FR2572815A1

FR2572815A1 - Servomecanisme commande par moteur

Info

Publication number: FR2572815A1
Application number: FR8516288A
Authority: FR
Inventors: Yasuo Shimizu; Shimizu Yasuo
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1985-11-04
Publication date: 1986-05-09
Also published as: US4686433A; JPS61110668A; GB2166395B; DE3539107A1; GB8526990D0; GB2166395A; DE3539107C2; JPH0729610B2

Abstract

LE SERVOMECANISME COMMANDE PAR MOTEUR DE L'INVENTION COMPREND UN PREMIER MOTEUR 2 POUR ENTRAINER UN ARBRE DE SORTIE, UN SECOND MOTEUR 3 POUR ENTRAINER UN ARBRE D'ENTREE, UN DETECTEUR D'ANGLE 4,23 COOPERANT ACTIVEMENT AVEC LES ARBRES D'ENTREE ET DE SORTIE POUR ENGENDRER UN SIGNAL DE SORTIE FONCTION DES POSITIONS ANGULAIRES DES ARBRES D'ENTREE ET DE SORTIE, ET UN CIRCUIT ELECTRIQUE 24, 25, 26 POUR FOURNIR UNE PUISSANCE ELECTRIQUE AU PREMIER MOTEUR EN VUE D'APPLIQUER UN COUPLE DE SORTIE A L'ARBRE DE SORTIE EN REPONSE AU SIGNAL DE SORTIE DU DETECTEUR D'ANGLE ET POUR FOURNIR UNE PUISSANCE ELECTRIQUE AU SECOND MOTEUR EN VUE D'APPLIQUER UN COUPLE REACTIF A L'ARBRE D'ENTREE EN REPONSE A LA PUISSANCE ELECTRIQUE FOURNIE AU PREMIER MOTEUR. PUISQUE LES ARBRES D'ENTREE ET DE SORTIE NE SONT PAS COUPLES MECANIQUEMENT, LE SERVOMECANISME PERMET D'OBTENIR FACILEMENT LES CARACTERISTIQUES VOULUES DU COUPLE REACTIF EN FONCTION DU COUPLE DE SORTIE. APPLICATION AUX SYSTEMES DE SERVODIRECTION COMMANDES PAR MOTEUR POUR VEHICULES.

Description

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SERVOMECANISME COMMANDE PAR MOTEUR

La présente invention concerne un servomécanisme commandé

par moteur et, plus particulièrement, un mécanisme commandé par mo-

teur approprié pour servir dans un système de servodirection auto-

moteur commandé par moteur.

Les servomécanismes incluant un arbre d'entrée, un arbre de sortie, et un moteur électrique pour entraîner l'arbre de sortie en fonction du coupie appliqué à l'arbre d'entrée ou de la position

angulaire de l'arbre d'entrée sont largement connus. Particulière-

ment, les servomécanismes qui sont utilisés dans les systèmes de servodirection automoteurs comportent un élément élastique tel qu'une barre de torsion pour coupler activement les arbres d'entrée et de sortie entre eux. Cependant, ces systèmes de servodirection

ont pour inconvénient d'avoir tendance à transmettre toute varia-

tion du couple produit par l'arbre de sortie à l'arbre d'entrée par

l'intermédiaire de l'élément élastique en raison d'une petite va-

riation de couple se produisant quand l'automobile roule sur un

terrain accidenté, d'une variation de couple se produisant par l'en-

grènement de l'ensemble à crémaillère et pignon qui peut être uti-

lisé pour la transmission de couple du moteur à la timonerie, d'un battement d'un réducteur de vitesse qui peut être utilisé pour la transmission de couple, et d'erreurs d'usinage. En outre, il n'est

pas facile de faire varier la grandeur du couple transmis de l'ar-

bre de sortie à l'arbre d'entrée (couple réactif).

La présente invention répond à un effort pour éliminer les inconvénients mentionnés plus haut des servomécanismes commandés

par moteur classiques.

Un but de la présente invention est de fournir un servomé-

canisme commandé par moteur permettant d'empêcher la transmission de variations de couple indésirables de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie et également de choisir et de faire varier facilement le

couple réactif.

Selon la présente invention, un servomécanisme commandé par

moteur comprend un carter, des arbres d'entrée et de sortie suppor-

tés par le carter, un premier moteur pour entraîner l'arbre de sor-

tie, et un second moteur pour entraîner l'arbre d'entrée. Le servo-

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mécanisme comprend également un moyen de détection coopérant active-

ment avec les premier et second arbres pour engendrer un signal de sortie en fonction des positions angulaires des arbres d'entrée et de sortie, et un circuit électrique pour fournir une alimentation électrique au premier moteur afin d'appliquer un couple de sortie à l'arbre de sortie en réponse au signal de sortie du détecteur

d'angle et pour fournir une alimentation électrique au second mo-

teur pour appliquer un couple réactif à l'arbre d'entrée en réponse

à l'alimentation électrique fournie au premier moteur.

