FR2566550A1 - Unite d'asservissement electromagnetique - Google Patents

Abstract

UNITE D'ASSERVISSEMENT ELECTROMAGNETIQUE CONSTITUEE PAR UN BOITIER EXTERIEUR 1, UN PREMIER ARBRE 8 ET UN SECOND ARBRE 5 TOUS DEUX SUPPORTES EN ROTATION SUR LE BOITIER, UN MOTEUR ELECTRIQUE 101 AYANT UN INDUIT 10, 11 MONTE COAXIALEMENT SUR LE SECOND ARBRE, UN MECANISME DE DETECTION DE COUPLE 8B, 22, 16, 21, 12 POUR DETECTER LE COUPLE APPLIQUE A L'UN OU L'AUTRE DES PREMIER ET SECOND ARBRES, ET UN MECANISME DE REGULATION 21, 14, 15 POUR REGULER ET FAIRE DEMARRER LE MOTEUR ELECTRIQUE, PAR RECEPTION D'UN SIGNAL DE DETECTION PROVENANT DU MECANISME DE DETECTION DE COUPLE. CELUI-CI EST DISPOSE A L'INTERIEUR DU BOITIER, ET LES PREMIER ET SECOND ARBRES SONT EN PRISE L'UN AVEC L'AUTRE ET S'ACTIONNENT MUTUELLEMENT A L'INTERIEUR DU BOITIER, PAR L'INTERMEDIAIRE DU MECANISME DE DETECTION DE COUPLE. DE PREFERENCE, LEUR DEPLACEMENT ANGULAIRE RELATIF EST UTILISE LORSQU'IL DEPASSE UNE PLAGE ANGULAIRE PREDETERMINEE TH, POUR METTRE EN MARCHE LE MOTEUR ELECTRIQUE.

Description

1 2566550

UNITE D'ASSERVISSEMENT ELECTROMAGNETIQUE

La présente invention concerne d'une manière générale une unité d'asservissement. Plus précisément,

l'invention concerne une unité d'asservissement éLec-

tromagnétique du type dans lequel un couple d'entrée est *lectromagnétiquement servo-régulé avant d'être

fourni en sortie.

La plupart des servo-systèmes classiques, comme ceux appliqués à des systèmes de direction assistée pour véhicules, sont principalement réalisés en utilisant un mécanisme hydrauliqueo Ce servo-système hydraulique classique, tel qu'il est appliqué à un système de direction assistée pour véhicules, est constitué de telle manière qu'une huile hydraulique provenant d'une pompe hydraulique est envoyée sous pression dans un servo-mécanisine tel qu'un cylindre d'assistance

hydraulique ou un servo-moteur hydraulique, pour servo-

réguler le couple d'entrée provenant d'un volant de direction, et fournir une sortie régulée à un élément d'actionnement à actionner, selon l'état d'actionnement

du volant de direction.

Cependant, un servo-système hydraulique de ce type pose certains problèmes, comme par exemple le fait qu'une pompe hydraulique est normalement mise en service, qu'une action d'entrée efficace soit ou non fournie par un volant de direction, conduisant par conséquent à une consommation inutile d'énergie, et qu'un nombre important de parties constitutives sont utilisées, comme par exemple un vérin, une pompe hydraulique, une soupape de régulation et un réservoir d'huile dont l'ensemble occupe un volume

relativement important, ce qui présente certaines diffi-

cultés torsqu'on cherche par exemple à concevoir un

système compact, Léger et économique.

Pour résoudre ces problèmes posés par les servo-

systèmes hydrauliques, un certain nombre de servo-systèmes électromagnétiques ont déjà été proposés, parmi lesquels on peut citer par exemple la publication du brevet des

E.U.A. n 2 754 465 dans Lequel un servo-système électro-

magnétique est appliqué à un système de direction assis-

tée pour véhicules. Conformément à ce brevet des E.U.A., le servo-système électromagnétique comporte un moteur à courant continu disposé coaxialement sur un arbre de direction situé entre un volant de direction en tant qu'élément d'entrée d'un système de direction assistée, et un engrenage en tant qu'élément de sortie de ce système et un capteur de couple du type à jauge de contrainte bien connu, fixé à l'arbre de direction, le capteur de couple détectant le couple qui est appliqué par le volant de direction à l'arbre de directions afin de commander le

moteur à courant continu.

Bien qu'il ait efficacement résolu, dans une certaine mesure, les problèmes classiques posés par le

servo-système hydraulique, le servo-système électroma-

gnétique de ce brevet des EoUoAo, dans lequel on ne prend pas suffisamment en compte la protection du capteur de couple du type à jauge de contrainte, est sensible à certaines perturbations telles que de la poussière,

l'humidité et les forces externes.

