FR2670736A1 - Temporary assistance mechanism for a steering column of vehicles with guiding wheels - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un mécanisme d'assistance temporaire pour colonne de direction de véhicules à roues directrices. The present invention relates to a temporary assistance mechanism for a steering column of vehicles with steered wheels.
Dans l'art antérieur, on a déjà proposé des mécanismes d'assistance pour colonne de direction de véhicules à roues directrices. Un mécanisme de ce genre comporte en général un moto-réducteur comprenant un moteur électrique et un réducteur. L'arbre de sortie du moteur est couplé par un pignon ou par un autre moyen de transmission de façon à être en liaison mécanique avec la colonne de direction ou avec un pignon monté sur celleci. De ce fait, la détection des efforts exerces par le conducteur sur le volant, par exemple par un capteur d'angle volant ou un capteur de couple exercé sur le volant, permet d'élaborer un ordre d'action proportionnelle du moto-réducteur d'assistance sur la colonne de direction. In the prior art, assistance mechanisms have already been proposed for the steering column of vehicles with steered wheels. A mechanism of this kind generally comprises a gear motor comprising an electric motor and a reduction gear. The output shaft of the motor is coupled by a pinion or by another transmission means so as to be in mechanical connection with the steering column or with a pinion mounted thereon. Therefore, the detection of the forces exerted by the driver on the steering wheel, for example by a steering wheel angle sensor or a torque sensor exerted on the steering wheel, makes it possible to develop a proportional order of action of the gear motor d assistance on the steering column.
On a aussi proposé des systèmes d'assistance pneumatiques ou hydrauliques, bien que le mode préféré de réalisation de l'invention exploite un moteur électrique comme source d'énergie mécanique d'assistance de direction. Pneumatic or hydraulic assistance systems have also been proposed, although the preferred embodiment of the invention uses an electric motor as a source of mechanical power for steering assistance.
Dans un premier type d'asservissement, le groupe moto-réducteur ou source d'énergie mécanique d'assistance est astreint à suivre des lois complexes permettant de faire un asservissement dans diverses situations de conduite. De tels dispositifs sont chers, compliqués et de fiabilité relative. In a first type of servo-control, the motor-reduction unit or mechanical assistance energy source is required to follow complex laws allowing servo-control in various driving situations. Such devices are expensive, complicated and of relative reliability.
On a donc aussi proposé d'activer temporairement l'assistance pendant des durées d'assistance où les situations de conduite le demande ou pendant lesquelles les efforts du conducteur sont importants. It has therefore also been proposed to temporarily activate assistance during assistance times when driving situations require it or during which the efforts of the driver are significant.
C'est notamment le cas de la direction assistée en parking. Dans ce cas, le véhicule se déplace à une vitesse lente et le conducteur a souvent besoin d'exercer des efforts importants sur le volant pour ranger son véhicule ou faire des manoeuvres à basses vitesses en général. This is particularly the case for power steering in parking. In this case, the vehicle travels at a slow speed and the driver often needs to exert significant efforts on the steering wheel to park his vehicle or make maneuvers at low speeds in general.
Dans ce type de direction assistée, quand la vitesse du véhicule dépasse une certaine valeur limite, l'assistance n'est plus opérante et le conducteur perçoit sur le volant un couple résistant constitué par l'ensemble des actions de la route sur les roues et par l'inertie du groupe moto-réducteur, c'est-à-dire principalement l'inertie des parties tournantes du motoréducteur. In this type of power steering, when the vehicle speed exceeds a certain limit value, the assistance is no longer effective and the driver perceives on the steering wheel a resistant torque constituted by all of the actions of the road on the wheels and by the inertia of the geared motor group, that is to say mainly the inertia of the rotating parts of the geared motor.
Cette caractéristique de l'art antérieur est particulièrement désavantageuse car le rapport de multiplication du réducteur fait que l'inertie du rotor du moteur électrique prend une part prépondérante qui réduit le confort apporté par ce genre d'assistance temporaire, alors qu'il présente l'avantage d'être peu coûteux. This characteristic of the prior art is particularly disadvantageous because the multiplication ratio of the reducer means that the inertia of the rotor of the electric motor takes a preponderant part which reduces the comfort provided by this kind of temporary assistance, while it presents the advantage of being inexpensive.
