FR2570043A1 - Dispositif d'asservissement electromagnetique destine a des systemes de servodirection electriques pour vehicules - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT ELECTROMAGNETIQUE 200 DE L'INVENTION COMPREND UN ARBRE D'ENTREE 1 CONNECTE A UN VOLANT, UN ARBRE DE SORTIE 4 CONNECTE A UNE ROUE DIRIGEE, UN MOTEUR ELECTRIQUE 18 SERVANT A APPLIQUER UN COUPLE AUXILIAIRE A L'ARBRE DE SORTIE, UN CIRCUIT DE COMMANDE D'ENTRAINEMENT 100 AGENCE POUR ENGENDRER UN SIGNAL DE GRANDEUR DE COUPLE SA ET UN SIGNAL DE SENS DE COUPLE SDR, SDL EN FONCTION D'UN SIGNAL DE SORTIE VR, VL D'UN DISPOSITIF DE DETECTION DE COUPLE 11 SERVANT A DETECTER LE COUPLE DE DIRECTION TI AGISSANT SUR L'ARBRE D'ENTREE ET D'UN SIGNAL DE SORTIE VF D'UN DISPOSITIF DE DETECTION DE VITESSE DE VEHICULE 50, ET POUR FOURNIR AU MOTEUR UN COURANT D'INDUIT IO DE GRANDEUR ET DE SENS DE CONDUCTION VOULUS CONFORMEMENT AU SIGNAL DE GRANDEUR DE COUPLE SA ET AU SIGNAL DE SENS DE COUPLE SDR, SDL, ET UNE ZONE MORTE 2KL OU DL, DM, DHETABLIE POUR LE SIGNAL DE GRANDEUR DE COUPLE SA POUR QUE SA LARGEUR DE BANDE S'ETENDE QUAND LA VITESSE DU VEHICULE AUGMENTE EN FONCTION DU SIGNAL DE SORTIE VF DU DISPOSITIF DE DETECTION DE VITESSE DE VEHICULE.

Description

DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT ELECTROMAGNETIQUE DESTINE A

DES SYSTEMES DE SERVODIRECTION ELECTRIQUES POUR VEHICULES

La présente invention concerne d'une façon générale un

dispositif d'asservissement électromagnétique. Plus particulière-

ment, l'invention concerne un dispositif d'asservissement électro-

magnétique pour des systèmes de servodirection électriques desti-

nés à des véhicules. Etant donné les problèmes qui existent dans le système de servodirection de type hydraulique pour véhicules, tels que le fait que sa structure était compliquée et que, en raison de la nécessité de faire fonctionner en permanence une pompe hydraulique, la perte

d'énergie était relativement grande, on a proposé au cours des an-

nées récentes une variété de systèmes de servodirection du type

électrique pour véhicules.

Dans ces systèmes de servodirection électriques, on a uti-

lisé différents types de dispositif d'asservissement électromagné-

tique.

Ces types de dispositif d'asservissement électromagnétique incluaient un arbre d'entrée adapté pour être connecté effectivement

à un volant, un arbre de sortie adapté pour être connecté effective-

ment, par l'intermédiaire d'une boîte de direction ou d'un élément analogue, à une barre d'accouplement d'une roue porteuse à diriger, un moteur électrique pour fournir à l'arbre de sortie un couple auxiliaire, un dispositif de détection de couple pour détecter la grandeur ainsi que la direction du couple de direction agissant sur

l'arbre d'entrée, et un circuit de commande d'entraînement pour en-

voyer au moteur électrique un courant d'induit ayant la grandeur et le sens nécessaires conformément à un signal de détection provenant

du dispositif de détection de couple.

Par le fonctionnement de ce dispositif d'asservissement, les systèmes de servodirection électriques produisaient les forces de direction convenablement allégées voulues pour les exercer sur

le fonctionnement du volant, en permettant ainsi d'obtenir des ca-

ractéristiques de direction favorables.

A cet égard, ces systèmes de servodirection devaient répon-

dre à des desiderata relatifs à une préférence pour une application rapide d'un couple auxiliaire relativement grand à l'arbre de sortie du dispositif d'asservissement à des vitesses de véhicule faibles ainsi que pour l'application contrôlée d'un couple auxiliaire à celui-ci à des vitesses de véhicule intermédiaires et élevées; la préférence venant du fait que, en général, la force nécessaire à exercer pour actionner un volant est relativement grande à desvites-

ses faibles,mais pas autant à des vitesses intermédiaires et élevées.

Pour répondre à ces desiderata, on a défini un système de servodirection électrique pour véhicules dans le document,"Japanese Patent Application Lay-Open Print', NO 50-38228, rendu public le

9 avril 1975, dans lequel un dispositif d'asservissement électroma-

gnétique incluait un moteur électrique auquel on envoyait un courant

d'induit contrôlé en fonction de la vitesse du véhicule.

Dans ce document,"Japanese Patent Application Lay-Open Print", le rapport (Io/Ti) du courant d'induit (Io) au couple de direction (Ti), c'est-àdire, le rapport du courant d'induit au couple agissant

sur un arbre d'entrée du dispositif d'asservissement électromagnéti-

que, était contrôlé pour le diminuer quand la vitesse du véhicule était augmentée. Plus particulièrement, le rapport ci-dessus (Io/Ti)

était contrôlé pour le faire varier sensiblement d'une manière per-

manente d'une certaine valeur jusqu'à zéro, quand on faisait varier la vitesse du véhicule d'une certaine vitesse faible à une vitesse

élevée prédéterminée, alors que l'arbre d'entrée du dispositif d'as-

servissement était adapté pour être couplé directement avec un ar-

bre de sortie de celui-ci quand le rapport (Io/Ti) était réduit

jusqu'à zéro.

Ainsi, dans le système de servodirection électrique selon

le document, "Japanese Patent Application Lay-Open Print", mention-

né précédemment, on a trouvé des relations, telles que représentées sur la Figure 7 des dessins annexés, entre le couple (Ti) agissant

sur l'arbre d'entrée du dispositif d'asservissement électromagnéti-

que et le couple de sortie (To) de son arbre de sortie. La Figure 7 est un diagramme représentant une caractéristique d'entrée-sortie

du système de servodirection électrique ci-dessus.

Sur la Figure 7, l'axe des abscisses représente le couple Ti agissant sur l'arbre d'entrée, et l'axe des ordonnées, le couple de sortie To de l'arbre de sortie. Le caractère de référence Do indique

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la zone morte d'un dispositif de détection de couple dans le dispo-

sitif d'asservissement électromagnétique.

On va maintenant décrire ci-dessous, pour faciliter la com-

préhension, uniquement une région s'étendant à droite d'une origine O du diagramme de la Figure 7, c'est-à-dire, les relations caracté- ristiques que le couple de direction Ti avait par rapport au couple de sortie To, quand le premier agissait dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'arbre d'entrée. Ces relations impliquées dans la région de la moitié gauche du diagramme sont analogues à celles dans la région de la moitié droite définie ci-dessus, et on

les comprendra donc facilement sans description particulière.

Tandis que la vitesse du véhicule était maintenue à une va-

leur donnée dans une région de faible vitesse, quand le couple de direction Ti agissant sur l'arbre d'entrée était augmenté à partir de zéro, le couple de sortie To augmentait, à l'intérieur de la zone morte Do, le long d'un segment linéaire Th s'étendant en ligne

droite de l'origine O avec une certaine pente positive et, à l'exté-

rieur de la zone morte Do, le long d'un autre segment linéaire T1 s'étendant en ligne droite, du point de croisement entre le segment

linéaire Th et la limite de la zone morte Do, avec une pente supé-

rieure à la pente du segment linéaire Th.

Tandis que la vitesse du véhicule restait à une valeur don-

née dans une région de vitesse intermédiaire entre la région de vi-

tesse faible et une région de vitesse élevée, quand le couple de direction Ti était augmenté à partir de zéro, le couple de sortie To augmentait, à l'intérieur de la zone morte Do, à nouveau le long du segment linéaire Th et, à l'extérieur de la zone morte Do, le

long encore d'un autre segment linéaire Tm s'étendant en ligne droi-

te à partir du point de croisement mentionné plus haut avec une

pente intermédiaire comprise entre les pentes respectives des seg-

ments linéaires Th et Tl. Il en est ainsi du fait que le rapport

Io/Ti du courant d'induit Io au couple de direction Ti était dimi-

nué, conformément à la variation de vitesse du véhicule à partir de la vitesse faible jusqu'à la vitesse intermédiaire, comme on l'a

déjà décrit.

