FR2567837A1 - Servomecanisme electromagnetique, notamment pour mecanismes de direction - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SERVOMECANISME ELECTROMAGNETIQUE, NOTAMMENT POUR MECANISME DE DIRECTION. LEDIT SERVOMECANISME 100 COMPREND UN BOITIER EXTERNE 1 DANS LEQUEL TOURNENT DES PREMIER 12 ET SECOND 7 ARBRES; UN ELEMENT ELASTIQUE 21, SOLIDARISANT LESDITS ARBRES ET TRANSMETTANT LES COUPLES; UN DISPOSITIF 5 DETECTANT UN COUPLE D'ENTREE AGISSANT A LA FOISSUR LE PREMIER ARBRE 12 ET SUR LE SECOND ARBRE 7; UN MOTEUR ELECTRIQUE 2 ENGENDRANT UN COUPLE D'ASSISTANCE EN REACTION A UN SIGNAL DUDIT DISPOSITIF DETECTEUR 5; UN MOYEN 3, 4 TRANSMETTANT AU SECOND ARBRE 7 LE COUPLE D'ASSISTANCE DEVELOPPE PAR LE MOTEUR ELECTRIQUE 2; AINSI QU'UN SYSTEME D'ACCOUPLEMENT DIRECT 23, 22, 12B-2 ASSUJETTISSANT DIRECTEMENT LESDITS ARBRES 12, 7 DANS UNE CONDITION PREDETERMINEE, POUR TRANSMETTRE DIRECTEMENT LE COUPLE ENTRE CES DERNIERS.

Description

Servomécanisme électromagnétique, notamment

pour mécanismes de direction.

La présente invention se rapporte d'une

manière générale à un servomécanisme et, plus particu-

lièrement, à un servomécanisme électromagnétique destiné

à équiper un mécanisme de direction.

En général, ces servomécanismes électromagné- tiques conçus pour équiper le mécanisme de direction d'un véhicule se composent d'un arbre d'entrée destiné à être relié efficacement à un volant de direction du véhicule; d'un arbre de sortie, devant être solidarisé

efficacement à une boite d'engrenages de direction asso-

ciée à une roue braquable du véhicule; d'une pièce élastique, intercalée entre lesdits arbres d'entrée et de sortie afin d'assurer leur solidarisation mutuelle permettant la transmission de couples; d'un détecteur de couples, conçu pour détecter un couple de braquage

imposé à l'arbre d'entrée; ainsi que d'un moteur élec-

trique pour fournir à l'arbre de sortie un couple

d'assistance en fonction d'un signal de détection déli-

vré par ledit détecteur de couples.

Par exemple, le brevet US - A - 4 448 275 (délivré le 15 Mai 1985 à Kitagawa et al.) décrit un

système muni d'un servomécanisme électromagnétique.

Dans le système selon le brevet précité, la pièce élastique interposée entre l'arbre d'entrée et

l'arbre de sortie afin de les accoupler l'un à l'autre-

consiste en un ressort de torsion. Un détecteur de couples, installé sur les arbres respectifs d'entrée et de sortie, est conçu pour détecter le couple de braquage imposé à l'arbre d'entrée, sous la forme d'un mouvement angulaire relatif desdits arbres mesuré dans le sens circonférentiel de ces arbres. Le moteur électrique destiné à délivrer le couple d'assistance à l'arbre de

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sortie est monté indépendamment des arbres.

Dans un mécanisme de direction doté d'un servomécanisme électromagnétique présentant un ressort de torsion intercalé entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie, comme dans le système conformément au brevet des EtatsUnis d'Amérique sus-mentionné, il est à peine possible d'obtenir une sensation de braquage comparable à celle d'un mécanisme de direction

d'un type manuel dans lequel il n'est prévu aucun dis-

positif d'assistance ou en d'autres termes, quand les arbres respectifs d'entrée et de sortie sont ménagés d'un

seul tenant.

D'une manière analogue, un tel inconvénient est également constaté dans un mécanisme de direction pourvu d'un servomécanisme électromagnétique dans lequel

le ressort de torsion est remplacé par une pièce élas-

tique d'un type différent.

En conservant à l'esprit les points précités et en tenant compte du fait que, dans un mécanisme de direction du genre susmentionné, il est avantageux de conférer dans certaines circonstances une sensation de braquage comparable à celle d'un mécanisme manuel, par exemple lorsque la vitesse du véhicule est relativement

grande, la présente invention a été élaborée pour four-

nir, en particulier, un système de direction perfectionné

dans lequel est incorporé un servomécanisme électro-

magnétique du type précité.

Conformément à la présente invention, il est proposé un servomécanisme électromagnétique comprenant un boîtier externe, des premier et second arbres montés

l'un et l'autre à rotation dans ledit boîtier, un élé-

ment élastique intercalé entre le premier arbre et le

second arbre en vue d'assurer leur solidarisation mutuel-

le en permettant la transmission de couples, un dispo-

sitif détecteur de couples pour détecter un couple d'entrée 3 a 6. 3 7_ agissant à la fois sur le premier arbre et sur le second, un moteur électrique pour développer un couple

d'assistance en fonction d'un signal de détection pro-

venant dudit dispositif détecteur de couples, un moyen de transmission du couple d'assistance pour transmettre au second arbre le couple d'assistance développé par

Ledit moteur électrique, ainsi qu'un système d'accouple-

ment direct permettant de relier directement et rigide-

ment l'un à l'autre les premier et second arbres dans une condition prédéterminée, de manière à assurer une

transmission directe du couple entre ces derniers.

