FR2576266A1 - Dispositif de servodirection electrique pour vehicules - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF DE SERVODIRECTION ELECTRIQUE DE L'INVENTION COMPREND UN CIRCUIT DE COMMANDE D'ENTRAINEMENT 76, 100, 108 SERVANT A ENVOYER UN SIGNAL D'ENTRAINEMENT VA A UN MOTEUR ELECTRIQUE 33 QUI PRODUIT UN COUPLE AUXILIAIRE APPLIQUE A UN ARBRE DE SORTIE, EN FONCTION DE SIGNAUX DE SORTIE S, S ET S, S RESPECTIVEMENT D'UN MECANISME DE DETECTION DE COUPLE DE DIRECTION 77 ET D'UN MECANISME DE DETECTION DE VITESSE DE DIRECTION 82 SERVANT A DETECTER RESPECTIVEMENT LE COUPLE DE DIRECTION TS AGISSANT SUR UN ARBRE D'ENTREE ET LA VITESSE DE DIRECTION NS DE CET ARBRE. LE CIRCUIT DE COMMANDE D'ENTRAINEMENT COMPREND UN MICRO-ORDINATEUR 76 POUR DETERMINER PAR UNE INDICATION D'ADRESSE UN SIGNAL DE COMMANDE T, T, T COMME BASE DU SIGNAL D'ENTRAINEMENT VA ENVOYE AU MOTEUR 33, EN FONCTION DES SIGNAUX DE SORTIE S, S ET S, S DES MECANISMES DE DETECTION DE COUPLE DE DIRECTION ET DE VITESSE DE DIRECTION 77, 82.

Description

DISPOSITIF DE SERVODIRECTION ELECTRIQUE POUR VEHICULES

La présente invention concerne d'une façon générale un dis-

positif de servodirection pour véhicules. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de servodirection électrique pour véhicules qui produit un couple auxiliaire de direction au moyen d'une unité d'asservissement de direction mettant en oeuvre un mo-

teur électrique.

En raison des problèmes existant dans le dispositif de ser-

vodirection du type hydraulique tels que sa structure est compli-

quée, on a proposé au cours des années récentes différents disposi-

tifs de servodirection du type électrique pour des véhicules.

Par exemple, dans la demande de brevet japonais N 59-

70257, publiée le 20 avril 1984, on a défini un dispositif de servo-

direction électrique pour véhicules d'un type à commande analogique.

Ce dispositif de servodirection électrique pour véhicules comprend un arbre d'entrée servant d'arbre de direction connecté à

un volant de direction, un arbre de sortie interconnecté avec l'ar-

bre d'entrée par un joint de cardan et avec une barre d'accouple-

ment d'une roue dirigée par un mécanisme d'engrenage d'un type à crémaillère et pignon, un moteur électrique pour fournir un couple auxiliaire à l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'un engrenage démultiplicateur, un mécanisme de détection de couple disposé sur l'arbre d'entrée pour détecter un couple de direction agissant sur l'arbre d'entrée, et un circuit de commande d'entraînement agencé pour produire, en fonction d'un signal de détection provenant du mécanisme de détection de couple, un signal de grandeur de couple et un signal de sens de couple représentant la grandeur et le sens du couple de direction agissant respectivement sur l'arbre d'entrée, et pour alimenter le moteur électrique avec un courant d'induit dont la quantité est en relation de proportionnalité avec le signal de grandeur de couple et conforme en sens de conduction au signal

de sens de couple. Le mécanisme de détection de couple est consti-

tué par un capteur indicateur d'effort.

Avec ce dispositif, quand le volant de direction est action-

né, un couple auxiliaire adéquat provenant du moteur électrique est appliqué à l'arbre de sortie, de sorte que l'opération de direction

est facilitée.

Cependant, dans le dispositif de servodirection électrique décrit, l'entraînement du moteur électrique est commandé de telle

manière qu'un couple auxiliaire dont la grandeur est essentielle-

ment proportionnelle à celle du couple de direction agissant sur l'arbre d'entrée est appliqué à l'arbre de sortie, indépendamment de la vitesse à laquelle le volant de direction est tourné; Par conséquent, dans le dispositif de servodirection décrit, il peut arriver que la vitesse de direction du volant de direction

et la vitesse de rotation du moteur électrique ne soient pas mainte-

nues bien en correspondance entre elles et qu'il en résulte une

tendance à ne pas parvenir à une sensation de direction optimale.

- Par ailleurs, au cours des années récentes, on a eu tendan-

ce à utiliser des micro-ordinateurs, qui sont fondamentalement agencés pour traiter des signaux numériques, comme contrôleurs de différents dispositifs d'application, puisqu'ils ont pour avantage de permettre de remplir des fonctions de commande compliquées avec

une constitution de système relativement simple.

Il est ainsi souhaitable d'utiliser un micro-ordinateur

comme contrôleur de ce dispositif de direction tel que décrit.

Cependant, en général, le micro-ordinateur est incapable de lire simultanément beaucoup de signaux d'entrée,et ses opérations de traitement sont exécutées séquentiellement conformément à une impulsion d'horloge de système. Il en résulte l'existence d'une limitation ou d'un problème tel qu'il faut un temps de traitement prédéterminé pour remplir, avec un micro-ordinateur, différentes fonctions de commande semblables à celles d'un circuit de commande

analogique, par exemple, dans le dispositif de servodirection clas-

sique décrit.

A cet égard, dans le cas d'un micro-ordinateur chargé d'une commande de réaction, ce problème est remarquable en raison de la

nécessité de répéter une boucle de réaction tant de fois.

Pour ces raisons, dans le cas-o on utilise un micro-ordi-

nateur comme contrôleur d'un dispositif de servodirection électri-

que, il peut arriver que la commande d'un moteur électrique agencé pour produire un couple auxiliaire ne parvienne pas à suivre suffisamment la vitesse d'opération de direction, ce qui ne permet

pas d'obtenir une sensation de direction optimale.

La présente invention a été réalisée pour résoudre efficace-

ment ces problèmes des dispositifs de servodirection électriques classiques tels que décrits. En particulier, l'invention a été réalisée pour surmonter la limitation ou le problème s'y rattachant

mentionné plus haut, même dans le cas o on utilise un micro-ordi-

nateur comme contrôleur pour résoudre ces problèmes.

En conséquence, un but de la présente invention est de fournir un dispositif de servodirection électrique pour véhicules, dans lequel la vitesse de rotation d'un moteur électrique puisse correspondre avantageusement à la vitesse de direction d'un volant de direction, en permettant d'obtenir une sensation optimale de direction. Un autre but de la présente invention est de fournir, en utilisant un micro-ordinateur comme contrôleur de ce dispositif de

direction, un dispositif de servodirection électrique pour véhicu-

les dans lequel un moteur électrique puisse être commandé de ma-

nière à ce qu'il suive suffisamment la vitesse d'opération de direc-

tion.

Pour atteindre ces buts, la présente invention fournit un dispositif de servodirection électrique pour véhicules incluant un arbre d'entrée connecté effectivement à un volant de direction, un

arbre de sortie connectée effectivement à une roue dirigée, un mo-

teur électrique pour fournir effectivement un couple auxiliaire à l'arbre de sortie, un moyen pour détecter un couple de direction

agissant sur l'arbre d'entrée, et un moyen de commande d'entraîne-

ment pour envoyer au moteur électrique un signal d'entraînement en fonction d'un signal de sortie du moyen de détection de couple

de direction, le dispositif comprenant en outre un moyen pour détec-

ter une vitesse de direction de l'arbre d'entrée, dans lequel le moyen de commande d'entraînement est agencé pour envoyer au moteur

électrique le signal d'entraînement en fonction d'un signal de sor-

tie du moyen de détection de vitesse de direction ainsi que du si-

gnal de sortie du moyen de détection de couple de direction.