Dans l'exemple de réalisation représenté, les arbres d'en-

trée et de sortie sont disposés coaxialement entre eux, et le moyen

de détection comprend un moyen pour détecter le déplacement angulai-

re relatif de l'arbre d'entrée par rapport au second arbre et pour engendrer un signal en fonction du déplacement angulaire relatif,

les couples de sortie et réactif étant de sens opposés.

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 une vue en coupe transversale de la struc-

ture mécanique d'un servomécanisme commandé par moteur selon un exemple de réalisation de la présente invention;

la Figure 2 est une vue latérale en élévation de la struc-

ture de la Figure 1, telle qu'elle est vue de son extrémité de droite; la Figure 3 est une vue en perspective explosée d'un arbre

d'entrée, d'un arbre de sortie, et du noyau mobile d'un transforma-

teur différentiel contenu dans la structure de la Figure 1;

la Figure 4 est une vue en perspective de la structure re-

présentée sur la Figure 1;

la Figure 5 est un schéma fonctionnel d'un circuit électri-

que du servomécanisme commandé par moteur, cette représentation montrant également les sens de passage de signaux dans le circuit électrique; la Figure 6 est un schéma de circuit, partiellement sous forme de blocs, du circuit électrique représenté sur la Figure 5;

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la Figure 7 est un diagramme représentant la relation qui

existe entre le couple de sortie et le couple réactif du servomé-

canisme;

la Figure 8 est un schéma fonctionnel d'un circuit électri-

que modifié du servomécanisme commandé par moteur, la représentation montrant également les sens de passage de signaux dans le circuit électrique; la Figure 9 est un schéma fonctionnel d'un circuit servant à déterminer une force réactive de direction et un détecteur de

vitesse de voiture contenus dans le circuit électrique de la Fi-

gure 8, le détecteur de vitesse de voiture étant représenté sché-

matiquement; et les Figures lO(A) à 10 (C) sont des diagrammes représentant

la relation qui existe entre des paramètres dans le circuit élec-

trique modifié.

Un servomécanisme commandé par moteur selon la présente

invention comprend une structure mécanique et un circuit électrique.

On va d'abord décrire la structure mécanique en se référant aux Figures 1 à 4. La structure mécanique comprend généralement un

carter 1, un arbre de sortie 8 et un arbre d'entrée 12 qui dépas-

sent dans des directions opposées du carter l,-et un premier moteur 2 et un second moteur 3 qui sont couplés activement aux arbres de

sortie et d'entrée 8,12, respectivement, pour coopérer avec ceux-ci.

Le carter 1 est fixé à un châssis d'automobile (non représenté).

Le premier moteur 2 et le second moteur 3 sont fixés au carter 1,

dans lequel sont contenus un détecteur d'angle relatif 4 et un ré-

ducteur de vitesse 5.

Les arbres d'entrée et de sortie 12,8 sont disposés coaxia-

lement entre eux. Comme le montre la Figure 1, l'arbre de sortie 8

est supporté pour tourner par le carter 1 au moyen de deux roule-

ments 16,17. Le roulement 16 est monté sur un côté du carter 1, et l'autre roulement 17 est disposé dans le carter 1 au moyen d'un support 18. L'arbre d'entrée 12 est supporté pour tourner par le carter 1 au moyen d'un roulement 15 placé sur son autre côté et

d'un roulement 20 monté dans un trou axial 8a défini dans l'extré-

mité de l'arbre de sortie 8 qui se trouve en face de l'arbre

d'entrée 12.

Le premier moteur 2 est fixé-au carter 1 au moyen de bou-

lons 6 et il comprend un arbre d'entraînement supportant un pignon 7 engrené avec une crémaillère 9 fixée à l'arbre de sortie 8. Le pignon 7 et la crémaillère 9 constituent ensemble le réducteur de vitesse 5. Le second moteur 3 est fixé au carter 1 au moyen de vis à têtes plates 10 et il comporte un arbre d'entraînement supportant une poulie de petit diamètre Il. Une courroie dentée sans fin 14 est entraînée autour de la poulie de petit diamètre 11 et d'une poulie de grand diamètre 13 fixée à l'arbre d'entrée 12, comme le

montre la Figure 2.

Comme le montre la Figure 3, l'arbre de sortie 8 comporte une paire de languettes 8c sur son extrémité faisant face à l'arbre d'entrée 12, et l'arbre d'entrée 12 comporte une paire de dents 12c

sur son extrémité faisant face à l'arbre de sortie 8. Quand les ar-

bres d'entrée et de sortie 12, 8 sont assemblés entre eux, chacune des languettes 8c est placée entre les dents 12c. Quand l'arbre d'entrée 12 est tourné par rapport à l'arbre de sortie 8 d'un angle important, les languettes 8c sont mises en contact avec les dents

12c. Cependant, il existe normalement des espaces entre les languet-

tes 8c et les côtés 12b des dents 12c. Par conséquent, l'arbre d'en-

trée 12 peut tourner par rapport à l'arbre de sortie 8.