Par consequent, un objet de la présente inven-

tion consiste à proposer un servomécanisme électromagné-

tique qui, lorsqu'il est utilisé dans un système de direction de véhicule, peut conférer d'après la condition prédéterminée une sensation de braquage analogue à celle d'un système de direction d'un type manuel, en permettant ainsi d'atteindre une réaction favorable au braquage. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels:

- la figure 1 est une coupe longitudinale d'un servo-

mécanisme électromagnétique selon la forme de réaLisa-

tion préférentielle de l'invention; - la figure 2 est une vue fragmentaire, observée dans le sens de la fLèche II sur la figure 1, montrant une partie essentielle d'un dispositif détecteur de couples dudit servomécanisme;

- la figure 3 est une représentation schématique illus-

trant le montage d'un circuit de commande du servo-

mécanisme de la figure 1, comprenant un moteur électri-

que et un accouplement électromagnétique; et

- la figure 4 est une représentation schématique détail-

Lée, mettant en évidence le montage du circuit de

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commande de la figure 3, en partie modifié.

Il convient tout d'abord de se référer à La

figure 1, sur laquelle La référence 100 désigne globaLe-

ment un servomécanisme électromagnétique conforme à un type de réalisation préférentiel de l'invention. Ce servomécanisme 100 possède un boîtier cylindrique 1 formant un éLément externe de L'ensemble. Ce boîtier 1 se compose d'un bâti externe 1A, constituant une première partie dudit boîtier et logeant un moteur électrique 2; d'une deuxième partie 1B renfermant, en tant qu'éléments constitutifs essentiels, un engrenage réducteur 3 et un accouplement électromagnétique 4; ainsi que d'une troisième partie 1C, dans LaqueLLe est incorporé un dispositif 5 faisant fonction de détecteur

de couples.

Le bâti 1A est muni d'au moins une paire

d'aimants permanents 6 fixés en tant que p6les magnéti-

ques à des emplacements symétriques sur La circonférence interne de ce bâti, lesdits aimants 6 constituant

un champ du moteur électrique 2. Un couvercle 9, obtu-

rant l'ouverture.à l'extrémité du bâti 1A située à son extrémité de gauche en observant La figure 1, renferme un palier 8 traversé par la région de gauche d'un second arbre 7 et supportant cette région. A

l'extrémité de gauche de La deuxième partie 1B du boi-

tier, à laquelle une ouverture centrale 1B-1 est prati-

quée dans une face extrême 1B-2 de cette partie en vue de recevoir un palier 10, La circonférence externe de Ladite face extrême 1B-2 est ajustée dans l'ouverture située à L'extrémité de droite du bâti 1A-; en

outre, cette face 1B-2 de la deuxième partie 1B du boî-

tier et Le couvercle-9 du bâti 1A sont assujettis

l'un à l'autre, pour former un seul bloc, par deux bou-

lons 11 relativement allongés et occupant des positions

symétriques par rapport à l'axe du servomécanisme 100.

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A son extrémité de gauche, la troisième partie 1C du boîtier présente une ouverture 1C-1 vissée sur la zone extrême ouverte située à droite de la deuxième partie

lB et, à son extrémité de droite, cette partie 1C pos-

sède une région extrême 1C-2 dans Laquelle est fixé un palier 13 traversé par le tronçon de droite d'un

premier arbre 12 et supportant ce tronçon.

Le second arbre 7, supporté rotatif dans sa région de gauche par le boîtier 1 par l'intermédiaire du palier 8, comporte à son extrémité de gauche des cannelures 7a destinées à coopérer avec un organe externe (non représenté) devant être accouplé à cet arbre. Un rotor 2a est en appui rotatif le long et autour du second arbre 7 grâce à la combinaison d'un roulement à billes 15 et d'un palier 16 à aiguilles, le roulement 15 et le palier 16 étant l'un et l'autre ajustés sur le second arbre 7. En tant qu'induit du moteur électrique 2, ce rotor 2a comprend un noyau d'induit 2a-1 constitué par de l'acier laminé et muni de plusieurs fentes axiales (non illustrées) pratiquées dans sa circonférence externe,

ainsi qu'un enroulement d'induit 2a-2 garnissant lesdi-

tes fentes.

Une plaque annulaire 17 fixée dans l'ouverture extrême de gauche du bâti 1A, comporte sur son côté gauche deux charbons 18 qui lui sont assujettis et

sont agencés selon des dispositions mutellement symétri-

ques par rapport à l'axe du servomécanisme 100. D'autre part, en tant qu'élément constitutif permettant la mise en place du noyau d'induit 2a-1, le rotor 2a présente

par ailleurs une zone centrale cylindrique 2a-3, à l'ex-

trémité de gauche de laquelle est fixé un commutateur 19 à bague collectrice raccordé électriquement d'une manière appropriée à l'enroulement d'induit 2a-2. Les charbons 18 sont amenés en contact coulissant avec ce commutateur 19, de telle sorte qu'un courant électrique

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soit adéquatement induit dans l'enroulement 2a-2 par la combinaison desdits charbons 18 et dudit commutateur 19. Lorsqu'il est excité par le courant électrique délivré, l'enroulement 2a-2 coopère avec les aimants permanents 6 pour engendrer un couple électromagnétique, c'est-à-dire pour imprimer au rotor 2a une rotation

dans l'une ou l'autre des directions souhaitées.