De préférence, le moyen de commande d'entraînement comprend

un micro-ordinateur recevant le signal de sortie du moyen de détec-

tion de couple de direction et le signal de sortie du moyen de dé-

tection de Vitesse de direction pour déterminer ainsi et engendrer un signal de commande de moteur représentant le contenu du signal d'entraînement à envoyer au moteur électrique, et un moyen d'entraînement de moteur agencé pour recevoir le signal de commande de moteur et pour envoyer le signal d'entraînement de moteur au moteur électrique conformément au signal de commande de moteur, et dans lequel le microordinateur est agencé pour déterminer le signal de

commande de moteur à la manière d'une définition d'adresse confor-

mément à la fois au signal de sortie du moyen de détection de cou-

ple de direction et au signal de sortie du moyen de détection de

vitesse de direction.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente in-

vention seront mis en évidence dans la description suivante, don-

née à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins an-

nexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale de quart

d'un dispositif d'asservissement électromagnétique qui est une par-

tie essentielle d'un dispositif de servodirection électrique pour véhicules selon un exemple de réalisation préféré de la présente invention; la Figure 2 est une vue en coupe transversale prise le long d'une ligne II-II de la Figure 1; la Figure 3A est une vue en coupe transversale représentant un élément ferreux mobile d'un capteur de couple de direction du dispositif d'asservissement électromagnétique, le long d'une ligne III-III de la Figure 1; les Figures 3B et 3C sont des vues latérale et d'en haut de l'élément mobile de la Figure 3A, respectivement; la Figure 4 est une vue en coupe transversale prise le long d'une ligne IV-IV de la Figure 1; la Figure 5 est une vue en coupe transversale prise le long d'une ligne V-V de la Figure 1; la Figure 6 est un schéma fonctionnel détaillé d'un circuit de commande du dispositif d'asservissement électromagnétique; la Figure 7 est un organigramme de principe des opérations

de commande à exécuter par un micro-ordinateur contenu dans le cir-

cuit de commande de la Figure 6; la Figure 8 est un diagramme représentant une relation qui existe entre un signal de couple de direction et le courant d'in-

duit d'un moteur électrique du dispositif d'asservissement électro-

magnétique;

la Figure 9 est un diagramme servant à décrire les caracté-

ristiques fonctionnelles du moteur électrique du dispositif d'as-

servissement électromagnétique, celui-ci représentant des relations entre le courant d'induit, le nombre de tours, et le couple de charge du moteur; la Figure 10 est un diagramme représentant une relation qui existe entre le courant d'induit du moteur électrique et un courant

d'entraînement d'un embrayage magnétique du dispositif d'asservis-

sement électromagnétique; la Figure ll est un diagramme représentant des relations qui existent entre un couple de charge et un couple de direction agissant sur le dispositif d'asservissement électromagnétique; et

la Figure 12 est un schéma fonctionnel de principe du cir-

cuit de commande de la Figure 6.

On va d'abord se référer à la Figure 1 o la référence nu-

mérique 200 indique l'ensemble d'un dispositif d'asservissement électromagnétique qui est une partie essentielle d'un dispositif de servodirection électrique pour véhicules selon un exemple de réalisation préféré de la présente invention, tel qu'il est monté dans un véhicule (non représenté). Le dispositif d'asservissement comprend un arbre d'entrée 4 connecté par son extrémité de droite sui la Figure 1 à un volant de direction (non représenté) du dispositif de direction, une colonne de direction 1 agencée pour loger l'arbre d'entrée 4, la colonne de direction 1 étant fixée à

une caisse (non représentée) du véhicule, un arbre de sortie 7 con-

necté par son extrémité de gauche sur la Figure 1 à une boîte d'en-

grenages (non représentée) destinée aux roues dirigées (non repré-

sentées) du véhicule, l'arbre de sortie 7 étant disposé coaxiale-

ment par rapport à l'arbre d'entrée 4, un carter 3 pour y loger l'arbre de sortie 7, et un stator 2 d'un moteur électrique 33 qui

sera décrit en détail dans la suite, le stator 2 étant joint inté-

gralement à la colonne 1 et au carter 3.

L'arbre d'entrée 4 est ajusté de façon lâche par sa partie axialement la plus intérieure dans la partie axialement la plus in-

térieure de l'arbre de sortie 7, alors que ces parties les plus in-

térieures des arbres 4,7 sont interconnectées entre elles par une barre de torsion 8 disposée coaxialement avec les arbres 4,7.Les arbres d'entrée et de sortie 4,7 sont maintenus en position pour pouvoir tourner au moyen d'une paire de paliers 9,10 et par un

groupe de trois paliers 11,12,13, respectivement.

Le dispositif d'asservissement électromagnétique 200 est constitué d'un capteur de vitesse de direction 20 placé autour de l'arbre d'entrée 4, d'un capteur de couple de direction 24 placé autour des parties les plus intérieures des arbres d'entrée et de sortie 4,7 ajustées de façon lâche, du moteur électrique 33 d'un

type à courant continu placé coaxialement autour de l'arbre de sor-

tie 7 et agencé pour fournir à l'arbre 7 un couple auxiliaire comme on le décrira dans la suite, d'un engrenage démultiplicateur 50, d'un embrayage électromagnétique 63, et d'un dispositif de commande

d'entraînement pour commander le moteur électrique 33 et l'embraya-

ge électromagnétique 63 conformément à des signaux de détection res-

pectifs en sortie du capteur de vitesse de direction 20 et du cap-

teur de couple de direction 24.

Plus particulièrement, l'arbre d'entrée 4 est séparé en un premier arbre 5 et en un second arbre tubulaire 6. Le premier arbre comporte à son extrémité extérieure axialement,c'est-à-dire,à son extrémité de droite sur la Figure l,le volant de direction qui est

fixé sur celui-ci, tel que décrit, et il est connecté par son extré-

mité intérieure axialement au second arbre tubulaire par un manchon en caoutchouc 14 placé entre ceux-ci pour empêcher la transmission de vibrations.Le manchon en caoutchouc 14 est constitué de tubes

métalliques radialement intérieur et extérieur 14a,14b et d'un élé-

ment élastique 14c placé centre ceux-ci.Le tube intérieur 14a est fixé sur le premier arbre 5,et le tube extérieur 14b,dans le second

arbre 6.

En outre,comme le montre la Figure 2,un élément annulaire , comportant une paire de parties saillantes radialement vers

l'extérieur 15a qui sont espacées périphériquement l'une de l'au-

tre, est ajusté de façon fixe sur la partie d'extrémité axialement

intérieure du premier arbre 5, ces parties saillantes 15a étant in-

sérées dans une paire de fentes 6a, un espace angulaire convenable

étant laissé, respectivement, les fentes 6a étant formées à l'ex-

trémité extérieure axialement du second arbre 6, c'est-à-dire, à

son extrémité de droite sur la Figure 1. Les premier et second ar-

bres 5, 6, interconnectés élastiquement entre eux par le manchon de caoutchouc 14, ont ainsi la possibilité, grâce aux espaces laissés, d'être déplacés angulairement entre eux et d'être adaptés, grâce à

l'élément annulaire 15, pour être bloqués l'un par rapport à l'au-

tre après qu'un déplacement angulaire relatif prédéterminé se soit produit entre eux, de sorte que l'élément élastique 14c ne peut être soumis à des couples plus grands que prédéterminés dans son sens de torsion. Par ailleurs, la référence numérique 16 indique

un collier servant à empêcher que l'élément annulaire 15 se déplace.

En outre, comme le montrent les Figures 3A à 3C, le second arbre 6 comporte, à son extrémité axialement opposée, c'est-à-dire, à son extrémité de gauche sur la Figure 1, une paire de rainures 17

s'étendant axialement qui sont formées dans celui-ci avec un espace-

ment angulaire de 180 , alors que l'arbre de sortie 7 comporte, dans sa partie la plus intérieure axialement qui est agrandie en diamètre et qui est supportée par le stator 2 par un palier lla, une paire de parties saillantes s'étendant axialement 7a formées à des positions respectives correspondant aux rainures 17 du second arbre 6, les parties saillantes 7a étant insérées dans les rainures 17, en laissant un espace prédéterminé, respectivement. De plus, à la même extrémité, le second arbre 6 est réduit, et cette partie réduite est insérée dans, pour être supportée par, la partie la

plus intérieure agrandie de l'arbre de sortie 7.

Encore plus, dans les parties d'extrémité axialement inté-

rieures respectives du second arbre 6 et de l'arbre de sortie 7,on a formé des trous axiaux opposés et coaxiaux entre eux pour yplacer coaxialement la barre de torsion 8,- qui est fixée par une de ses extrémités (par son extrémité de droite sur la Figure l)au second

arbre 6 par une goupille 18 et par l'autre extrémité axialement op-

posée à l'arbre de sortie 7 par une autre goupille 19. L'extrémité axialement extérieure del'arbre de sortie 7 est interconnectée, au moyen de nervures formées sur celui-ci, avec la boîte d'engrenages de direction qui est un élément du côté de la charge, comme on l'a

décrit. En conséquence, un couple de direction appliqué par le vo-

lant de direction à l'arbre d'entrée 4 est transmis par déformation de la barre de torsion 8 à l'arbre de sortie 7 ainsi qu'aux éléments

du côté de la charge. A cet égard, le-manchon de caoutchouc 14 in-

terposé entre les premier et second arbres 5,6 du premier arbre 4.

est rendu plus rigide ou plus dur à déformer que la barre de tor-

sion 8 interposée entre le second arbre 6 et l'arbre de sortie 7.

Comme le montre la Figure 4, le capteur de vitesse de direc-

tion 20 est constitué par un capteur de vitesse de rotation compre-

nant un ensemble d'éléments saillants vers l'extérieur radialement

21 prévus à égales distances angulairement le long de la circonfé-

rence du second arbre 6, et un photo-coupleur 22 servant de capteur

photoélectrique fixé à la colonne de direction 1 à une position tel-

le que le photo-coupleur 22 a ses éléments de projection et de ré-

ception de lumière qui sont disposés chacun des deux côtés d'un

plan sur lequel les éléments saillants radialement 21 font le tour.

Dans le capteur 20, les faisceaux lumineux transmis de façon inter-

mittente par les espaces laissés entre les éléments saillants 21

et reçus sont transformés en impulsions électriques à sortir.