Le détecteur d'angle relatif 4 sert à détecter la différence angulaire entre les arbres d'entrée et de sortie 12,8. Le détecteur d'angle relatif 4 comprend un transformateur différentiel contitué d'une bobine 4a fixéeà une surface intérieure du carter 1 et d'un noyau mobile tubulaire 4b placé dans la bobine 4a et fixé sur les arbres d'entrée et de sortie 12,8 o ils sont couplés. Le noyau mobile 4b comporte une paire de fentes axialement allongées 4b-1 qui sont diamétralement opposées entre elles et une paire de fentes 4b-2 qui sont diamétralement opposées entre elles et inclinées par rapport à l'axe du noyau mobile 4b, les fentes 4b-2 étant espacées

de 90 des fentes 4b-1. Des goupilles fixées aux dents 12c de l'ar-

bre d'entrée 12 sont ajustées de façon lâche dans les fentes incli-

nées 4b-2, respectivement, et des goupilles 22 fixées aux languettes 8c de l'arbre de sortie 8 sont ajustées de façon lâche dans les fentes axiales 4b-1, respectivement. Par conséquent, quand l'arbre

d'entrée 12 est tourné par rapport à l'arbre de sortie 8 pour pro-

duire un angle relatif entre eux, le noyau mobile 4b est déplacé axialement dans un sens dépendant du sens de l'angle relatif d'un intervalle proportionnel à la grandeur de l'angle relatif. Ce déplacement du noyau mobile 4b est détecté par labobine 4a et un circuit électrique (décrit dans lasuite) qui est couplé à la bobine 4a et il est convertie par celui-ci en un signal électrique représentant

l'angle relatif.

Le carter 1 est renforcé par un ensemble de nervures la.

Quand le servomécanisme représenté sur la Figure 1 est in-

corporé dans un système de servodirection automoteur, l'extrémité extérieure de l'arbre d'entrée 12 est couplée par des cannelures 12d

à un arbre associé à un volant de direction, et l'extrémité exté-

rieure de l'arbre de sortie 8 est couplée par des cannelures 8d à un arbre associé à un mécanisme à crémaillère et pignon servant à actionner les barres d'accouplement des roues dirigeables. Quand

le conducteur tourne le volant de direction pour produire une dif-

férence angulaire entre les arbres d'entrée et de sortie 12,8, le

détecteur d'angle relatif 4 et le circuit électrique associé détec-

tent la différence angulaire et engendrent un signal électrique pro-

portionnel àla différence angulaire. Le circuit électrique traite alors le signal électrique pour produire des signaux de commande servant à commander le fonctionnement des premier et second moteurs

2,3. Le premier moteur 2 engendre un couple dépendant de la diffé-

rence angulaire entre les arbres d'entrée et de sortie 12,8, et

le couple engendré est transmis à l'arbre de sortie 8 par l'inter-

médiaire du réducteur de vitesse 5 pour diriger les roues dirigea-

bles. Le second moteur 3 engendre un couple dépendant du couple imposé sur l'arbre de sortie 8 et il applique le couple engendré comme force réactive de direction à l'arbre d'entrée 12. Ainsi, le couple de sortie est appliqué à l'arbre de sortie 8 par le premier moteur 2 et le couple réactif de direction est appliqué à l'arbre

d'entrée 12 par le second moteur 3.

La Figure 5 représente comment les signaux passent dans le circuit électrique. Un signal engendré par le détecteur d'angle

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relatif 4 est envoyé à un circuit de détection d'angle relatif 23 qui produit un premier signal de couple proportionnel à l'angle relatif entre les arbres d'entrée et de sortie 12,8 pour régler la grandeur du couple engendré par le premier moteur 2, et un signal directionnel fonction du sens d'un déplacement angulaire relatif

de l'arbre d'entrée 12 par rapport à l'arbre de sortie 8. Ces si-

gnaux sont envoyés à un premier circuit d'entraînement de moteur 24 servant à exciter le premier moteur 2 pour appliquer un couple à l'arbre de sortie 8. En réponse à un courant d'induit fourni au

premier moteur 2, un circuit de réglage de couple réactif 25 engen-

dre un second signal de couple servant à régler la grandeur du cou-

ple produit par le second moteur 3. Le second signal de couple pro-

venant du circuit de réglage de couple réactif 25 et le signal di-

rectionnel provenant du circuit de détection d'angle relatif 23 sont envoyés à un second circuit d'entraînement de moteur 26 servant à exciter le second moteur 3 pour appliquer un couple réactif à

l'arbre d'entrée 12.

On va décrire plus en détail le circuit électrique en se

référant à la Figure 6.

La bobine 4a du transformateur différentiel du détecteur d'angle relatif 4 comprend un enroulement primaire 4a-1 et une paire d'enroulements secondaires 4a-2, 4a-3 placés de chaque c8té de l'enroulement primaire 4a1. L'enroulement primaire 4a-1 reçoit une tension en courant alternatif d'une fréquence constante. Quand le noyau mobile 4b est placé à la position centrale dans la bobine 4a, des tensions d'égales amplitudes sont induites dans les enroulements secondaires 4a-2, 4a-3. Quand le noyau mobile 4b est déplacé en fonction de la différence angulaire entre les arbres d'entrée et de