Le premier arbre 12, qui est supporté à rota-

tion dans sa région de droite par le palier 13 et fait saillie vers l'extérieur au-delà de la région extrême

1C-2 située à droite de la troisième partie 1C du boi-

tier, possède à son extrémité saillante vers la droite des cannelures 12a destinées à coopérer avec un organe externe (non représenté) devant être accouplé à cet arbre. Un tronçon cylindrique 12B, à évasement radial et débouchant vers la gauche, est ménagé dans la zone de gauche du premier arbre 12. A son extrémité de gauche, ce tronçon cylindrique 12b présente une encoche 12b-1

ménagée en alternance à des emplacements angulaires du-

dit tronçon distants de 90 ; et à chaque emplacement angulaire intercalaire, ce tronçon comporte une saillie 12b-2 qui s'étend radialement vers l'extérieur et accuse la forme d'un secteur circulaire évidé en son centre, laquelle saillie 12b-2 possède à son tour une clavette

12b-3 élaborée à sa face postérieure.

A son extrémité de droite, le second arbre 7

est entouré par un premier plateau annulaire d'accouple-

ment 22 calé rigidement sur ledit arbre par deux lames de ressort 23 en forme de secteurs circulaires à centre évidé, ces lames de ressort 23 s'étendant radialement à l'extérieur de l'arbre 7 en occupant des positions mutuellement symétriques par rapport à l'axe de cet

arbre 7. Chacune des lames de ressort 23, douée de flexi-

bilité axiale vers la droite et destinée à charger nor-

malement le premier plateau d'accouplement 22 vers la

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saillie 12b-2, accuse une grande rigidité à l'encontre

de forces de torsion qui lui sont appliquées tangentiel-

lement entre le premier arbre 12 et le second arbre 7.

De surcroît, une came 24 est fixée rigidement à l'extrémité de droite du second arbre 7, cette came comportant une région en saillie axiale (illustrée d'une manière particulièrement accentuée sur la figure 1, à la face inférieure de l'arbre 7) dirigée vers le premier arbre 12 à. chaque emplacement angulaire de ce dernier décalé de 90 par rapport aux lames de ressort 23, lesquelles lames sont fixées à ladite came 24= Plus particulièrement, comme le montre la figure 2, la came se compose, sur son côté radialement interne, d'une partie interne 24a de forme sensiblement rectangulaire et, sur son côté radialement externe, d'une partie externe 24b de configuration sensiblement cunéiforme. La partie rectangulaire 24a s'engage dans l'encoche 12b-1

creusée dans le tronçon cylindrique 12b situé à gauche -

du premier arbre 12, un interstice circonférentiel approprié étant réservé entre ladite partie et ladite encoche. Le premier arbre 12 et le second arbre 7 sont disposés coaxialement et sont reliés élastiquement l'un à l'autre par l'entremise d'une barre de torsion 21. Par conséquent, lorsqu'un couple extérieur imprimant une rotation dans l'un ou l'autre sens est imposé au premier arbre 12 devant être relié efficacement au volant de direction (non représenté) d'un véhicule (non illustré) équipé du servomécanisme 100, la barre de torsion 21 transmet ce couple au second arbre 7; il

en résulte un mouvement angulaire relatif ou un dépha-

sage entre les arbres 7 et 12 en réaction à une charge supportée par le second arbre 7. Lorsque ce mouvement angulaire relatif atteint un angle prédéterminé, la partie rectangulaire 24a de la came 24 assujettie au 8 b2567837 second arbre 7 est amenée en butée contre un épaulement de l'encoche 12b-1 du tronçon cylindrique 12b du premier arbre 12. Ainsi, lorsque la rotation du premier arbre 12 se poursuit dans la direction précitée, le second arbre 7 doit obligatoirement accomplir une rotation conjointe. En d'autres termes, le servomécanisme 100 renferme un système empêchant des défaillances et formé par la combinaison de La partie rectangulaire 24a

de la came 24 et de l'encoche 12b-1 du premier arbre 12.

L'engrenage réducteur 3 comprend deux trains-

épicycLoidaux: un premier train, se composant d'une première roue planétaire 20 calée sur l'extrémité de droite de la zone centrale cylindrique 2a-3 du rotor

2a, d'une première couronne dentée 25 fixée à La circon-

férence interne de la deuxième partie lB du boîtier, et de trois premiers pignons satellites 26 interposés entre la roue planétaire 20 et la couronne dentée 25, avec laquelle ils sont en prise; ainsi qu'un second train, se composant d'une seconde roue planétaire 27

calée rigidement sur la zone centrale d'un élément annu-

laire de support 26a supportant les premiers pignons satellites 26, d'une seconde couronne dentée 28 fixée à la circonférence interne de la deuxième partie 1B du boîtier, et de trois seconds pignons satellites 29 intercalés-entre la roue planétaire 27 et la couronne dentée 28 avec lesquelles ils engrènent. Les seconds pignons satellites 29 sont supportés par la collerette externe radiale 30a d'une pièce tubulaire 30, cette pièce 30 étant en appui rotatif sur un palier 14 ajusté sur le second arbre 7. Un second plateau d'accouplement 31, solidaire de l'extrémité de droite de la pièce tubulaire 30, est situé en vis-à-vis du premier plateau d'accouplement 22 dont il est normalement séparé d'une

distance prédéterminée.

