Brevet FR2930752A1 — publié le 20091106

La présente invention concerne un système de direction d'un véhicule automobile, comportant un volant de direction qui entre en prise avec une crémaillère par l'intermédiaire d'un pignon de direction d'une colonne de direction, un couple de direction pouvant être appliqué sur la crémaillère par un conducteur par l'intermédiaire du volant de direction, et comportant une unité d'assistance de direction munie d'un moteur électrique et d'un étage de transmission, un couple de direction assisté pouvant être appliqué sur la crémaillère par l'intermédiaire du moteur électrique de l'unité d'assistance de direction, lequel entre en prise avec la crémaillère par l'intermédiaire de l'étage de transmission. Par le document DE 10 2005 032 037 B4, on connaît un système de direction pour véhicule automobile, dans lequel un volant de direction engrène avec une crémaillère par l'intermédiaire d'un pignon de direction d'une colonne de direction, un couple de direction pouvant être appliqué sur la crémaillère. En outre, le système de direction selon cet état de la technique comporte une unité d'assistance de direction électrique, laquelle comprend un moteur électrique, une force d'assistance électrique pouvant être appliquée sur la crémaillère au moyen de l'unité d'assistance de direction. Dans des systèmes de direction munis d'une telle unité d'assistance de direction électrique, il est difficile de générer sur le volant de direction une impression de direction expressive pour le conducteur, étant donné qu'une unité d'assistance de direction électrique possède une grande inertie, en particulier une inertie de rotation. De ce fait, la transmission des signaux de la chaussée sur le volant est fortement diminuée, ce qui, en fin de compte, génère pour le conducteur une impression de direction filtrée par un filtre passe-bas et seulement peu authentique. Il convient donc de satisfaire à la demande exigeant un système de direction avec une unité d'assistance de direction électrique, qui fournisse au conducteur une authentique impression de direction et permette donc d'améliorer l'impression de direction pour le conducteur. À partir de là, le but de la présente invention est de concevoir un système de direction nouveau pour un véhicule automobile, lequel 5 permet d'améliorer l'impression de direction. Ce but est atteint selon l'invention avec un système de direction de véhicule automobile, du type précité, caractérisé par le fait qu'au moins un capteur détecte par une technique de mesure une force exercée sur un palier de l'unité d'assistance de direction, ladite unité 10 d'assistance de direction générant le couple de direction assisté en fonction du couple de direction appliqué par le conducteur et en fonction de la force exercée sur le palier, détectée par la technique de mesure. Dans le système de direction selon l'invention, une force exercée 15 sur un palier de l'unité d'assistance de direction électrique est détectée par une technique de mesure. Le couple de direction assisté, appliqué par l'unité d'assistance de direction sur la crémaillère est, selon l'invention, fonction du couple de direction appliqué par le conducteur, et est fonction, en outre, de la 20 force exercée sur le palier, détectée par la technique de mesure. En contournant la grande inertie de l'unité d'assistance de direction électrique, il est ainsi possible de fournir au conducteur une bonne impression de direction. De manière avantageuse, l'étage de transmission de l'unité 25 d'assistance de direction peut être logé sur un boîtier de direction par l'intermédiaire d'un palier, le ou chaque capteur détectant au moyen d'une technique de mesure la force exercée sur ledit palier. Il est ainsi possible d'améliorer davantage la robustesse et la fiabilité du système de direction, en particulier en ce qui concerne la production du couple 30 de direction assisté. Des modes de réalisation améliorés préférés de l'invention découlent de la description ci-après, d'exemples de réalisation non limitatifs, représentés sur le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue très schématisée d'un système de direction selon l'invention ; la figure 2 est un schéma fonctionnel pour mieux mettre en évidence le système de direction selon l'invention ; et la figure 3 représente un détail du système de direction de la figure 1. La figure 1 est une représentation schématique d'un système de direction d'un véhicule automobile, ledit système de direction comportant une crémaillère 10, avec laquelle des roues 11, 12 sont en prise par l'intermédiaire de porte-fusée non représentés. En outre, fait également partie du système de direction un volant 13 qui est couplé à la crémaillère 10 par l'intermédiaire d'un pignon 14 d'une colonne de direction 15, un couple de direction ML pouvant être appliqué par un conducteur sur la crémaillère 10 par l'intermédiaire du volant 13. En ce qui concerne la colonne de direction 15, il peut s'agir, par exemple, d'une colonne de direction mécanique, hydraulique ou électrique. En outre, le système de direction de la figure 1 comporte une unité d'assistance de direction 16 électrique, qui comprend un moteur électrique 17, ainsi qu'un étage de transmission 18, ledit moteur électrique 17 entraînant la crémaillère 10 par l'intermédiaire de l'étage de transmission 18. Au