sortie 12,8, les amplitudes des tensions induites dans les enroule-

ments secondaires 4a-2, 4a-3 varient. Les courants de sortie des enroulements secondaires 4a-2,4a-3 sont redressés et filtrés par des redresseurs 28 et des filtres passe-bas 29, respectivement,

qui sont couplés aux enroulements secondaires correspondants. Cha-

cun des signaux de sortie Va,Vb des filtres passe-bas 29 est envoyé à la fois à des premier et second soustracteurs 30,31. Le premier soustracteur 30 engendre un signal indiquant la valeur Va - Vb, et le second soustracteur 31 engendre un signal représentant la valeur Vb - Va. En appliquant des polarisations appropriées aux éléments des premier et second soustracteurs 30,31, le signal de sortie du premier soustracteur 30 devient nul quand Va ZVb, et le signal de sortie du second soustracteur 31 devient nul quand Va>Vb. Par con-

séquent, le signal de sortie du premier soustracteur 31 est un si-

gnal proportionnel à la différence angulaire entre les arbres d'en-

trée et de sortie 12,8, quand il y a un déplacement angulaire rela-

tif dans le sens des aiguilles d'une montre (Figure 2) de l'arbre d'entrée 12 par rapport à l'arbre de sortie 8. Le signal de sortie

du second soustracteur 31 est un signal proportionnel à la diffé-

rence angulaire entre les arbres d'entrée et de sortie 12,8, quand il y a un déplacement angulaire relatif dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (Figure 2) de l'arbre d'entrée 12 par rapport

à l'arbre de sortie 8.

Les signaux de sortie des premier et second soustracteurs

,31 sont envoyés à un additionneur 32 qui produit le premier si-

gnal de couple VT1 proportionnel à la différence angulaire entre

- les arbres d'entrée et de sortie 12,8. Le signal de sortie du pre-

mier soustracteur 30 est également envoyé à une borne d'entrée d'un r emier comparateur 33 dont l'autre borne d'entrée est mise à la masse. Quand le signal de sortie du premier soustracteur 30 n'est pas nul, c'està-dire, quand l'arbre d'entrée 12 est tourné dans le St des aiguilles d'une montre par rapport à l'arbre de sortie 8, un signal de sortie VR du premier comparateur 33 est à un niveau haut. Le signal de sortie du second soustracteur 31 est envoyé à un second comparateur 34 qui est identique au premier comparateur 33 du point de vue construction. Un signal de sortie VL du second comparateur 34 est à un niveau haut quand l'arbre d'entrée 12 est

tourné dans le sens contraire des aiguilles d'une montre par rap-

port à l'arbre de sortie 8. L'un des signaux de sortie VR,VL est à

un niveau bas et l'autre à un niveau haut toutes les fois que l'ar-

bre d'entrée 12 est tourné par rapport à l'arbre de sortie 8. La

combinaison de ces signaux de sortie VR,VL sert de signal direction-

nel.

Le premier circuit d'entraînement de moteur 24 va être décrit ci-dessous. Le premier circuit d'entraînement de moteur 24

est sensible au premier signal de couple VT1 et au signal direc-

tionnel provenant du circuit de détection d'angle relatif 23 pour entraîner le premier moteur 2 sous la commande d'un hacheur. Le premier circuit d'entraînement de moteur 24 comprend un circuit de puissance 24a incluant quatre transistors de puissance de type NPN, Trl, Tr2, Tr3, Tr4, connectés en pont, un circuit de commande de transistor 24b servant à engendrer un train d'impulsions de durée

variable pour assurer la commande par hacheur et à envoyer sélecti-

vement le train d'impulsions aux bornes d'entrée (bases) de deux transistors parmi les quatre transistors de puissance Trl, Tr2, Tr3, Tr4, et un circuit de réaction négative 34c servant à renvoyer un signal indiquant le courant fourni au premier moteur 2 à la borne

d'entrée du circuit de commande de transistor 24b.

Le circuit de réaction 24c comprend un amplificateur diffé-

rentiel 35 comportant uen borne d'entrée positive recevant le pre-

mier signal de couple VT1 et une borne d'entrée négative recevant le signal de réaction. L'amplificateur différentiel 35 produit un signal de sortie proportionnel à la différence entre ces signaux

d'entrée.

Le circuit de commande de transistor 24b comprend un compa-

rateur 36 et un circuit de commutation de transistor 48. Le compara-

teur 36 a une borne d'entrée couplée à la borne de sortie de l'am-

plificateur différentiel 35 et l'autre borne d'entrée couplée à la borne de sortie d'un oscillateur d'onde en dents-de-scie 41. Le comparateur 36 engendre un signal de niveau haut quand la valeur

instantanée du signal d'entrée provenant de l'amplificateur diffé-

rentiel 35 est supérieure à la valeur instantanée du signal d'entrée provenant de l'oscillateur d'onde en dents-de-scie 41,-et un signal de niveau bas autrement. Le comparateur 36 produit donc un train d'impulsions VP1 ayant une durée d'impulsion fonction du niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 35. Le train d'impulsions VP1 et le signal directionnel sont envoyés au circuit de commutation

de transistor 48. Le circuit de commutation de transistor 48 compor-

te quatre bornes de sortie 48-1, 48-2, 48-3, 48-4. Des trains d'im-

pulsions correspondant au train d'impulsions d'entrée VP1 sont émis par deux des quatre bornes de sortie 48-1, 48-2, 48-3, 48-4 en

fonction du signal directionnel.