L'accouplement électromagnétique 4 comprend le premier plateau 22 et le second plateau 31, ainsi qu'un solénoide électromagnétique 32 de forme annulaire,

qui se trouve du côté 11 du second plateau d'accouple-

ment 31 (en observant la figure 1) et est espacé de ce dernier en vue de délimiter un entrefer. Le solénoide 32 est fixé à la circonférence interne de la deuxième partie 1B du boîtier, tandis que le premier plateau d'accouplement 22 est normalement chargé par la force élastique des lames de ressort 23, afin d'être poussé au contact de la saillie 12b- 2 conformée en un secteur circulaire sur le tronçon cylindrique 12b situé à gauche du premier arbre 12. Lorsque le solénoide 32 est excité,

le premier plateau d'accouplement 22 est attiré à l'en-

contre de la force élastique des lames de ressort 23,

pour venir en prise avec le second plateau 31.

Le dispositif 5 détecteur de couples se com-

pose d'un transformateur différentiel 33 fixé à la

circonférence interne de la troisième partie 1C du boî-

tier, ainsi que d'une pièce mobile 34 munie d'une zone marginale 34a pouvant être déplacée dans le sens axial du servomécanisme 100 par rapport audit transformateur

33. Comme décrit ci-après, ce dispositif 5 a pour fonc-

tion de détecter l'ampleur d'un couple développé entre

le premier arbre 12 et le second arbre 7, en convertis-

sant ce couple en un mouvement axial de la pièce mobile 34. La pièce mobile 34, ajustée à coulissements axiaux sur le premier arbre 12, est normalement poussée vers la gauche (en observant la. figure 1) par un ressort héticoldal 35. La région de gauche de la pièce mobile 34, présentant un évasement radial, possède dans son

arête de gauche, à chaque emplacement angulaire corres-

pondant, une gorge cunéiforme 34b dans laquelle pénètre la partie cunéiforme 24b de la came 24 comme le montre la figure 2; à chacun de ces emplacements angulaires décalés de 90

par rapport à ladite gorge 34b, la région précitée pré-

sente une fente d'arête 34c dans laquelle s'engage la clavette 12b-3 du tronçon cylindrique 12b du premier arbre 12, ce qui permet à la pièce mobile 34 de coulis-

ser seulement dans le sens axial.

Sur la figure 2, la came 24 et la pièce mobile 34 sont représentées de manière à mettre clairement en évidence les positions relatives de ces deux éléments définies ci-après, cette figure ne montrant pas d'autres éléments associés. En effet, dans le servomécanisme 100,

l'on admet que, lorsque les éléments 24 et 34 sont ame-

nés aux positions respectives de la figure 2, il ne se produit ni mouvement angulaire relatif, ni déphasage

entre le premier arbre 12 et le second arbre 7-.

Lorsqu'un couple extérieur est appliqué afin

de faire tourner le premier arbre 12 dans le sens anti-

horaire considéré à partir de la droite sur les figures

1 et 2, le premier plateau d'accouplement 22 est rapi-

dement désolidarisé de la saillie 12b-2 en forme de secteur et, par conséquent, le couple imposé au premier

arbre 12 est répercuté au second arbre 7 par l'intermé-

diaire de la barre de torsion 21, si bien qu'une rota-

tion dans le sens anti-horaire est imprimée à cet arbre

7 en réaction à une charge qu'il subit, avec une tempo-

risation par rapport à la rotation "senestrorsum" dudit arbre 12. Ainsi, la came 24 calée sur le second arbre 7

est mise en rotation "dextrorsum" d'une manière corres-

pondante par rapport à la pièce mobile 34 qui peut coulisser sur. le premier arbre 12, mais peut seulement se mouvoir dans sa direction axiale par rapport à cet arbre 12; en d'autres termes, la came 24 est conçue pour tourner dans la direction X1 sur la figure 2 par rapport à la pièce 34. Concurremment, par suite de la venue en prise oblique entre la partie cunéiforme 24b et la gorge cunéiforme 34b.de la pièce mobile 34, un

coulissement à l'encontre de la force du ressort héli-

coidal 35 est imposé à cette pièce 34 vers la droite, c'est-à-dire dans La direction Y1 sur la figure 2. Il convient de faire observer que, sur la figure 2, La référence Z représente la position axiale de l'extrémité de droite de la zone marginale 34a de la pièce mobile

34 lorsqu'il ne s'opère aucun mouvement angulaire rela-

tif du premier arbre 12 et du second arbre 7.

Dans le cas o un couple externe tendant à imprimer une rotation dans le sens horaire est appliqué

au premier arbre 12, les sens de rotation décrits ci-

avant sont inversés, c'est-à-dire qu'une rotation dans

le sens anti-horaire est imprimée à la came 24 par rap-

port à La pièce mobile 34 (dans la direction X2 sur la figure 2); concomitamment, ladite pièce 34, chargée

par le ressort hélicoldal 35 vers la gauche (c'est-à-

dire dans la direction Y2 sur la figure 2), est auto-

risée à coulisser dans cette direction.

