roue avec un dispositif de détection qui produit un signal de référence pour au moins une position de référence du dispositif de direction, caractérisé en ce que le dispositif de détection (25) est raccordé au moteur (6) par l'intermédiaire d'un second engrenage (22). 2. Dispositif de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de démultiplication du second engrenage (22) est suffisamment élevé et que son arbre de sortie (23) raccordé au dispositif de détection (25) n'exécute pas plus d'une rotation complète lorsque la roue entrainée (5) se déplace d'une position extrême à l'autre. 3. Dispositif de direction selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second engrenage (22) possède le même rapport de démultiplication que le produit de tous les rapports de démultiplication entre l'arbre de sortie (7) du moteur et la roue entraînée (5). 4. Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second engrenage (22) et le dispositif de détection (25) sont intégrés dans l'unité d'entraînement de direction (4). 5. Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le disposi- tif de détection (25) est agencé sous la forme d'un dispo- sitif de détection travaillant sans contact. 6. Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le disposi- tif de détection (25) n'applique aucune force de réaction à l'arbre de sortie (23) du second engrenage (22). 7. Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble à capteur (16) comprend un capteur (17), qui détecte un déplacement relatif de l'arbre (7) du moteur, le capteur (17) produisant plus d'une impulsion à chaque rotation. 8. Dispositif de direction selon la revendication 7, caractérisé en ce que le nombre d'impulsions à chaque rotation est une puissance du nombre 2. 9. Dispositif de direction selon l'une ou l'autre des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le dispo- sitif de détection (25) et le capteur (17) sont raccordés à un dispositif de commande (14), qui comporte un compteur qui compte positivement les impulsions de rotation dans un sens et négativement les impulsions de rotation dans l'autre sens, et il est prévu un dispositif de commande qui produit un signal d'erreur, si le compteur dépasse zéro d'une valeur prédéterminée lorsque le dispositif de détec- tion (21) affiche le franchissement de la position de réfé- rence. 10. Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une partie de l'arbre de sortie (7) du moteur (6), sur laquelle est disposé le capteur (17), traverse le second engrenage (22).