moyen du moteur électrique 17, il est possible d'appliquer un couple de direction assisté MM électrique sur la crémaillère 10 par l'intermédiaire de l'étage de transmission 18. Selon la figure 1, l'unité d'assistance de direction 16 électrique est montée sur un boîtier de direction 20 par l'intermédiaire d'un palier 19, ledit palier 19 étant réalisé entre le boîtier de direction 20 et l'étage de transmission 18 de l'unité d'assistance de direction 16. Pendant le déplacement du véhicule, des forces FsL, FsR des porte-fusée agissent en tant que signaux de la chaussée sur la crémaillère 10. Étant donné qu'une unité d'assistance de direction 16 électrique dispose d'une grande masse d'inertie, les forces FsL, FsR des porte-fusée, dans les systèmes de direction connus par l'état de la technique, sont filtrées et absorbées au moins partiellement par l'unité d'assistance de direction 16, de telle sorte que dans les systèmes de direction connus par l'état de la technique, les signaux de la chaussée peuvent être transmis seulement incomplètement sur le volant 13. Dans ces systèmes de direction connus, il se produit en règle générale un filtrage par filtre passe-bas, des signaux de la chaussée importants n'étant pas transmis au conducteur par l'intermédiaire du volant de direction 13 et aucune impression de direction authentique n'étant procurée au conducteur. Dans le sens de la présente invention, il est proposé de détecter par une technique de mesure au moyen d'au moins un capteur une force FG agissant en cours de déplacement du véhicule sur le palier 19 de l'unité d'assistance de direction 16. La force FG détectée par la technique de mesure est en outre proportionnelle aux forces FsL, FsR des porte-fusée exercées réellement sur la crémaillère 10. En fonction de la force FG et en fonction du couple de direction ML appliqué par le conducteur, le moteur électrique 17 de l'unité d'assistance de direction 16 fournit à la crémaillère 10 le couple de direction assisté MM électrique. Il est donc possible de fournir une authentique impression de direction et des signaux de la chaussée peuvent être transmis au conducteur, lesquels signalent par exemple une qualité de la surface de roulement et/ ou des variations dans le revêtement de la chaussée. La figure 2 illustre la mise à disposition du couple de direction assisté MM électrique par le moteur électrique 17 de l'unité d'assistance de direction en fonction du couple de direction ML appliqué par le conducteur et en fonction de la force FG. Ainsi, selon la figure 2, le couple de direction ML appliqué par le conducteur peut être acheminé en tant que grandeur d'entrée vers un bloc 21, sachant que dans le bloc 21 le couple de direction ML développé par le conducteur est amplifié en particulier en fonction d'un angle de braquage et/ou d'une vitesse de braquage et/ou d'une vitesse du véhicule. La force FG est acheminée vers un bloc 22, dans lequel elle est convertie en un couple correspondant. Une grandeur de sortie du bloc 21 est acheminée vers un bloc 23 en tant que grandeur d'entrée, un filtrage facultatif étant effectué dans le bloc 23. En outre, la grandeur de sortie du bloc 21 est compensée avec la grandeur de sortie du bloc 22 et la grandeur déterminée par cette compensation est acheminée vers le bloc 24, dans lequel peut également être effectué un filtrage facultatif. Les grandeurs de sortie des blocs 23 et 24 sont alors compensées entre elles, selon la figure 2, en vue de déterminer le couple de direction assisté MM électrique fourni par le moteur électrique 17. Dans le système de direction selon l'invention, lequel comporte une unité d'assistance de direction 16 électrique, la force FG exercée sur le palier 19, par lequel l'unité d'assistance de direction électrique 16 est logée sur le boîtier de direction 20, est donc détectée par une technique de mesure, sachant que le couple de direction assisté MM électrique est déterminé en fonction de ladite force FG et en fonction du couple de direction ML appliqué par le conducteur. La détection par une technique de mesure de la force FG exercée sur le palier 19 est, dans ce cas, une détection directe ou indirecte, à savoir de telle sorte que la force FG détectée est indépendante des inerties de rotation de l'unité d'assistance de direction 16. De ce fait, il est possible, malgré une masse inertielle élevée de l'unité d'assistance de direction 16 électrique de générer sur le volant de direction 13 du système de direction une bonne impression de direction fonction des signaux de la chaussée. Ainsi, la force FG détectée est, en effet, proportionnelle à la force exercée réellement sur la crémaillère ou à la force exercée réellement sur les porte-fusée. Pour détecter par une technique de mesure la force FG exercée sur le palier 19, il est possible de procéder, par exemple, comme il est décrit ci-après par référence à la figure 3. La figure 3 représente une transmission à circulation de billes avec la crémaillère 10, l'écrou à circulation de billes 25 et le roulement à billes 26, ledit roulement à billes 26 formant une contre-butée. Ainsi, dans l'exemple de réalisation de la figure 3 est représenté un écrou à circulation de billes 25 dans l'étage de transmission 18 de l'unité d'assistance de direction 16 électrique, par l'intermédiaire duquel l'unité d'assistance de direction 16 entre