Brevet FR3113024A1 — publié le 20220204

La présente invention concerne un procédé de freinage magnétique d’une colonne de direction (4) inclus dans un système de direction d’un véhicule pour faciliter l’installation et la désinstallation du conducteur dans le véhicule et protéger des butées mécaniques angulaires disposées de part et d’autre de la colonne de direction (4), ledit véhicule comprenant un moteur de véhicule, ledit système de direction (1) comprenant au moins : la colonne de direction (4) reliée à un volant (5), les butées mécaniques angulaires disposées de part et d’autre de la colonne de direction (4), un module de retour de force (6) fixé sur la colonne de direction (4), ledit module de retour de force (6) comprenant un moteur électrique (7), un réducteur (8) et un capteur de couple et/ou d’angle, Ledit procédé comprenant le freinage magnétique de la colonne de direction (4) reliée au volant (5) appliqué par le moteur électrique (7) du module de retour de force (6) lorsque ledit moteur électrique 7 du module de retour de force (6) n’est pas alimenté. Figure 3 Procédé de freinage magnétique d’une colonne de direction inclus dans un système de direction d’un véhicule La présente invention concerne un procédé de freinage magnétique d’une colonne de direction inclus dans un système de direction d’un véhicule. La présente invention est particulièrement adaptée à l’industrie automobile. De façon générale, dans un véhicule automobile équipé d'un système de direction de type Steer-by-Wire, aucun lien mécanique n'est présent entre l'organe de commande des roues, à savoir un volant par exemple, et les roues directrices. La traditionnelle colonne de direction est remplacée par des liaisons électriques à même de transmettre des ordres de commande générés à partir de la rotation du volant, à des actionneurs, généralement électriques, qui assurent un contrôle de l'angle de braquage des roues directrices. Dans un système de commande de direction de type Steer-by-Wire, il est nécessaire de reproduire pour le conducteur les sensations de conduite indispensables à la bonne maîtrise d'un véhicule. En effet, les sensations perçues par le conducteur par l'intermédiaire du volant ont une part capitale dans son aptitude à diriger son véhicule. On connait, à ce jour, de nombreux systèmes de direction équipés d'un module de retour d'effort qui a pour principale fonction de délivrer un retour de force sur le volant de telle manière que le conducteur ressente l'état de la route tel que le changement d'adhérence ou autres de la même manière qu'avec un système de direction de véhicule automobile de type mécanique. Ce module de retour d'effort simule ainsi les efforts qui seraient ressentis avec un système de direction mécanique classique. La colonne direction reliée au volant peut pivoter librement toutefois en étant limitée toutefois par des butées mécaniques angulaires destinées à protéger notamment les faisceaux électriques du volant généralement disposés de part et d’autre de la colonne de direction. Dans l’industrie automobile, le système de commande de direction de type Steer-by-Wire permet notamment de se diriger vers le développement de véhicules avec des phases de conduites autonomes, c’est-à-dire des phases de conduites au cours desquelles le conducteur est déchargé de toute action sur le volant. Par ailleurs, la traditionnelle colonne de direction est généralement munie d’un dispositif antivol de type « Neiman ». Alternativement, la fonction antivol peut être induite par l’effort remonté par les roues. Ce dispositif ou cette fonction antivol a pour fonction principale d’éviter ou de ralentir le vol du véhicule en bloquant le système de direction lorsque le contact du véhicule est coupé. Ce dispositif ou cette fonction antivol a pour effet secondaire de faciliter l’installation et la désinstallation du conducteur. En effet, le volant joue le rôle de poignée de sorte que le conducteur peut prendre appui sur celui-ci pour entrer et sortir du véhicule. Dans un système de commande de direction de type Steer-by-Wire, le dispositif antivol est retiré étant donné que la fonction antivol est assurée par le fait qu’il n’y a plus de lien mécanique entre le volant et les roues. Ainsi, lorsque le contact est coupé, il n’est pas possible de faire tourner le véhicule par le biais du volant. Par ailleurs, l’absence du dispositif antivol permet un gain de volume du module de retour d’effort. Cependant, l’installation et la désinstallation du conducteur ne sont plus facilitées et les butées mécaniques angulaires disposées de part et d’autre de la colonne de direction ne sont plus protégées. En effet, lorsque le conducteur déverrouille le véhicule en utilisant un émetteur à distance ou une clef à introduire dans la serrure de la portière du véhicule, le volant n’est plus bloqué. Si le conducteur prend appui sur le volant, celui-ci est susceptible de tourner engendrant un risque de blessure pour le conducteur. Par ailleurs, si le volant est tourné trop rapidement, les butées mécaniques angulaires vont être percutées violemment et être endommagées. Il est connu d’ajouter un système de blocage du