Le capteur de couple de direction 24 comprend un transforma-

teur différentiel constitué d'un élément de noyau ferreux tubulaire mobile 25 ajusté de façon coulissante axialement autour des parties les plus intérieures mutuellement engagées du second arbre 6 de

l'arbre d'entrée 4 et de l'arbre de sortie 7, et d'une partie d'en-

roulement 28. Comme le montrent les Figures 3A à 3C, l'élément de noyau mobile 25 comporte une paire de premiers trous allongés 25a formées dans celui-ci dans lesquels pénètrent une paire de goupilles

26 sortant radialement des parties axialement saillantes 7a de l'ar-

bre de sortie 7 et une paire de seconds trous allongés 25b dans

lesquels pénètrent une autre paire de goupilles 27 sortant axiale-

ment du second arbre 6, ces goupilles radiales 27 étant chacune

espacées angulairement de 90 respectivement de chacune des goupil-

les radiales 26. Les premiers trous allongés 25a sont formés dans la direction axiale de l'élément de noyau 25, et les seconds trous allongés 25b, inclinés d'un angle nécessaire par rapport à l'axe de l'élément 25. Il en résulte que, selon la différence angulaire sur la circonférence produite entre le second arbre 6 et l'arbre de

sortie 7, les trous allongés 25ainclinés coopèrent avec les goupil-

les 26 engagées dans ceux-ci pour que l'élément de noyau mobile 25 se déplace dans la direction axiale, de sorte que l'élément de

noyau 25 est déplacé selon le couple de direction agissant sur l'ar-

bre d'entrée 4 ou sur son second arbre 6.

Plus particulièrement, dans le cas o on suppose par exem-

ple que le couple de direction est appliqué au second arbre 6 dans

le sens des aiguilles d'une montre quand il est vu du côté du vo-

lant de direction et qu'un couple de charge supérieur au couple de direction est imposé à l'arbre de sortie 7, le second arbre 6 est

ainsi tourné par rapport à l'arbre de sortie 7 dans le sens des ai-

guilles d'une montre quand il est vu du côté du volant de direction, l'élément de noyau mobile 25 étant alors amené à se déplacer vers

le haut sur la Figure 3C, c'est-à-dire, vers la droite sur la Figu-

re 3B ou vers la gauche sur la Figure 1.

Au contraire, dans le cas o le second arbre 6 est tourné

par rapport à l'arbre de sortie 7 dans le sens contraire des aiguil-

les d'une montre quand il est vu du côté de volant de direction, l'élément de noyau 25 est amené à se déplacer dans le sens opposé

à celui ci-dessus.

Dans chacun des cas précédents, en raison des trous allon-

gés 25b inclinés de l'élément de noyau mobile 25 dans lesquels sont engagésles goupilles radiales 26 prévues du côté de l'arbre de sortie 7, on donne aux trous 25b une forme en ligne droite quand l'élément de noyau tubulaire 25 est produit, l'élément de noyau 25

ayant un déplacement axial dans la direction de déplacement à par-

tir de sa position médiane ou neutre d'origine qui est proportion-

nel au déplacement angulaire relatif de circonférence entre le se-

cond arbre 6 qui est un élément du côté de l'entrée et l'arbre de

sortie 7.

A cet égard, l'élément de noyau mobile 25 est adapté pour

être placé en position médiane à condition qu'aucun couple de di-

rection n'agisse sur l'arbre d'entrée 4 et, de la sorte, le dépla-

cement angulaire relatif entre le second arbre 6 et l'arbre de sor-

tie 7 est maintenu nul. Dans l'état représenté sur les Figures 1 et

3A à 3C, l'élément de noyau 25 est supposé être placé à cette posi-

tion médiane.

En outre, dans le transformateur différentiel, la partie d'enroulement 28 placée autour de l'élément de noyau mobile est constituée d'un enroulement primaire 29 auquel est envoyé un signal pulsé d'entrée, et d'une paire d'enroulements secondaires 30,31 disposés coaxialement des deux côtés de l'enroulement primaire 29

et agencés pour produire un signal de sortie correspondant au dé-

placement axial de l'élément de noyau 25. En conséquence, quand le déplacement angulaire relatif entre le second arbre 6 et l'arbre de sortie 7 se produit avec une déformation de la barre de torsion

8, le déplacement axial de l'élément de noyau mobile 25 est trans-

formé en signaux électriques à sortir.

Le moteur électrique 33 comprend le stator 2 de forme cy-

lindrique qui est intégralement joint au moyen de boulons 34 à la

fois à la colonne de direction 1 et au carter 3, le stator 2 com-

portant au moins une paire d'aimants 36 fixés à l'intérieur de celui-ci, et un rotor 37 placé de façon à pouvoir tourner autour de l'arbre de sortie 7. Le roter 37 comprend un arbre tubulaire 38 ajusté de façon à pouvoir tourner librement sur l'arbre de sortie

7 au moyen de roulements à aiguilles 12, 13 interposés entre ceux-

ci et également supporté par le carter 3 par un roulement à billes

13a, et un ensemble d'induit fixé intégralement sur l'arbre tubu-

laire 38, cet ensemble étant constitué d'un noyau ferreux laminé 39 comportant des fentes obliques formées dans celui-ci pour mettre en place sur celui-ci un premier enroulement multiple 40 et un second enroulement multiple 41, un mince espace d'air étant laissé entre les aimants 36 et le second enroulement 41. De plus, l'arbre tubulaire 38 comporte un premier commutateur 42 fixé sur celui-ci qui est connecté au premier enroulement multiple 40 et un second

commutateur 43 qui est connecté au second enroulement multiple 41.

il En outre, un groupe de balais 44 mis en contact de force avec le premier commutateur 42 et un autre groupe de balais 46 également mis en contact avec le second commutateur 43 sont logés dans des supports de balais 45, 47 fixés respectivement au stator 2, alors que les balais44,46 comportent des fils conducteurs qui sont sortis

du stator 2 par des tubes non magnétiques 2a, 2b, respectivement.

Dans le dispositif précédent, les aimants 36, le premier enroule-

ment multiple 40, le premier commutateur 42, et les balais 44 coo-

pèrènt pour constituer un générateur de courant continu 48 en tant que capteur de vitesse de moteur servant à détecter le nombre de tours par unité de temps du rotor 37 du moteur électrique 33, ce générateur 48 étant ainsi agencé pour servir à donner un signal de sortie de tension en courant continu proportionnelle au nombre de tours du rotor 37. D'autre part, de même que les aimants 36, le second enroulement multiple 41, le second commutateur 43, et les balais 46 coopèrent pour constituer une partie électrique appropriée

du moteur électrique 33 servant à produire un couple auxiliaire.

L'engrenage démultiplicateur 50 comprend deux étages 51,

52 d'engrenages planétaires disposés autour de l'arbre de sortie 7.

Comme le montre la Figure 1, l'étage primaire 51 est constitué d'un engrenage solaire primaire 38a formé le long de la périphérie extérieure de la partie d'extrémité de gauche de l'arbre tubulaire 38, de la moitié droite d'un engrenage annulaire commun 53 formé

le long de la périphérie intérieure du carter 3, de trois engre-

nages planétaires primaires 54 engrenés entre eux entre les engre-

nage solaire et annulaire 38a, 53,et d'unpremier élément de support pour supporter de façon pivotante les engrenages planétaires 54, l'élément de support 55 étant ajusté de façon lâche sur l'arbre de sortie 7. Le second étage 52 est constitué d'un engrenage solaire

secondaire 56a formé le long de la périphérie extérieure d'un élé-

ment tubulaire 56 qui est joint intégralement avec le premier élé-

ment de support 55, de la moitié gauche de l'engrenage annulaire

commun 53, de trois engrenages planétaires secondaires 57 interen-

grenés entre les engrenages solaire et annulaire 56a, 53, et d'un second élément de support 58 pour supporter de façon pivotante les engrenages planétaires 57, cet élément de support 58 comportant de son côté radialement intérieur et en faisant partie intégrante une partie tubulaire intérieure 60 supportée par l'arbre de sortie

7 par l'intermédiaire d'un palier 59 et de son côté radialement ex-

térieur une partie tubulaire extérieure 61 s'étendant le long de la périphérie intérieure du carter 3, la partie tubulaire extérieu- re 61 étant pourvue de dents intérieures 61a formées le long de sa périphérie intérieure. Par conséquent, quand le rotor37 du moteur électrique 33 tourne, la rotation du rotor 37 est transmise par

l'arbre tubulaire 38, l'engrenage solaire primaire 38a, les engre-

nages planétaires-primaires 54, le premier élément de support 55,

l'engrenage solaire secondaire 56a, et par les engrenages planétai-

res secondaires 57 jusqu'au second élément de support 58 et ainsi jusqu'à sa partie tubulaire extérieure 61, tout en étant réduite

en vitesse.