Le circuit de puissance 24a comporte une borne de tension d'alimentation + VC connecté à une source de tension positive et une paire de bornes de sortie OT connecté au premier moteur 2. Le transistor de puissance Trl a un collecteur connecté à la borne de tension d'alimentation + VC, un émetteur connecté au collecteur du transistor de puissance Tr3 et à une des bornes de sortie OT, et une base connectée à la première borne de sortie 48-1 du circuit de commutation de transistor 48. Le transistor de puissance Tr2 a un collecteur connecté à la borne de tension d'alimentation + VC, un émetteur connecté au collecteur du transistor de puissance Tr4 et à l'autre borne de sortie OT, et une base connectée à la deuxième borne de sortie 48-2 du circuit de commutation de transistor 48. Le transistor de puissance Tr3 a un émetteur connecté à une première extrémité d'une résistance 47 dont la deuxième extrémité est reliée à la masse et une base connectée à la troisième borne de sortie 48-3 du circuit de commutation de transistor 48. Le transistor de puissance Tr4 a un émetteur connecté à la première extrémité de la résistance 47 et une base connectée à la quatrième borne de sortie 48-4 du circuit de commutation de transistor 48. Des diodes D1,D2, D3, D4 sont connectées entre les transistors de puissance Trl, Tr2,

Tr3, Tr4, c'est-à-dire, qu'elles ont des anodes et des cathodes con-

nectées respectivement aux collecteurs et aux émetteurs des transis-

tors de puissance Trl, Tr2, Tr3, Tr4. Les diodes D1, D2, D3, D4 ser-

vent à filtrer le courant passant dans le premier moteur 2 pendant

sa commande par hacheur.

Le circuit de réaction 24c comprend une paire de soustrac-

teurs 37, 38 comportant chacun une paire de bornes d'entrée reliées respectivement aux bornes de sortie OT du circuit de puissance 24a

de sorte qu'une tension VK dans le premier moteur 2 peut être appli-

quée entre les bornes d'entrée de chacun des soustracteurs 37,38.

Le circuit de réaction 24c comprend également un additionneur 39 ayant une paire de bornes d'entrée couplées aux bornes de sortie respectivement des soustracteurs 37, 38, et un filtre passe-bas 40

connecté entre l'additionneur 39 et l'amplificateur diffférentiel 35.

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Les soustracteurs 37, 38 et l'additionneur 39 sont fonctionnellement identiques aux soustracteurs 30,31 et à l'additionneur 32 contenus

dans le circuit de détection d'angle relatif 23.

Quand l'arbre d'entrée 12 est tourné dans le sens des ai-

guilles d'une montre (Figure 2) par le volant de direction, le si- gnal de sortie VR du premier comparateur 33 passe au niveau haut pour fournir aux bases des transistors de puissance Trl, Tr4 des

signaux de train d'impulsions ayant une durée d'impulsion propor-

tionnelle à la différence angulaire entre les arbres d'entrée et de

sortie 12,8. Les transistors de puissance Trl, Tr4 sont alors exci-

tés par les signaux de train d'impulsions pour permettre le passage périodique de courants entre leurs collecteurs et leurs émetteurs

en fonction des signaux pulsés envoyés. Le premier moteur 2 engen-

dre un couple de rotation qui est appliqué à l'arbre de sortie 8 par l'intermédiaire du réducteur de vitesse 5 pour faire tourner cet arbre dans le sens des aiguilles d'une montre. Quand l'arbre d'entrée 12 est tourné dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (Figure 2), le signal de sortie VL du second comparateur 34 entraîne l'envoi de signaux pulsés aux bases des transistors de puissance Tr2, Tr3 qui sont périodiquement excités pour permettre au premier moteur 2 de produire un couple de rotation pour faire tourner l'arbre de sortie 8 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Par conséquent, le couple de sortie engendré par le premier moteur 2 est réglé par le déplacement angulaire relatif

entre les arbres d'entrée et de sortie 12,8.

On va décrire dans la suite le circuit de réglage de couple réactif 25. Le circuit de réglage de couple réactif 25 comprend un filtre passe-bas 58, un amplificateur 59 dont la borne d'entrée est connectée à la borne de sortie du filtre passe-bas 58, et une diode de Zener 62 dont la cathode est reliée à la borne de sortie de

l'amplificateur 59 et dont l'anode est connectée à la masse. Le fil-

tre passe-bas 58 a une borne d'entrée reliée à la première extrémité de la résistance 47 contenue dans le circuit de puissance 24a du premier circuit d'entraînement de moteur 24. Une tension dans la résistance 47 est dirigée par le courant d'induit du premier moteur 2. Puisque le courant d'induit est un courant pulsé, la tension 11- dans la résistance 47 est filtrée par le filtre passe-bas 58. La tension filtrée est amplifiée par l'amplificateur 59. La tension

