Brevet FR2900892A1 — publié le 20071116

"Dispositif de direction assistée d'un véhicule" La présente invention concerne un dispositif de direction assistée d'un véhicule, notamment un véhicule 5 automobile. Elle s'applique à une direction découplée permettant d'actionner les roues directrices du véhicule sans lien mécanique direct entre le volant constituant l'organe de direction et la crémaillère constituant 10 l'organe de braquage des roues directrices. Un tel dispositif est connu sous la dénomination "Steer by Wire" dont l'architecture est représentée en figure 1. Le dispositif "Steer by Wire" comprend ainsi un 15 volant de direction 1 solidaire d'un arbre 2 d'un actionneur électrique 3 constitué par un moteur électrique auquel sont appliquées des consignes de courant ou de tension calculées par une unité de commande électronique 4 et un autre actionneur électrique 20 5 constitué par un moteur électrique dont l'arbre de sortie porte un pignon 6 en engrènement avec une crémaillère de direction 7 permettant de commander le pivotement des roues directrices du véhicule en fonction des manoeuvres de direction effectuées sur le volant de 25 direction 1. Le moteur électrique 5 est piloté par des consignes de courant ou de tension calculées par une autre unité de commande électronique 8. Le moteur électrique 3 est également appelé moteur de retour d'effort et le moteur électrique 5 est 30 également appelé moteur de direction. Les deux unités de commande électronique 4, 8 sont reliées par des lignes L1, L2 respectivement de pôle négatif et de pôle positif au réseau d'alimentation électrique de bord du véhicule. 35 Le volant de direction 1 est couplé à un capteur d'angle du volant, non représenté, fournissant un angle e de braquage du volant 1 à une entrée de l'unité de commande électronique 8. Lorsque le conducteur tourne le volant 1, l'angle de braquage e est appliqué à l'unité de commande électronique 8 qui commande le moteur de direction 5 accouplé à la crémaillère 7, un asservissement de position étant ainsi réalisé sur celle-ci. Lors du déplacement en translation de la crémaillère 7, le couple P résistant au déplacement de celle-ci est mesuré par un capteur, non représenté, et transmis à l'unité de commande électronique 4 pilotant le moteur électrique de retour d'efforts 3. De la sorte, un asservissement de couple est réalisé sur ce moteur qui permet ainsi de disposer d'une interface homme-machine "IHM" haptique, nécessaire au conducteur pour évaluer l'effort exercé sur la direction. Les flèches présentes en figure 1 symbolisent le sens de circulation de diverses puissances électriques. Ainsi, les deux moteurs électriques 3, 5 fournissent une puissance mécanique directement tirée de la puissance électrique Prés du réseau électrique de bord du véhicule. Cette puissance est répartie en deux puissances, une puissance électrique Pmot ou Pcrém d'alimentation du moteur électrique 5 nécessaire au déplacement de la crémaillère 7 et une puissance électrique Pret nécessaire au retour d'efforts sur le volant de direction 1. On obtient ainsi l'équation suivante : Pcrém = Pmot où Pmot est sensiblement égale à Prés. Il est à noter que la plus grande partie de la puissance électrique du réseau Prés est distribuée vers le moteur de direction 5 ayant une puissance électrique, par exemple d'environ 900W, plus élevée que la puissance électrique, par exemple d'environ 200W, du moteur de retour d'efforts 3. Par conséquent, le réseau d'alimentation électrique de bord du véhicule doit fournir une grande puissance électrique d'alimentation des deux moteurs électriques de retour d'efforts 3 et de direction 5 qui consomment beaucoup d'énergie. La présente invention a pour but d'éliminer l'inconvénient ci-dessus de l'architecture classique du dispositif de direction assistée du type "Steer by Wire" en proposant un dispositif de direction assistée consommant moins de puissance sur le réseau électrique de bord du véhicule. A cet effet, selon l'invention, le dispositif de direction assistée d'un véhicule comprenant un organe de direction, tel qu'un volant de direction, découplé de l'organe de braquage des roues directrices du véhicule, un actionneur électrique, tel qu'un moteur électrique, appliquant un effort de braquage sur l'organe de braquage, un actionneur électrique de restitution d'efforts de braquage sur l'organe de direction, et au