De plus, dans ce servo-système électromagnéti-

que, le capteur de couple du type à jauge de contrainte, ainsi qu'un interrupteur de limite pour détecter la

limite de course axiale d'un arbre d'entrée du servo-

système électromagnétique relié du c6té du volant de direction afin d'être lui-même axialement coulissant, est nécessairement disposé du c6te du châssis du véhicule en tant qu'élément stationnaire et en outre, se trouve séparé du moteur à courant continu, et un amplificateur muni d'une unité de puissance est utilisée pour recevoir

des signaux provenant du capteur de couple et de l'in-

terrupteur de limite, pour réguler le couple de sortie du moteur à courant continu. Il en résulte que l'ensemble du système est complexe. En outre, le circuit de commande

de fonctionnement du moteur à courant continu est exces-

sivement compliqué.

De plus, dans ce servo-système dans lequel l'arbre d'entrée est adapté à être axialement coulissant comme mentionné précédemment, sa partie d'entraînement comportant l'arbre d'entrée, un arbre de sortie et Le

moteur à courant continu, présente une dimension longitu-

dinale variable en cours de fonctionnement, ce qui nécessite l'utilisation supplémentaire d'un mécanisme de fixation complexe lorsqu'on applique le servo-système à un certain mécanisme ou à un système tel qu'un système

de direction assitée pour véhicules.

Par ailleurs, il a été proposé ultérieurement un autre servo-système électromagnétique dans le brevet

japonais ne 58-141963 déposé le 23 aoOt 1983. Le servo-

système électromagnétique de ce brevet japonais, qui est

appliqué à un système de direction assistée pour véhi-

cules,comporte un moteur électromagnétique disposé coaxialement sur un arbre de pignon des systèmes de direction assistée d'un type à crémaillère, pour conférer

à l'arbre de pignon un couple supplémentaire0 Ce servo-

système a également permis de résoudre efficacement dans une certaine mesure les problèmes classiques mentionnés ci-dessus des servo-systèmes hydrauliques

Cependant, dans le servo-système étectromagné-

tique du brevet japonais, on dispose également séparément, par rapport à sa partie d'entraînement qui comporte le moteur électromagnétique, un détecteur de couple pour détecter le couple appliqué à l'arbre de pignon en tant ' qu'élement du côté entrée, et un mécanisme de régulation recevant un signal de détection provenant du détecteur afin de réguier le couple de sortie du moteur. Il en résulte, comme dans le cas du brevet des EoUoA. mentionné précédemment, que ce servo-système est sensible à des

perturbations et qu'il est en outre compliqué.

De plus, dans le servo-système du brevet japonais, le moteur électromagnétique est commandé de

façon à fournir en permanence un couple de sortie pro-

portionnel au couple de direction appliqué à L'arbre de pignon par un volant de direction, conduisant ainsi

intrinsèquement à une consommation inutile d'énergie.

La présente invention a été réalisée afin de résoudre efficacement ces problèmes des servo-systèmes

électromagnétiques classiques, en les améliorant davan-

tage.

La présente invention fournit une unité d'asser-

vissement électromagnétique comprenant un boîtier exté-

rieur, un premier arbre et un second arbre, supportés

tous deux en rotation par le boîtier, un moteur éLectri-

que ayant un induit monté coaxialement sur le second arbre et un champ établi à l intérieur du boîtier, un moyen de détection de couple pour détecter le couple appliqué à l'un ou l'autre des premier et second arbres, et un moyen de régulation pour mettre en marche et réguler

le moteur électrique, par réception d un signal de détec-

tion provenant du moyen de détection de couple, unité dans laquelle le moyen de détection de couple est disposé à l'intérieur du boitier, et dans laquelle le premier arbre et le second arbre sont en prise l'un avec

l'autre de façon à s'actionner mutuellement à l'inté-

rieur du boîtier par l'intermédiaire du moyen de

détection de couple.

De préférence, le premier arbre et le second arbre prennent appui coaxialement sur le boîtier, le moyen de détection de couple comprend une partie du premier arbre dans le boîtier, une partie du second arbre dans le boîtier, des moyens élastiques interposés entre ladite première partie du premier arbre et Ladite partie dudit second arbre, un commutateur du moteur électrique fixé sur l'un des premier arbre et second arbre et un balai fixé sur L'autre premier arbre et second arbre et adapté à être mis au contact du commutateur et Le commutateur étant adapté à coopérer avec le balai pour mettre en marche le moteur électrique lorsqu'un déplacement angulaire relatif entre le premier arbre et le

second arbre qui se produit dépasse une plage angu-

laire prédéterminée.

Par conséquent, la présente invention a pour

but de fournir une unité d'asservissement éLectromagné-

tique dans laquelle un capteur de couple peut effica-

cement être protégé de perturbations telles que la

poussière, l'humidité et des forces externes.

Un autre but de la présente invention est de fournir une unité d'asservissement électromagnétique dont la structure est simplifiée et qui est efficacement réalisable sous une forme compacte et légère permettant sa fabrication à faible coOt, tout en assurant de façon

suffisante les fonctions nécessaires.