Sur la base de tels mouvements axiaux de la pièce mobile 34, tant l'amplitude que le sens rotatoire du couple engendré entre le premier arbre 12 et le second arbre 7 sont détectés par le dispositif détecteur , qui est équipé des circuits électriques nécessaires

à cette détection de couples et englobant le transforma-

teur différentiel 33.

Il convient à présent de se référer à la figure 3, qui illustre schématiquement un circuit de

commande du servomécanisme 100: par suite du dévelop-

pement du couple entre les arbres 7 et 12, lorsque l'am-

plitude et le sens rotatoire de ce couple sont détectés par le dispositif 5 faisant fonction de détecteur de couples renfermant le transformateur différentiel 33, un signal de détection de ce dispositif est délivré pour enclencher un interrupteur 38 monté sur un conducteur électrique partant d'une source d'alimentation 37 et gagnant une borne a qui conduit à l'enroulement d'induit 2a-2 du moteur électrique 2; cette borne a courtcircuite un conducteur raccordé au solénoïde 32 de L'accouplement électromagnétique 4, en lui fournis- sant par conséquent un courant électrique. De ce fait, Le moteur 2 a engendré un couple électromagnétique à L'aide duquel, comme mentionné ci-dessus, une rotation est imprimée au rotor 2a dans le sens rotatoire du couple extérieur agissant sur le premier arbre 12; simultanément, du fait qu'il est soumis à une condition décrite ci-après, le solénoide 32 de l'accouplement 4 est excité pour établir une prise intégrale entre Le premier plateau d'accouplement 22 et le second plateau

d'accouplement 31, si bien que Le couple éLectromagné-

tique du moteur 2 est appliqué en plus au second arbre 7 par L'intermédiaire de L'engrenage réducteur 3 et de l'accouplement 4. En conséquence, lorsque le couple

extérieur agit sur le premier arbre 12 selon des condi-

tions prédéterminées, une puissance auxiliaire est délivrée sous la forme d'un couple électromagnétique supplémentaire engendré par Le moteur électrique 2 et transmis de ce dernier au second arbre 7, lequel est

par conséquent soumis à L'action d'un couple amplifié.

Dans le servomécanisme décrit jusque là, L'actionnement de l'accouplement électromagnétique4, ou la délivrance d'un courant électrique au soténoide 32

de cet accouplement ont Lieu dans des conditions particu-

lières: comme illustré sur la figure 3, un interrup-

teur 40 à action intermittente est branché sur le con-

ducteur de court-circuitage gagnant l'accouplement 4, cet interrupteur pouvant être actionné par un signal de sortie provenant d'un détecteur connu 39 détectant la vitesse de n'importe queL type de véhicule, d'une manière telle que ledit interrupteur soit maintenu 13 oo

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enclenché Lorsque la vitesse du véhicule est relative-

ment grande, et maintenu déclenché lorsque cette vites-

se est relativement faible. Par conséquent, dans l'ap-

plication du servomécanisme 100 au mécanisme de direc-

tion d'un véhicule, lorsque ce véhicule se déplace à de faibles vitesses, ledit mécanisme 100 peut servir d'amplificateur de couples du fait qu'il a excité tant

le moteur électrique 2 que l'accouplement électromagné-

tique 4; en revanche, à de grandes vitesses, ce méca-

nisme peut être utilisé, sans provoquer aucune ampli-

fication de couples, comme un accouplement solidarisant directement le premier arbre 12 au second arbre 7, c'est-à-dire comme un dispositif d'accouplement direct

intercalé entre ces arbres.

Le fonctionnement de l'accouplement électro-

magnétique 4 va être à nouveau décrit ci-dessous, en

utilisant d'autres termes.

Lorsque la vitesse du véhicule est relative-

ment faible, à l'instant initial auquel une rotation

est imprimée au premier arbre 12 par un couple exté-

rieur qui lui est appliqué, le solénoîde 32 de l'accou-

plement 4 provoque la venue en prise, avec le second

plateau d'accouplement 31, du premier plateau d'accou-

plement 22 qui est assujetti au second arbre 7 et avec lequel, auparavant est venue en prise la saillie 12b-2 du premier arbre 12 configurée en un secteur circulaire à évidement central. Ainsi, le couple extérieur agissant sur le premier arbre est répercuté au second arbre 7 tout en étant amplifié au moyen du moteur électrique 2, si bien que le couple agissant sur cet arbre 7 est plus

grand que le couple imposé à l'arbre 12.

En revanche, lorsque la vitesse du véhicule

est relativement faible, le solénolde 32 de l'accouple-

ment 4 n'est pas excité, de sorte que le premier plateau d'accouplement 22 est maintenu en contact avec la saillie 12b-2 en forme de secteur circulaire sur le premier arbre 12. A cet égard, en plus du fait que les

Lames de ressort 23 supportant le premier plateau d'ac-

couplement 22 sont douées d'une grande rigidité dans le sens tangentiel (sens de la torsion), les surfaces

du premier plateau 22 et de La saillie 12b-2 mutuelle-

ment en contact, qui accusent un très fort coefficient de friction coopèrent pour établir une condition telle que Le premier arbre 12 soit notablement assujetti afin d'être accouplé au second arbre 7. Il en résulte que le couple extérieur agissant sur le premier arbre

12 est directement transmis au second arbre 7.