D'autre part, tandis que la vitesse du véhicule était main-

tenue à une valeur élevée donnée égale ou supérieure à la vitesse élevée prédéterminée mentionnée précédemment, quand le couple de direction Ti était augmenté à partir de zéro, le couple de sortie To augmentait, à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la zone morte Do, le long du segment linéaire Th, en correspondant ainsi simplement au couple de direction Ti. Il en est ainsi du fait que, aux vitesses du véhicule égales ou supérieures à la vitesse élevée prédéterminée, le courant d'induit Io était réglé à zéro et l'arbre d'entrée était directement couplé à l'arbre de sortie, comme on

l'a déjà décrit.

Avec cette caractéristique d'entrée-sortie, le système de

servodirection électrique selon le document, "Japanese Patent Ap-

plication Lay-Open Print",mentionné plus haut, assurait un contrôle

favorable du couple de sortie devant varier en fonction de la vites-

se du véhicule.

Comme on l'observe dans les cas généraux, dans ce système de servodirection électrique, aux vitesses données dans les régions de vitesse faible, de vitesse intermédiaire et de vitesse élevée, le couple de sortie To de l'arbre de sortie a des intervalles de valeurs convenables, respectivement, desquelles les quantités de couple maximales T1, T2 et T3 étaient telles que T1l T2> T3 O, et des domaines correspondants Tl', T2' et T3' de définition du couple de direction Ti, dans lesquels le couple de sortie To pouvait varier tout en étant compris entre zéro et les quantités maximales

T1, T2 et T3, respectivement.

A cet égard, dans ce système de servodirection, dans lequel la zone morte Do avait une largeur de bande constante indépendante de la vitesse du véhicule, la proportion que la largeur de la zone

morte Do occupait dans celle d'un tel domaine du couple de direc-

tion Ti était relativement grande tandis que la vitesse du véhicule était dans la région de vitesse faible, particulièrement quand la vitesse était proche de zéro. Il en résulte que, pendant une phase initiale de la rotation d'un volant, le moteur électrique contenu dans le dispositif d'asservissement électromagnétique était maintenu -35 hors d'excitation, de sorte que le conducteur du véhicule devait exercer des forces de direction relativement grandes sur le volant

et l'opération de direction était donc ressentie relativement lour-

dement.

D'autre part, tandis que la vitesse du véhicule était main-

tenue, dans la région de vitesse élevée, à une vitesse légèrement inférieure à la vitesse élevée prédéterminée mentionnée plus haut, le couple de direction Ti avait un de ses domaines rendu plus étroit en devenant un peu inférieur en largeur au domaine T3' donné à la vitesse élevée prédéterminée, de sorte que la proportion de la largeur de la zone morte Do par rapport à celle du domaine du couple

de direction Ti était relativement faible.

Il en résulte que, dans ce système de servodirection, quand il était mis en fonctionnement, le moteur électrique du dispositif d'asservissement électromagnétique était vraisemblablement mis dans les états de marche et d'arrêt répétés fréquemment, alors que cette

répétition est défavorable à la longévité du dispositif d'asservis-

sement proprement dit ainsi que du système de servodirection.

La présente invention a été réalisée pour surmonter effica-

cement ces problèmes posés dans le dispositif d'asservissement élec-

tromagnétique classique destiné aux systèmes de servodirection élec-

triques pour véhicules.

Selon la présente invention, on a prévu, dans un dispositif d'asservissement électromagnétique (200) destiné à un système de servodirection électrique pour véhicules comportant un volant et une roue dirigée, le dispositif d'asservissement (200) incluant un arbre d'entrée (1) adapté pour qu'il soit connecté au volant, un arbre de sortie (4) adapté pour qu'il soit connecté effectivement

à la roue dirigée, un moteur électrique (18) pour fournir à l'ar-

bre de sortie (4) un couple auxiliaire, un moyen de détection de couple (11) pour détecter un couple de direction (Ti) agissant sur l'arbre d'entrée (1), un moyen de détection de vitesse de véhicule (50) pour détecter la vitesse du véhicule, un circuit de commande d'entraînement (100) pour engendrer un signal de grandeur de couple (Sa) et un signal de sens de couple (Sdr, Sdl), en fonction d'un signal de sortie (VR,VL) du moyen de détection de couple (11) et d'un signal de sortie (Vf) du moyen de détection de vitesse de véhicule (50), pour alimenter le moteur électrique (18) avec un courant d'induit(Io) de grandeur et de sens tels que voulus en fonction à la fois du signal de grandeur de couple (Sa) et du signal de

sens de couple (Sdr,Sdl), et une zone morte (2K1 ou D1, Dm,Dh) éta-

blie pour le signal de grandeur de couple (Sa), un perfectionnement consistant en ce que la zone morte (2K1 ou D1, Dm, Dh) du signal de

grandeur de couple (Sa) ait une largeur de bande adaptée pour qu'el-

le s'étende quand la vitesse du véhicule augmente, en fonction du signal de sortie (Vf) du moyen de détection de vitesse de véhicule (50).

En conséquence, un but de la présente invention est de four-

nir un dispositif d'asservissement électromagnétique destiné à des systèmes de servodirection électriques pour véhicules, qui, tandis que la vitesse du véhicule est dans une région de vitesse faible, et particulièrement, même dans le cas o la vitesse du véhicule est proche de zéro, permet, dans la phase initiale de la rotation d'un volant, d'exécuter légèrement l'opération de direction et, en outre, tandis que la vitesse du véhicule est dans une région de vitesse élevée, permet d'empêcher essentiellement une rotation de démarrage d'un moteur électrique contenu dans le dispositif d'asservissement, en empêchant ainsi ses états de marche et d'arrêt d'être fréquemment

en alternance, de sorte que le système de servodirection a une lon-

gévité accrue.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente in-

vention seront mis en évidence dans la description suivante, donnée

à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:

la Figure 1 est un schéma fonctionnel d'un circuit de com-

mande d'entraînement dans un dispositif d'asservissement électroma-

gnétique destiné à des systèmes de servodirection électriques pour véhicules selon un exemple de réalisation préféré de la présente invention; les Figures 2A-1 à 2A-8 ainsi que les Figures 2B-1 à 2B-4 et 2B-6 sont des diagrammes représentant des courbes caractéristiques de sortie de différents éléments de circuit du circuit de commande d'entraînement de la Figure 1;

la Figure 3 est un schéma de circuit d'un circuit d'entrai-

nement de moteur contenu dans le circuit de commande d'entraînement de la Figure 1; la Figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une unité

d'asservissement électromagnétique constituant le dispositif d'as-

servissement électromagnétique, l'unité d'asservissement étant agencée pour qu'elle soit commandée par le circuit de commande d'entraînement de la Figure 1; la Figure 5A est une vue en coupe représentant une partie

essentielle d'un dispositif de détection de couple de l'unité d'as-

servissement électromagnétique, le long d'une ligne 5A-5A de la Figure 4; les Figures 5B et 5C sont des vues d'en haut et latérale

d'un élément mobile de détection de couple contenu dans le disposi-

tif de détection de couple de la Figure 5A, respectivement;

la Figure 6 est un diagramme représentant des courbes carac-

téristiques du couple de sortie en fonction du couple d'entrée de l'unité d'asservissement électromagnétique de la Figure 4 mise sous la commande du circuit de commande d'entraînement de la Figure 1; et

la Figure 7 est un diagramme représentant des courbes carac-

téristiques du couple de sortie en fonction du couple d'entrée d'un dispositif d'asservissement électromagnétique classique destiné à

des systèmes de servodirection électriques pour véhicules.

Sur la Figure 1, la référence numérique 100 indique l'ensem-

ble d'un circuit de commande d'entraînement d'un dispositif d'asser-

vissement électromagnétique destiné à des systèmes de servodirection électriques pour véhicules selon un exemple de réalisation préféré

de la présente invention.

Sur les Figures 2A-1 à 2A-8, 2B-1 à 2B-4, et 2B-6, on a représenté des courbes caractéristiques de sortie de différents

éléments de circuit du circuit de commande d'entraînement 100.