Dans l'embrayage électromagnétique 63, un rotor 64 de celui-

ci est supporté pour pouvoir tourner par un palier 66 sur un élé-

ment annulaire 65 qui est fixé par des nervures sur l'arbre de sor-

tie 7, alors que le rotor 64 est connecté élastiquement à l'arbre

de sortie 7 au moyen d'un élément élastique 67 en forme d'anneau.

Le rotor 64 de forme tubulaire est pourvu d'un prolongement axial s'étendant si loin qu'il entoure la partie tubulaire intérieure 60 du second élément de support 58, ce prolongement comportant une

paire de parties saillantes 64a sortant radialement et intérieure- ment de sa périphérie intérieure vers la périphérie extérieure de

l'arbre de sortie 7. Comme le montre la Figure 5, les parties sail-

lantes radiales 64a sont insérées dans une paire de fentes 65a for-

mées dans l'élément annulaire 65, un espace nécessaire en périphé-

rie étant laissé entre celles-ci, respectivement, de manière à ce

qu'il y ait un rapport d'engagement angulaire vis-à-vis de l'élé-

ment annulaire 65. En conséquence, le rotor 64 est agencé pour qu'il soit maintenu élastiquement connecté avec l'arbre de sortie

7 pour un déplacement angulaire relatif entre ceux-ci correspon-

dant à l'espace en périphérie ou avant que les parties saillantes 64a du rotor 64 soient mises en contact avec l'élément annulaire

65. Le prolongement axial du rotor 64 comporte le long de sa péri-

phérie extérieure des dents extérieures 64b formées sur celui-ci, et le rotor 64 comporte en outre, en une position sur celui-ci à l'extrémité opposée de son prolongement axial par rapport au second élément de support 58, une partie de plaque de support en forme de disque 64c qui est saillante dans la direction radiale. Entre la partie de plaque de support 64c du rotor 64 et le second élément de support 58, on a disposé alternativement un ensemble de plaques

en forme de disques 68 dans lesquelles sont découpées à leur péri-

phérie extérieure des rainures s'imbriquant avec les dents inté-

* rieures 61a de la partie tubulaire extérieure 61 de l'élément de support 58 et un ensemble de plaques en forme de disques 69 dans lesquelles sont découpées à leur périphérie intérieure des rainures s'imbriquant avec les dents extérieures 64b du prolongement axial du rotor 64, ce qui constitue un mécanisme d'embrayage à plusieurs plaques ou disques. Par ailleurs, sur la Figure 1, la référence

numérique 70 indique une butée des plaques 69.

En outre, on a prévu un anneau 64 fixé dans l'extrémité axialement extérieure du carter 3, cet anneau ayant une section

transversale en forme de U. L'anneau 64 loge une bobine inductri-

ce annulaire 72 connectée électriquement par un fil conducteur au dispositif de commande 75. Ainsi, quand la bobine inductrice

72 est parcourue par un courant, un champ de force électromagnéti-

que est produit qui attire, par l'intermédiaire d'un moyen appro-

prié non représenté,les plaques68,69mentionnées précédemment tou-

tes ensemble vers la bobine 72, de sorte qu'un couple auxiliaire qui a été transmis du moteur électrique 33 à la partie tubulaire extérieure 61 du second élément de support 58 avec une réduction de vitesse dans l'engrenage démultiplicateur 50 peut en outre être

normalement transmis par le mécanisme d'embrayage à plusieurs pla-

ques constitué des éléments 61a, 68, 69 et 64b, du rotor 64, et de

l'élément élastique 67 jusqu'à l'arbre de sortie 7.

A cet égard, dans le cas o le rotor 64 a été tourné par

rapport à l'arbre de sortie 7 jusqu'à ce que le déplacement angu-

laire relatif entre ceux-ci atteigne une valeur prédéterminée, les parties saillantes radiales 64a du prolongement axial du rotor 64 sont mises en contact avec les faces latérales correspondantes des

fentes 65a de l'élément annulaire 65, de sorte que le couple auxi-

laire créé par le moteur électrique 33 est transmis mécaniquement

du rotor 64 à l'arbre de sortie 7 d'une manière non élastique.

On va maintenant décrire le dispositif de commande 75 ser-

vant de circuit de commande du dispositif d'asservissement électro-

magnétique 200, en se référant à la Figure 6.

Sur la Figure 6, la référence numérique 76 indique un micro-

ordinateur. Le micro-ordinateur 76 reçoit en entrée des signaux de détection respectifs S1 à S7 engendrés en sortie d'un circuit de détection de couple de direction 77, d'un circuit de détection de vitesse de direction 82, d'un circuit de détection de vitesse de véhicule 86, d'un circuit de détection de vitesse de moteur 120,

et d'un circuit de détection d'anomalie 114.

Le circuit de détection de couple de direction 77 comprend le capteur de couple de direction 24 mentionné précédemment, une

unité de commande 78 pour engendrer en sortie une impulsion d'hor-

loge de référence T1 dans le micro-ordinateur 76, tout en divisant celuici en un certain nombre d'étages, envoyée à l'enroulement

primaire 29 du capteur de couple de direction 24, une paire de re-

dresseurs 79a, 79b pour redresser les signaux électriques analogi-

ques respectifs provenant des enroulements secondaires 30, 31 du capteur de couple 24 en fonction du déplacement axial de l'élément de noyau mobile 25 du capteur 24, une paire de filtres passe-bas a, 80b pour éliminer les composantes de haute fréquence de ces signaux redressés, et un convertisseur analogique-numérique (A/N) 81 pour convertir les signaux électriques analogiques respectifs provenant des filtres passe-bas 80a, 80b en une paire de signaux numériques à sortir comme signaux de-couple de direction S1, S2

en direction du micro-ordinateur 76.

Le circuit de détection de vitesse de moteur 120 comprend

le générateur 48 mentionné précédemment qui sert de capteur de vi-

tesse de rotation de moteur, et un filtre passe-bas 121 pour éli-

miner les composantes de haute fréquence d'un signal de tension

analogique de sortie du générateur 48. Un signal de tension ana-

logique de sortie du filtre passe-bas 121 est envoyé à l'entrée du convertisseur A/N 81, o il est converti en un signal numérique à sortir comme signal de vitesse d'induit 53 représentant la vitesse de rotation de l'induit 37 correspondant au nombre Nm de tours par

minute de celui-ci. Comme on le comprendra dans la suite, le cir-

cuit de détection de vitesse de moteur 120 est agencé pour fonction-

ner comme un générateur de signaux de réaction.

Le circuit de détection de vitesse de direction 82 comprend le capteur de vitesse de direction 20 mentionné précédemment, un

générateur d'impulsions 83 agencé pour appliquer une puissance élec-

trique à la partie de projection de lumière du photo-coupleur 22 contenu dans le capteur de vitesse de direction 20 et pour changer un signal électrique de sortie-de la.partie de réception de lumière

du photo-coupleur 22 en un signal pulsé approprié à sortir, un am-

plificateur 84 d'amplification pour régler la forme d'onde et la phase du signal de sortie du générateur d'impulsions 83, et une unité de commande 85 adaptée pour une opération qui est de déterminer, sur la base d'un signal pulsé de sortie de l'amplificateur 84 et

d'une impulsion d'horloge provenant d'une borne CL2 du micro-ordi-

nateur 76, la vitesse de rotation de direction Ns et donner le si-

gnal de vitesse de direction S4 à sortir et pour compter le nombre d'impulsions du signal pulsé provenant de l'amplificateur 84 pour

obtenir ainsi un signal d'angle de direction S5 à sortir.

Le circuit de détection de vitesse de véhicule 86 comprend un capteur de vitesse de véhicule constitué d'un aimant 87 agencé pour tourner conjointement avec la rotation d'un câble de mesure de vitesse non représenté et un commutateur à lames 88 agencé pour

, être en circuit et hors circuit conformément à la rotation de l'ai-

mant 87, un générateur d'impulsions 90 servant à appliquer une

tension électrique au commutateur à lames 88 pour extraire les ac-

tions de conjoncteur-disjoncteur du commutateur 88 comme un signal pulsé à sortir, un amplificateur 91 d'amplification pour régler

la forme d'onde et la phase du signal de sortie du générateur d'im-

pulsions 90, et une unité de commande 91a agencée pour une opéra-

tion consistant à déterminer, sur la base d'un signal pulsé de sor-

tie de l'amplificateur 91 et d'une impulsion d'horloge provenant

d'une autre borne CL3 du micro-ordinateur 76, la vitesse V du véhi-

cule pour donner le signal de vitesse de véhicule S6 à sortir.

Le micro-ordinateur 76 comprend les portes d'accès (entrée et sortie) E/Slamémoire, l'unité de traitement et le contrôleur

nécessaires non représentés.