La présente invention apporte remède à cet inconvénient de l'art antérieur. En effet, la présente invention concerne un mécanisme d'assistance temporaire pour colonne de direction d'un véhicule à roues motrices. The present invention remedies this drawback of the prior art. In fact, the present invention relates to a temporary assistance mechanism for the steering column of a wheeled vehicle.
Le mécanisme d'assistance est du type comportant un moteur d'assistance permettant d'assister les efforts du conducteur sur la colonne de direction. Le mécanisme d'assistance se caractérise principalement en ce qu'il comporte un moyen ne transmettant le couple du moteur que pendant la durée d'assistance de la colonne de direction.The assistance mechanism is of the type comprising an assistance motor making it possible to assist the efforts of the driver on the steering column. The assistance mechanism is mainly characterized in that it comprises a means transmitting the torque of the engine only during the assistance time of the steering column.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins annexés qui sont
- la figure 1 : un schéma général d'une direction assistée de véhicule selon l'art antérieur
- la figure 2 : un mode préféré de réalisation d'un mécanisme d'assistance, selon l'invention ;
- la figure 3 : un autre mode de réalisation de l'invention. Other characteristics and advantages of the present invention will be better understood from the description and the appended drawings which are
- Figure 1: a general diagram of a power steering vehicle according to the prior art
- Figure 2: a preferred embodiment of an assistance mechanism according to the invention;
- Figure 3: another embodiment of the invention.
Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le moyen permettant d'assister temporairement les efforts du conducteur sur la colonne de direction consiste en un coupleur de type oléocinétique ou plus généralement fluidique qui est interposé entre la colonne de direction et le groupe moto-réducteur. Un tel coupleur présente la caractéristique selon laquelle, quand le moteur électrique engrené sur l'impulseur du coupleur tourne à faible vitesse, aucun couple n'est transmis sur l'arbre de sortie du coupleur. Inversement, quand l'arbre de sortie du coupleur exerce des mouvements de faible amplitude, le coupleur ne transmet pas le couple résistant sur l'impulseur de l'arbre d'entrée sur lequel est fixé le moteur. De ce fait, on constate que si le moteur électrique est arrêté, l'inertie de son rotor n'est pas ajoutée à la charge d'inertie sur la colonne de direction.Ce mécanisme est passif, c'est-à-dire que son activation ne dépend pas d'une commande externe. In a preferred embodiment of the invention, the means making it possible to temporarily assist the efforts of the driver on the steering column consists of a coupler of oleokinetic or more generally fluidic type which is interposed between the steering column and the motorcycle group -reducer. Such a coupler has the characteristic that, when the electric motor engaged on the coupler impeller rotates at low speed, no torque is transmitted on the output shaft of the coupler. Conversely, when the output shaft of the coupler exerts small amplitude movements, the coupler does not transmit the resistive torque on the impeller of the input shaft on which the motor is fixed. As a result, it can be seen that if the electric motor is stopped, the inertia of its rotor is not added to the inertia load on the steering column. This mechanism is passive, i.e. its activation does not depend on an external command.
A la figure 1, on a représenté schématiquement une direction assistée pour expliquer les éléments principaux, causes de l'invention. In Figure 1, there is shown schematically a power steering to explain the main elements, causes of the invention.
A la figure 1, le train avant du véhicule est un train de roues directrices 1. Les roues directrices sont connectées par des biellettes comme la biellette 2 à un système pignon conique 4 - crémaillère 3, comme il est bien connu de l'art antérieur. Le pignon conique 4 est connecté à la colonne de direction par un arbre 5. Un engrenage ou pignon d'attaque 8 est monté entre les deux parties 6 et 5 de la colonne de direction. D'autre part, l'autre extrémité de la colonne de direction est montée sur un volant 7 actionné par le conducteur. D'autre part, un capteur des efforts du conducteur sur le volant 7 est représenté par un détecteur 12 qui peut mesurer notamment l'angle de rotation du volant, ou encore le couple exercé par le conducteur sur le volant. In FIG. 1, the front axle of the vehicle is a train of steered wheels 1. The steered wheels are connected by connecting rods like the connecting rod 2 to a bevel gear system 4 - rack 3, as is well known in the prior art . The bevel gear 4 is connected to the steering column by a shaft 5. A gear or driving pinion 8 is mounted between the two parts 6 and 5 of the steering column. On the other hand, the other end of the steering column is mounted on a steering wheel 7 actuated by the driver. On the other hand, a sensor of the driver's forces on the steering wheel 7 is represented by a detector 12 which can measure in particular the angle of rotation of the steering wheel, or even the torque exerted by the driver on the steering wheel.