En outre, sur la Figure 3, on a représenté un schéma de cir-

cuit d'un circuit d'entraînement de moteur 57 contenu dans le cir-

cuit de commande d'entraînement 100.

En outre, sur les Figures 4 et 5A à 5C, on a représenté des

vues en coupe de l'ensemble et de parties essentielles, respective-

ment, d'une unité d'asservissement électromagnétique 200 constituant

le dispositif d'asservissement électromagnétique, l'unité d'asservis-

sement 200 étant commandée par le circuit de commande d'entraînement

, cette unité d'asservissement 200 ayant été mise au point à l'ori-

gine par la Demanderesse.

Pour faciliter la compréhension, on décrira d'abord la struc-

ture de l'unité d'asservissement électromagnétique 200 en se réfé-

rant aux Figures 4 et 5A à 5C, avant de commencer la description de

la constitution ainsi que de la fonction du circuit de commande

d'entraînement 100.

La Figure 4 est une vue en coupe et, plus particulièrement,

une vue en coupe longitudinale ouverte de quart de l'unité d'asser-

vissement électromagnétique 200.

On va maintenant supposer que l'unité d'asservissement 200

est montée dans un système de servodirection électrique non repré-

senté d'un véhicule non représenté.

L'unité d'asservissement 200 comprend un arbre d'entrée 1 supporté pour pouvoir tourner par un roulement à billes 2 et un roulement à aiguilles 3 et connecté par son extrémité extérieure axialement à un volant (non représenté) du système de servodirection, et un arbre de sortie 4 disposé coaxialement avec l'arbre d'entrée 1

et interconnecté par une barre de torsion 8 avec l'arbre d'entrée 1.

L'arbre de sortie 4 est également supporté pour pouvoir tourner par

un roulement à billes 5 et par des roulements à aiguilles 6,7. L'ar-

bré de sortie 4 comporte à son extrémité extérieure axialement une partie cannelée 4a montée pour agir dans une boîte de direction

(non représentée) du système de servodirection.

Comme on l'expliquera en détail dans la suite, une partie

d'extrémité intérieure axialement formée de façon unique lb de l'ar-

bre d'entrée 1 est introduite par son extrémité la plus intérieure dans une partie d'extrémité intérieure axialement formée de façon unique 4b de l'arbre de sortie 4, le roulement à aiguilles 3 étant interposé entre celles-ci La barre de torsion 8 est fixéepar une de ses extrémités à l'arbre de sortie 4 au moyen d'une goupille 8a. L'autre extrémité de la barre de torsion 8 sert à fixer à celle-ci, au moyen d'une vis 9, l'arbre d'entrée 1 qui est adapté de la sorte pour avoir, alors qu'aucun couple de direction n'agit sur lui, une position angulaire prédéterminée autour de son axe par rapport à l'arbre de sortie 4. En d'autres termes, quand on fixe la barre de torsion 8 à l'arbre d'entrée 1 en utilisant la vis 9, l'arbre d'entrée 1 est réglé pour qu'il ait une position angulaire intermédiaire ou neutre

prédéterminée par rapport à l'arbre de sortie 4.

Dans la disposition précédente, le couple de direction du volant est appliqué à l'arbre d'entrée 1, et il est transmis de celui-ci à l'arbre de sortie par l'intermédiaire de la barre de torsion 8, ce qui entraîne des déformations à la torsion dans la

barre de torsion 8.

Par ailleurs, sur la Figure 4, la référence numérique 10 indique une colonne de direction qui entoure et permet d'ajuster à

l'intérieur de celle-ci l'arbre d'entrée 1.

L'unité d'asservissement 200 comporte, à une position axiale

o la partie d'extrémité intérieure lb de l'arbre d'entrée 1 est en-

gagée dans la partie d'extrémité intérieure 4b de l'arbre de sortie 4, un dispositif de détection de couple ll disposé de manière à s'étendre autour de et agencé pour détecter le couple agissant sur

l'arbre d'entrée 1 comme le couple différentiel entre le couple pro-

duit sur l'arbre d'entrée 1 et le couple produit sur l'arbre de sor-

tie 4. Le dispositif de détection ll comprend un transformateur dif-

férentiel 12 fixé sur la périphérie intérieure de la colonne de di-

rection 10 et un élément mobile tubulaire 13 fixé pour coulisser axialement autour des parties d'extrémité engagées entre elles lb,

4b des arbres d'entrée et de sortie 1,4. Le transformateur différen-

tiel 12 comporte une paire de bornes de sortie connectées au circuit de commande d'entraînement 100 (Figure 1), qui reçoit ainsi deux signaux électriques VR, VL (Figure 1) qui seront décrits dans la suite, représentant le couple différentiel entre les arbresd'entrée et de-sortie 1,4. Le circuit de commande d'entraînement 100 a pour

fonction de déterminer la grandeur et le sens de conduction d'un cou-

rant d'induit Io à fournir à un moteur électrique 18 qui sera décrit

dans la suite, en fonction du couple de direction.

Comme le montre la Figure 5A, l'élément mobile 13 est mis en contact avec l'arbre d'entrée 1 au moyen d'une paire de goupilles radiales 14, 14 fixées àla partie d'extrémité intérieure axialement lb de l'arbre d'entrée 1, et avec l'arbre de sortie 4 au moyen d'une

autre paire de goupilles radiales 15, 15 fixées à la partie d'extré-

mité intérieure axialement 4b de l'arbre de sortie 4, les goupilles radiales 15,15 étant chacune espacées angulairement de 900 respec-

tivement d'une des goupilLesradiales 14,14, de sorte que les gou-

pilles 14,15 sont disposées à des points de quart dans la direction

circonférentielle. Pour sa mise en contact avec les goupilles radia-

les 14,14 dépassant de l'arbre d'entrée 1, l'élément mobile 13 com-

porte une paire de trous d'engagement 13a formés dans celui-ci à des

positions angulaires correspondantes de manière à ce qu'ils s'éten-

dent dans la direction axiale de la barre de torsion 8. Pour l'enga-

gement également avec les goupilles radiales 15,15 dépassant de l'arbre de sortie 4, l'élément mobile 13 comporte une paire de trous d' engagement 13b formés dans celui-ci qui s'étendent suivant un

angle oblique par rapport à la direction axiale de la barre de tor-

sion 8. L'élément mobile 13 est normalement dévié dans la direction axiale, jusqu'à la gauche sur la Figure 4, un ressort spiralé 16

comprimé étant interposé entre cet élément 13 et le roulement à bil-

les 2 mentionné plus haut.

Dans la disposition précédente, entre chacune des goupilles

radiales 15 et le trou correspondant des trous allongés 13b, on pré-

voit un espace libre en raison de la précision de l'exécution. Cepen-

dant, d'un côté 13c ou du côté actif du trou 13b, tout jeu dû à cet espace libre entre la goupille 15 et le trou 13b est essentiellement éliminé par la présence du ressort 16 qui pousse normalement la goupille 15 pour la faire buter contre le côté actif 13c, alors que l'autre côté 13d du trou 13 a un jeu 1 correspondant maintenu avec

la goupille 15.

Selon la disposition précédente, quand l'arbre d'entrée 1 est forcé à tourner par le couple de direction appliqué au volant,

en transmettant ainsi un couple à l'arbre de sortie 4 par l'intermé-

diaire de la barre de torsion 8, un déphasage ou un déplacement an-

gulaire relatif est produit entre les arbres d'entrée et de sortie 1,4, ce qui déplace axialement l'élément mobile 3, jusqu'à la droite ou jusqu'à la gauche sur la Figure 4, en fonction du signe et de la ll valeur absolue du déphasage, c'est-à-dire, en fonction du sens et

de la grandeur du déplacement angulaire relatif. -

A cet égard, à condition qu'aucun couple de direction ne soit appliqué pour être transmis à l'arbre d'entrée 1, l'élément mobile 13 est réglé pour qu'il soit maintenu à une position axiale prédéterminée sur l'arbre d'entrée l,-o les goupilles radiales

sont placées aux parties centrales longitudinalement des trous al-

longés 13a,13b respectivement de l'élément 13. En conséquence, quand un couple de direction est appliqué, le déplacement axial résultant de l'élément mobile 13 correspond en sens et il est proportionnel en grandeur au couple différentiel qui est alors produit ainsi entre les arbres d'entrée et de sortie 1,4, pour agir sur l'arbre d'entrée 1. Par exemple, sur la Figure 4, quand l'arbre d'entrée 1 tel qu'on le voit de la droite est forcé à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à l'arbre de sortie 4, l'élément mobile 13

est amené à se déplacer axialement jusqu'à la droite ou vers l'ob-

servateur, ou, en d'autres termes, il est alors amené à se déplacer vers le haut sur la Figure 5B. Le transformateur différentiel 12 est

agencé pour détecter ce couple différentiel, en mesurant par poten-

tiomètre le déplacement axial de l'élément mobile 13.