Pour commander le micro-ordinateur 76 ainsi que les autres

circuits, on a prévu un circuit d'alimentation électrique 92 com-

prenant un relais 96 normalement fermé qui est installé sur une li- gne d'alimentation sortant d'une borne positive d'une batterie 93 montée sur le véhicule par l'intermédiaire d'un manipulateur 94

d'un interrupteur d'allumage IG.SW. et un fusible, et un stabilisa-

teur de tension 97 auquel est fourni la tension électrique par l'intermédiaire du relais 96. Le relais 96 est pourvu d'une borne de sortie 96a pour appliquer une tension électrique provenant de la batterie 93 à un circuit d'entraînement de moteur électrique 100 et à un circuit d'entraînement d'embrayage électromagnétique 108, et le stabilisateur de tension 97.comporte une borne de sortie 97a

pour appliquer une tension d'alimentation stabilisée au micro-or-

dinateur 76 et aux autres éléments de circuit. Par conséquent, quand le manipulateur 94 est fermé, le micro-ordinateur 76 est mis

dans son état excité, o il peut traiter les signaux d'entrée res-

pectifs S1à S7, en suivant un programme mémorisé dans la mémoire,

pour engendrer en sortie trois signaux de commande T3,T4, T5 à uti-

liser pour entraîner le moteur électrique 33 et un signal de con-

tr6le de courant d'embrayage T6 à utiliser pour entraîner l'em-

brayage électromagnétique 63, ces signaux étant envoyés respective-

ment au circuit d'entraînement de moteur 100 et au circuit d'entrai-

nement d'embrayage 108, pour commander ainsi l'entraînement du mo-

teur 33 et de l'embrayage 63. Parmi ces signaux de commande, T3 et

T4 représentent une rotation dans le sens des aiguilles d'une mon-

tre et une rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une

montre respectivement, ces signaux étant responsables de la déter-

mination dela polarité de borne d'une tension d'induit Va à appli-

quer au moteur électrique 33 d'une manière en correspondance avec le sens de direction du volant de direction, et T5 est un signal

de contrôle de tension responsable de la détermination de la ten-

sion d'induit Va.

Le circuit d'entraînement de moteur électrique 100 comprend une unité de commande 101, et un circuit en pont constitué d'une paire de relais 102, 103, et d'une paire de transistors npn 104, 105. Dans le circuit en pont, les relais 102,103 ont leur borne d'alimentation commune connectée à la borne de sortie 96a du relais 96 du circuit d'alimentation 92, et les transistors 104, 105 ont leurs émetteurs connectés par l'intermédiaire d'une résistance 106 à la terre comme côté commun, alors que les bobines inductrices respectives des relais 102, 103 et les bases des transistors 104, sont connectées à des bornes de sortie lOlb,lOla et lOlc,lOld de l'unité de commande 101, respectivement, et les collecteurs

des transistors 104,105 coopèrent entre eux pour produire une dif-

férence de potentiel à appliquer comme tension d'induit Va par les

balais 46, 46 mentionnésplus haut dans le second enroulement multi-

ple 41 servant d'enroulement d'induit du moteur électrique 33.

L'unité de commande: 101 du circuit d'entraînement de mo-

teur 100 est agencée pour commander le relais 102 ou 103 et le transistor 105 ou 104 conformément aux signaux T3,T4 représentant le sens de rotation et pour engendrer en sortie un signal pulsé, comme une série d'ondes de modulation d'impulsions en durée (PWM)

obtenues en modulant la durée d'un signal à impulsions rectangu-

laires de fréquence constante conformément au signal T5 de contrôle de tension, qui est envoyé à la base de chacun des transistors 104, 105. En conséquence, dans le cas o, étant donné les signaux S1, S2 de détection représentant le couple de direction quand ils représentent un couple de direction d'une certaine grandeur dans le sens des aiguilles d'une montre agissant sur l'arbre d'entrée 4, le micro-ordinateur 76 a engendré en sortie,d'une manière qui sera décrite dans la suite, les signaux T3, T4 représentant la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et la rotation dans le sens

contraire des aiguilles d'une montre quand ils sont mis respective-

ment à un niveau "haut" et à un niveau "bas", et le signal T5 de

contrôle de tension avec une valeur de signal correspondant au cou-

ple de direction ci-dessus, l'unité de commande 101 est alors ame-

née à exciter le relais 102 par la borne lOlb et en même temps à

appliquer le signal pulsé mentionné plus haut, quand il est modulé -

en durée selon la valeur du signal T5 de contrôle de tension, à la base du transistor 105 par l'intermédiaire de la borne 101d. Dans

ces conditions, la tension d'induit Va à appliquer au moteur élec-

trique 33 est proportionnelle en valeur efficace à la durée du si-

gnal pulsé modulé et elle a une polarité de borne telle qu'un cou-

rant d'induit Ia passe dans un sens A de conduction qui force le

moteur 33 à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre.

Dans le cas ci-dessus, l'unité de commande 101 n'engendre

pas de courant d'excitation de sortie par la borne lOla et n'engen-

dre pas de signal pulsé de sortie par la borne lOlc, de sorte que

le relais 103 reste désexcité et le transistor 104 reste bloqué.

Au contraire, dans le cas o un couple de direction d'une certaine grandeur agit dans le sens contraire des aiguilles d'une montre sur l'arbre d'entrée 4 et qu'ainsi le micro-ordinateur 76 engendre en sortie les signaux T3, T4 représentant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et une rotation dans le

sens contraire des aiguilles d'une montre quand ils sont mis res-

pectivement à un niveau "bas" et à un niveau "haut", et le signal T5 de contrôle de tension avec une valeur de signal correspondant au couple de direction, une séquence d'opérations de sens inverse sedéroule alors, ce qui excite le relais 103 et rend conducteur en même temps le transistor 104, de sorte que le courant d'induit Ia passe dans le moteur électrique 33 dans un sens B de rotation qui force le moteur 33 à tourner dans le sens contraire des aiguilles

d'une montre.

En d'autres termes, dans le circuit d'entraînement de mo-

teur électrique 100, une opération de contrôle du sens de rotation du moteur électrique 33 est exécutée par une conduction de courant sélective dans une combinaison du relais 102 et du transistor 105 ou dans une combinaison opposée du relais 103 et du transistor 104,

et une opération de contrôle de période de conduction des transis-

tors 104,105 est exécutée par une modulation de la durée des impul-

sions à appliquer aux bases des transistors 104,105, tout en appli-

quant au moteur électrique 33 la tension d'induit Va ayant une va-

leur efficace correspondant au contrôle de période de conduction, le moteur 33 étant commandé de la sorte pour produire un couple auxiliaire en correspondance avec le couple de direction appliqué

au volant de direction.

Le circuit d'entraînement d'embrayage électromagnétique 108 comprend une unité de commande 109 et un transistor npn 110. Le

transistor 110 est connecté par son collecteur et par l'intermédiai-

re de la bobine inductrice 72 de l'embrayage électromagnétique 63 à la borne de sortie 96a mentionnée plus haut du relais 96 contenu

dans le circuit d'alimentation 92, par son émetteur et par l'inter-

médiaire d'une résistance 111 à la terre comme côté commun, et par sa base à une borne de sortie de l'unité de commande 109. L'unité de commande 109 est agencée pour envoyer par sa sortie à la base du

transistor 110 un signal pulsé dont la durée est modulée conformé-

ment au signal T6 de contrôle de courant d'embrayage en sortie du microordinateur 76. En conséquence, dans le circuit d'entraînement

d'embrayage 108, dans l'unité de commande 109 est exécutée une opé-

ration consistant à effectuer un contrôle de conduction de courant du transistor 110 conformément au signal T6 de contrôle de courant d'embrayage; pour contrôler de la sorte la transmission de couple

de I'embrayage électromagnétique 63.

Comme on l'a décrit, dans le premier exemple de réalisation de l'invention, on utilise le circuit de détection d'anomalie 114, qui est agencé pour détecter des anomalies du moteur électrique 33 et de l'embrayage électromagnétique 63. Le circuit de détection d'anomalies 114 comprend un amplificateur 115a pour amplifier un signal de tension sorti à une borne de-la résistance 106 mentionnée plus haut qui est contenue dans le circuit d'entraînement de moteur , un autre amplificateur 115b pour amplifier un signal de tension sorti par une borne de la résistance 111 mentionnée plus haut qui est contenue dans le circuit d'entraînement d'embrayage 108, une paire de filtres passe-bas 116a,116b pour éliminer les composantes de haute fréquence des signaux de-sortie des amplificateurs 115a, b, respectivement, et un convertisseur analogiquenumérique (A/N) 117 pour convertir des signaux analogiques de sortie des filtres passe-bas 116a,116b en un signal de détection numérique à sortir

comme signal S7 mentionné plus haut pour l'envoyer au micro-ordi-

nateur 76. A cet égard, ce circuit de détection 114 est agencé

pour détecter des anomalies du moteur électrique 33 et de l'embiaya-

ge électromagnétique 63 en contrôlant les tensions de bornes res-

pectives des résistances 106, 111. Dans le cas o une anomalie est détectée par le circuit 114, le micro-ordinateur 76 entre d'une

manière qui sera décrite dans la suite dans une procédure de diag-

nostic d'anomalie, o il fonctionne de manière à engendrer en sor-

tie un signal de commande de relais T2 envoyé au relais 96 du cir-

cuit d'alimentation 92 pour interrompre ainsi l'alimentation des

éléments de circuit.

On va décrire ci-dessous différentes fonctions programmées

du micro-ordinateur 76.