Un autre but de l'invention est de fournir une

unité d'asservissement électromagnétique qui sera capa-

ble d'éliminer efficacement la consommation inutile d'énergie. Les buts ci-dessus ainsi que d'autres, les

détails et les avantages de la présente invention res-

sortiront à la lecture de la description détaillée ci-

apres d'un mode de réalisation préféré de l'invention, fait en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale latérale d'une unitéêdlasservissement électromagnétique selon le mode de réalisation préféré de l'invention - la figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne III-III de La figure 1; - la figure 4 est une vue en perspective d'une

partie essentielle d'un premier arbre de l'unité d'asser-

vissement électromagnétique de la figure 1 - la figure 5 est une représentation schématique d'un système de direction assistée comportant l'unité d'asservissement électromagnétique de la figure 1; et - les figures 6 et 7 représentent deux exemples d'agencement d'un système de direction assistée pour

véhicules comportant l'unité d'asservissement électroma-

gnétique de la figure 1.

Se référant tout d'abord à la figure 1, Le

numéro de référence 1 désigne un bottier extérieur cylin-

drique d'une unité d'asservissement électromagnétique

selon un premier mode de réalisation de l'invention.

Le boîtier 1 est constitué par un bâti extérieur 2 dans laquelle est monté un moteur à courant continu 101, et une partie de support cytindrique 3 pour supporter un premier arbre 8, la partie de support 3 étant adaptée à l'extrémité droite du bâti 2o Le bottier 1 doit être fixé en position Lorsque l'unité d'asservissement est installée en vue de son utilisationo Au bâti 2 est fixée une paire d'aimants en tant que p8les de champ magnétique 4, 4 en des points symétriques (les points supérieurs et inférieurs représentés sur la figure 2) sur sa circonférence intérieure, et un couvercle 7 adapté à son extrémité gauche, le couvercle 7 portant

un palier 6 sur lequel prend appui un second arbre 5.

La partie gauche intérieure du premier arbre 8 est, comme le montre également la figure 4, sous la fçrme d'une partie cylindrique creuse 8b s'ouvrant vers La gauche, la partie 8b ayant un contour latéral défini par une paire d'encoches sectorielLes 18, 18 symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe de l'arbre 8. La partie cylindrique gauche 8b de L'arbre 8 est constituée par une section de grand diamètre 8c comportant les encoches 18 et par une section de petit diamètre 8d contiguë à celle- ci, une section conique 8e étant formée entre la section de petit diamètre 8d et la partie droite

extérieure de l'arbre 8.

Entre la partie de support cylindrique 3 du boîtier 1 et la section de petit diamètre 8d de la partie cylindrique creuse 8b du premier arbre 8, est interposé un palier 9 supportant en rotation l'arbre 8, dont l'axe coincide par conséquent avec celui du cylindre 1. A l'intérieur de la section de petit diamètre 8d, est monté un palier 17 pour supporter une partie d'extrémité intérieure 5a du second arbre 5, lequel palier 17 coopère avec le palier gauche 6 pour supporter en rotation l'arbre 5, de façon à ce que son axe coïncide avec celui du premier arbre 8e Aux extrémités extérieures du premier 8 et du second 5-arbressont respectivement formés un trou d'insertion de broche 32 et des cannelures 33, destinés

à être utilisés en association avec des éléments respec-

tifs devant y être accouplés.-

Sur le second arbre 5, pratiquement dans sa partie médiane, est adapté et fixé un corps cylindrique en tant qu' me d'acier stratifié avec un enroulement

d'induit 11 de conducteurs électriques enroulés longitu-

dinalement sur cetle-ci. En outre, sur le second arbre 5, à proximité du côté droit de l'enroulement 11, est fixé un commutateur 12 qui, comme le montre la figure 2, comprend un élément isolant cylindrique 13 dans la

circonférence extérieure duquel est incrustée une paire-

d'éléments résistants en carbone arqués 14, 15 symé-

triques l'un de l'autre par rapport à l'axe de l'arbre 5o

Les éléments résistants 14, 15 constituent respective-

ment les segments contact électrique du commutateur 12o Les segments 14, 15 commutateurs sont espacés l'un de l'autre d'une distance g le long de La circonférence du commutateur 12 entre ses extrémités opposées respectives, et chaque segment est connecté électriquement en un point circonférentiellement médian de lui-même à L'une des deux extrémités de l'enroulement 11o

En outre, sur le second arbre 5, entre le commu-

tateur 12 et le palier 17 disposé à l'intérieur de la section de petit diamètre 8d du premier arbre 8, est adapté un élément d'engagement 16 qui, comme le montre la figure 3, comprend une paire de parties en forme de bras sectoriels 16a, 16a symétriques lVune de l'autre par rapport à l'axe de l'arbre 5, les parties en forme

de bras 16a, 16b couvrant respectivement un angle cir-

conférentiel a. Le long de la section o l'éLément d'engagement 16 est monté, l'arbre 5 est de dimension réduite et présente une encoche de section circulaire sur ses deux c6tés de façon à ce que l'élément 16 soit adapté à être solidaire en rotation avec

l'arbre 5.