Comme le montre la Figure 4, l'unité d'asservissement 200 comprend un carter cylindrique 17 dans lequel est ajusté le moteur électrique 18 mentionné précédemment qui est disposé coaxialement autour de l'arbre de sortie 4. Le moteur électrique 18 est constitué

d'une paire d'aimants permanents 19 comme inducteur,fixés à la pé-

riphérie intérieure du carter 17,et d'un rotor 24 comme-induit, cons-

titué par un arbre tubulaire 21 supporté pour pouvoir tourner par les roulements à aiguilles 6,7 et un roulement à billes 20, et un

noyau d'induit 22 fixé sur l'arbre tubulaire 21 et pourvu d'un en-.

roulement d'induit 23 disposé de manière à couper, quand il est mis en rotation, les lignes du champ magnétique produit par les aimants 19. En outre, le rotor 24 est pourvu à son extrémité de gauche d'une bague collectrice 25, à laquelle sont connectées les bornes 23a de

l'enroulement d'induit 23, de manière à permettre qu'un courant élec-

trique le traverse en ayant la grandeur et le sens que les circons-

tances exigent. A chacune des positions angulaires électriques néces-

saires, un balai 27 est mis en contact avec la bague collectrice 25, tout en étant normalement poussé contre celle-ci par un ressort

spiralé 26. A travers le balai 27, le courant d'induit Io est en-

voyé tel que réglé du circuit de commande d'entraînement 100 jus-

que dans l'enroulement d'induit 23, en entraînant ainsi le moteur électrique 18, -de sorte que le rotor 24 est forcé à tourner autour de l'arbre de sortie 4, indépendamment de celui-ci, dans le même

sens que l'arbre d'entrée 1.

Par ailleurs, comme le montre la Figure 4, le roulement à billes 20 supportant pour la faire tourner la partie de gauche de l'arbre tubulaire 21 du rotor 24 est ajusté dans une ouverture de

droite 29a d'une couronne dentée cylindrique 29 fixée à la périphé-

rie intérieure du carter 17, cette couronne 29 étant utilisée comme couronne dentée courante pour des engrenages planétaires primaire

et secondaire 28A, 28B constituant un mécanisme de réduction de vi-

tesse 28 à travers lequel est transmise la rotation du rotor 24

jusqu'à l'arbre de sortie 4.

Dans le mécanisme de réduction de vitesse 28 constitué des deux étages 28A, 28B d'engrenage axial, l'étage primaire 28A

est constitué d'un engrenage axial 30 formé le long de la péri-

phérie extérieure de la partie extrême de gauche de l'arbre tubu-

laire 21, de la couronne dentée 29 mentionnée ci-dessus, et de trois engrenages planétaires 31 -engrenés entre l'engrenage axial 30 et lacouronne dentée 29. Les engrenages planétaires 31 sont fixés de façon pivotante à une partie à rebord en forme de disque d'un premier élément porteur 32. D'autre part, l'étage secondaire 28B

est constitué d'un engrenage solaire 33 formé le long de la périphé-

rie extérieure d'un arbre tubulaire 32a en étant complètement soli-

daire de l'élément porteur 32,d'un prolongement axial de la couronne dentée 29, et de trois engrenages planétaires 34 engrenés entre

l'engrenage solaire 33 et la couronne dentée 29. Les engrenages pla-

nétaires 34 sont fixés de façon pivotante à une partie à rebord en forme de disque d'un second élément porteur 36 qui est disposé pour pouvoir tourner autour de l'arbre de sortie 4, un roulement 35 étant interposé entre ceux-ci. Le second élément porteur 36 comporte, sur la partie périphérique de sa partie à rebord, trois saillies 36a

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dépassant axialement de celle-ci jusqu'à la gauche de la Figure 4.

En outre, comme le montre la Figure 4, à la gauche de l'élément porteur secondaire 36, l'arbre de sortie 4 comporte un élément tubulaire 37 fixé dessus qui est ajusté axialement par des cannelures de façon non coulissante sur la partie cannelée 4a de l'arbre 4, cet élément 37 étant étagé radialement vers l'extérieur à sa partie intermédiaire axialement pour qu'une partie annulaire37a soitradialement opposée, du côté intérieur de celui-ci,

aux saillies axiales 36a de l'élément porteur 36, la partie annu-

laire 37a s'étendant sur une longueur prédéterminée dans la direc-

tion axiale de l'arbre 4. L'élément tubulaire 37 est pourvu d'un élément annulaire 37b ajusté sur celui-ci, l'élément 37b ayant une section transversale en forme de canal s'étendant radialement sur

une longueur lui permettant d'être presque en contact avec la péri-

phérie intérieure du carter 17, tout en définissant un espace annu-

laire S1 de son côté gauche sur la Figure 4.

* La partie annulaire 37a de l'élément tubulaire 37 comporte, sur sa périphérie extérieure, trois petites saillies radiales 37c

angulairement espacées à intervalles égaux; et entre la partie an-

nulaire 37a et les saillies axiales 36a de l'élément porteur 36,

sont interposés quatre plateaux d'embrayage annulaires 38 imbri-

qués pour qu'ils soient disposés en couches dans la direction axiale de l'arbre de sortie 4. Parmi les quatre plateaux d'embrayage 38, numérotés à partir de la gauche sur la Figure 4, le premier et le troisième sont mis en contact avec les saillies axiales de l'élément porteur 36 d'une manière axialement coulissante et relativement non tournante, et le deuxième et le quatrième sont mis en contact avec les saillies radiales 37c de la partie annulaire 37a de l'élément tubulaire 37 d'une maQière semblable. A cet égard, le quatrième des plateaux d'embrayage-38 est limité dans son déplacement vers la droite sur la Figure 4, une butée annulaire 37d étant fixée sur la partie d'extrémité de droite de la partie annulaire 37a, et chacun des plateaux d'embrayage 38 ayant une plage de coulissement axial

limitée pour qu'elle soit très faible.

En outre, dans l'ouverture de gauche du carter 17, l'unité d'asservissement 200 comporte un boîtier de bobine 40 logeant

intérieurement une bobine inductrice 39 à placer dans l'espace an-

nulaire S1 défini par l'élément annulaire 37b fixé sur l'élément tubulaire 37, la bobine inductrice 39 étant connectée à un circuit d'entraînement d'embrayage 60 (Figure 1) qui sera décrit dans la suite. Par ailleurs, les saillies axiales 36a, les plateaux d'em- brayage 38, l'élément annulaire 37b, et l'élément tubulaire 37 sont adaptés pour coopérer ensemble afin de constituer, avec la bobine

inductrice 39, un embrayage électromagnétique 41.

Dans la disposition précédente incluant le moteur électri-

que 18, les engrenages planétaires primaire et secondaire 28A, 28B,

et l'embrayage électromagnétique 41, la rotation du rotor 24 du mo-

teur 18 est transmise, tout en étant réduite en vitesse par les en-

grenages 28A, 28B, à l'arbre de sortie 4 conformément aux actions

de l'embrayage 41 qui seront décrites dans la suite.

On va maintenant décrire, en se référant à la Figure 1, aux Figures 2A-1 à 2A-8 ainsi qu'aux Figures 2B-1 à 2B-4 et 2B-6, et à la Figure 3, la fonction du circuit de commande d'entraînement 100

agencé pour commander le moteur électrique 18 et l'embrayage élec-

tromagnétique 41 de l'unité d'asservissement électromagnétique 200.

Dans chacune des Figures 2A-1 à 2A-8 ainsi que des Figures

2B-1 à 2B-4 et 2B-6, l'axe des abscisses (X) représente le déplace- -

ment axial de l'élément mobile 13, tandis que l'origine (0) corres-

pond à la position neutre de l'élément 13, les abscises positives (+X) correspondant à des déplacements vers le haut de celui-ci sur la Figure 5B, c'est-à-dire, à un couple de direction dans le sens

des aiguilles d'une montre, et les abscisses négatives (-X) corres-

pondant à des déplacements vers le bas de celui-ci sur la Figure 5B, c'est-à-dire,à un couple de direction dans le sens contraire des

aiguilles d'une montre.

