Brevet FR2850076A1 — publié le 20040723

I La présente invention concerne, de façon générale, les véhicules automobiles équipés d'une direction assistée électrique. Cette invention se rapporte, plus particulièrement, à un dispositif de protection des butées de fin de course d'une direction assistée électrique. La partie mécanique d'une direction de véhicule, à savoir l'ensemble constitué par le volant de conduite, la colonne de direction, le pignon et la crémaillère, dispose de façon habituelle de butées de fin de course. Ces dernières servent à marquer la fin de la rotation du volant, dans un sens ou dans l'autre, et à amortir le déplacement de la crémaillère lorsque 10 celle-ci arrive à une extrémité de sa course dans le carter de direction. Grâce à ces butées de fin de course, le conducteur du véhicule ne ressent pas de chocs violents en cas de braquage complet à droite ou à gauche, et la partie mécanique de la direction est préservée. Cependant, les butées mécaniques s'usent progressivement avec 15 le temps, le nombre d'actions d'amortissement et surtout la violence éventuelle des chocs contre ces butées. Le comportement du conducteur est donc un facteur important de la durée de vie des butées de fin de course de la direction. Les conséquences de cette situation, après usure des butées, sont alors une augmentation importante du bruit et une dégradation du confort de la 20 direction, avec un risque de détériorations futures des pièces mécaniques de la direction. Par ailleurs, dans le cas d'un véhicule équipé d'une direction assistée électrique, la régulation de cette direction permet, en fonction d'un certain nombre de paramètres, de définir à tout moment un couple ou un effort 25 d'assistance, pouvant amplifier ou au contraire compenser l'effort appliqué par le conducteur au volant, selon des "lois" prédéfinies. Compte tenu de ceci, le but premier de la présente invention est d'assurer la protection des butées de fin de course, donc de prolonger fortement la durée de vie de ces butées, ceci quel que soit le comportement du 30 conducteur, en mettant à profit les possibilités offertes par le système d'assistance électrique d'une direction. Au-delà de cet objectif, l'invention peut même viser la suppression physique des butées de fin de course de la direction, en créant les butées virtuelles par la seule régulation de la direction assistée électrique, en vue d'une réduction du cot de la direction complète. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un dispositif de protection des butées de fin de course d'une direction assistée électrique de véhicule automobile, le dispositif traitant des signaux représentatifs de la position absolue du volant de conduite du véhicule, de la vitesse de rotation du volant, et du couple correspondant à l'effort exercé sur le volant par le conducteur du véhicule, et ce dispositif déterminant un couple d'effort total 5 autorisé sur la direction, tenant compte de l'effort exercé sur le volant et de l'effort d'assistance, de manière à limiter cet effort à l'approche des positions de fin de course de la direction, en particulier en cas de rotation rapide du volant. L'idée inventive consiste ainsi à ajouter un bloc fonctionnel dans les moyens de détermination du couple d'assistance, de manière à prendre en 10 charge spécifiquement la protection des butées de fin de course de la direction, le bloc fonctionnel utilisant les informations suivantes: position absolue du volant, déterminée par un capteur d'angle ou par une estimation résultant d'un calcul; - vitesse de rotation du volant, déterminée par calcul, c'est-à-dire 15 par dérivation, par rapport au temps, de la position du volant; - couple d'effort du conducteur au volant, déterminé par un capteur de couple. A partir de ces informations, le bloc additionnel détermine une loi de limitation de l'assistance électrique, en fonction de la position et de la 20 vitesse actuelle du volant, de manière à "anticiper" l'arrivée en butée du volant, afin d'empêcher tout choc violent en fin de course. La limitation de l'assistance électrique fait que l'effort à fournir par le conducteur, en fin de rotation du volant, sera d'autant plus important que le conducteur essayera de donner un "coup de volant" rapide et dans une position proche de la butée. Dans ces conditions, la durée de vie des butées de la direction peut être fortement prolongée et garantie, quel que soit le comportement du conducteur. Dans le concept de base de l'invention, l'effort d'assistance, quoique réduit à l'approche de la butée, reste orienté dans le même sens que 30 l'effort exercé par le conducteur sur le volant, de sorte que la butée physique sera atteinte, toutefois avec un faible choc qui évitera, ou du moins ralentira fortement, l'usure et/ou la dégradation des butées. Cependant, selon un mode de réalisation perfectionné du dispositif objet de l'invention, ce dispositif est prévu pour que l'effort d'assistance, 35 développé à l'approche de la fin de course de la direction, soit un effort résistant, s'opposant à l'effort du conducteur sur le volant, de manière à empêcher l'arrivée en butée de la direction. Autrement dit, l'assistance agit alors en opposition à l'effort exercé par le conducteur, et ainsi la régulation de l'effort d'assistance intervient sous la forme d'une compensation plus ou moins complète de l'effort appliqué par le conducteur au volant. De cette manière, il 5 est obtenu une butée "virtuelle", résultant de la seule régulation de la direction assistée électrique, ce qui apporte une efficacité et une économie supplémentaires. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, 10 une forme d'exécution de ce dispositif de protection des butées de fin de course d'une direction assistée électrique, et illustrant le fonctionnement de ce dispositif: Figure 1 est une vue en perspective, très schématique, d'une direction assistée électrique recevant le dispositif objet de l'invention; Figure 2 est un organigramme qui illustre le fonctionnement de ce dispositif; Figure 3 représente une famille de courbes caractéristiques du fonctionnement de ce dispositif. La figure 1 montre les éléments mécaniques habituels d'une 20 direction de véhicule automobile, à savoir un volant de conduite 2 lié à une colonne de direction 3, dont l'extrémité éloignée du volant 2 porte un pignon de direction en prise avec une crémaillère 4, montée coulissante dans un carter de direction 5. Les deux extrémités opposées de la crémaillère 4 sont respectivement liées, par l'intermédiaire de biellettes 6 et 7, aux roues 25 directrices droite et gauche du train avant du véhicule. S'agissant ici d'une direction assistée électrique, celle-ci comprend encore un moteur électrique d'assistance 8, à deux sens de rotation, dont l'arbre de sortie est accouplé, par l'intermédiaire d'un réducteur 9 par exemple à vis sans fin et roue tangente, à la colonne de direction 3, de manière à 30 transmettre un couple moteur (éventuellement aussi un couple résistant) à cette colonne de direction 3. Le moteur électrique d'assistance 8 est piloté par un calculateur électronique 10 qui reçoit, entre autres, un signal électrique A issu d'un capteur 11 de l'angle du volant 2, ou de toute autre grandeur équivalente, c'est-à-dire 35 représentative de l'angle instantané de braquage du véhicule automobile concerné. Le calculateur électronique 10 reçoit aussi un signal C issu d'un capteur 12 du couple exercé sur le volant 2 par le conducteur du véhicule. Il est encore prévu ici un capteur 13 de la position du moteur électrique d'assistance 8. Dans le calculateur électronique 10, il est ici distingué un bloc 5 fonctionnel 14 qui reçoit et traite les signaux A et C issus respectivement du capteur d'angle 11 et du capteur de couple 12, et qui traite aussi un signal B représentatif de la vitesse de rotation du volant 2, ce dernier signal B pouvant être obtenu par le calcul, en tant que dérivée par rapport au temps de l'angle du volant 2, donc du signal A. A partir de ces signaux A, B et C, le bloc fonctionnel 14 intervient, notamment à l'approche des butées de braquage à droite ou à gauche, pour piloter le moteur électrique d'assistance 8 de manière à exercer, par ce moteur 8, un effort d'assistance tel que l'effort total, somme de l'effort exercé par le conducteur et de l'effort d'assistance, ne dépasse pas une valeur limite 15 prédéterminée. L'algorithme mis en oeuvre (voir figue 2) limite fortement cet effort total, en fonction des signaux A, B et C, lorsque l'angle du volant se rapproche de la butée. Cette limitation de l'effort peut être représentée, comme l'illustre la figure 3, par une famille de courbes, l'angle du volant A en degrés étant porté 20 en abscisses, et l'effort maximum autorisé au niveau du pignon de direction étant porté en ordonnées, en pourcentage, comme fonction de l'angle du volant A. A titre d'exemple, sont ici indiquées trois courbes Cl, C2 et C3, soit: - une courbe supérieure Cl, pour une vitesse du volant inférieure à X degrés par seconde; - une courbe intermédiaire C2, pour une vitesse du volant comprise entre les deux valeurs X et Y (en degrés/seconde); - une courbe inférieure C3, pour une vitesse du volant supérieure à Y degrés par seconde. Ainsi, plus la vitesse du volant est élevée, plus l'action du dispositif 30 est "anticipée", de manière à empêcher tout choc violent en fin de course. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de protection des butées de fin de course d'une direction assistée électrique, qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation respectant le 35 même principe, quels que soient notamment: les moyens de mesure, ou de détermination par le calcul, de l'angle du volant ou autre grandeur significative équivalente; - le détail de l'organigramme de fonctionnement du dispositif; - les particularités de la direction assistée électrique, par exemple 5 le point d'action du moteur électrique d'assistance qui peut être situé sur la colonne de direction, ou sur le pignon de direction, ou encore directement sur la crémaillère. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection des butées de fin de course d'une direction assistée électrique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il 5 traite des signaux (A, B, C) représentatifs de la position absolue du volant de conduite (2) du véhicule, de la vitesse de rotation du volant (2), et du couple correspondant à l'effet exercé sur le volant (2) par le conducteur du véhicule, et en ce qu'il détermine un couple d'effort total (Cl, C2, C3) autorisé sur la direction, tenant compte de l'effort exercé sur le volant et de l'effort 10 d'assistance, de manière à limiter cet effort à l'approche des positions de fin de course de la direction, en particulier en cas de rotation rapide du volant (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position absolue du volant (2) est déterminée par un capteur d'angle (11). 15 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position absolue du volant (2) est déterminée par une estimation résultant d'un calcul. 4. Calcul selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du volant (2) est déterminée par calcul, en particulier par dérivation, par rapport au temps, de la position du volant (2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu pour que l'effort d'assistance, développé à l'approche de la fin de course de la direction, soit un effort résistant, s'opposant à l'effort du conducteur sur le volant (2), de manière à empêcher l'arrivée en butée de la direction.