Comme le montre la figure 3, dans laquelle le premier arbre 8 est représenté dans une position o il a subi une rotation d'un angle de 90 autour de son axe par rapport à son autre position représentée dans la figure 4, les encoches 18, 18 de la partie cylindrique 8b de l'arbre 8 couvrent chacune respectivement un angle de circonférence f= La section de grand diamètre 8c de la partie cylindrique 8b du premier arbre 8 comporte une paire de faces d'extrémité 8f, 8f chacune munie d'une paire de supports de balai 19, 19 fixés à celles-ci comme le montrent les figures 1 et 2. Dans chacun des supports de balai 19, 19, un- balai 21 est monté

coulissant et se trouve radialement poussé élasti-

quement vers le commutateur 12 par un ressort à boudin 20, les balais 21, 21 étant électriquement connectés à l'une ou l'autre des deux bornes d'une source d'alimentation (non représentée). Pour une largeur m de chaque balai 21, la distance circonférentielte L entre les segments 14, 15 commutateurs est choisie de telle manière que ú>m. Normalement, lorsque t'unité d'asservissement 100 n'est pas en fonctionnement, les balais 21 sont tous deux amenés au contact des deux

parties exposées de l'élément isolant 13 du commu-

tateur 12.

A cet égard, L'agencement décrit ci-dessus peut

effectivement être modifié de façon à ce qu'un commuta-

teur soit monté sur le premier arbre 8 et à ce qu'un nom-

bre approprié de balais soient fixes au second arbre 5.

Comme te montre la figure 3, les parties en

forme de bras sectoriels 16a, 16a de l'élément d'enga-

gement 16 qui est fixé au second arbre 5, sont disposées circonférentiellement et centralement dans les encoches 18, 18 du premier arbre 8, deux paires d'interstices sectoriels étant ménagées entre cellesci et formant

respectivement un angle circonférentiel y. Ces inters-

tices sont chacun respectivement obturé par l'une des quatre pièces de caoutchouc 22 de façon à ce que chacune des parties en forme de bras 16a, 16a soit normalement déviée de façon à être circonférentiellement centrée dans l'encoche correspondante des encoches 18, 18. A cet égard, sans se limriter à du caoutchouc, les pièces 22 peuvent être constituées par n'importe quel autre matériau élastique semblable à celui-ci. Le degré d'élasticité de ce matériau peut également être déterminé

de façon adéquate.

En outre, comme le montre la figure 2, les aimants 4, 4 présentent des faces supérieures 4a, 4a incurvées radialement vers l'extérieur de manière à ce que leur position effective soit ajustée au voisinage

immédiat de l'enroulement 11 de l'induit selon une confi-

guration cylindriqueo En outre, les premier et second arbres 8, 5 ont des positions-initiales l'un par rapport à l'autre, lorsqu'aucun des arbres 8, 5 ne reçoit de couple, tels que les balais 21, 21 soient décalés d'un angle de 90

par rapport aux parties de bras 16a, 16a.

Comme l'explique la description ci-dessus, le

moteur à courant continu 101 comprend un champ formé par des aimants 4, 4 un induit constitué d'une âme d'acier et l'enroulement 11, et un mécanisme de commutation constitué par le commutateur 12 et Les balais 21, 21. Fondamentalement, le second arbre 5 constitue un arbre

de sortie du moteur à courant continu 101.

Le fonctionnement de l'unité d'asservissement

électromagnétique 100 est décrit ci-après.

On décrit une application dans laquelle le premier arbre 8 joue le rôle d'arbre d'entrée, et le

second arbre 5, le r8le d'arbre de sortie.

L'unité d'asservissement 100 est maintenant supposée être dans une situation dans laquelle un couple externe est fourni de façon à faire tourner l'arbre d'entrée 8, par exemple dans la direction de la flèche K de la figure 2, provoquant la rotation dans la direction K des balais 21, 21 qui sont fixes aux faces d'extrémité gauches 8f, 8f de la section de grand diamètre 8c de la partie cylindrique gauche 8b de l'arbre d'entrée 8. A cet égard, il est à noter que, en ce qui concerne les bras 16a, 16a disposés dans les encoches 18, 18 de La section de grand diamètre 4c, les pièces de caoutchouc 22 ne sont adaptées qu'à leur transmettre le couple de

l'arbre d'entrée 8.

Dans ces conditions, lorsque la charge devant être supportée par l'arbre de sortie 5 est inférieure à une valeur prédéterminée, l'arbre de sortie 5 tourne de manière pratiquement solidaire avec l'arbre d'entrée 8, sans modifier les petites déformations élastiques respectives des pièces de caoutchouc 22, afin que le déplacement angulaire relatif entre l'arbre d'entrée 8 et l'arbre de sortie 5, c'est-à-dire le déplacement anguLaire relatif ou la différence de phase entre chacun des balais 21, 21 et le commutateur 12, soit maintenu à l'intérieur d'une pLage angulaire prédéterminée 8 dans

laquelle chacun des balais 21, 21 fixé circonférentiel-

lement à L'arbre d'entrée 8 est empêché d'être amené au contact du. segment correspondant des segments de contact 14, 15 jouant le rôle d'éléments résistants du commutateur-12 fixé à l'arbre de sortie 5. Par consé- quent, en l'absence de courants électriques envoyés dans l'enroulement d'induit 11, aucun couple -efficace n'est

développé entre l'enroulement 11 et les aimants 4, 4.