Comme le montre la Figure 1, le transformateur différentiel 12 inclut l'élément mobile 13 de manière à ce qu'il soit déplacé

vers le haut (+X) et vers le bas (-X) à partir de la position neu-

tre Xo en fonction du sens et de la grandeur du couple différentiel

produit entre les arbres d'entrée et de sortie 1, 4.

Dans le transformateur différentiel 12 sont installés un

simple enroulement primaire 12a et une paire d'enroulements secon-

257?0043

daires 12b, 12c. L'enroulement primaire 12a reçoit un signal de

courant alternatif d'un oscillateur 42 par l'intermédiaire d'un cir-

cuit d'excitation d'enroulement primaire 43. Les enroulements secon-

daires 12b, 12c sont adaptés de telle sorte que, lorsque l'élément mobile 13 est placé à la position neutre Xo, ils (12b,12c) engen-

drent deux signaux de courant alternatif d'une fréquence prédéter-

minée, et d'amplitude égale, et que, lorsque l'élément 13 est dé-

placé vers le haut (+X) ou vers le bas (-X), celui(12b, par exemple) qui se trouve du côté plus près de l'élément 13 engendre son signal de courant alternatif avec une amplitude augmentée et, au contraire,

l'autre (12c, par exemple) qui se trouve du côté plus loin de l'élé-

ment 13 engendre son signal de courant alternatif avec une amplitude diminuée. A cet égard, on a représenté sur la Figure 2A-1 une courbe caractéristique typiqueX d'un signal de sortie VR de l'enroulement secondaire 12b, et sur la Figure 2B-1 une courbe caractéristique typiqie ': d'un signal de sortie VL de l'enroulement secondaire 12c, ces signaux VR, VL étant sensibles en ce qui concerne le signal VR

à la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre du couple agis-

sant sur l'arbre d'entrée 1 et en ce qui concerne le signal VL à sa

rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.

Les signaux de sortie VR, VL des enroulements secondaires 12b, 12c sont d'abord redressés dans une paire de redresseurs 44a, 44b et ensuite dépouillés d'ondulations par une paire de filtres passe-bas 45a, 45b pour engendrer respectivement deux signaux filtrés VRo, VLo. Le signal de sortie VRo provenant du filtre passe-bas 45a et le signal de sortie VLo provenant du filtre passe-bas 45b, dont

les courbes caractéristiques typiques sont représentées sur les Fi-

gures 2A-2 et 2B-2, respectivement, sont introduits dans une paire de soustracteurs 46, 47 o ils sont traités dans deux opérations de soustraction de telle sorte que, dans le soustracteur 46, VRl=VRo-VLo à condition que VR1 devienne à peu près égal à zéro quand VRo VLo

et, dans le soustracteur 47, VL1 = VLo - VRo à condition que VL1 de-

vienne à peu près égal à zéro quand VLo4VRo. Il en résulte que les soustracteurs 46, 47 engendrent des signaux de sortie VR1, VL1 ayant des courbes caractéristiques telles-qu'elles sont représentées

typiquement sur les Figures 2A-3, 2B-3, respectivement.

On suppose maintenant que le transformateur différentiel 12

est connecté de telle sorte que, quand l'élément mobile 13 est dé-

placé de la position neutre Xo vers le haut sur la Figure 1, c'est-

à-dire, vers l'enroulement secondaire 12b, la grandeur du signal VR1 augmente linéairement de zéro proportionnellement au déplacement vers le haut de l'élément 13 et que, quand l'élément 13 se déplace

de la position neutre Xo vers le bas, c'est-à-dire, vers l'enroule-

ment secondaire 12c, la grandeur du signal VL1 augmente linéairement de zéro proportionnellement au déplacement vers le bas de l'élément 13.

Ensuite, le signal de sortie VR1 du soustracteur 46 est en-

voyé à une entrée d'un autre soustracteur 48, et le signal de sortie VL1 du soustracteur 47 est envoyé à une entrée d'encore un autre

soustracteur 49.

Par ailleurs, sur la Figure 1, la référence numérique 50 indique un capteur de vitesse de véhicule. Le capteur de vitesse de

véhicule 50 comprend un rotor aimanté 51 adapté pour tourner en fonc-

tion de la vitesse du véhicule, et un commutateur à lames 52 adapté

pour répéter des actions de mise en circuit-hors circuit à une fré-

quence dépendant de la rotation du rotor aimanté. Le commutateur à

lames 52 engendre un signal de sortie envoyé à une entrée d'un con-

vertisseur de fréquence en tension (F-V) 53, o il est converti en un signal de tension Vf proportionnel à la vitesse du véhicule, ce signal Vf étant envoyé aux deux soustracteurs 48, 49. Bien qu'on ne

l'ait pas représenté, la tension du signal Vf est augmentée pro-

portionnellement à partir de zéro, quand la vitesse du véhicule aug-

mente à partir de zéro.

Dans le soustracteur 48, une opération.de soustraction est exécutée pour engendrer un signal de sortie VR2 tel que VR2=VRl-Vf

à condition que VR2 devienne à peu près égal à zéro quand VRl__Vf.

Par conséquent, pour le signal de sortie VR2 on a une courbe carac-

téristique telle que représentée typiquement sur la Figure 2A-4. La

courbe caractéristique comporte une zone morte définie dans un in-

tervalle positif K1 avec une largeur de bande telle que K1 = kv, o k est une constante de proportionnalité et v est la vitesse du

véhicule, de sorte que la largeur de bande est directement propor-

tionnelle à la vitesse du véhicule.

Dans le soustracteur 49 également, une opération de sous-

traction est exécutée de telle sorte que le signal VL2 = VL1 -Vf à condition que VR2 devienne à peu près égal à zéro quand VRliVf, un signal VR2 étant ainsi obtenu à sa sortie. Pour le signal de sortie VR2, on a une courbe caractéristique telle que représentée

typiquement sur la Figure 2B-4, cette courbe caractéristique com-

portant une zone morte définie dans un intervalle négatif K1 avec la même largeur de bande directement proportionnelle à la vitesse

du véhicule.

Par ailleurs, le circuit de commande 100 ne comporte comme source d'alimentation qu'une simple alimentation électrique (non

représentée) de polarité positive, à l'exception des sources d'ali-

mentation de l'oscillateur 42 et du circuit d'excitation d'enroule-

ment primaire 43. Pour ces raisons, chacun des soustracteurs 46, 47,

48, 49 a son signal de sortie qui est réglé pour qu'il soit sensi-

blement à zéro volt du côté tension positive, quand sa borne d'en-

trée négative reçoit un signal d'entrée d'une tension ne dépassant

pas celle d'un signal d'entrée envoyé à sa borne d'entrée positive.

En outre, en se référant à la Figure 1, on voit que les si-

gnaux de sortie VR2, VL2 des soustracteurs 48, 49 sont tous les

deux envoyés à un circuit OU analogique 54 et à une paire de compa-

rateurs de tensions 55, 56. Dans le circuit OU 54, les signaux d'en-

trée VR2, VL2 sont synthétisés pour obtenir un signal Sa engendré à sa sortie. Le signal Sa dont la courbe caractéristique est telle que représentée typiquement sur la Figure 2A-5, est utilisé comme

signal de grandeur de couple pour régler la grandeur du courant d'in-

duit Io à envoyer au moteur électrique 18, de sorte que la grandeur du courant Io est directement proportionnelle à celle du-signal Sa,

comme on le décrira dans la suite.

Les comparateurs de tensions 55, 56 engendrent deux signaux

Sdr, Sdl, respectivement, qui sont utilisés généralement pour -

régler le sens de rotation du moteur électrique 18 et l'action de

l'embrayage électromagnétique 41. Comme on l'a représenté typique-

ment sur la Figure 2A-6, le signal de sortie Sdr est un signal éche-

lonné qui prend un niveau "haut" quand le signal d'entrée VR2 a une tension supérieure à celle du signal d'entrée VL2. D'autre part, comme le montre typiquement la Figure 2B-6, le signal de sortie Sdl est également un signal échelonné, qui prend un niveau "haut" quand le signal d'entrée VL2 a une tension supérieure à celle du signal d'entrée VR2. Il en résulte que, également pour chacun des signaux Sdr, Sdl, une zone morte est formée avec la largeur de bande K1 qui

est directement proportionnelle à la vitesse du véhicule.