volant qui fonctionne lorsque le contact du véhicule est coupé. Le conducteur peut ainsi s’appuyer sur le volant pour l’utiliser comme poignée lorsqu’il s’installe et se désinstalle du véhicule. En outre, cette fonction permet de protéger les butées mécaniques angulaires qui limitent la course angulaire du volant. Néanmoins, l’intégration d’un système de blocage du volant sur un système de direction de type Steer-by-Wire va engendrer une augmentation du volume du système de direction, une augmentation de la masse pondérale du système de direction, l’ajout de fils supplémentaires électriques si le système de blocage du volant est électrique et une augmentation du coût de production. L’invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un système de direction de type Steer-by-Wire facilitant l’installation et la désinstallation du conducteur dans le véhicule et protégeant les butées mécaniques angulaires de part et d’autre de la colonne de direction. La présente invention a pour objet un procédé de freinage magnétique d’une colonne de direction inclus dans un système de direction d’un véhicule pour faciliter l’installation et la désinstallation du conducteur dans le véhicule et protéger des butées mécaniques angulaires disposées de part et d’autre de la colonne de direction, ledit véhicule comprenant un moteur de véhicule, ledit système de direction comprenant au moins : la colonne de direction reliée à un volant, les butées mécaniques angulaires disposées de part et d’autre de la colonne de direction, un module de retour de force fixé sur la colonne de direction, ledit module de retour de force comprenant un moteur électrique, un réducteur et un capteur de couple et/ou d’angle, Ledit procédé comprenant le freinage magnétique de la colonne de direction reliée au volant appliqué par le moteur électrique du module de retour de force lorsque ledit moteur électrique du module de retour de force n’est pas alimenté. Le procédé selon l’invention permet un freinage magnétique de la colonne de direction reliée au volant lorsque le moteur électrique du module retour de force n’est pas alimenté électriquement. Lorsque le moteur électrique du module de retour de force passe d’un état actif à inactif, c’est-à-dire d’un état alimenté à non alimenté, par exemple un court-circuit est réalisé entre des phases du moteur engendrant le freinage magnétique de la colonne de direction. Le freinage magnétique de la colonne de direction reliée au volant permet au conducteur de s’appuyer sur le volant pour entrer et sortir du véhicule. Ainsi, le volant joue le rôle de poignée et facilite l’entrée et la sortie du véhicule. Par ailleurs, le procédé selon l’invention permet de protéger les butées mécaniques angulaires disposées en fin de course angulaire. En outre, le freinage magnétique réalisé dans le moteur électrique du module de retour de force a pour avantage d’être neutre en terme de consommation d’énergie du véhicule, de ne pas ajouter de masse supplémentaire sur la colonne de direction et de ne pas augmenter l’encombrement de la colonne de direction. Dans une forme de réalisation, le freinage magnétique est réalisé par le biais d’un dispositif de commutation présent dans le moteur électrique du module de retour de force. Dans une forme de réalisation, le freinage magnétique est réalisé par un court-circuit créé dans le moteur électrique du module de retour de force. Par exemple, le dispositif de commutation crée le court-circuit dans le moteur électrique du module de retour de force. Dans un exemple de réalisation, le moteur électrique comprend trois phases. Dans cette forme de réalisation, le court-circuit peut être triphasé, c’est-à-dire réalisé sur les trois phases, ou biphasé, c’est-à-dire réalisé sur deux phases. Dans une forme de réalisation, le dispositif de commutation peut comprendre un relais électromécanique apte à créer le court-circuit. On entend par relais électromécanique, un dispositif permettant d'établir ou d'interrompre la continuité d'un circuit électrique, en commutant des contacts. Dans une forme de réalisation, le dispositif de commutation comprend un relais statique apte à créer le court-circuit. On entend par relais statique, un dispositif permettant de commuter un courant électrique sans recours à des éléments mécaniques ou électromécaniques. Un relais statique est de préférence composé d'un assemblage de composants électroniques, en particulier des semi-conducteurs. Le relais statique peut être à technologie MOSFET. Dans une forme de réalisation, le dispositif de commutation comprend des résistances. Dans une forme de réalisation, le moteur électrique du module de retour de force est relié à la colonne de direction par le biais du réducteur. Dans cette forme de réalisation, le couple de freinage est démultiplié. Dans une forme de réalisation, le moteur électrique du module de retour de force est à aimants permanents de type synchrone ou à courant continu. Dans une forme de réalisation, le dispositif de direction selon l’invention comprend des moyens de commande de braquage des roues directrices du véhicule. Par exemple, ces moyens de braquage sont contrôlés par une