de sortie de l'amplificateur 59 n'est pas admise à dépasser un ni-

veau de tension prescrit au moyen de la diode de Zener 62. Par con-

séquent, le signal de sortie de l'amplificateur 59 passant dans la

diode de Zener 62 est proportionnel au couple engendré par le pre-

mier moteur 2 dans un certain intervalle de valeurs, et il est en-

voyé comme le second signal de couple VT2 au second circuit d'en-

traînement de moteur 26. -

Le second circuit d'entraînement de moteur 26 va être décrit

ci-dessous. Le second circuit d'entraînement de moteur 26 est sensi-

ble au signal directionnel provenant du circuit de détection d'an-

gle relatif 23 et au second signal de couple VT2 provenant du cir-

cuit de réglage de couple réactif 25 pour exciter le second moteur

3 sous commande par hacheur. Le second-circuit d'entraînement de mo-

teur 26 comprend un circuit de puissance 26a, un circuit de commande de transistor 26b, et un circuit de réaction 26c. Le circuit de

puissance 26a et le circuit de commande de transistor 26b sont iden-

tiques du point de vue structure à ceux du premier circuit d'entrai-

nement de moteur 24, et ils ne seront donc pas décrits en détail.

Les composants du circuit de puissance 26a et du circuit de commande

de transistor 26b sont indiqués par les mêmes caractères de référen-

ce, avec un prime, utilisé pour indiquer les composants correspon-

dants du premier circuit d'entraînement de moteur 24. Le circuit de réaction 26c comprend un filtre passe-bas 63 dont la borne d'entrée est connectée à la première extrémité de la résistance 47' et un amplificateur différentiel 60 ayant une borne d'entrée négative

connectée à la borne de sortie du filtre passe-bas 63. L'amplifica-

teur différentiel 60 a une borne d'entrée positive connectée à la cathode de la diode de Zener 62 pour recevoir le second signal de

couple VT2, et une borne de sortie reliée à la borne d'entrée posi-

tive du comparateur 36' du circuit de commande de transistor 26b.

Le circuit de réaction 26c sert de circuit de réaction négative.

Quand l'arbre d'entrée 12 est tourné dans le sens des ai-

guilles d'une montre par le volant de direction, le signal de sortie VR passe au niveau haut pour fournir aux bases des transistors de puissance Tr2', Tr3' des signaux de train d'impulsions ayant une durée d'impulsion fonction du second signal de couple VT2. Les

transistors de puissance Tr2', Tr3' sont alors excités par les si-

gnaux detrain d'impulsions pour permettre que des courants pulsés passent entre leurs collecteurs et leurs émetteurs en fonction des signaux pulsés envoyés. Le second moteur 3 engendre un couple de rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre qui est

appliqué comme couple réactif à l'arbre d'entrée l2 par l'intermé-

diaire de lacourroie 14 pour faire tourner cet arbre dans le même sens contraire des aiguilles d'une montre. Le couple imposé sur l'arbre d'entrée 12 est proportionnel au couple de sortie appliqué par le premier moteur 2 à l'arbre de sortie 8 jusqu'à ce que son couple de sortie atteigne un niveau prescrit. Pour empêcher que le

couple réactif augmente excessivement, la diode de Zener 62 empê-

che que le second signal de couple VT2 dépasse un certain niveau.

Quand l'arbre d'entrée 12 est tourné dans le sens contraire des ai-

guilles d'une montre, le signal VL passe à un niveau haut pour per-

mettre que des courants pulsés passent entre les collecteurs et les émetteurs des transistors de puissance Trl', Tr2'. Par conséquent, le second moteur 3 engendre un couple dans le sens des aiguilles

d'une montre pour imposer un couple réactif dans le sens des aiguil-

les d'une montre à l'arbre d'entrée 12.

La relation qui existe entre le couple de sortie et le

couple d'entrée est représentée sur la Figure 7, o l'axe horizon- tal indique la grandeur du couple de sortie et l'axe vertical la

grandeur du couple d'entrée (égal à la grandeur du couple réactif).

Le couple réactif appliqué par le second moteur 3 à l'arbre d'entrée 12 est proportionnel au couple de sortie, alors que le couple de sortie est compris dans un certain intervalle de valeurs supérieures à zéro, et il est maintenu à un niveau essentiellement constant

quand le couple de sortie dépasse les valeurs du certain intervalle.

Avec la construction ci-dessus du servomécanisme commandé

par moteur, les arbres d'entrée et de sortie 12,8 ne sont pas cou-

plés mécaniquement, et le couple est appliqué par le premier mo-

teur 2 à l'arbre de sortie 8 en fonction du déplacement angulaire relatif de l'arbre d'entrée 12 par rapport à l'arbre de sortie 8, alors que le second moteur 3 est excité en fonction du couple de sortie produit par le premier moteur 2 pour appliquer un couple réactif à l'arbre d'entrée 12, le couple réactif étant proportionnel au couple de sortie dans le certain intervalle de valeurs. Quand l'arbre d'entrée 12 est libéré du couple appliqué, l'arbre d'entrée

12 est tourné en sens inverse par le couple du second moteur 3 jus-

qu'à ce que son courant d'induit chute à zéro.