Il en résulte que le couple externe excercé sur l'arbre d'entrée 8 est transmis pratiquement directement par l'intermédiaire des pièces de caoutchouc 22 à l'arbre de

sortie 5.

Par ailleurs, lorsque la charge appliquée à l'arbre de sortie 5 augmente, comnme l'arbre de sortie 5 ne tourne plus à La même vitesse que l'arbre d'entrée 8, il se développe entre eux un déphasage plus important, augmentant par conséquent de façon correspondante leur déplacement angulaire relatif ainsi que les déformations élastiques des pièces de caoutchouc 22. En particulier, lorsque la valeur prédéterminée de la charge appliquée sur l'arbre de sortie 5 est dépassée, le déplacement angulaire relatif entre les arbres d'entrée et de sortie 8, 5 dépasse la plage angulaire prédéterminée op amenant par conséquent les balais 21, 21 au contact des segments 14, 15 commutateurs respectivement. Par conséquent, comme des courants électriques sont envoyés dans l'enroulement d'induit 11, il se développe entre

les aimants 4, 4 et l'induit 11 un couple électromagné-

tique, c'est-à-dire une tendance à ce qu'une rotation soit produite dans l'une ou l'autre des directions, c'est-à-dire dans la direction K ou dans la direction opposée, selon le sens du courant électrique parcourant l'enroulement 11. Le couple électromagnétique peut parfaitement être supposé ici se développant dans la direction K, provoquant La rotation-de L'induit dans la même direction que l'arbre d'entrée 8. Par conséquent, L'arbre de sortie 5 est contraint de tourner dans La direction K, tant sous L'effet du couple externe transmis par L'arbre d'entrée 8 que sous L'effet du couple électromagnétique supplémentaire déveLoppé dans Le moteur à courant continu 1010 A cet égard, le couple électromagnétique n'est produit que lorsque les balais 21, 21 sont maintenus au contact des segments 14, 15 commutateurs. Le moteur à courant continu 101 cesse de fournir un couple lorsque ce contact est rompu par modification du déplacement angulaire relatif entre les arbres d'entrée et de sortie 8, 5 du fait d'une rotation correspondante de l'arbre de sortie 5, ou de l'arrêt de

la rotation de l'arbre d'entrée 8.

Plus précisément, lorsque l'arbre d'entrée 8 est mis en rotation par un couple externe qui lui est appliqué à un degré tel que le déplacement angulaire relatif entre les arbres d'entrée et de sortie 8, 5 dépasse la plage angulaire prédéterminée, des courants électriques sont alors envoyés dans l'enroulement d'induit 11, fournissant électromagnétiquement un couple électromagnétique amenant L'arbre de sortie 5 à suivre la rotation de l'arbre d'entrée 8, de telle sorte qu'un couple externe appliqué à l'arbre d'entrée 8 est en apparence amplifié lorsqu'iL est transmis en sortie à

l'arbre de sortie 5.

En d'autres termes, une fois que l'arbre d'en-

trée 8 est mis en rotation à un degré tel que les balais

21 sont amenés au contact des segments 14, 15 commuta-

teurs, alors que ce contact est maintenu, un courant électrique est envoyé dans l'enroulement d'induit 11, ce qui a pour effet qu'un couple externe appliqué à

l'arbre d'entrée 8 est soumis, au cours de la transmis-

sion vers l'arbre de sortie 5, à une amplification de la force due à un effet électromagnétique entre l'enroulement activé 11 et les aimants 4, 4, de sorte que l'arbre de

sortie 5 est mis en rotation avec un couple plus impor-

tant. Au cours de cette phase, l'enroutement d'induit 11 tourne à une faible vitesse correspondant à la vitesse

de rotation de l'arbre d'entrée 8.

L'action de l'unité d'asservissement 100 décrite ci-dessus peut également être obtenue lorsque l'arbre d'entrée 8tourne dans la direction opposée à la

flèche K de la figure 2.

En outre, lorsque le déplacement angulaire relatif entre les arbres d'entrée et de sortie 8, 5 augmente davantage lors d'un accroissement de la charge appliquée à l'arbre de sortie 5, les zones de contact respectives entre les balais 21, 21 et les segments 14,15 commutateurs augmentent en plus du fait que les deux extrémités de l'enroulement de l'armature 11 connecté aux points circonférentiellement médians des segments 14, 15 commutateurs ont des résistances de connexion inférieures par rapport aux-balais 21, 21, respectivement, ce qui augmente le courant électrique circulant vers l'enroulement d'induit 11. Il est ainsi possible d'amplifier le couple électromagnétique fourni par le moteur 101 en fonction de la charge appliquée sur

l'arbre de sortie 5.