unité de commande électronique (ECU) du véhicule ou par la position du volant induite par le conducteur. Par exemple, les moyens de braquage du véhicule comprennent une crémaillère reliée aux roues directrices du véhicule et un actionneur fixé sur la crémaillère, ledit actionneur permettant de déplacer la crémaillère. L’invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un ou plusieurs modes de réalisation selon la présente invention, donné à titre d’exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : est un système de direction selon l’invention, est un schéma illustrant un moteur électrique du module de retour de force selon l’invention, est un mode de réalisation d’un moteur électrique du module de retour de force selon l’invention et est un autre mode de réalisation d’un moteur électrique du module de retour de force selon l’invention. La Figure 1 illustre un système de direction 1 d’un véhicule (non représenté), ledit véhicule comprenant un moteur de véhicule (non représenté). Le système de direction 1 peut comprendre une crémaillère 2, un moteur de direction 3 qui agit sur une crémaillère de sorte à faire pivoter sur les roues directives (non représentées) du véhicule, une colonne de direction 4 reliée à un volant 5, des butées mécaniques angulaires (non représentées) disposées de part et d’autre de la colonne de direction 4. En outre, le système de direction 1 peut comprendre un module de retour de force 6 fixé sur la colonne de direction 4, ledit module de retour de force comprenant un moteur électrique 7, un réducteur 8 et un capteur de couple et/ou d’angle (non représenté). Dans cet exemple, le module de retour de force 6 comprend un contrôleur 10 relié au moteur électrique 7. Le véhicule peut également comprendre un bus CAN 12. Ce réseau 12 comprend le câblage électrique 13 du véhicule configuré pour établir une connexion électrique et une communication entre le moteur électrique 7 du module de retour de force 6, le contrôleur et divers composants du véhicule. Le faisceau 13 de câbles peut généralement être relié à l'ECU 11 du véhicule. La Figure 2 illustre un exemple dans lequel le contrôleur 10 inclut un dispositif de commande nominale 10a. Par ailleurs, le module de retour de force 6 comprend un dispositif de commutation 22 et une alimentation électrique 25. Le contrôleur 10, par exemple alimenté par le réseau de puissance du véhicule, contrôle le moteur électrique 7. Lorsque le contrôleur 10 est alimenté, c’est-à-dire lorsque le moteur électrique 7 est actif, le dispositif de commande nominale 10a pilote le moteur électrique 7 par exemple par un contrôle dynamique du couple électromagnétique. Ce type de dispositif est généralement constitué d’un onduleur monophasé ou multiphasé traversé par un courant électrique. Lorsque le contrôleur 10 n’est pas alimenté, c’est-à-dire lorsque le moteur électrique 7 est inactif, le moteur électrique est automatiquement court-circuité par exemple par le biais d’un dispositif de commutation 22 de manière à générer un couple de freinage lorsque le moteur 7 est en rotation. Le couple de freinage permet de ralentir significativement la vitesse du volant lorsqu’un utilisateur agit sur le volant pour prendre place ou pour s’extraire d’un véhicule. De plus, les butées mécaniques angulaires sont protégées et le conducteur peut s’appuyer sur le volant du véhicule pour s’installer et se désinstaller du véhicule. La Figure 3 illustre un moteur électrique 7 pouvant par exemple être réalisé sous la forme de moteur à aimants permanents avec ou sans balai. Dans cet exemple, il s'agit d'un moteur à aimants permanents, à trois phases, qui contient de manière correspondante trois enroulements moteur. Le moteur électrique 7 comporte de ce fait trois raccordements électriques U, V, W reliés chacun, à l'intérieur du moteur électrique 7 à l'un des enroulements de ce moteur électrique 7. Les raccordements U, V, W sont reliés par des lignes de liaison 20a, 20b, 20c correspondantes à des entrées 21a, 21b, 21c d'un dispositif de commutation 22 à trois pôles. Ce dispositif de commutation 22 présente des premières sorties 23a, 23b, 23c et des deuxièmes sorties 26a, 26b, 26c du dispositif de commutation 22. Les deuxième sorties 26a, 26b, 26c sont reliées chacune à un point de branchement étoile 27 et forment de ce fait un circuit de branchement en étoile. Par exemple, le dispositif de commutation 22 comprend une bobine B1 reliée à une alimentation électrique 25 du moteur électrique 7 de manière à ce qu’une tension soit appliquée à la bobine de sorte à obtenir un relais statique. Par exemple, le relais statique est à technologie MOSFET. Le dispositif de commutation 22 peut comprendre des moyens de commutation 28 actionnables de façon synchrone par la bobine B1 qui, dans une première position de commutation représentée sur la figure 3, relient les entrées 21a, 21b, 21c aux premières sorties 23a, 23b, 23c. Dans une deuxième position de commutation, les moyens de commutation 22 relient les entrées 21a, 21b, 21c aux deuxièmes sorties 26a, 26b, 26c. Ainsi, lorsqu’on applique une tension sur la bobine B1, les entrées 21a, 21b, 21c vont être reliées