Le signal de sortie Sa du circuit OU 54 est envoyé comme si-

gnal de grandeur de couple à une entrée du circuit d'entraînement de moteur 57, et les signaux de sortie Sdr, Sdl des comparateurs 55, 56

sont envoyés à une entrée de celui-ci comme signaux de sens de cou-

ple. On va décrire ci-dessous la constitution détaillée du circuit

d'entraînement de moteur 57.

Les signaux de sortie Sdr, Sdl servant de signaux de sens de couple sont envoyés également à une entrée d'un autre circuit OU

analogique 58, o ils sont traités pour être synthétisés afin d'ob-

tenir un signal de sens de couple Sd ayant une caractéristique telle que représentée typiquement sur la Figure 2A-7. Le signal de sens

de couple Sd est engendré à la sortie du circuit OU 58 et il est en-

suite envoyé à une entrée d'un additionneur 59, o il est additionné

avec le signal de grandeur de couple Sa reçu à une entrée en prove-

nance du circuit OU 54, un signal de commande Vd étant ainsi engen-

dré tel que représenté typiquement sur la Figure 2A-8, ce signal Vd étant engendré en sortie de l'additionneur 59 pour être envové à

une entrée du circuit d'entraînement d'embrayage électromagnétique 60.

Par ailleurs, le circuit d'entraînement de moteur 57 est agencé pour fournir au moteur électrique 18 le courant d'induit Io de grandeur et de sens tels que nécessaires conformément au signal

de grandeur de couple Sa et aux signaux de sens de couple Sdr, Sdl.

Plus particulièrement, le courant d'induit Io est envoyé au moteur

électrique 18 en ayant une grandeur qui est déterminée en correspon-

dance avec la tension du signal de grandeur de couple Sa et un sens qui est sélectionné en fonction des signaux de sens de couple Sdr, Sdl de manière à ce que le rotor 24 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, quand l'élément mobile 13 est déplacé dans son sens positif correspondant aux abscisses positives (+X)jusqu'à ce que,sur la Figure 2A5, la limite positive (à l'abscisse positive X1) de la zone morte soit dépassée, et à ce que le rotor 24 tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, quand l'élément 13 est déplacé dans son sens négatif correspondant aux abscisses négatives (-X) jusqu'à ce que la limite négative (à l'abscisse négative X1)

de la zone morte soit dépassée.

D'autre part, le signal de sortie Vd de l'additionneur 59, qui est le résultat de l'addition du signal de grandeur de couple Sa et du signal de sens de couple Sd, comme le montre la Figure 2A-8, est envoyé à une entrée du circuit d'entraînement d'embrayage 60,

qui est agencé pour fournir à la bobine inductrice 39 de l'embraya-

ge électromagnétique 41 un courant électrique réglé de grandeur

proportionnelle à la tension du signal Vd, pour exciter ainsi l'em-

brayage 41.

Comme on le remarquera d'après la description qui précède,

dans le cas o le courant d'induit Io envoyé au moteur électrique 18 a une valeur positive supérieure à zéro et o le moteur 18 tourne

donc, l'embrayage électromagnétique 41 est toujours maintenu excité.

En outre, plus le courant d'induit Io devient grand, plus la force d'embrayage de l'embrayage 41 devient d'autant plus grande. Ou,en diL'autres termes, la force d'embrayage devient d'autant plus grande que le couple de direction agissant sur l'arbre d'entrée 1 devient

plus grand en grandeur.

On va se référer maintenant à la Figure 3, qui est un schéma de circuit du circuit d'entraînement de moteur électrique 57, le circuit 57 étant décrit ci-dessous dans les actions de commande qu'il a sur le moteur électrique 18 en fonction du signal de grandeur de

couple Sa et des signaux de sens de couple Sdr, Sdl.

On va d'abord décrire la commande du sens de rotation du

rotor 24.

Comme le montre la Figure 3, le circuit d'entraînement de moteur 57 est pourvu d'une alimentation en courant continu 61 telle qu'une alimentation électrique servant à fournir un courant continu

à utiliser comme courant d'induit Io, ce courant continu étant four-

ni par l'intermédiaire d'un interrupteur général 62 et d'un fusible 63 à un circuit de réglage de sens 64 agencé pour déterminer le sens de conduction du courant d'induit Io. Le circuit de réglage de sens 64 comprend quatre commutateurs à relais 65, 66, 67, 68 commandés pour leurs actions de mise en circuit-hors circuit au moyen de quatre bobines inductrices 65a, 66a, 67a, 68a, les commu- tateurs à relais 65, 66, 67, 68 étant interconnectés dans un pont dont des bornes de sortie a, b sont connectées aux balais 27 du moteur électrique 18. Les bobines inductrices 65a, 66a, 67a, 68a

des commutateurs à relais 65, 66, 67, 68 sont connectées à une li-

gne 70 pourvue d'une borne d'entrée 69, dans laquelle le signal de sens de couple Sdr est introduit, et à une autre ligne 72 pourvue d'une autre borne d'entrée 71, dans laquelle le signal de sens de

couple Sdl est introduit. La connexion des bobines 65a, 68a aux li-

gnes 70, 72 est faite dans le sens de conduction, alors que celle des

bobines 66a, 67a aux lignes 70, 72 est inversée, de sorte que,lors-

que le signal de sens -Sdr introduit dans la borne 69 est mis au niveau "haut", les commutateurs 66,67 s'ouvrent et simultanément les commutateurs 65, 68 se ferment et, au contraire, quand le signal de sens Sdl introduit dans la borne 71 est mis au niveau "haut", les commutateurs 65, 68 s'ouvrent et simultanément les commutateurs

66, 67 se ferment.

I1 en résulte que le sens du courant d'induit Io est sélec-

tionné pour qu'il passe de la borne a à la borne b ou de la borne b à la borne a. Plus particulièrement, quand le signal de sens Sdr est au niveau "haut", seuls les commutateurs à relais 65, 68 sont fermés, de sorte que le courant continu provenant de l'alimentation 61 est envoyé par l'intermédiaire d'une borne de pont c, du commutateur 65, et de la borne a au moteur électrique 18 et ensuite il est renvoyé

du moteur 18 jusqu'au commutateur 68 par l'intermédiaire de la bor-

ne b. Au contraire, quand le signal de sens Sdl est au niveau "haut", seuls les commutateurs à relais 66, 67 sont fermés, de sorte que le

courant continu provenant de l'alimentation 61 est envoyé par l'in-

termédiaire de la borne c, du commutateur 67, et de la borne b au

moteur électrique 18 et il est ensuite renvoyé par le moteur 18 jus-

qu'au commutateur 66 par l'intermédiaire de la borne a.

Par ailleurs, un circuit de protection 73, constitué d'une

diode, d'une résistance, et d'un condensateur, est connecté en paral-

lèle à chacun des commutateurs à relais 65, 66, 67, 68, pour empê-

cher ainsi qu'une décharge d'étincelles accompagne les actions de

mise en circuit-hors circuit des commutateurs 65 à 68.

Le circuit d'entraînement de moteur 57 comprend en outre un circuit de réglage de grandeur 74 pour régler la grandeur du courant d'induit Io. Le circuit de réglage 74 reçoit de celui-ci un signal d'entrée,décrit cidessous, qui est envoyé à un circuit à transistors75 constitué de trois transistors de puissance élevée connectés en série, la grandeur du courant d'induit Io étant réglée

dans le circuit 75 proportionnellement à son signal d'entrée.

Dans le circuit de réglage de grandeur 74, qui est pourvu d'une borne 76 pour recevoir le signal de grandeur de couple Sa, ce signal Sa est divisé par une résistance 77 en une tension nécessaire et il est ensuite envoyé à une entrée d'un amplificateur 78, o il

est amplifié pour obtenir le signal d'entrée du circuit à transis-

tors 75, mentionné précédemment. Par conséquent, le courant d'induit Io à envoyer au moteur électrique 18 a une grandeur proportionnelle

à la tension du signal de grandeur de couple Sa, de sorte que l'ar-

bre de sortie 4 est soumis à un couple auxiliaire de grandeur pro-

portionnelle au signal de grandeur Sa.