A cet égard, les pièces de caoutchouc 22 se déforment en fonction du couple appliqué à l'arbre d'entrée 8. Par conséquent, lorsque les balais 21, 21

sont maintenus au contact des segments 14, 15 commu-

tateurs lorsque le couple appliqué à l'arbre d'entrée 8 diminue, les dimensions des pièces de caoutchouc 22 sont rétablies de façon correspondante, ce qui permet aux bras 16a, 16a de L'éLement d'engagement 16 d'être ramenés progressivement vers leurs positions centrales initiales dans les encoches 18, 18. Plus précisément, lorsque le couple appliqué au premier arbre 8 diminue en dessous d'une vapeur prédéterminée, le contact entre les balais 21, 21 et Les segments 14, 15 est alors interrompu, interrompant la circulation de courant vers l'enroulement d'induit 11, et provoquant la disparition immédiate du

couple électromagnétique produit dans le moteur 101.

L'unité d'asservissement électromagnétique 100 décrite jusqu'à présent peut également être adaptée à une application dans laquelle le second arbre 5 est utilisé en tant qu'arbre d'entrée, et le premier arbre 8,

en tant qu'arbre de sortie.

Dans cette application, lorsque le déplacement angulaire relatif entre l'arbre d'entrée 5 et l'arbre de sortie 8 est amené à dépasser l'angle circonférentiel prédéterminé O lors d'une augmentation de la charge appliquée à l'arbre de sortie 8 au-delà d'une valeur

prédéterminée, le moteur 101 commence à fournir électro-

magnétiquement un couple supplémentaire s'exerçant direc-

tement sur l'arbre d'entrée 5.

Le principe de fonctionnement de L'unité d'asser-

vissement 100 est dans ce cas facile à comprendre à

partir de la description ci-dessus et ne sera pas décrit

en détail.

En ce qui concerne le cas o l'on utilise le second arbre 5 en tant qu'arbre d'entrée, lorsque le couple développé par Le moteur 101 s'exerce sur l'arbre d'entrée 5, on devra cependant garder présent à l'esprit que la totalité du couple appliqué à l'arbre de sortie 8

doit s'exercer par l'intermédiaire des pièces de caout-

chouc 22.

Se référant à présent à la figure 5, qui repré-

sente un diagramme schématique d'un système de direction assistée pour véhicules, réalisé par combinaison d'un

système de direction bien connu et d'une unité d'asser-

vissement électromagnétique 100 décrite ci-dessus telle qu'elle a été conçue et appliquée au cas o on utilise le second arbre 5 comme arbre d'entrée et le premier arbre 8 comme arbre de sortie, un volant de direction du système de direction est désigné en 50, le volant de direction 50 étant relié à l'arbre d'entrée 5 de l'unité

d'asservissement, et en 51 est désigné un certain élément opéra-

tionneL tel qu'un arbre de pignon d'un engrenage à crémaillère du système, l'éLément 51 étant relié à l'arbre de sortie 8 de l'unitéo Entre l'arbre d'entrée 5 et l'arbre de sortie 8, et pLus précisément entre la

partie d'extrémité 54 de ce premier et la partie d'extré-

mité 58 de ce dernier, opposée à celle-ci, est interposé un capteur de couple 60 ayant pour rôle de transmettre Le couple, lequel capteur 60 correspond à la combinaison des parties en forme de bras 16a, 16a et des pièces de caoutchouc 22 disposées dans des encoches 1S8, 18 étant entendu que ce capteur peut être constitué par d'autres moyens appropriéso Pour réguler l'assistance électroma-

gnétique, un signal du capteur est renvoyé au moteur électrique 101 sur l'arbre de sortie duquel est monté

un engrenage 53 en prise avec un autre engrenage 55 -

monté sur l'arbre d'entrée 5. Les engrenages 53 et 55 sont des éléments existant par conception, étant donné que dans le mode de réalisation mentionné ci-dessus l'arbre d'entrée 5 lui-même est adapté à jouer le rôle d'arbre de sortie du moteur électrique 1010 Lorsqu'un couple développé entre les arbres d'entrée et de sortie , 8 est détecté par le capteur de couple 60, le moteur électrique 101 est mis en fonctionnement en réponse à celui-ci, afin d'appliquer un couple supplémentaire à l'arbre d'entrée 5, conférant ainsi à l'arbre de sortie 8 un couple plus important que celui qui serait provoqué en l'absence du moteur 101o Dans le système de direction assistée mentionné ci-dessus, un couple électromagnétique est ajouté à l'arbre d'entrée 5, lorsque le capteur de couple 60 détecte une valeur représentative tell'e que La valeur absolue d'un coupte développé sur l'arbre de sortie 8,

de façon à ce que, même dans le cas des petites flucta-

tions de la charge qui seraient autrement des perturba-

tions affectant la caractéristique du couple de sortie, on peut obtenir une assistance régulée dans laquelle un couple développé sur l'arbre d'entrée 5 est amplifié pour être transmis à L'arbre de sortie 8, d'une manière

%table.