La Figure 7 est un organigramme représentant schématique-

ment différentes opérations de commande exécutées dans le micro-

ordinateur 76. Sur la Figure 7, les références numériques 300 à

340 indiquent des phases de traitement.

En fermant le manipulateur 94 de l'interrupteur d'allumage contenu dans le circuit d'alimentation 92, le micro-ordinateur 76

ainsi que d'autres circuits associés reçoivent une tension d'ali-

mentation et celui-ci a la possibilité d'exécuter des fonctions de commande.

D'abord, dans la phase 300, différents paramètres et fac-

teurs ainsi que les circuits du micro-ordinateur 76 sont initiali-

sés, comme il faut.

Ensuite, dans la phase 302, les signaux de détection S1 à S7 provenant des circuits de détection respectifs 77, 82, 86, 114,

120 sont introduits pour leur lecture et leur mémorisation.

Dans la phase suivante 304 qui est une phase de sous-pro-

gramme, un diagnostic d'anomalie de fonctionnement est fait en dé-

terminant si les signaux de détection S1 à S7 sont convenables ou non, par un contrôle de ceux-ci pour déterminer les anomalies. Si une anomalie est trouvée, le signal de commande de relais T2 est alors engendré par le micro-ordinateur 76 qui est envoyé au relais

96, ce qui interrompt l'alimentation fournie par le circuit d'ali-

mentation 92, de sorte que la fonction de contribution à l'alimen-

tation du dispositif de servodirection électrique cesse, en per-

mettant de faire fonctionner le dispositif de servodirection par

une foice humaine.

Plus particulièrement, le circuit de commande 75 arrête alors la commande du moteur électrique 33. Dans les cas o, dans ces conditions, un couple de direction étant appliqué sur le volant de direction, l'arbre d'entrée 4 est amené à tourner dans chaque sens, la transmission de couple de l'arbre d'entrée 4 à l'arbre de sortie 7 est initialement effectuée par l'intermédiaire de la barre de torsion 8, ce qui entraine une augmentation de sa déformation par torsion. Et, si l'arbre de sortie 7 eÉt soumis à un couple de

charge qui est si supérieur au couple de direction qu'il a pour ef-

fet de produire un déplacement angulaire relatif entre les arbres d'entrée et de sortie 4, 7 jusqu'à ce qu'il atteigne une valeur maximale prédéterminée, les parties saillantes 7a mentionnées plus

haut de la partie axialement la plus intérieure de l'arbre de sor-

tie 7 sont alors mises en contact à ce moment-là avec les parois

latérales correspondantes des rainures 17 formées à l'extrémité in-

térieure du second arbre 6 de l'arbre d'entrée 4, un rapport d'en-

gagement étant ainsi établi entre celles-ci en ce que l'arbre de sortie 7 est mis en rotation mécaniquement et intégralement avec

l'arbre d'entrée 4 dans un sens correspondant. Ce rapport d'engage-

ment entre les parties saillantes 7a de l'arbre de sortie 7 et les

rainures 17 du second arbre 6 de l'arbre d'entrée 4 assure une fonc-

tion indéréglable du dispositif d'asservissement électromagnétique 200. Dans le cas o les signaux de détection S1 à S7 sont tous

normaux et appropriés, dans la phase 306 qui est une phase de déci-

sion, on juge alors, en se fiant au signal 54 de détection représen-

tant la vitesse de véhicule, si la vitesse de véhicule V est ou non

inférieure à une vitesse de véhicule de référence Vr.

Si la vitesse de véhicule V est supérieure à la vitesse de référence Vr, on passe à la phase 340, qui comprend une opération de désexcitation graduelle pour arrêter le moteur électrique 33 et

l'embrayage électromagnétique 63 si ceux-ci sont alors en fonction-

nement. C'est-à-dire qu'une commande est réalisée pour diminuer progressivement la tension d'induit Va ou le courant d'induit Ia qui est appliquée ou qui est envoyé au moteur électrique 33, et le courant d'excitation Ic envoyé à l'embrayage électromagnétique 63,

pour arrêter ainsi les fonctionnements du moteur 33 et de l'embraya-

ge 63. A la suite de cette opération exécutée pendant la phase 340,

on passe à la phase 302.

Dans le cas o la vitesse de véhicule V est inférieure à la vitesse de référence Vr, dans la phase 308 qui est une phase de

décision, une comparaison est alors faite entre les valeurs des si-

gnaux S1, S2 de détection représentant le couple de direction en provenance du-circuit de détection de couple de direction 77 pour juger ainsi si le sens de direction du couple de direction est celui des aiguilles d'une montre ou le sens contraire des aiguilles d'une montre, et il est alors décidé lequel des signaux T3, T4 représentant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et une rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre

doit être mis à un niveau "haut".

Plus particulièrement, dans la phase 308, on juge si la valeur de signal du signal S2 représentant le couple de direction dans le sens des aiguilles d'une montre est ou non supérieure à celle du signal S2 représentant le couple de direction dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Une décision est alors prise,

si c'est le cas, de passer à la phase 310, o le signal T3 représen-

tant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre doit être mis

au niveau "haut", et, si ce n'est pas le cas,de passer à la pha-

se 312, o le signal T4 représentant une rotation dans le sens con-

traire des aiguilles d'une montre doit être mis au niveau "haut".

Après avoir exécuté ces opérations, on passe à la phase 314, o une opération est exécutée pour déterminer la grandeur D comme valeur absolue du couple de direction à partir des signaux S1, S2

représentant le couple de direction, telle que D = IS1 - S21.

Ensuite, dans la phase 316 qui est une phase de décision, une opération de contrôle d'absence de charge est exécutée. En

d'autres termes, quand, en fonction du signal S5 d'angle de direc-

tion, l'angle de direction est jugé être supérieur à une valeur prédéterminée C, il est alors décidé, pour la conclusion que le

volant de direction est arrivé tout près de son extrémité de direc-

tion, qu'une opération de compensation doit être exécutée dans la phase 318, telle que D compensée = D - X, o X est une valeur de

correction prédéterminée.

Ensuite, dans la phase 320, en fonction de la vitesse de

direction Ns qui est représentée par le signal de vitesse de direc-

tion S4 en sortie du circuit de détection de vitesse de direction 82 ainsi que de la grandeur D du couple de direction déterminée et/ ou compensée telle que décrite, une détermination de la valeur de signal du signal T5 de contrôle de tension est faite, ce signal étant responsable de la détermination de la tension d'induit Va,

au moyen d'une indication d'adresse de mémoire.

On va maintenant décrire comment déterminer la valeur de

signal du signal T5 de contrôle de tension,en pratique.

Comme on le comprendra facilement, entre l'arbre d'entrée 4

et le moteur électrique 33, qui est interconnecté par l'intermédiai-

re de l'engrenage démultiplicateur 50 et de l'embrayage électroma-

gnétique 63 avec l'arbre de sortie 7 qui doit être par nature mis en rotation essentiellement à la même vitesse de rotation ou à la même vitesse angulaire que l'arbre d'entrée 4, il doit exister une relation telle que Nmi = K. Nsi, o Nmi est la vitesse de rotation exprimée en nombre de tours par unité de temps que le moteur 33

doit avoir quand l'arbre d'entrée est tourné à une vitesse de direc-

tion Nsi, et o K est le rapport de démultiplication de l'engrenage démultiplicateur 50 qui est exprimé par le rapport de la vitesse du côté entraînement à la vitesse du côté entraîné. A cet égard,

il est recommandé d'agencer l'embrayage électromagnétique 63 fonda-

mentalement pour qu'il soit mis en service de manière à transmettre un couple provenant de l'engrenage démultiplicateur 50, tel qu'il est, jusqu'à l'arbre de sortie 7, alors que le courant d'excitation

Ic envoyé à l'embrayage 63 est contrôlé d'une manière qui sera dé-

crite dans la suite.

On détermine ainsi la vitesse de rotation Nm nécessaire du

moteur électrique 33 à partir de la vitesse de direction Ns.

Par ailleurs, dans le micro-ordinateur 76, la mémoire a-été adressée d'une manière continue pour y écrire dans une certaine

zone de celle-ci un groupe de données numériques du courant d'in-

duit Ia qui est fonction Ia(D) de la grandeur D du couple de direc-

tion, alors que le courant la est lié à la grandeur D par une 24' relation telle qu'indiquée sur la Figure 8. En conséquence, quand une valeur de la grandeur D du couple de direction est donnée, on

peut déterminer la valeur du courant d'induit Ia(D) nécessaire com-

me l'une des données mémorisées à identifier en indiquant simplement une adresse correspondante, sans exécuter des calculs supplémentai- res. Enoutre, comme il ressort de la Figure 9, qui représente des caractéristiques fonctionnelles du moteur à courant continu 33,

alors que la tension d'induit Va à appliquer au moteur 33 est main-

tenue constante, le courant d'induit Ia et la vitesse de rotation

de moteur Nm augmente et diminue respectivement proportionnellement-

à l'augmentation du couple de charge Tm sur le moteur 33. D'autre

part, dans le cas o le couple de charge Tm est constant, la vites-

se de rotation de moteur Nm augmente quand la tension d'induit Va

augmente, alors que-le courant d'induit Ia est maintenu constant.