Le circuit de réglage de grandeur 74 comprend en outre un amplificateur de non inversion 79, un filtre passe-bas 80, et un circuit d'empêchement de surintensité de courant 81. La grandeur du courant d'induit Io est détectée, au moyen d'une résistance 83, sous

la forme d'un signal de tension, ce signal étant renvoyé par l'inter-

médiaire de l'amplificateur de non inversion 79 et du filtre passe-

bas 80 à l'amplificateur 78, ainsi qu'à un transistor 82 contenu dans

le circuit d'empêchement de surintensité de courant 81, le transis-

tor 82 étant connecté en parallèle à la résistance 77. Dans cette disposition de circuit, quand le courant d'induit Io est mis dans un état de surintensité, le transistor 82 devient conducteur, en interrompant la fourniture du signal de grandeur Sa à la résistance 77, de sorte que le courant Io ne peut pas être envoyé au moteur

électrique 18 en ayant une valeur d'intensité excessive.

Comme on le remarquera d'après la description qui précède,

70043

dans le circuit d'entraînement de moteur 57, le courant d'induit Io à envoyer au moteur électrique 18 est réglé en grandeur au moyen du signal de grandeur de couple Sa introduit à partir du circuit OU 54, et en sens de conduction au moyen des signaux de sens de couple Sdr, Sdl introduits à partir des comparateurs de tensions 55, 56.

Comme on l'a déjà décrit, dans le circuit de commande d'en-

traînement 100, le signal Vf dont la tension augmente proportionnel-

lement à la vitesse du véhicule est soustrait en tension dans les soustracteurs 48, 49 des signaux VR1, VL1, pour obtenir les signaux VR2, VL2. A cet égard, quand on ne considère que les signaux VR1 et VR2 par exemple, la soustraction de la tension du signal Vf de celle du signal VR1 signifie, sur la Figure 2A-3, un déplacement vers le bas de la courbe caractéristique ou du segment linéaire de VR1 d'une distance correspondant à la tension du signal Vf. Ce déplacement vers le bas du segment linéaire VR1 donne la courbe caractéristique

du signal VR2 sur la Figure 2A-4, alors que le signal VR2 ne compor-

te pas d'intervalle de valeurs négatives dans le circuit de commande

en utilisant une simple alimentation positive telle que décrite.

Les signaux VL1 et VL2 sont également dans le même rapport entre eux.

En conséquence, pour les signaux VR2, VL2, la largeur de

bande K1 de la zone morte devient grande en étant directement pro-

portionnelle à la vitesse du véhicule. Il en résulte que le signal de grandeur de couple Sa obtenu en synthétisant les signaux VR2, VL2 dans le circuit OU 54 a une largeur de bande (2K1) qui est double de la largeur initiale K1 et, de la sorte, encore proportionnelle à la vitesse du véhicule. La largeur de bande synthétisée 2K1 peut bien être considérée comme une zone morte apparente du dispositif

de détection de couple Il.

La largeur de zone morte 2K1 est faible dans une région de vitesse faible de la vitesse du véhicule, et elle devient d'autant plus grande que la vitesse du véhicule devient supérieure; et, dans

une certaine région de vitesse élevée, elle peut occuper un inter-

valle plus large que ledomaine T3' de la Figure 7 aurait autrement.

Par conséquent, dans cette région de vitesse élevée, même quand le couple de direction est appliqué à l'arbre d'entrée 1, le moteur électrique 18 est empêché de démarrer, de sorte que le système de servodirection est mis dans son état non assisté, en étant ainsi

laissé comme s'il était mis en fonctionnement simplement d'une ma-

nière manuelle.

A cet égard, dans le cas o le moteur électrique 18 est em-

pêché de démarrer, le couple de direction appliqué à l'arbre d'en-

trée 1 est transmis; comme il est, à l'arbre de sortie 4 par l'in-

termédiaire de la barre de torsion 8. Particulièrement, quand la

charge produite par l'arbre de sortie 4 est supérieure à une quanti-

té prédéterminée, le couple de direction appliqué à l'arbre d'entrée 1 est complètement transmis directement à l'arbre de sortie 4, par l'effet de butée entre des surfaces d'engagement lc d'une partie

évidée en forme d'éventail de la partie d'extrémité intérieure axia-

lement lb de l'arbre d'entrée 1 et des surfaces d'engagement oppo-

sées 4c d'une partie saillante incurvée de la partie d'extrémité in-

térieure axialement 4b de l'arbre de sortie 4, Figure 5A.

La Figure 6 est un diagramme semblable à celui de la Figure 7, représentant une caractéristique d'entrée-sortie du système de servodirection électrique, et, plus particulièrement, différentes relations qui existent entre le couple de direction Ti agissant sur l'arbre d'entrée 1 et le couple de sortie To de l'arbre de sortie 4

de l'unité d'asservissement électromagnétique 200.

Sur la Figure 6, l'axe des abscisses représente le couple

de direction Ti agissant sur l'arbre d'entrée, et l'axe des ordon-

nées représente le couple de sortie To de l'arbre de sortie 4. Les

caractères de référence D1, Dm, Dh indiquent des zones mortes appa-

rentes que comporte le dispositif de détection de couple 11 de l'uni-

té d'asservissement 200 quand la vitesse du véhicule a certaines va-

leurs typiques respectivement dans ses régions de vitesse faible, de vitesse intermédiaire et de vitesse élevée; T1, T2, T3 indiquent les valeurs maximales dans les intervalles de valeurs du couple de sortie To que l'unité d'asservissement 200 peut avoir alors que la vitesse du véhicule est maintenue aux valeurs typiques mentionnées ci-dessus, respectivement; et Ti", T2", T3" sont les domaines de

définition du couple de direction Ti qui correspondent respective-

ment aux intervalles de valeurs mentionnées ci-dessus.

On va maintenant décrire, pour faciliter la compréhension,

257?0043

uniquement une région allongée à la droite d'une origine O du dia- gramme de la Figure 6, c'est-à-dire, des relations caractéristiques qui

existent entre le couple de direction Ti et le couple de sortie

To, quand le premier agissait dans le sens des aiguilles d'une mon-

tre autour de l'arbre d'entrée. Ces relations impliquées dans la région de la moitié gauche du diagramme sont analogues à celles dans la région de la moitié droite, et on les déduira facilement

de la description suivante.

Tandis que la vitesse du véhicule est maintenue à la vites-

se typique donnée dans la région de vitesse faible, quand le couple de direction Ti agissant sur l'arbre d'entrée est augmenté à partir de zéro, le couple de sortie To augmente, à l'intérieur de la zone morte Dl, le long d'un segment linéaire Th' s'étendant en ligne

droite de l'origine O avec une certaine pente positive et, à l'exté-

rieur de la zone morte Dl, le long d'un segment linéaire Tl' s'éten-

dant en ligne droite, du point de croisement entre le segment li-

néaire Th' et la limite de la zone morte D1, avec une pente supé-

rieure à la pente du segment linéaire Th'.

Tandis que la vitesse du véhicule est maintenue à la vitese typique donnée dans la région de vitesse intermédiaire, quand le couple de direction Ti est augmenté à partir de zéro, le couple de sortie To augmente, à l'intérieur de la zone morte Dm, à nouveau le long du segment linéaire Th' et, à l'extérieur de la zone morte Dm, le long d'un autre segment linéaire Tm' s'étendant en ligne droite, du point de croisement entre le segment linéaire Th' et la limite de la zone morte Dm, avec essentiellement la même pente que le segment linéaire Tl'. C'est la raison pour laquelle la pente de

la courbe caractéristique du signal de grandeur de couple Sa propre-

ment dit est constante indépendamment de la vitesse du véhicule,

comme l'indique la Figure 2A-5, à l'extérieur de la zone morte appa-

rente (2K1).

D'autre part, tandis que la vitesse du véhicule est mainte-

nue dans un intervalle de vitesses élevées qui couvre, y compris la

vitesse typique donnée dans la région de vitesse élevée, les vites-

ses du véhicule égales ou supérieures à une valeur prédéterminée dans la région de vitesse élevée, quand le couple de direction Ti est augmenté à partir de zéro, le couple de sortie To augmente le long du segment linéaire Th', en correspondant ainsi simplement au

couple de direction Ti. I1 en est ainsi du fait que, dans l'inter-

valle de vitesses élevées, la zone morte apparente du dispositif de détection de couple ll a une largeur de bande qui dépasse l'inter- valle du domaine de définition du couple de direction Ti, comme

c'est le cas pour la zone morte Dh par rapport au domaine T3".