moins une unité de commande électronique reliée au réseau d'alimentation électrique de véhicule et permettant de piloter au moins l'actionneur électrique de braquage des roues directrices suivant des consignes de courant ou de tension calculées par l'unité de commande et appliquées à l'actionneur électrique de braquage, est caractérisé en ce que l'actionneur de restitution d'efforts est constitué par un générateur de courant électrique, tel qu'un alternateur, fournissant du courant électrique à l'unité de commande lorsque l'organe de direction est manoeuvré et qui est appliqué par cette unité à l'actionneur de braquage des roues directrices en tant que partie du courant ou de la tension de consigne de pilotage de cet actionneur. De préférence, une diode est disposée entre l'unité de commande et le réseau d'alimentation électrique pour empêcher la circulation du courant débité par le générateur dans le réseau d'alimentation électrique. Lorsque l'organe de direction est un volant, un multiplicateur de vitesse de rotation du volant est interposé entre le volant et l'arbre du générateur de courant électrique. Lorsque le générateur est un alternateur, ce dernier fait partie d'une machine électrique tournante réversible pouvant être pilotée par l'unité de commande en mode de fonctionnement de moteur électrique lors d'une faible vitesse de rotation du volant de direction pour appliquer un couple résistant au volant. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente un dispositif connu de 15 direction assistée d'un véhicule, du type "Steer by Wire" déjà décrite ; et - la figure 2 représente le dispositif de direction assistée d'un véhicule conforme à l'invention. Le dispositif de direction assistée d'un véhicule 20 représenté en figure 2 est du type "Steer by Wire" et comprend, comme pour celui de la figure 1, un volant de direction 1 accouplé à un arbre 2 d'entraînement d'un actionneur électrique 3 de restitution d'efforts sur le volant 1, un actionneur électrique 5, tel qu'un moteur 25 électrique de braquage des roues directrices du véhicule et dont l'arbre moteur porte un pignon 6 en engrènement avec une crémaillère de direction 7, une unité de commande électronique 8 à l'entrée de laquelle est appliqué un signal électrique représentatif de l'angle e 30 de braquage du volant 1 provenant d'un capteur d'angle de braquage, non représenté, couplé à l'arbre 2 de ce volant, l'unité 8 permettant d'appliquer au moteur électrique 5 des consignes de courant ou de tension calculées par l'unité 8 suivant notamment l'angle de 35 braquage du volant de direction 1. Lorsque la crémaillère 7 est déplacée par le moteur électrique 5 piloté par l'unité de commande électronique 8, le couple résistant au déplacement r de la crémaillère 7 est mesuré et transmis à une autre unité de commande électronique 4. Les deux unités électroniques de commande 4 et 8 sont reliées au réseau d'alimentation de bord du véhicule par l'intermédiaire de ligne d'alimentation L1, L2 reliées aux pôles positif et négatif de ce réseau d'alimentation. Selon l'invention, l'actionneur électrique 3 est constitué par un générateur de courant électrique, tel qu'un alternateur, apte à fournir un courant triphasé à l'unité de commande électronique 4 qui le convertit en courant continu appliqué à l'unité de commande électronique 8. Ainsi, le générateur 3 fournit une puissance électrique à partir d'une puissance mécanique issue du conducteur. Le volant de direction 1 est accouplé à l'arbre du générateur 3 par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse 9, connu en soi, augmentant ainsi la vitesse de rotation appliquée au volant 1 par le conducteur. Le multiplicateur 9 permet au générateur 3 de fournir un courant électrique lorsque le volant de direction est tourné à une vitesse déterminée relativement faible. Ainsi, lorsque le volant de direction 1 est tourné par le conducteur, le générateur 3 fournit une puissance électrique triphasée Pcond produite en quelque sorte par le conducteur et appliquée à l'unité de commande électronique 4 qui la convertit en puissance continue pour fournir un courant électrique continu à l'unité de commande électronique 8 utilisant ce courant en tant que partie du courant ou de tension de consigne de pilotage du moteur électrique de braquage des roues directrices par l'intermédiaire de la crémaillère 7. Lorsque le générateur 3 débite