Comme le montre par ailleurs la figure 3,

l'interrupteur 38 est conçu dans la pratique pour com-

mander aussi bien l'intensité que le sens de circula-

tion du courant électrique devant être délivré à l'en-

roulement d'induit 2a-2 du moteur électrique 2, en

réaction au signal de détection provenant du transfor-

mateur différentiel 33 du dispositif 5 détecteur de couples. De surcroît, l'interrupteur 40 qui, jusque là était destiné à assurer une commande du type "marche/

arrêt" de l'accouplement électromagnétique 4 en réac-

tion au signal de sortie du détecteur de la vitesse du véhicule, peut être avantageusement disposé devant la

borne de court-circuitage a afin de provoquer une com-

mande "marche/arrêt" à la fois du moteur 2 et de l'ac-

couplement 4. Conformément à cette modification partiel-

le, la figure 4 est un schéma synoptique d'un exemple de réalisation dans lequel le circuit de la figure 3 revêt un caractère plus pratique, notamment pour ce qui concerne la connexion dudit interrupteur 38. Sur cette figure 4 des parties identiques sont désignées

par les mêmes indices de référence.

Sur la figure 4, la référence numérique 38'

désigne un circuit de commutation. Ce circuit de commu-

tation 38' se compose de trois commutateurs 38a, 38b, 38c pouvant être actionnés tous en même temps dans Le

même sens de commutation lorsque chacun de deux action-

neurs à solénoides (non représentés) est respectivement excité et désexcité en réaction à l'enclenchement ou au déclenchement d'une paire de relais (non illustrés) commandés par le signal de détection délivré par le dispositif 5; ainsi que d'une résistance variable 38d dont la valeur résistive varie en fonction du signal de détection provenant du dispositif5, cette résistance 38d étant intercalée entre l'un (38b) des commutateurs et la source externe d'alimentation 37. Il est prévu un autre circuit de commutation 40' comprenant deux

interrupteurs 40a et 40b à actions intermittentes pou-

vant être commandés simultanément afin d'être déclen-

chés lors de l'excitation d'un actionneur à solénoide (non représenté), cet actionneur pouvant être excité

et désexcité en fonction de l'enclechement ou du déclen-

chement d'un relais (non illustré) commandé par le signal de sortie délivré par le détecteur 39 de la vitesse du véhicule. Dans ce circuit de commutation 40', l'un 40a des interrupteurs précités est conçu pour raccorder le circuit de commutation 38' au solénoide 32

de l'accouplement électromagnétique 4, l'autre interrup-

teur 40b de ce circuit servant à établir la connexion entre ledit circuit 38' et l'un des deux charbons 18 du

moteur électrique 2.

Sur la figure 4, les circuits de commutation 38' et 40' sont représentés lorsque le servomécanisme 100 se trouve dans une condition telle qu'aucun couple n'est appliqué au premier arbre 12, alors que la vitesse

du véhicule est relativement faible. Dans cette condi-

tion, les deux interrupteurs 40a et 40b sont enclenchés et les trois commutateurs 38a, 38b, 38c occupent leurs

*positions neutres.

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Lorsque, alors que La vitesse du véhicule est maintenue relativement faible, un couple extérieur d'une certaine amplitude est imposé au premier arbre 12 pour Lui imprimer une rotation dans l'un ou L'autre sens, le signal de détection du dispositif détecteur 5 est simultanément appliqué au circuit de commutation 38' dans lequel il provoque une commutation de tous les commutateurs 38a, 38b, 38c dans une même direction afin de les encLencher, en fonction du sens rotatoire du

couple extérieur. Il en résulte que l'accouplement éLec-

tromagnétique 4 est excité et que, dans le même temps, un courant électrique d'intensité prédéterminée et circulant dans la direction nécessaire est délivré au moteur électrique 2, ce qui permet au servomécanisme 100 de provoquer l'amplification du couple mentionnée ciavant. Lorsque de surcroît, la vitesse du véhicule étant toujours maintenue relativement faible, un couple extérieur d'une certaine amplitude est imposé au premier

arbre 12 pour le faire tourner dans le sens opposé, -

tous Les commutateurs 38a, 38b, 38c subissent une commu-

tation dans la direction inverse afin d'être à nouveau enclenchés, ce qui fait qu'un couple résultant d'une amplitude prédéterminée agit sur le second arbre 7 dans le sens de rotation opposé par rapport' à sa rotation

dans le premier cas considéré.

En revanche, lorsque la vitesse du véhicule

passe à une valeur relativement élevée, les interrup-

teurs 40a et 40b à actions intermittentes sont déclen-

chés de la manière décrite ci-avant, si bien que le moteur 2 n'est pas mis en fonction et que l'accouplement 4 est maintenu hors prise, quelle que soit la condition du circuit de commutation 38'. A l'état désaccouplé de l'accouplement 4, dans lequel le premier plateau 22 est en contact avec la saillie 12b-2 formant un secteur

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circulaire sur le premier arbre 12, le couple extérieur agissant sur ce premier arbre 12 est, pour l'essentiel, directement transmis au second arbre 7 de la manière

déjà décrite.