A ce point de la description, on remarquera que la vitesse

de rotation de moteur Nm nécessaire est déterminée à partir de la

vitesse de direction Ns, et que le courant d'induit Ia(D) nécessai-

re est déterminé par une indication d'adresse selon la grandeur D

du couple de direction.

Par ailleurs, on a mémorisé dans la mémoire du micro-ordi-

nateur 76 par un adressage matriciel continu d'une autre zone de celle-ci un groupe de données numériques de la tension d'induit Va qui est fonction à la fois de la vitesse de rotation de moteur Nm et du courant d'induit Ia en correspondance avec les relations qui

existent entre ceux-ci telles qu'indiquées sur la Figure 9. En con-

séquence, quand les valeurs respectives de la vitesse de rotation

* de moteur Nm et du courant d'induit Ia sont données, on peut détei-

miner la valeur de la tension d'induit Va nécessaire comme l'une des données mémorisées à identifier en indiquant simplement une paire d'adresses correspondantes. Par exemple, dans le cas o la vitesse de rotation de moteur Nm nécessaire est déterminée comme étant égale à N1 sur la Figure 9 et o la grandeur D du couple de

direction est donnée comme une valeur D1 sur la Figure 8, le cou-

rant d'induit Ia(D) nécessaire étant alors déterminé comme étant égal à Ia1 sur les Figures 8 et 9, une valeur V2 sur la Figure 9

est déterminée comme étant celle de la tension d'induit Va néces-

saire.

Le signal T5 de contrôle de tension est déterminé en cor-

respondance avec la valeur de la tension d'induit Va nécessaire ainsi déterminée.

Cependant, en pratique, les données numériques de la ten-

sion d'induit Va sont mémorisées de manière à permettre la détermi-

nation de la tension Va par une indication d'adresse selon les va-

leurs respectives proprement dites de la vitesse de direction Ns et du courant d'induit Ia(D>, sans qu'il soit nécessaire de déterminer

la vitesse de rotation de moteur Nm nécessaire à partir de la vi-

tesse de direction Ns. La raison pour laquelle cette opération est possible est qu'il existe une relation de proportionnalité ou une linéarité entre la vitesse de moteur Nm et la vitesse de direction

Ns.

En conséquence, la tension d'induit Va est déterminée par une indication d'adresse basée sur les signaux S1, S2 représentant le couple de direction et sur le signal S4 de vitesse de direction, et il en résulte une augmentation de la vitesse de commande du

micro-ordinateur 76.

En se référant de nouveau à l'organigramme de la Figure 7, on voit que dans la phase 322, le signal T6 de contrôle.de courant

d'embrayage destiné à l'embrayage électromagnétique 63 est détermi-

né en fonction de la grandeur D du couple de direction. Par rapport

au signal T6 également, la détermination est faite par une indica-

tion d'adresse. Plus particulièrement, on détermine d'abord le cou-

rant d'excitation d'embrayage Ic par une indication d'adresse en fonction du courant d'induit Ia(D) nécessaire qui est déterminé à partir de la grandeur D calculée du couple de direction. A cet égard, le courant d'embrayage Ic est lié au courant d'induit Ia(D) par une relation telle que représentée sur la Figure 10. Le signal

T6 de contrôle de courant d'embrayage est ensuite déterminé en cor-

respondance avec le courant d'embrayage Ic ainsi déterminé. Par ailleurs, sur la Figure 10, le caractère de référence Ico indique une composante de courant de polarisation du courant d'embrayage Ic qui est fournie pour une absorption nécessaire telle que des forces

de frottement.

Ensuite, dans la phase 324, on obtient une déviation M tel-

le que M = INm' - NsIentre la vitesse de direction Ns telle que représentée par le signal de vitesse de direction S4 provenant du circuit de détection de vitesse de direction 82 et une vitesse de

moteur apparente Nm' représentée par le signal 53 de vitesse de mo-

teur provenant du circuit de détection de vitesse de moteur 120, ou, en d'autres termes, la déviation M est déterminée comme étant la

valeur absolue de la différence entre la vitesse de moteur apparen-

te Nm' et la vitesse de direction Ns, alors que cette déviation

peut être représentée autrement, par exemple, comme un rapport en-

tre la vitesse de direction Ns et le produit de la vitesse de rota-

tion de moteur Nm et du rapport de démultiplication K de l'engrena-

ge démultiplicateur 50. A cet égard, le générateur 48 du circuit de

détection de vitesse de moteur 120 est agencé pour avoir une carac-

téristique de sortie qui satisfasse une relation telle que Nm'=Nm/K, o Nm' et Nm sont respectivement les vitesses de moteur apparente et réelle, et o K est le rapport de démultiplication mentionné précédemment. Ainsi, la vitesse de moteur apparente Nm' est d'une

nature directement comparable à la vitesse de direction Ns.

Ensuite, dans la phase 326 qui est une phase de décision, une décision est prise sur la grandeur de la déviation M, en jugeant

si M> Mo, o M0 est une valeur critique prédéterminée. Si la dévia-

tion M est déterminée comme étant comprise dans un intervalle de valeurs admissibles au-dessous de la valeur MO, on passe à la phase 334 qui est une phase de sortie o les signaux de commande T3, T4, T5, T6 sont sortis, comme ils sont déterminés jusqu'alors, sans

correction du signal T5 de contrôle de tension d'induit et du si-

gnal T6 de contrôle de courant d'embrayage.

Dans le cas o la déviation M est supérieure à la valeur M., on passe à la phase suivante 328 qui est une phase de décision, o la vitesse de moteur apparente Nm' et la vitesse de direction Ns

sont comparées entre elles en déterminant si Ns >Nm'.

Ensuite, dans le bas o la vitesse de direction Ns est su-

périeure à la vitesse de moteur apparente Nm', on passe à la phase 330, o est faite une correctiornd'augmentation du signal T5e de contrôle de tension pour augmenter la tension d'induit Va afin d'accroître ainsi la vitesse de rotation réelle Nm exprimée en

nombre de tours du moteur électrique 33, et d'une manière corres-

pondante est faite une correction d'augmentation du signal T6 de contrôle de courant d'embrayage. Au contraire, si la vitesse de direction Ns est inférieure à la vitesse de moteur apparente Nm', on passe à la phase 332, o une correction de diminution est faite sur le signal T5 de contrôle de tension pour diminuer ainsi la vitesse de moteur réelle Nm ainsi que surle signal T6 de contrôle de courant d'embrayage. Ensuite,

on passe à la phase de sortie 334.

Par ailleurs, par la correction des signaux de contrôle T5 et T6 dans les phases 324, 326, 328, 330 et 332, on élimine les très petites variations d'action du moteur électrique, ainsi que les fluctuations de sensation de direction dues aux très petites

variations d'action d'éléments de frottement de l'embrayage élec-

tromagnétique 63 et de l'engrenage démultiplicateur 50.

Dans la phase de sortie 334, les signaux T3, T4 de contrôle de sens de rotation de moteur et le signal T5 de contrôle de tension d'induit tel que corrigé quand c'est nécessaire, sont sorties en direction du circuit d'entraînement de moteur électrique 100 et le signal T6 de contrôle de courant d'embrayage tel que corrigé quand c'est nécessaire, est sortie en direction du circuit d'entraînement

d'embrayage électromagnétique 108.

Comme on l'a décrit, dans le circuit d'entraînement de mo-

teur 100, un contrôle de la tension d'induit Va du moteur électri-

que 33 est fait par modulation de durée d'impulsions PWM, en fonc-

tion des signaux T3, T4 de contrôle de sens de rotation et du si-

gnal T5 de contrôle de tension. Simultanément, dans le circuit d'en-

trainement d'embrayage 108, on contrôle par modulation PWM le cou-

rant d'excitation Ic envoyé à l'embrayage électromagnétique 63, en fonction du signal T6 de contrôle de courant d'embrayage, de sorte

que l'embrayage 63 a une force d'embrayage contrôlée qui est pro-

portionnelle au courant d'induit Ia ou au couple de sortie Tm du moteur électrique 33, ce qui empêche efficacement une consommation

d'énergie électrique inutile ou supplémentaire dans l'embrayage 63.

2 5 76266

Enfin, on passe de nouveau à la première phase 302.

La Figure Il est un diagramme représentant, pour un fonc-

tionnement manuel ou sans alimentation électrique et pour un fonc-

tionnement assisté par une alimentation électrique, les relations qui existent entre le couple de direction Ts agissant sur l'arbre

d'entrée 4 et le couple de charge T1 imposé par la boite d'engre-

nages de direction sur l'arbre de sortie 7. La lettre minuscule 1

indique une caractéristique en ligne droite à obtenir dans le fonc-

tionnement sans alimentation électrique du dispositif de servodirec-

tion électrique, et la lettre majuscule L indique une caractéristi-

que curviligne dans son fonctionnement assisté par une alimentation

électrique. Dans une région R1 de petit couple de charge, la carac-

téristique de fonctionnement assisté par une alimentation électrique

recouvre sensiblement la caractéristique de fonctionnement sans ali-

mentation électrique, mais dans une région R2 de-grand couple de charge, elle est avantageusement maintenue plate. Par conséquent, quand le couple de charge devient grand, le couple de direction

peut être d'autant plus réduit efficacement.