On va décrire un circuit électrique modifié en se référant aux Figures 8, 9 et 10(A) à 10(C). La structure mécanique servant

* avec ce circuit électrique modifié est la même que celle représen-

tée sur les Figures 1 à 4. Comme le montre la Figure 8, le circuit

de réglage de couple réactif 25 ( Figure 5) est remplacé par un cir-

cuit de commande de réaction de direction 25' et un détecteur de

vitesse de voiture 64 est connecté au circuit de commande de réac-

tion de direction 25', le reste du circuit électrique étant inchan-

gé. Par conséquent, on ne décrira ci-dessous que le circuit de com-

mande de réaction de direction 25' et le détecteur de vitesse de

voiture 64.

On doit noter que le servomécanisme incorporant le circuit

électrique modifié est conçu pour servir dans un système de servo-

direction automoteur. Le terme "couple réactif" utilisé ci-dessus

sera appelé dans la suite " réaction de direction".

La Figure 9 représente le circuit de commande de réaction

de direction 25' et le détecteur de vitesse de voiture 64 en détail.

Le détecteur de vitesse de voiture 64 comprend un aimant tournant 65

tournant à unevitesse en rpm proportionnelle à la vitesse de l'auto-

mobile sur laquelle le servomécanisme est monté, un commutateur à

lames 66 placé au voisinage de l'aimant tournant 65, et un conver-

tisseur de fréquence en tension (F-V) 67 connecté au commutateur à lames 66. Le commutateur à lames 66 est ouvert et fermé cycliquement à une fréquence fonction de la vitesse en rpm de l'aimant tournant 65. Chaque fois que le commutateur à lames 66 parcourt un cycle de son opération d'ouverture et de fermeture, le

convertisseur F-V 67 engendre dans celui-ci un signal pulsé. Le con-

vertisseur F-V 67 émet une tension en courant continu proportionnel-

le à la fréquence des signaux pulsés engendrés dans celui-ci,

c'est-à-dire, proportionnelle à la vitesse de voiture, et il appli-

que la tension en courant continu au circuit de commande de réaction

de direction 25'.

Le circuit de commande de réaction de direction 25' comprend un additionneur 68, une source de tension constante 69, un amplifi- cateur en courant continu 70, et un filtre passe-bas 58'. La tension de sortie du convertisseur F-V 67 est appliquée à l'additionneur 68,

par lequel une tension constante VC provenant de la source de ten-

sion constante 69 est. additionnée avec la tension de sortie du con-

vertisseur F-V 67. L'additionneur 68 applique sa tension de sortie V (représentée sur la Figure lO(C)) qui est exprimée comme: V = VC + CiS, o C1 est une constante positive et S est la vitesse de voiture. La tension de sortie V de l'additionneur 68 est fournie comme tension d'alimentation à l'amplificateur en courant continu 70. La tension à la première extrémité de la résistance 47 contenu dans le circuit de puissance 24a du premier circuit d'entraînement de moteur 24 est filtrée par le filtre passe-bas 58', et la tension

filtrée VI est appliquée à l'amplificateur en courant continu 70.

L'amplificateur en CC 70 applique une tension de sortie VO au second

circuit d'entraînement de moteur 26.

Le signal d'entrée VI envoyé à l'amplificateur en CC 70 est proportionnel au couple engendré par le premier moteur 2, et la tension de sortie VO de l'amplificateur en CC 70 sert à déterminer

la réaction de direction à appliquer par le second moteur 3 à l'ar-

bre d'entrée 12. Par conséquent, comme l'amplificateur en CC 70 fonctionne dans sa marge non saturée, la tension de sortie VO de

celui-ci est à peu près proportionnelle à la tension d'entrée VI.

Quand la vitesse de voiture est faible, la tension d'alimentation pour l'amplificateur en CC 70 est faible, et l'amplificateur en CC 70 est donc saturé, même si la tension d'entrée VI a une valeur relativement faible (niveau bas). La tension de sortie VO est donc

relativement faible, essentiellement de valeur constante dans l'in-

tervalle o la tension d'entrée VI est supérieure au niveau bas.

Quand la vitesse de voiture est élevée, la tension d'alimentation de l'amplificateur en CC 70 est élevée, et l'amplificateur en CC n'est saturé que lors que la tension d'entrée VI est dans un intervalle de valeurs supérieures à une valeur relativement élevée (niveau haut). La Figure lO(A) représente la relation qui existe

entre le couple de sortie et la tension de sortie VO de l'amplifi-

cateur en CC 70 pour des vitesses de voiture Sl, S2, S3 (SlS2< S3).

Le couple de sortie et la valeur absolue de la réaction de direc-

tion sont liés comme le montre la Figure lO(C), de sorte que, lors-

que le couple de sortie a une valeur relativement grande, la réac-

tion de direction produite par le second moteur 3 devient supérieu-

re quand la vitesse de voiture devient supérieure. Par conséquent,

le conducteur sent une plus grande résistance à la rotation du vo-

lant de direction. La Figure lO(C) représente des courbes caracté-

ristiques VL, VM, VH respectivement pour des vitesses de voiture

faible, intermédiaire et élevée. -

Le couple qui peut être imposé par le second moteur 3 à l'ar-

bre d'entrée 12 peut être choisi librement en modifiant encore le

circuit de commande de réaction de direction.