en prise avec la crémaillère 10. Par l'intermédiaire d'un roulement à billes 26, entrant en prise avec l'écrou à circulation de billes 25, l'étage de transmission 18 et donc l'unité d'assistance de direction 16 sont logés sur le boîtier de direction 20, sachant que, pour l'appui sur le boîtier de direction 20, il est prévu un élément intermédiaire 27 qui, dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, est réalisé sous forme de palier élastique. Ainsi, un élastomère est associé au roulement à billes 26, par lequel un palier élastique, à savoir l'élément intermédiaire 27, est réalisé dans la zone du boîtier de direction 20, lequel palier élastique autorise un mouvement de translation relatif entre le roulement à billes 26 et le boîtier de direction 20 dans la direction de la double flèche 28. Conformément à la figure 3, trois capteurs 29 sont associés au boîtier de direction 20, lesquels peuvent être conçus sous forme de capteurs à effet Hall et coopèrent avec un aimant 30 associé au roulement à billes 26. En fonction du déplacement du roulement à billes 26 et de l'aimant 30 associé dans la direction de la double flèche 28 par rapport aux capteurs 29 associés au boîtier de direction 20, ceux-ci délivrent un signal qui correspond au déplacement du roulement à billes 26 et donc de l'étage de transmission 18 par rapport au boîtier de direction 20 fixe, la force FG pouvant être calculée à partir de ce déplacement et de la rigidité de l'élément intermédiaire 27 réalisé sous forme d'élément élastomère. La force FG, détectée de la manière ci-dessus par une technique de mesure, d'un palier 19 élastique entre le boîtier de direction 20 et l'unité d'assistance de direction 16 est calculée indirectement et est indépendante des inerties de rotation de l'unité d'assistance de direction 16. L'utilisation d'au moins deux capteurs représente un système redondant, souhaitable pour des raisons de sécurité, pour la mesure de la force exercée sur un palier. À la différence de l'exemple de réalisation représenté, il est également possible de calculer directement la force exercée sur un palier de préférence non élastique, à savoir par l'utilisation d'au moins un capteur piézoélectrique, de préférence piézocéramique. REVENDICATIONS1. Système de direction d'un véhicule automobile, comportant un volant de direction (13) qui entre en prise avec une crémaillère (10) par l'intermédiaire d'un pignon (14) de direction d'une colonne de direction (15), un couple de direction pouvant être appliqué sur la crémaillère par un conducteur par l'intermédiaire du volant de direction (13), et comportant une unité d'assistance de direction (16) munie d'un moteur électrique (17) et d'un étage de transmission (18), un couple de direction assisté pouvant être appliqué sur la crémaillère (10) par l'intermédiaire du moteur électrique (17) de l'unité d'assistance de direction (16), lequel entre en prise avec la crémaillère par l'intermédiaire de l'étage de transmission (18), caractérisé en ce qu'au moins un capteur (29) détecte par une technique de mesure une force exercée sur un palier (19) de l'unité d'assistance de direction (16), et en ce que ladite unité d'assistance de direction génère le couple de direction assisté en fonction du couple de direction appliqué par le conducteur et en fonction de la force exercée sur le palier (19), détectée par la technique de mesure. 2. Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force exercée sur le palier (19), détectée par la technique de mesure, est proportionnelle à une force réelle exercée sur la crémaillère (10). 3. Système de direction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou chaque capteur (29) détecte directement ou indirectement la force exercée sur le palier (19) de l'unité d'assistance de direction (16), de telle sorte que la force détectée est indépendante des inerties de rotation de l'unité d'assistance de direction (16). 4. Système de direction selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étage de transmission (18)de l'unité d'assistance de direction (16) est logé sur un boîtier de direction (20) par l'intermédiaire d'un palier (19), et en ce que le ou chaque capteur (29) détecte par une technique de mesure la force exercée sur ledit palier (19). 5. Système de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étage de transmission (18) de l'unité d'assistance de direction (16) est logé sur le boîtier de direction (20) par l'intermédiaire d'un palier élastique (19), et en ce que la force exercée sur ledit palier est calculée indirectement à partir d'un déplacement de l'étage de transmission par rapport au palier élastique et à partir de la rigidité de celui-ci. 6. Système de direction selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins deux capteurs à effet Hall (29) détectent le déplacement de l'étage de transmission (18) par rapport au palier élastique (19) . 7. Système de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étage de transmission (18) de l'unité d'assistance de direction (16) est logé sur le boîtier de direction (20) par l'intermédiaire d'un palier non élastique, et en ce que la force exercée sur le palier est calculée directement. 8. Système de direction selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins deux capteurs piézoélectriques détectent la force exercée sur le palier.