aux deuxièmes sorties 26a, 26b, 26c. En d’autres termes, un court-circuit est créé. Lorsque le contact est coupé, les entrées 21a, 21b, 21c vont être reliées aux premières sorties 23a, 23b, 23c. Pendant le fonctionnement en mode steer-by-wire du système de direction 1, les moyens de commutation 28 du dispositif de commutation 22 se trouvent à leur première position de commutation si le moteur 7 du retour de force 6 est alimenté. Si le moteur électrique 7 du module de retour de force 6 n’est pas alimenté, les moyens de commutation 28 du dispositif de commutation 22 sont commutés à leur deuxième position de commutation. Le moteur électrique peut également comprendre un module de commande 30 constitué d’un pont de transistor comprenant des entrées numérotées de 1 à 6 et un condensateur 31. Un circuit électronique de commande 40 (également nommé « gate driver unit » en anglais) fait l’interface entre un microcontrôleur 50 et le module de commande 30. Le circuit électronique de commande 40 peut être relié à des sorties numérotées 1 à 6 du module de commande 30. Le circuit électronique de commande 40 est par exemple relié à l’alimentation électrique 25 du moteur électrique 7 par le biais d’une bobine B2. La figure 4 illustre le moteur électrique 7 du module de retour de force 6 selon un autre mode de réalisation dans lequel les deuxièmes sorties 26a, 26b, 26c du dispositif de commutation 22 sont reliées chacune, par des résistances électriques 29a, 29b, 29c, à un point de branchement étoile 27 et forment de ce fait un circuit de branchement en étoile. Dans cet exemple, le moteur électrique 7 du module de retour de force 6 est inactif. Ainsi, les moyens de commutation 28 du dispositif de commutation 22 sont commutés à leur deuxième position de commutation créant un court-circuit. Lorsque le moteur électrique 7 du module de retour de force 6 n’est pas alimenté (Figure 4), par exemple les raccordements U, V, W du moteur électrique 7 sont reliés ensemble électriquement en étoile par l'intermédiaire des résistances électriques 29a, 29b, 29c. Le moteur électrique 7 est alors séparé de l'alimentation électrique 25. Lorsque le conducteur s’appuie sur le volant 5, du fait que les raccordements U, V, W sont reliés ensemble par les résistances 29a, 29b, 29c, des courants électriques peuvent s'établir avec, comme conséquence, que sont générés dans le moteur électrique 7 des couples de freinage agissant à l'encontre du mouvement du volant 5 induit par le conducteur. L’installation et la désinstallation du conducteur dans le véhicule est ainsi facilitée car un couple résistant est créé lorsque le conducteur agit sur le volant en particulier lors de son installation et désinstallation dans un véhicule et les butées mécaniques angulaires de la colonne de direction sont protégées. Procédé de freinage magnétique d’une colonne de direction (4) inclus dans un système de direction d’un véhicule pour faciliter l’installation et la désinstallation du conducteur dans le véhicule et protéger des butées mécaniques angulaires disposées de part et d’autre de la colonne de direction (4), ledit véhicule comprenant un moteur de véhicule, ledit système de direction (1) comprenant au moins : la colonne de direction (4) reliée à un volant (5), les butées mécaniques angulaires disposées de part et d’autre de la colonne de direction (4), un module de retour de force (6) fixé sur la colonne de direction (4), ledit module de retour de force (6) comprenant un moteur électrique (7), un réducteur (8) et un capteur de couple et/ou d’angle, Ledit procédé comprenant le freinage magnétique de la colonne de direction (4) reliée au volant (5) appliqué par le moteur électrique (7) du module de retour de force (6) lorsque ledit moteur électrique 7 du module de retour de force (6) n’est pas alimenté. Procédé de freinage magnétique selon la revendication 1, dans lequel le freinage magnétique est réalisé par le biais d’un dispositif de commutation (22) présent dans le moteur électrique (7) du module de retour de force (6). Procédé de freinage magnétique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le freinage magnétique est réalisé par un court-circuit créé dans le moteur électrique (7) du module de retour de force (6). Procédé de freinage magnétique selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le dispositif de commutation (22) comprend un relais électromécanique apte à créer le court-circuit. Procédé de freinage magnétique selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le dispositif de commutation (22) comprend un relais statique apte à créer le court-circuit. Procédé de freinage magnétique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de commutation comprend des résistances (29a, 29b, 29c). Procédé de freinage magnétique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moteur électrique (7) du module de retour de force (6) est relié à la colonne de direction (4) par le biais du réducteur (8). Procédé de freinage magnétique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le moteur électrique (7) du module de retour de force (6) est à aimants permanents de type synchrone ou à courant continu.