Avec la disposition de la présente invention, les arbres d'entrée et de sortie ne sont pas couplés mécaniquement, et le g' J couple est appliqué par le premier moteur à l'arbre de sortie en îunction de la différence angulaire entre les arbres d'entrée et

de sortie, alors que le couple réactif est imposé par le second mo-

teur à l'arbre d'entrée. Par conséquent, toute variation du couple sur l'arbre de sortie, survenant à la suite de perturbations, n'est

pas transmise à l'arbre d'entrée. Quand le servomécanisme de l'in-

vention est utilisé dans un système de servodirection commandé par

moteur, il peut donner au conducteur unesensation de bonne direc-

tion. Le couple réactif appliqué à l'arbre d'entrée peut être réglé

de façon appropriée en réglant la puissance de sortie du second mo-

teur, de sorte qu'un couple réactif approprié peut être facilement

sélectionné.

Bien qu'on ait décrit ce que l'on considère actuellement être les exemples de réalisation préférés de la présente invention, on remarquera que l'invention peut être mise en oeuvre sous d'autres formes spécifiques sans sortir de l'esprit ou des caractéristiques essentielles de celle-ci. Les présents exemples de réalisation

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doivent donc être considérés à tous égards à titre d'illustration

et non limitatifs. Le cadre de l'invention est indiqué par les re-

vendications qui suivent plutôt que par la description précédente.

Claims

REVENDICATIONS

1. Servomécanisme commandé par moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un carter (1);

des arbres d'entrée et de sortie (12,8) supportés pour tour-

ner par le carter; un premier moteur (2) pour entraîner l'arbre de sortie; un second moteur (3) pour entraîner l'arbre d'entrée; un moyen de détection (4,23) coopérant activement avec les

premier et second arbres pour engendrer un signal de sortie fonc-

tion des positions angulaires des arbres d'entrée et de sortie; et

un circuit électrique (24,25,26) pour fournir une puissan-

ce électrique au premier moteur en vue d'appliquer un couple de sortie à l'arbre de sortie en réponse au signal de sortie du moyen

de détection et pour fournir une puissance électrique au second mo-

teur en vue d'appliquer un couple réactif à l'arbre d'entrée en

réponse à la puissance électrique fournie au premier moteur.

2. Servomécanisme commandé par moteur selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que les arbres d'entrée et de sortie (12, 8) sont disposés coaxialement entre eux, le moyen de détection (4,

23) incluant un moyen (4) pour détecter le déplacement angulaire re-

latif de l'arbre d'entrée par rapport au second arbre et pour en-

gendrer un signal fonction du déplacement angulaire relatif, les

couples de sortie et réactif étant de sens opposés entre eux.

3. Servomécanisme commandé par moteur selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que le moyen du moyen de détection (4,23) comprend un transformateur différentiel (4a,4b) placé entre les

arbres d'entrée et de sortie (12,8), et un détecteur d'angle rela-

tif (23) coopérant avec le transformateur différentiel pour engen-

drer un signal indiquant la grandeur du déplacement angulaire rela-

tif et un signal indiquant le sens du déplacement angulaire relatif.

4. Servomécanisme commandé par moteur selon la revendica-

tion 3, caractérisé en ce que le circuit électrique (24,25,26) com-

prend un premier circuit d'entraînement de moteur (24) pour entraî-

ner le premier moteur (2), un second circuit d'entraînement de mo-

teur (26) pour entraîner le second moteur (3), et un circuit (25) connecté aux premier et second circuits d'entraînement de moteur (24,26) pour déterminer une force réactive de direction, le circuit

étant sensible à un signal fourni par le premier circuit d'entraî-

nement de moteur et représentant la puissance électrique fournie au premier moteur pour engendrer un signal servant à commander le

second circuit d'entraînement de moteur (26).

5. Servomécanisme commandé par moteur selon la revendica-

tion 4, caractérisé en ce que ledit circuit (25) comprend un ampli-

ficateur (59) recevant le signal provenant du premier circuit d'en-

traînement de moteur (24) et une diode de Zener (62) pour limiter un signal de sortie de l'amplificateur à une valeur constante, le circuit étant agencé de telle sorte qu'il peut produire un signal essentiellement proportionnel au couple de sortie quand le couple de sortie est compris dans un intervalle de valeurs jusqu'à une valeur prescrite et un signal essentiellement constant quand le

couple de sortie est compris dans un intervalle de valeurs dépas-

sant ladite valeur prescrite.

6. Servomécanisme commandé par moteur servant dans un sys-

tème de servodirection commandé par moteur d'un véhicule, selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit (25) comprend un amplificateur (59) recevant ledit signal provenant du premier

circuit d'entraînement de moteur (24),incluant un moyen de détec-

tion de vitesse (64) associé à l'amplificateur pour détecter la vi-

tesse du véhicule et limitant un signal de sortie de l'amplifica-

teur à une valeur fonction de la vitesse du véhicule.