Le signal de sortie du capteur 12 est transmis à un calculateur 13 qui permet d'élaborer un ordre d'asservissement sur une sortie 14 transmise à un motoréducteur 10,11. Le moto-réducteur 11,10 est alimenté en fonction du programme enregistré dans le programmateur 13 de façon à fournir un asservissement variable en fonction des efforts détectés par le détecteur 12 par le biais d'un pignon 9 engrené sur le pignon 8. The output signal from the sensor 12 is transmitted to a computer 13 which makes it possible to develop a control command on an output 14 transmitted to a geared motor 10,11. The motor-reducer 11, 10 is supplied as a function of the program recorded in the programmer 13 so as to provide a variable control as a function of the forces detected by the detector 12 by means of a pinion 9 meshed on the pinion 8.
Dans les dispositifs à bas coût, le calculateur 13 reçoit un signal (non représenté) détectant la vitesse réelle du véhicule. En fonction de ce signal, le calculateur décide ou non de sélectionner au moins une loi d'asservissement. Mais, si l'asservissement n'est pas activé, on constate que l'ensemble de l'équipage mobile pignon 9 - partie mobile du moteur réducteur 10,11, reste en charge sur la colonne de direction 6 par l'intermédiaire du pignon 8. In low-cost devices, the computer 13 receives a signal (not shown) detecting the actual speed of the vehicle. Based on this signal, the computer decides whether or not to select at least one control law. However, if the servo is not activated, it can be seen that the entire pinion mobile assembly 9 - mobile part of the reduction motor 10, 11, remains loaded on the steering column 6 via the pinion. 8.
La présente invention apporte un remède à cet inconvénient de l'art antérieur. The present invention provides a remedy for this drawback of the prior art.
A la figure 2, on a représenté un mode de réalisation préféré d'un mécanisme selon l'invention. A la figure 2, le mécanisme d'asservissement comporte un réducteur entre la colonne de direction et un dispositif oléocinétique ou fluidique. Le moteur d'asservissement 90 entraîne un arbre moteur 91 qui met en rotation un coupleur fluidique 92 dont l'arbre de sortie est connecté à la colonne de direction 96 par le réducteur 110 avant l'ensemble pignon/crémaillère 95,94 relié à une première extrémité de la colonne de direction 96, dont l'autre extrémité est connectée au volant 97 manipulé par le conducteur. Le réducteur 110 comporte au moins un pignon d'entrée 110a lié à l'arbre de sortie du coupleur et un pignon de sortie 110b couplé à la colonne de direction 93. Les axes respectivement du moteur 90, du coupleur 92 et du pignon 110b du réducteur 110 sont parallèles à l'axe de la colonne de direction. Le boîtier, qui contient le mécanisme de l'invention, est attaché à un point fixe du véhicule. In Figure 2, there is shown a preferred embodiment of a mechanism according to the invention. In Figure 2, the servo mechanism includes a reducer between the steering column and an oleokinetic or fluidic device. The servo motor 90 drives a motor shaft 91 which rotates a fluid coupler 92, the output shaft of which is connected to the steering column 96 by the reducer 110 before the pinion / rack assembly 95, 94 connected to a first end of the steering column 96, the other end of which is connected to the steering wheel 97 manipulated by the driver. The reduction gear 110 comprises at least one input pinion 110a linked to the output shaft of the coupler and an output pinion 110b coupled to the steering column 93. The axes respectively of the motor 90, of the coupler 92 and of the pinion 110b of the reducer 110 are parallel to the axis of the steering column. The housing, which contains the mechanism of the invention, is attached to a fixed point on the vehicle.
L'arbre moteur 91 pénètre à l'intérieur du boîtier du coupleur fluidique 92 pour être relié à l'impulseur 98 ou rotor primaire. Cet impulseur comporte un certain nombre de coupelles placées vis-à-vis des coupelles réciproques d'une turbine 99 ou rotor secondaire. Le rotor de sortie 99 est monté en bout d'arbre 93, traversant par un palier 101, le boîtier du coupleur fluidique 92. The motor shaft 91 penetrates inside the housing of the fluid coupler 92 to be connected to the impeller 98 or primary rotor. This impeller comprises a number of cups placed opposite the reciprocal cups of a turbine 99 or secondary rotor. The output rotor 99 is mounted at the end of the shaft 93, passing through a bearing 101, the housing of the fluid coupler 92.