Dans l'exemple qui précède, le circuit de

commutation 40' se trouve derrière le circuit de commu-

tation 38', comme illustré sur la figure 4. A cet égard, et concernant toujours la variante de réalisation, il peut être avantageux, du point de vue de la consommation de puissance, qu'un circuit de commutation tel que le circuit 40' soit installé à un point auquel le signal de détection provenant du dispositif détecteur 5 (dont il est délivré d'une manière sensiblement directe) puisse être soumis à une commande du type "marche/arrêt", c'est-à-dire non pas derrière le circuit de commutation 38', mais plus près du dispositif 5 que ce circuit 38',

par exemple en un point 5a sur la figure 4.

Cependant, dans les deux variantes de réali-

sation, lorsqu'aucun mouvement angulaire relatif du premier arbre 12 et du second arbre 7 n'est matérialisé par le signal de détection provenant du dispositif 5

détecteur de couples (appliqué au circuit de commuta-

tion 38'), aucun des deux actionneurs à solénoides (non représentés) dudit circuit 38' n'est excité pour

provoquer un actionnement, si bien que les trois com-

mutateurs 38a, 38b et 38c sont maintenus dans leurs

positions neutres. Une telle condition se produit éga-

lement en l'absence d'un signal de détection proprement

dit délivré par le dispositif 5.

De plus, dans le type de réalisation qui pré-

cède, le premier arbre 12 est utilisé en tant qu'arbre d'entrée et le second arbre 7 en tant qu'arbre de

sortie. A cet égard, dans une autre variante, le pre-

mier arbre 12 et le second arbre 7 peuvent avantageuse-

ment remplir les fonctions d'un arbre de sortie et d'un

arbre d'entrée, respectivement.

Comme il ressort de la description qui pré-

cède, dans le servomécanisme électromagnétique 100 conformément à La présente invention, comprenant Le premier arbre rotatif 12, Le second arbre rotatif 7, la barre de torsion 21 interposée entre ces arbres 7, 12, ainsi que Le moteur électrique 2, la puissance de sortie de ce moteur 2 se présente, à des vitesses relativement faibles du véhicule, sous la forme d'un

couple délivré en plus au second arbre 7 par l'inter-

médiaire de l'engrenage réducteur 3 et de l'accouple-

ment électromagnétique 4; à des vitesses du véhicule relativement grandes, les premier et second arbres respectifs 12 et 7 sont, pour l'essentiel directement accouplés l'un à l'autre par l'entremise d'un mécanisme d'accouplement direct se composant des lames de ressort 23, du premier plateau d'accouplement 22 et de la saillie 12b-2 en forme de secteur. De la sorte, le conducteur d'un véhicule se déplaçant à grande vitesse peut avantageusement éprouver une sensation de braquage comparable à celle d'un système de direction d'un type

manuel non assité.

Dans ce contexte, lorsqu'on souhaite obtenir

une sensation de braquage analogue à celle d'un méca-

nisme de direction manuel, dans une condition autre que la condition susmentionnée, le servomécanisme 100

peut être modifié pour être perfectionné en consé-

quence, par l'utilisation d'un détecteur approprié et

d'un dispositif processeur.

Par exemple, lorsque le conducteur d'un véhi-

cule souhaite éprouver la sensation de braquage d'un mécanisme manuel seulement lorsque le poids en charge du véhicule est inférieur à un poids prédéterminé, le servomécanisme 100 peut être modifié au moyen d'un détecteur approprié pouvant détecter le poids en charge,

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par exemple une sonde déterminant la hauteur du véhi-

cule ou la pression de gonflage des pneumatiques.

En particulier, lorsque Le conducteur sou-

haite éprouver volontairement la sensation de braquage d'un mécanisme manuel, l'on peut utiliser de préférence une variante dans laquelle un interrupteur à action intermittente actionnable à la main, se trouve au

point 5a sur la figure 4.

En outre, le servomécanisme électromagnétique 100 selon la présente invention renferme les dispositifs permettant d'appliquer un couple supplémentaire au second arbre 7, et englobant le moteur électrique 2,

l'engrenage réducteur 3 et l'accouplement électromagné-

tique 4. A cet égard, par comparaison avec le servo-

mécanisme électromagnétique précité selon le brevet US - A - 4 448 275, le servomécanisme 100 peut être amélioré dans le sens d'une plus grande compacité et

d'un assemblage plus aisé à des mécanismes de direc-

tion. Il est évident que la présente invention

peut également être appliquée à un servomécanisme élec-

tromagnétique comportant une pièce élastique intercalée entre des arbres respectifs d'entrée et de sortie, cette pièce élastique étant d'un type différent de la barre

de torsion 21.

Une caractéristique essentielle de là présente invention consiste en ce qu'un servomécanisme destiné à un véhicule comporte des arbres respectifs d'entrée et de sortie pouvant être directement accouplés l'un

à l'autre alors que le véhicule se déplace à des vites-

ses relativement grandes. Dans ce contexte, la présente invention peut, tout aussi bien être avantageusement

appliquée à des servomécanismes de type hydraulique.