En outre, dans le système de direction assistée de la figure 5, lorsque le déplacement angulaire relatif entre l'arbre d'entrée 5 et l'arbre de sortie 8 augmente au-delà d'une différence de phases prédéterminée, lors d'une augmentation de la charge sur l'arbre de sortie 8, il se produit proportionnellement une augmentation des zones de contact respectives entre les balais 21, 21 et

les segments 14, 15 commutateurs, ainsi qu'une dimi-

nution des résistances respectives entre les balais 21,

21 et l'enroulement d'induit 11, augmentant par consé-

quent le courant électrique circulant vers l'enroulement d'induit 11, de telle manière que le couple produit par

le moteur électrique 101 augmente en réponse à l'augmen-

tation de la charge sur l'arbre de sortie 8.

Se référant aux figures 6 et 7, représentant deux exemples de l'agencement d'un système de direction

assistée pour véhicules comportant l'unité d'asservisse-

ment électromagnétique 100 décrite ci-dessus, un volant de direction est désigné en 123, une paire de roues avant en 124, 124, un pignon en 125, une crém'aillère en 126, une paire de barres d'accouplement en 127, 127, une paire de fusées en 128, 128, un joint universel en 129

et une paire de rotules en 130, 130. L'unité d'asservis-

sement électromagnétique 100 est disposée entre le joint universel 129 et le pignon 125 comme le représente la figure 6, entre le volant de direction 123 et le joint universel 129 comme le représente la ligne en trait

plein de La figure 7 ou dans le joint universel 129 lui-

même, comme le représente la ligne en pointillé de la

figure 7.

Comme le montre la description ci-dessus, con-

formément à la présente-invention, une unité d'asservis-

sement électromagnétique comporte en tant que partie intégrante de celleci et de structure simplifiée, un mécanisme de détection de couple pour détecter un couple appLiqué à un arbre d'entrée et en outre, un mécanisme de régulation adapté à coopérer avec le mécanisme de détection de couple pour recevoir de celui-ci un signal

servant à réguler un couple de sortie d'un moteur élec-

trique. Par conséquent, en plus du fait que le mécanisme de détection de couple est efficacement protégé de la poussière,de l'humidité, de forces extérieures, etc. qui seraientautrement des perturbations, la structure de l'unité d'asservissement elle-même est favorablement simplifiée, et cette unité peut être mise en oeuvre dans des applications particulières, par exemple entre un volant de direction et un arbre de pignon d'un système de direction du type à crémaillère pour véhicules, tel

que le représentent les figures 6 et 7.

En outre, le moteur électrique est adapté niettre en marche un processus seulement lorsqu'un arbre de sortie reçoit une charge dépassant une valeur prédéterminée, évitant par conséquent efficacement toute consommation inutile d'énergie. De plus, la structure simplifiée du mécanisme de détection de couple assure de bonnes performances et

une réponse plus rapide de l'unité d'asservissement.

Mieux encore, l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie sont pratiquement directement en prise l'un avec

l'autre, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un mécanis-

me de sécurité positive séparée.

Il est clair, sans se limiter à un système de

direction assistée pour véhicules, que l'unité d'asservisse-

ment électromagnétique de l'invention peut être appliquée à n'importe quel autre système dans lequel on souhaite fournir en sortie un couple plus important que le couple

d'entrée, lorsque cela est nécessaire.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Unité d'asservissement électromagnétique comprenant un boîtier extérieur (1), un premier arbre (8) et un

second arbre (5), supportés tous deux en rotation par Ledit bol-

tier (1), un moteur électrique (101) ayant un induit (10, 11) monté coaxialement sur ledit second arbre (5) et un champ magnétique

établi à L'intérieur dudit boîtier, un moyen de détec-

tion de couple pour détecter Le couple appliqué à L'un ou l'au-

tre desdits premier arbre et second arbre, et un moyen de régulation pour mettre en marche et réguler ledit moteur

électrique, par réception d'un signal de détection pro-

venant dudit moyen de détection, caractérisée en ce que ledit moyen de détection de couple (8b, 22, 16, 21, 12) est monté à l'intérieur dudit boîtier (1), et en ce que Ledit premier arbre (8) et ledit second arbre (5) sont

en prise l'un avec l'autre de façon à s'actionner mutuel-

lement à l'intérieur dudit boÂtier (1) par L'intermé-

diaire dudit moyen de détection de couple (8b, 22, 16,

21, 12).