A cet égard, on doit noter que les segments linéaires res-

* pectifs Tl', Tm', Th' sont définis de façon inhérente à l'intérieur des domaines correspondants Tl", T2", T3", c'est-à-dire, dans leurs parties à trait plein sur la Figure 6, des prolongements en traits

interrompus étant fournis pour une meilleure comparaison.

La caractéristique d'entrée-sortie du système de servodirec-

tion électrique,telle quelle e t représentéesur la Figure 6 à titre d'illustration, est déduite d'une caractéristique selon la présente

invention suivant laquelle la zone morte (2K1) du dispositif de dé-

tection de couple 11 a une largeur de bande que l'on fait varier pour qu'elle soit augmentée à partir de zéro quand la vitesse du

véhicule augmente à partir de zéro.

En conséquence, dans l'unité d'asservissement électromagné-

tique 200, la proportion qu'occupe la largeur de la zone morte (2K1) dans l'intervalle du domaine de définition du couple de direction Ti, c'est-àdire, le rapport Dl/Tl" sur la Figure 6, est relativement petite alors que la vitesse du véhicule est dans la région de vitesse faible. Particulièrement, quand la vitesse est proche de zéro, cette

proportion devient sensiblement nulle.

Il en résulte que, même dans une phase initiale de l'opéra-

tion de rotation du volant, le moteur électrique 18 contenu dans l'uqité d'asservissement électromagnétique 200 est rapidement mis enmarche, de sorte que le conducteur du véhicule n'a pas besoin d'exercer des forces de direction si grandes sur le volant, ou, en

d'autres termes, l'opération de direction semble légère.

En outre, même lorsque la vitesse du véhicule est dans la région de vitesse intermédiaire, comme on l'a indiqué typiquement sur la Figure 6, la proportion de la largeur de la zone morte (par exemple, Dm) par rapport à l'intervalle du domaine (par exemple,T2") du couple de direction Ti, c'est-à-dire, le rapport Dm/T2" sur la Figure 6, est peu différent de celui (par exemple, le rapport Dl/Tl") dans l'intervalle de vitesses faibles. Par conséquent, quand eleest utiliséeen pratique, l'unité d'asservissement 200 est favorablement préservée d'une répétition fréquente des actions de marche - d'arrêt qui seraient autrement subies par le

moteur électrique, ce qui assure une longévité améliorée de l'uni-

té 200 ainsi que de l'ensemble du système de servodirection.

Particulièrement, quand la vitesse du véhicule est maintenue

dans l'intervalle des vitesses élevées au-dessus de la vitesse éle-

vée prédéterminée mentionnée plus haut, l'arbre d'entrée 1 est di-

rectement couplé à l'arbre de sortie 4, tout en maintenant le moteur électrique 18 dans un état essentiellement d'arrêt, ce qui améliore encore la longévité de l'unité d'asservissement 200 proprement dite

et de l'ensemble du système de servodirection.

Selon la présente invention, comme on le remarquera d'après

la description précédente de l'exemple de réalisation préféré, on

prévoit un dispositif d'asservissement électromagnétique (200) des-

tiné à des systèmes de servodirection électriques pour véhicules,

dans lequel la zone morte (2K1) d'un dispositif de détection de cou-

ple (11) a une largeur de bande variable avec la vitesse du véhicule,

telle qu'elle est maintenue petite à des vitesses du véhicule com-

prises dans une région de vitesse faible et qu'elle devient grande quand la vitesse du véhicule augmente. Il en résulte que, dans la région de vitesse faible, la manoeuvre d'un volant est effectivement allégée dans la phase initiale et que, dans les régions de vitesse intermédiaire et de vitesse élevée, la fréquence de répétition

d'actions de marche-arrêt d'un moteur électrique (18) est favorable-

ment réduite, ce qui permet d'obtenir une longévité améliorée de

l'unité d'asservissement.

Bien qu'on ait décrit ce qu'on considère actuellement l'exem-

ple de réalisation préféré de l'invention, on remarquera que la pré-

sente invention peut être réalisée sous d'autres formes spécifiques sans sortir de l'esprit ou des caractéristiques essentielles de

celle-ci, telles que définies dans les revendications qui suivent.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'asservissement électromagnétique destiné à un système de servodirection électrique pour véhicules comportant un volant et une roue dirigée, le dispositif (200) étant caractérisé

en ce qu'il comprend un arbre d'entrée (1) agencé pour être connec-

té au volant, un arbre de sortie (4) agencé pour être interconnecté effectivement avec la roue dirigée, un moteur électrique (18) pour fournir un couple auxiliaire à l'arbre de sortie (4), un moyen de détection de couple (11) pour détecter le couple de direction (Ti) agissant sur l'arbre d'entrée (1), un moyen de détection de vitesse de véhicule (50) pour détecter la vitesse du véhicule, un circuit

de commande d'entraînement (100) pour engendrer un signal de gran-

deur de couple (Sa) et un signal de sens de couple (Sdr,Sdl), en

fonction d'un signal de sortie (VR,VL) du moyen de détection de cou-

ple (11) et d'un signal de sortie (Vf) du moyen de détection de vi-

tesse de véhicule (50), pour fournir au moteur électrique (18) un

courant d'induit (Io) de grandeur et de sens tels que voulus confor-

mément au signal de grandeur de couple (Sa) et au signal de sens de couple (Sdr, Sdl) ensemble, et à une zone morte (2K1 ou D1, Dm, Dh) établie pour le signal de grandeur de couple (Sa), cette zone morte (2K1 ou D1, Dm, Dh) étant établie d'une manière perfectionnée pour le signal de grandeur de couple (Sa) de manière à ce que sa largeur de bande soit adaptée pour s'étendre quand la vitesse du véhicule augmente, en fonction du signal de sortie (Vf) du moyen

de détection de vitesse de véhicule (50).

2. Dispositif d'asservissement électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie (Vf) du moyen de détection de vitesse de véhicule (50) constitue un signal de vitesse de véhicule (Vf) dont la valeur augmente progressivement à partir de zéro proportionnellement à la vitesse du véhicule, quand

la vitesse du véhicule augmente progressivement à partir de zéro.

3. Dispositif d'asservissement électromagnétique selon la

revendication 2, caractérisé en ce que le signal de grandeur de cou-

ple (Sa) est obtenu en soustrayant la valeur du signal de vitesse de véhicule (Vf) d'une valeur d'un signal (VRl,VLl) obtenu en fonction

du signal de sortie (VR,VL) du moyen de détection de couple (11).

4. Dispositif d'asservissement électromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la largeur de bande de la zone morte (2K1 ou D1, Dm, Dh) du signal de grandeur de couple (Sa)

augmente progressivement à partir de zéro quand la vitesse du véhi-

cule augmente progressivement à partir de zéro.

5. Dispositif d'asservissement électromagnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que, quand la vitesse du véhicule est dans une région de vitesse élevée, la largeur de bande de la zone morte (2K1 ou D1, Dm, Dh) du signal de grandeur de couple (Sa) est supérieure à un domaine (T3") du couple de direction (Ti) agissant sur l'arbre d'entrée, de sorte que le moteur électrique (18) est empêché de démarrer, et en ce que l'arbre d'entrée (1) et

l'arbre de sortie (4) sont directement connectés entre eux.

6. Dispositif d'asservissement électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de réduction de vitesse (28) interposé entre le moteur électrique

(18) et l'arbre de sortie (4), pour transmettre un couple de rota-

tion du moteur électrique (18), tout en réduisant la vitesse, à

l'arbre de sortie (4).

7. Dispositif d'asservissement électromagnétique selon la

revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un em-

brayage électromagnétique (41) interposé entre le moyen de réduction

de vitesse (28) et l'arbre de sortie (4).

8. Dispositif d'asservissement électromagnétique selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'embrayage électromagnétique (41) est commandé pour être actionné au moyen du circuit de commande

d'entraînement (100), en fonction d'un signal (Vd) obtenu en synthé-

tisant le signal de grandeur de couple (Sa) et le signal de sens de

couple (Sdr, Sdl) entre eux.