FR2835232A1 - Dispositif de correction de couple d'auto-alignement pour un vehicule et dispositif de direction assistee electrique - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif comprend une source d'entraînement (M) pour un mécanisme de direction (3) d'un véhicule, des moyens (6) de détection de l'angle de braquage d'un organe d'actionnement, des moyens (7) de détection de la vitesse du véhicule et des moyens (41) de compensation d'auto-alignement qui compensent un excès ou un manque de couple d'auto-alignement du véhicule par commande de la source d'entraînement sur la base de l'angle de braquage détecté par les moyens de détection de l'angle de braquage et sur la vitesse du véhicule détectée par les moyens de détection de la vitesse du véhicule.Application notamment aux directions assistées de véhicules automobiles.
Description
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La présente invention concerne un dispositif pour corriger le couple d'auto-alignement d'un véhicule, et un dispositif de direction assistée électrique équipé d'une fonction de correction de couple d'auto-alignement.
Le mécanisme de direction d'un véhicule est conçu pour produire un couple d'auto-alignement qui ramène à force la direction assistée dans l'état sans braquage à l'encontre d'une force de réaction appliquée par la surface de la route. En d'autres termes, lorsque le conducteur retire ses mains du volant de direction, alors que le véhicule se déplace, le véhicule tend à se déplacer en ligne droite. La caractéristique du véhicule serait idéale si une telle caractéristique de déplacement pouvait être obtenue pour l'ensemble de la gamme des vitesses (hormis lorsque le moteur est arrêté) et dans toutes les positions d'angle de braquage.
Cependant, dans certains véhicules, lorsque le conducteur retire ses mains du volant de direction alors que le véhicule se déplace dans une gamme spécifique de vitesses (en général dans la gamme des faibles vitesses) pour un angle spécifique de braquage (grand angle de braquage), le mécanisme de direction n'est pas ramené à force dans l'état de déplacement en ligne droite; au contraire il est braqué complètement à droite ou à gauche, à la limite du braquage.
Par exemple, comme représenté sur la figure 3 annexée à la présente demande, un couple d'auto-alignement prend une valeur positive (dans la direction forçant le mécanisme de direction à venir dans l'état de déplacement en ligne droite) dans des gammes de vitesses élevées et moyennes, dans toutes les positions angulaires de braquage alors que le couple d'auto-alignement peut prendre une valeur négative dans la gamme des faibles vitesses et des vitesses extrêmement faibles, pour des angles importants de braquage.
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Conformément à l'une des techniques de correction de couple d'auto-alignement, un ressort est relié à l'axe d'une crémaillère et le mécanisme de direction est ramené dans l'état de déplacement en ligne droite, par la force d'un ressort. Cependant, étant donné que la possibilité de déplacement du véhicule en ligne droite est maintenue par une force du ressort indépendamment de la gamme de vitesses, dans le cas d'un véhicule, dans lequel il se pose un problème de capacité à se déplacer en ligne droite uniquement dans une gamme spécifique de vitesses, le couple d'auto-alignement peut être corrigé également dans les autres gammes de vitesses, qui ne requièrent aucune correction.
En outre un problème dans la technique associée mentionnée précédemment, qui corrige mécaniquement le couple d'auto-alignement, réside dans le fait que, étant donné que la structure de correction de couple d'autoalignement utilisant un ressort doit être conçue différemment pour chaque type de véhicule, le nombre d'heures de main-d'oeuvre nécessaire pour développer la structure augmente de façon notable.
L'invention a pour but de fournir un dispositif de correction d'auto-alignement pour un véhicule apte à corriger aisément le couple d'auto-alignement.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de direction assistée électrique équipé d'une fonction de correction de couple d'auto-alignement.
Un dispositif de correction de couple d'autoalignement pour un véhicule selon l'invention inclut une source d'entraînement qui applique une force d'entraînement à un mécanisme de direction du véhicule, des moyens de détection de l'angle de braquage qui détectent un angle de braquage d'un organe d'actionnement, des moyens de détection de la vitesse du véhicule, qui détectent une vitesse du véhicule, et des moyens de compensation de
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couple d'auto-alignement qui compensent un excès ou un manque de couple d'auto-alignement du véhicule par commande de la source d'entraînement sur la base de l'angle de braquage détecté par les moyens de détection de l'angle de braquage et sur la vitesse du véhicule détectée par les moyens de détection de la vitesse du véhicule.