2. Unité d'asservissement électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier arbre (8) et ledit second arbre (5) prennent appui coaxialement sur Ledit boîtier (1) en ce que ledit moyen de détection de couple (8b, 22, 16, 21, 12) comprend une partie (8b) dudit premier arbre (8) dans ledit bottier (1), une partie (16, 16a) dudit

second arbre (5) dans ledit boîtier (1), des moyens élasti-

ques (22) interposés entre ladite partie (8b) dudit premier arbre (4) et ladite partie (16, 16a) dudit second arbre (5), un commutateur (12) dudit moteur électrique (101) fixé sur l'un desdits premier arbre (8) et second arbre (5), et un balai (21, 21) fixé sur l'autre desdits premier arbre (8) et second arbre (5) et adapté à être mis au contact dudit commutateur (12) et en ce que Ledit commutateur (12) est adapté à coopérer avec ledit balai (21, 21) pour mettre-en marche ledit moteur électrique (101) lorsqu'un déplacement angulaire relatif entre Ledit premier arbre (8) et ledit second arbre (5)

est produit et dépasse une plage angulaire prédétermi-

née (8).

3. Unité d'asservissement électromagnétique selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite partie (8b) dudit premier arbre (8) dans ledit boîtier

(1) comprend une partie cylindrique (8c) formée à l'extrémi-

té intérieure dudit premier arbre (8) et ladite partie cylindrique (8c) ayant au moins une encoche (18) dans sa partie latérale, en ce

que ladite partie (16, 16a) dudit second arbre (5) dans ledit bol-

tier (1) comprend au moins un bras (16a) formé à l'extrémité inté-

rieure dudit second arbre (5), et ledit bras (16a) s'étendant dans ladite encoche (18) et en ce que lesdits moyens élastiques (22)

comprennent un élément élastique (22) interposé entre ladite enco-

che 28) et ledit bras (16a) pour obturer l'interstice formé entre ceux-ci

4. Unité d'asservissement électromagnétique selon la re-

vendication 3, caractérisée en ce que ledit commutateur (12) dudit moteur électrique (101) fixé sur l'un desdits premier arbre (8) et

second arbre (5) est constitué par un élément isolant cylindri-

que (13) en tant que partie du corps de celui-ci, et par

un élément résistant arqué (14, 15) fixé sur la circon-

férence dudit élément isolant (13), de telle manière que

ledit commutateur (12) présente le long de sa circonfé-

rence, à côté dudit élément résistant (14, 15), une partie exposée dudit élément isolant (13) de telle

manière qu'elle ait une largeur prédéterminée (M) supé-

rieure à la largeur (m) dudit balai (21) fixé sur l'autre desdits premier arbre (8) et second arbre (5), de manière à ce qu'une surface de contact dudit balai (21) soit totalement mise en contact avec ladite portion exposée dudit élément isolant (13), lorsque ledit déplacement angulaire relatif entre ledit premier arbre (8) et ledit second arbre (5) est maintenu à l'intérieur de ladite plage angulaire prédéterminée (8), et qu'au moins une partie de ladite surface soit mise en contact avec ledit élément résistant (14, 15), lorsque ledit déplacement angulaire relatif dépasse ladite plage angulaire prédéterminée (e) et en ce que ledit moteur électrique (101) est adapté à être mis en marche lorsque Ledit balai (21, 21) est

amené au contact dudit êlément résistant (14, 15).

5. Unité d'asservissement électromagnétique selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit élément résistant (14, 15) dudit commutateur (12) dudit moteur électrique (101) comprend une paire de

segments résistants arqués (14, 15) fixés symétrique-

ment sur la circonférence dudit élément isolant cylindrique (13), en ce que ledit balai (21) fixé audit autre desdits premier arbre (8) et second arbre (5) comprend une paire d'éléments de balais (21, 21) fixés symétriquement sur celui-ci, en ce que, lorsqu'aucun desdits premier arbre (8) et second arbre (5) n'est soumis à un couple, lesdits éléments de balais (21, 21) sont chacun respectivement mis en contact avec la partie circonférentielle médiane de ladite partie exposée dudit élément isolant (13) entre lesdits segments résistants (14, 15) de façon à ce que ledit moteur électrique (101) soit empêché de démarrer.

6. Unité d'asservissement électromagnétique selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits éléments résistants arqués (14, 15) dudit commutateur (12) sont chacun respectivement électriquement connecté en leur partie circonférentiellement médiane, à l'une ou l'autre des deux extrémités dudit enroulement (11) dudit induit et à l'un des deux pôles d'une source d'alimentation.

7. Unité d'asservissement électromagnétique selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit moyen de régulation (21, 14, 15) est disposé à l'intérieur

dudit boîtier (1) et comprend lesdits segments résis-

tants (14, 15) dudit commutateur (12) et Lesdits éléments

de balais (21, 21).

8. Unité d asservissement électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de régulation (21, 14, 15) est disposé à l'inté- rieur dudit boîtier (1)o

9. Unité d'asservissement électromagnétique selon La revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier arbre (8) et ledit second arbre (5) sont adaptés à servir respectivement d'arbre d'entrée et d'arbre de sortie.

10. Unité d'asservissement électromagnétique selon La revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier arbre (8) et en ce que ledit second arbre (5) sont adaptés à servir respectivement d'arbre de sortie

et d'arbre d'entrée.