Le principe de fonctionnement est celui des coupleurs hydrocinétiques. La rotation du rotor primaire 98 provoque le mouvement de l'huile contenue entre ces coupelles ou aubes ; le fluide en rotation est soumis à trois champs de forces
- la pesanteur,
- la force centrifuge,
- la force d'inertie de Coriolis.The operating principle is that of hydrokinetic couplers. The rotation of the primary rotor 98 causes the movement of the oil contained between these cups or vanes; the rotating fluid is subjected to three force fields
- gravity,
- the centrifugal force,
- the force of inertia of Coriolis.
Sous l'action de la force centrifuge, il s'établit une circulation méridienne de l'huile entre le rotor primaire et secondaire réalisant le contact hydrodynamique entre les deux pièces. De la différence des quantités de mouvement du fluide circulant entre les deux rotors résulte un couple d'entraînement du rotor secondaire 99. Under the action of centrifugal force, a meridian circulation of oil is established between the primary and secondary rotor making the hydrodynamic contact between the two parts. The difference in the amounts of movement of the fluid flowing between the two rotors results in a drive torque of the secondary rotor 99.
Le couple transmis est proportionnel à Kn2D5 (n, vitesse de rotation du moteur, D, diamètre du tore des deux rotors). The transmitted torque is proportional to Kn2D5 (n, motor rotation speed, D, diameter of the torus of the two rotors).
Inversement, quand le moteur électrique d'assistance n'est pas alimenté, les variations de vitesse induites par la rotation du volant 97 ne sont pas transmises à la sortie primaire du coupleur. De ce fait, on constate que, si le moteur électrique est arrêté, l'inertie de son rotor n'est pas ajoutée à celle de la colonne de direction. Conversely, when the electric assistance motor is not supplied, the speed variations induced by the rotation of the flywheel 97 are not transmitted to the primary output of the coupler. As a result, it can be seen that, if the electric motor is stopped, the inertia of its rotor is not added to that of the steering column.
A la figure 3, un autre mode de réalisation a été représenté. On remarque que dans ce mode de réalisation, l'ensemble du dispositif d'asservissement est aligné sur l'axe de la colonne de direction. In Figure 3, another embodiment has been shown. Note that in this embodiment, the entire servo device is aligned with the axis of the steering column.
A la figure 3, on a représenté le montage en ligne d'une colonne de direction asservie avec un dispositif d'embrayage du type oléocinétique ou fluidique. Le moteur d'asservissement 900 entraîne un arbre moteur 910 qui entraîne un coupleur fluidique 920 dont la sortie est connectée à la colonne de direction 930 de l'autre côté de l'ensemble pignon/crémaillère 950,940 relié à la colonne de direction 930. L'autre extrémité de la colonne de direction est connectée au volant 970 manipulé par le conducteur. Les axes respectivement du moteur 900, du coupleur 920, du pignon 950 et du volant sont alignés sur l'axe de la colonne de direction. En particulier, moteur et coupleur peuvent être logés dans un boîtier (non représenté) fixé à la base de la colonne de direction et/ou sur le support de la crémaillère. In Figure 3, there is shown the in-line mounting of a servo steering column with a clutch device of the oleokinetic or fluidic type. The servo motor 900 drives a motor shaft 910 which drives a fluid coupler 920 the output of which is connected to the steering column 930 on the other side of the pinion / rack assembly 950,940 connected to the steering column 930. L the other end of the steering column is connected to the steering wheel 970 operated by the driver. The axes respectively of the motor 900, of the coupler 920, of the pinion 950 and of the flywheel are aligned on the axis of the steering column. In particular, the motor and coupler can be housed in a housing (not shown) fixed to the base of the steering column and / or to the support of the rack.
L'arbre moteur 910 pénètre à l'intérieur du boîtier du coupleur fluidique 920 pour être relié à l'impulseur 98 ou rotor primaire. Cet impulseur comporte un certain nombre de coupelles placées vis-à-vis des coupelles réciproques d'une turbine 99 ou rotor secondaire. The motor shaft 910 penetrates inside the housing of the fluid coupler 920 to be connected to the impeller 98 or primary rotor. This impeller comprises a number of cups placed opposite the reciprocal cups of a turbine 99 or secondary rotor.