Conformément à l'agencement indiqué précédemment, l'excès et le manque du couple d'auto-alignement peut être compensé électriquement par détection de l'angle de braquage et de la vitesse et par commande de la source d'entraînement sur la base de ces valeurs détectées. C'est pourquoi il est possible par exemple de corriger le couple d'auto-alignement uniquement dans une gamme spécifique de vitesse ou dans une gamme spécifique d'angles de braquage.
En outre, contrairement à des moyens de correction mécaniques, la nécessité de prendre en compte la structure du mécanisme de braquage pour chaque type de véhicule peut être supprimée. C'est pourquoi le couple d'auto-alignement peut être aisément corrigé et le nombre d'heures de main-d'oeuvre nécessaire pour développer le mécanisme de direction peut être réduit.
De même, étant donné que le couple d'autoalignement peut être corrigé électriquement, l'agencement mécanique du mécanisme de direction devient plus facile, ce qui augmente le degré de liberté. Par exemple, étant donné qu'une variation du couple d'auto-alignement provoquée par le déplacement de la position de la crémaillère peut être compensé électriquement, le mécanisme de direction peut être développé et conçu tout en permettant des réglages plus souples concernant la position de la crémaillère, que ce qui était permis habituellement.
De façon plus spécifique, lorsque le châssis est conçu de manière à produire le couple d'auto-alignement, qui est une force qui ramène le volant de direction dans la position neutre, comme avec le véhicule classique, des
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limitations sont opposées à différents facteurs de la suspension. La position de montage du mécanisme de direction, la conception du mécanisme, etc. Toutes ces limitations peuvent cependant être éliminées grâce à l'invention.
De même, un dispositif de direction assistée électrique selon l'invention est un dispositif de direction assistée électrique servant à assister le braquage par transmission d'une force d'entraînement d'un moteur électrique à un mécanisme de direction d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de l'angle de braquage, qui détectent un angle de braquage d'un organe d'actionnement, des moyens de détection de la vitesse du véhicule, qui détectent une vitesse du véhicule, des moyens de réglage d'une valeur de consigne d'entraînement qui règlent une valeur de consigne d'entraînement du moteur électrique, des moyens de compensation de couple d'auto-alignement, qui compensent un excès et un manque de couple d'auto-alignement du véhicule par correction de la valeur de consigne d'entraînement réglée par les moyens de réglage de la valeur de consigne d'entraînement sur la base de l'angle de braquage détecté par les moyens de détection de l'angle de braquage et sur la base de la vitesse du véhicule détectée par les moyens de détection de la vitesse du véhicule, et des moyens d'activation du moteur qui activent le moteur électrique sur la base de la valeur de consigne d'entraînement corrigée par les moyens de compensation de couple d'auto-alignement.
Conformément à l'agencement indiqué précédemment, la fonction de compensation de couple d'auto-alignement peut être appliquée à un dispositif de direction assistée électrique. Ainsi il est possible d'obtenir les avantages précédents tout en utilisant l'appareillage et l'équipement électrique existants.
La partie de compensation de couple d'auto-
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alignement peut comporter une partie de mémoire qui mémorise une caractéristique de correction de couple d'auto-alignement correspondant à la vitesse du véhicule, et une partie de mémoire qui mémorise la caractéristique de correction de couple d'auto-alignement correspondant à l'angle de braquage, des moyens de correction de la valeur de consigne d'entraînement sur la base des caractéristiques mémorisées dans les parties de mémoire respectives.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma-bloc représentant un agencement électrique d'un dispositif de direction assistée conformément à une forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue représentant une caractéristique de couple lorsque le couple d'autoalignement agissant à l'encontre d'une force de réaction appliquée par la surface de la route est synthétisé avec un couple produit avec une valeur corrective à partir d'une partie de commande de correction du couple d'autoalignement ; et - la figure 3 est une vue montrant un exemple d'une caractéristique du couple d'auto-alignement à l'encontre d'une force de réaction appliquée par la surface de la route.
La figure 1 est un schéma-bloc représentant un agencement électrique d'un dispositif de direction assistée électrique selon une forme de réalisation de l'invention.