La Figure 12 est un schéma fonctionnel de principe montrant les relations qui existent entre différents moyens mis en oeuvre dans le circuit de commande 75, celle-ci donnant les connexions entre des composants essentiels du circuit 75 représentés sur la Figure 6 et les phases de traitement associées de l'organigramme de la Figure 7, tout en omettant les signaux de détection S6, S7 et

les signaux de commande T1, T2, T6.

Selon l'exemple de réalisation préféré de la présente in-

vention, la tension d'induit Va du moteur électrique 33 est déter-

minée en fonction des signaux de couple de direction S1, S2 et du

signal S4 de vitesse de direction, de sorte que la vitesse de rota-

tion réelle Ns du moteur 33 est avantageusement mise en correspon-

dance avec la vitesse de direction Ns de l'arbre d'entrée 4 et

donc du volant de direction, ce qui assure une sensation de direc-

tion optimale.

De plus, comme contrôleur de tout le dispositif de servo-

direction, on utilise le circuit de commande 75 qui comprend le

micro-ordinateur 76, dans lequel la tension d'induit Va est déter-

minée à partir des signaux de détection S1, S2, S3 fondamentalement par une indication d'adresse, ce qui permet de commander le moteur électrique 33 suffisamment rapidement pour suivre efficacement la

vitesse de direction Ns.

- En outre, en effectuant un réglage fin de la vitesse de ro- tation de moteur Nm en fonction du signal S3 de vitesse de moteur

en tant que signal de réaction et du signal S4 de vitesse de direc-

tion, on réduit les effets non voulus qui sont dûs à de très peti-

tes variations des conditions de fonctionnement accompagnant de petites variations mécaniques telles que celles des éléments de

support de l'engrenage démultiplicateur 50 et de l'embrayage élec-

tromagnétique 63, ainsi que les petites variations des caractéris-

tiques de sortie du moteur électrique 33, ce qui permet d'améliorer

encore la sensation de direction.

Par ailleurs, on remarquera que, afin de simplifier la cons-

titution du dispositif de servodirection dans son ensemble, on peut

avantageusement utiliser un exemple modifié de cet exemple de réa-

lisation en éliminant le circuit de détection de vitesse de moteur et les phases de traitement associées telles que les phases 324,

326, 328, 330 et 332.

Bien qu'on ait décrit ce qu'on considère actuellement être l'exemple de réalisation préféré de l'invention, on remarquera que la présente invention peut être mise en oeuvre sous d'autres formes

spécifiques sans sortir de l'esprit ou des caractéristiques essen-

tielles de celle-ci. Le présent exemple de réalisation doit donc être considéré sous tous ses aspects à titre d'illustration et non

limitatif. Le cadre de l'invention est indiqué par les revendica-

tions qui suivent plutôt que par la description précédente.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de servodirection électrique (200) pour véhi-

cules incluant un arbre d'entrée (4) connecté effectivement à un volant de direction, un arbre de sortie (7) connecté effectivement

à une roue dirigée, un moteur électrique (33) pour fournir effecti-

vement un couple auxiliaire à l'arbre de sortie (7), un moyen (77)

pour détecter un couple de direction (Ts) agissant sur l'arbre d'en-

trée (4), et un moyen de commande d'entraînement (76,100) pour en-

voyer au moteur électrique (33) un signal d'entraînement (Va) te-

nant compte d'un signal de sortie (S1,S2) du moyen de détection de couple de direction (77), le dispositif (200) étant caractérisé

en ce qu'il comprend en outre un moyen (82) pour détecter une vites-

se de direction (Ns) de l'arbre d'entrée (4), le moyen de commande d'entraînement (76,100,108) étant agencé pour fournir au moteur électrique (33) le signal d'entraînement (Va) tenant compte d'un

signal de sortie (54, S5) du moyen de détection de vitesse de direc-

tion (82) ainsi que du signal de sortie (S1,S2) du moyen de détec-

tion de couple de direction (77).

2. Dispositif de servodirection électrique selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande d'entraîne-

ment (76,100,108) comprend un micro-ordinateur (76) recevant le si-

gnal de sortie (S1,S2) du moyen de détection de couple de direction

(77) et le signal de sortie (S4,55) du moyen de détection de vites-

se de direction (82) pour déterminer ainsi et engendrer en sortie un signal de commande de moteur (T3,T4,T5) représentant le contenu du signal d'entrainement(Va) à envoyer au moteur électrique (33), et un moyen d'entraînement de moteur (100) agencé pour recevoir le signal de commande de moteur (T3,T4,T5) et pour envoyer le signal d'entraînement (Va) au moteur électrique (33) selon le signal de commande de moteur (T3,T4,T5), le micro-ordinateur (76) étant agencé pour déterminer le signal de commande de moteur (T3,T4,T5) à la manière d'une indication d'adresse selon à la fois le signal

de sortie (S1,S2) provenant du moyen de détection de couple de di-

rection (77) et le signal de sortie (S4,55) provenant du moyen de

détection de vitesse de direction (82).

3. Dispositif de servodirection électrique selon la reven-

dication 2, caractérisé en ce que le micro-ordinateur (76) est agencé pour déterminer par une indication d'adresse un courant

d'induit (Ia) nécessaire pour le moteur électrique (33), en fonc-

tion du signal de sortie (S1,S2) du moyen de détection de couple de direction (77), et pour déterminer par une indication d'adresse une tension d'induit (Va) à appliquer au moteur électrique (33), en fonction d'une vitesse de direction (Ns) représentée par le signal de sortie (S4, S5) du moyen de détection de vitesse de direction

(82) et le courant d'induit (Ia), et en ce que le signal d'entraî-

nement (Va) à envoyer par le moyen d'entraînement de moteur (100) au moteur électrique (33) constitue un signal de tension d'induit (Va).

4. Dispositif de servodirection électrique selon la reven-

dication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (120) pour détecter une vitesse de rotation (Nm)du moteur électrique (33), le microordinateur (76) étant agencé pour déterminer le signal de

commande de moteur (T3,T4,T5) en tenant compte d'un signal de sor-

tie (S3) du moyen de détection de vitesse de moteur (120) ainsi que

du signal de sortie (S1,S2) du moyen de détection de couple de di-

rection (77) et du signal de sortie (S4,S5) du moyen de détection

de vitesse de direction (82).

5. Dispositif de servodirection électrique selon la reven-

dication 4, caractérisé en ce que le micro-ordinateur (76) est

agencé pour comparer une vitesse de moteur (Nm') déterminée à par-

tir du signal de sortie (S3) du moyen de détection de vitesse de

moteur (120) à la vitesse de direction (Ns) représentée par le si-

gnal de sortie (S4,S5) du moyen de détection de vitesse de direc-

tion (82), pour déterminer ainsi une déviation (M) entre celles-ci et, dans-le cas o cette déviation (M) est supérieure à une valeur prédéterminée (Mo),pour corriger le signal de commande de moteur

(T3,T4,T5) tel que déterminé par une indication d'adresse, en fonc-

tion de ladéviation (M), avant d'engendrer en sortie ce signal

pour l'envoyer au moyen d'entraînement de moteur (100).

6. Dispositif de seivodirection électrique selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le signal d'entraînement (Va) à envoyer du moyen de commande d'entraînement (76,100,108) au moteur

électrique (33) constitue un signal de tension d'induit (Va).

7. Dispositif de servodirection électrique selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande d'entraine-

ment (76,100,108) est agencé pour fournir le signal d'entraînement (Va) au moteur électrique (33), de telle sorte que la vitesse de direction (Ns) de l'arbre d'entrée (4) et une vitesse de rotation

(Nm) du moteur électrique (33) sont essentiellement en correspon-

dance entre elles.

8. Dispositif de servodirection électrique-selon la reven-

dication 7, caractérisé ence qu'il comprend en outre un moyen (120) pour détecter la vitesse de rotation (Nm) du moteur électrique (33) et pour renvoyer un signal de sortie (S3) de celui-ci au moyen de

commande d'entraînement (76,100,108).

9. Dispositif de servodirection électrique selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un embrayage électromagnétique (63) pour transmettre un couple produit dans le

moteur électrique (33) à l'arbre de sortie (7), le moyen de comiman-

de d'entraînement (76,100,108) étant agencé pour envoyer à l'em-

brayage électromagnétique (63) un signal d'entraînement (Ic) fonc-

tion du signal de sortie (S1,S2) du moyen de détection de couple

de direction (77).

10. Dispositif de servodirection électrique selon la reven-

dication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme démultiplicateur (50) servant à transmettre le couple produit dans le moteur électrique (33) à l'embrayage électromagnétique (63),

tout en réduisant la vitesse de celui-ci.