du courant, un couple résistant est présent sur son arbre et comme celui-ci est relié au volant de direction 1, le conducteur perçoit un effort ou couple résistant au volant de direction 1, permettant d'obtenir une interface homme-machine "IHM" haptique, nécessaire au conducteur pour évaluer l'effort exercé sur la direction comme dans l'architecture du dispositif de la figure 1. Pour empêcher que le courant généré par le générateur 3 puisse circuler dans le réseau d'alimentation de bord du véhicule de manière que ce courant puisse être utilisé pour alimenter le moteur de direction 5, une diode 10 est placée en tête de réseau, c'est-à-dire que sa cathode est reliée à la ligne de potentiel positif L2. Selon ce mode de fonctionnement, la puissance électrique Prés fournie par le réseau électrique de bord du véhicule se trouve réduite puisqu'une partie de la puissance électrique nécessaire au fonctionnement de la direction est générée par le générateur 3 et donc par le conducteur (P,, )d On obtient ainsi l'équation suivante : Pcrém t où Pmot est sensiblement égale à Prés + d L'avantage du dispositif de l'invention est donc d'économiser de l'énergie qui au lieu d'être prélevée du réseau électrique de bord du véhicule, provient du conducteur du véhicule par l'intermédiaire du générateur de courant 3. Dans certaines phases de vie du véhicule, par exemple lors d'une très faible vitesse de rotation du volant de direction 1 lorsque le véhicule circule sur un virage prolongé ou roule sur une autoroute, il est nécessaire d'appliquer un effort au volant de direction 1 notamment pour des questions de prestation et de sécurité. Dans ces conditions, l'alternateur constituant le générateur électrique 3 fait partie d'une machine électrique tournante réversible de manière que cette machine puisse passer du mode de fonctionnement alternateur en mode de fonctionnement moteur électrique en agissant sur la commande des composants électroniques de puissance présents dans l'unité de commande électronique 8 de manière à alimenter en courant continu l'alternateur 3 à partir du réseau de puissance Prés. De la sorte, le dispositif applique un couple résistant au volant de direction 1 de la même manière que dans le dispositif classique de la figure 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de direction assistée d'un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant un organe de direction (1), tel qu'un volant de direction, découplé de l'organe (7) de braquage des roues directrices du véhicule, un actionneur électrique (5), tel qu'un moteur électrique, appliquant un effort de braquage sur l'organe de braquage (7), un actionneur électrique (3) de restitution d'efforts de braquage sur l'organe de direction (1), et au moins une unité de commande électronique (8) reliée au réseau d'alimentation électrique du véhicule et permettant de piloter au moins l'actionneur électrique (5) de braquage des roues directrices suivant des consignes de courant ou de tension calculées par l'unité de commande (8) et appliquées à l'actionneur électrique de braquage (5), caractérisé en ce que l'actionneur (3) de restitution d'efforts est constitué par un générateur de courant électrique, tel qu'un alternateur, fournissant du courant électrique à l'unité de commande (8) lorsque l'organe de direction (1) est manoeuvré et qui est appliqué par cette unité à l'actionneur (5) de braquage des roues directrices en tant que partie du courant ou de la tension de consigne de pilotage de cet actionneur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une diode (10) est disposée entre l'unité de commande (8) et le réseau `alimentation électrique pour empêcher la circulation du courant débité par le générateur (3) dans le réseau d'alimentation électrique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque l'organe de direction est un volant (1), un multiplicateur (9) de vitesse de rotation du volant (1) est interposé entre le volant (1) et l'arbre du générateur de courant électrique (3). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lorsque le générateur est un alternateur (3),ce dernier fait partie d'une machine électrique tournante réversible pouvant être pilotée par l'unité de commande (8) en mode de fonctionnement de moteur électrique lors d'une faible vitesse de rotation du volant de direction (1) pour appliquer un couple résistant au volant (1).