Bien que l'on ait décrit la forme de réalisa-

tion actuellement préférentielle de l'invention, il est

évident que cette dernière peut revêtir d'autres for-

mes spécifiques sans sortir du cadre de ses caracté-

ristiques essentieLLes. Par conséquent, La réalisation susdécrite doit être considérée, à tout égard, comme iLLustrative et nuLLement restrictive.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Servomécanisme électromagnétique (100), caractérisé par le fait qu'il comprend un boîtier externe (1), des premier (12) et second (7) arbres montés l'un et l'autre à rotation dans ledit boîtier (1), un élément élastique (21) interposé entre le premier arbre (12) et le second arbre (7) pour assurer leur solidarisation mutuelle en permettant la transmission de couples, un dispositif (5) détecteur de couples, pour détecter un couple d'entrée agissant à la fois sur le premier arbre (12) et sur le second arbre (7), un

moteur électrique (2) pour développer un couple d'assis-

tance en réaction à un signal de détection provenant dudit dispositif (5) détecteur de couples, un moyen (3, 4) de transmission du couple d'assistance pour transmettre au second arbre (7) le couple d'assistance développé par ledit moteur électrique (2), ainsi qu'un système d'accouplement direct (39, 40, 23, 22, 12b-2) permettant de relier directement et rigidement l'un à l'autre lesdits premier (12) et second (7) arbres dans une condition prédéterminée, de manière à assurer une

transmission directe du couple entre ces derniers.

2. Servomécanisme selon la revendication 1, utilisé dans un mécanisme de direction de véhicule et

dans lequel le premier arbre (12) est en liaison effi-

cace avec ledit mécanisme de direction du côté d'un volant de direction dudit véhicule, et le second arbre (7) est relié efficacement à ce mécanisme de direction

du côté d'une roue braquable dudit véhicule, servomé-

canisme caractérisé en ce que le système d'accouplement

direct (39, 40, 23, 22, 12b-2) permet de relier direc-

tement et rigidement l'un à l'autre lesdits premier (12)

et second (7) arbres en fonction de la vitesse de dépla-

cement dudit véhicule.

3. Servomécanisme selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le système d'accouplement direct (39, 40, 23, 22, 12b-2) est conçu pour relier directement et rigidement l'un à l'autre le premier arbre (12) et le second arbre (7) lorsque le véhicule

passe à une condition de déplacement à grande vitesse.

4. Servomécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier arbre (12) et le second arbre (7) sont montés coaxialement dans le

bottier externe (1).

5. Servomécanisme selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, dans le bottier externe (1), le moteur électrique (2) est disposé autour du second arbre (7) et coaxialement à celui-ci; et par le fait que le moyen (3, 4) de transmission du couple d'assistance renferme un accouplement électromagnétique

(4) logé dans le boîtier externe (1) afin de transmet-

tre, au second arbre (7), le couple d'assistance engendré

par le moteur électrique (2).

6. Servomécanisme selon la revendication 5,

caractérisé par le fait que l'accouplement électroma-

gnétique (4) se compose d'un premier plateau d'accou-

plement (22, 23), calé sur le second arbre (7) avec faculté de coulissement axial, mais sensiblement sans aucune faculté de rotation par rapport à cet arbre, ainsi que d'un second plateau d'accouplement (31) recevant le couple d'assistance appliqué par le moteur électrique (2); et par le fait que lesdits premier (22, 23) et second (31) plateaux d'accouplement sont conçus pour être mis hors prise lorsque le véhicule passe à ladite condition de déplacement à grande vitesse.

7. Servomécanisme selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le système d'accouplement direct (39, 40, 23, 22, 12b-2) permettant de relier directement et rigidement te premier arbre (12) au second arbre (7) , comprend une partie (12b-2) dudit premier arbre (12) et Le premier plateau d'accouplement (22, 23) Lorsque ce dernier n'est pas en prise avec le second plateau d'accouplement (31).

8. Servomécanisme selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite partie (12b-2)

du premier arbre (12) et le premier plateau d'accouple-

ment (22, 23) sont amenés par assujettissement mutuel au contact L'un de l'autre, de manière à sensiblement interdire leur rotation relative, à la condition que ledit premier plateau (22, 23) et le second plateau d'accouplement (31)

ne soient pas en prise l'un avec l'autre.

9. Servomécanisme selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'une surface de contact de ladite partie (12b-2) du premier arbre (12) par rapport au premier plateau d'accouplement (22, 23), ainsi qu'une surface de contact de ce premier plateau d'accouplement (22, 23) par rapport à ladite partie

(12b-2) dudit premier arbre (12), possèdent des coef-

ficients respectifs de friction relativement forts.

10. Servomécanisme selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le système d'accouplement direct (39, 40, 23, 22, 12b-2) renferme par ailleurs

un détecteur (39) de la vitesse du véhicule pour détec-

ter la vitesse de déplacement de ce véhicule, ainsi

qu'un moyen de commutation (40) pour déconnecter l'ac-

couplement électromagnétique (4) d'une source d'alimen-

tation (37) lorsque ledit détecteur (39) détermine que ledit véhicule se trouve dans la condition précitée de déplacement à grande vitesse, de manière à supprimer la prise entre le premier plateau d'accouplement (22, 23) dudit accouplement électromagnétique (4) avec le

second plateau d'accouplement (31).

11. Servomécanisme selon la revendication 6,

caractérisé par le fait que le moyen (3, 4) de trans-

mission du couple d'assistance renferme en outre, un engrenage réducteur (3) pour transmettre le couple d'assistance développé par le moteur électrique (2), tout en Le réduisant, au second plateau d'accoupLement

(31) de l'accouplement électromagnétique (4).