Le rotor secondaire 990 est monté en bout d'arbre 930, traversant par un palier 101, le boîtier du coupleur fluidique 920, jusqu'à une valeur donnée Cg du couple, les variations de vitesses ne sont pas transmises entre l'impulseur à la turbine. On constate ainsi que, quand le moteur d'asservissement 90 ne tourne pas à son régime nominal Nm, le couple résistant perçu sur l'arbre de sortie 930 est réduit. The secondary rotor 990 is mounted at the end of the shaft 930, passing through a bearing 101, the housing of the fluid coupler 920, up to a given value Cg of the torque, the speed variations are not transmitted between the impeller to the turbine. It can thus be seen that, when the servo motor 90 does not rotate at its nominal speed Nm, the resistive torque perceived on the output shaft 930 is reduced.
Ainsi, quand le moteur d'asservissement n'est pas activé par le signal 14 de commande provenant du calculateur et appliqué à un relais ou interface de puissance connectant et déconnectant le moteur de sa source d'énergie, l'inertie du rotor du moteur n'est pas transmise intégralement en sortie du coupleur fluidique 92. Thus, when the servo motor is not activated by the control signal 14 coming from the computer and applied to a relay or power interface connecting and disconnecting the motor from its energy source, the inertia of the motor rotor is not fully transmitted at the outlet of the fluid coupler 92.
On remarque que, selon l'invention, les moyens de commande du dispositif d'asservissement actionnent directement le moteur d'assistance. En particulier, un calculateur de direction assistée reçoit des mesures 12 de paramètres d'assistance comme la vitesse du véhicule, la valeur instantanée de l'angle de rotation du volant, et/ou le couple instantané appliqué par le conducteur sur le volant. Le calculateur contient en mémoire un programme de commande qui élabore un ordre de mise en action du moteur d'assistance, à partir de conditions prédéterminées d'assistance. Note that, according to the invention, the control means of the servo device directly actuate the assistance motor. In particular, a power steering computer receives measurements 12 of assistance parameters such as the speed of the vehicle, the instantaneous value of the angle of rotation of the steering wheel, and / or the instantaneous torque applied by the driver to the steering wheel. The computer contains in memory a control program which elaborates an order to activate the assistance motor, on the basis of predetermined assistance conditions.
D'une manière générale, selon l'invention, le couple moteur du moteur d'asservissement ou d'assistance n'est transmis qu'à partir d'une certaine valeur limite. In general, according to the invention, the motor torque of the servo or assistance motor is transmitted only from a certain limit value.
Dans le mode de réalisation préféré, cette valeur limite est représentée par une vitesse de rotation. Mais, dans d'autres modes de réalisation, d'autres paramètres peuvent être choisis, séparément ou en combinaison. A l'inverse, à cause du rapport du réducteur, le couple résistant du moteur arrêté n'est pas transmis. En particulier, il est prévu un moyen combinant vitesse de rotation et accélération de rotation de façon à ce que l'asservissement s'adapte de façon non programmée, mais bien déterminée, à diverses situations de conduite. In the preferred embodiment, this limit value is represented by a speed of rotation. However, in other embodiments, other parameters can be chosen, separately or in combination. Conversely, because of the gear ratio, the resistive torque of the stopped engine is not transmitted. In particular, a means is provided combining speed of rotation and acceleration of rotation so that the servo adapts in a non-programmed, but well-determined manner, to various driving situations.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9015909A FR2670736A1 (en) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | Temporary assistance mechanism for a steering column of vehicles with guiding wheels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9015909A FR2670736A1 (en) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | Temporary assistance mechanism for a steering column of vehicles with guiding wheels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2670736A1 true FR2670736A1 (en) | 1992-06-26 |
Family
ID=9403397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9015909A Pending FR2670736A1 (en) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | Temporary assistance mechanism for a steering column of vehicles with guiding wheels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2670736A1 (en) |
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| FR1075510A (en) * | 1953-03-06 | 1954-10-18 | Fenwick | Further training in hydraulic pump control |
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1990
- 1990-12-19 FR FR9015909A patent/FR2670736A1/en active Pending
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