Un couple de braquage appliqué à un volant de direction 1 servant d'organe d'actionnement est transmis mécaniquement à un mécanisme de direction 3 par l'intermédiaire d'un arbre de direction 2. Une force d'assistance au braquage produite par un moteur électrique M est également transmise au mécanisme de direction 3.
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L'arbre de direction 2 est divisé en un axe d'entrée 2A articulé sur le volant de direction 1, et un axe de sortie 2B articulé sur le mécanisme de direction 3.
Cet axe d'entrée 2A et l'axe de sortie 2B sont couplés entre eux par une barre de torsion 4. Sur la barre de torsion 4, une torsion est produite en réponse au couple de braquage, et un capteur de couple 5 détecte la direction et le degré de la torsion.
Le capteur de couple 5 est constitué par exemple d'un capteur magnétique conçu pour détecter une résistance magnétique qui varie lors d'une variation de la relation de position entre l'axe d'entrée 2A et l'axe de sortie 2B, dans leurs sens respectifs de rotation. Un signal de sortie délivré par le détecteur de couple 5 est envoyé au dispositif de commande 10 (unité ECU).
Le dispositif de commande 10 reçoit également des signaux de sortie respectivement d'un capteur 6 de l'angle de braquage, qui détecte l'angle de braquage du volant de direction 1, et un capteur de vitesse 7 qui détecte la vitesse du véhicule égale sur lequel est monté l'appareil de direction assistée électrique.
Le dispositif de commande 10 règle une valeur de courant de consigne du moteur électrique M en réponse au couple de braquage détecté par le capteur de couple 5 et à la vitesse détectée par le capteur de vitesse 7, et active le moteur électrique M placé sous commande de sorte qu'une force d'assistance au braquage correspondant au couple de braquage ou analogue est appliquée au mécanisme de braquage 3.
Le dispositif de commande 10 inclut un microordinateur 20 et un étage 30 de commande du moteur qui active le moteur électrique M sur la base d'un signal de commande délivré par le micro-ordinateur 20.
Le micro-ordinateur 20 inclut essentiellement une pluralité de parties de traitement fonctionnelles obtenues
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au moyen de l'exécution d'un programme. De façon plus spécifique, le micro-ordinateur 20 inclut : une partie de compensation de phase 21 qui stabilise le système en avançant la phase d'un signal de sortie délivré par le capteur de couple 5, une partie 22 de réglage de la valeur du courant de consigne qui règle la valeur du courant de consigne Iobj du moteur électrique M sur la base de signaux de sortie du capteur de couple 5 et du capteur de vitesse 7, une partie supplémentaire de commande 23 qui produit une valeur corrective la utilisée pour une commande additionnelle, une partie 24 de commande de correction de couple d'auto-alignement qui produit une valeur corrective Ib utilisée pour compenser le couple d'auto-alignement du véhicule sur lequel est monté le dispositif de direction assistée électrique, et une partie 25 de traitement par addition, qui additionne les valeurs correctives la et Ib à la valeur de courant de consigne Iobj.
La partie additionnelle de commande 23 produit la valeur corrective la utilisée pour la commande d'amortissement, la commande de compensation de frottement, la commande de compensation d'inertie, la commande de retour du volant de direction, etc.
La partie 24 de commande de correction du couple d'alignement inclut : une partie 41 de correction adaptative de l'angle de braquage, qui produit un courant correctif I# correspondant à l'angle de braquage détecté par le capteur 6 de l' angle de braquage, une partie 42 de correction adaptative à la vitesse qui produit un gain correctif k correspondant à la vitesse détectée par le capteur de vitesse 7, une partie de traitement par multiplication 43 qui calcule la valeur corrective Ib = k. I# par multiplication du courant correctif I# produit par la partie 41 de correction adaptative de l'angle de braquage, par le gain correctif k produit dans la partie 42 de correction adaptative de la vitesse.
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La partie 41 de correction adaptative de l'angle de braquage inclut une partie 41a de mémoire de caractéristiques de correction adaptative de l'angle de braquage, qui mémorise la caractéristique du courant correctif I# par rapport à l'angle de braquage. De façon analogue, la partie 42 de correction adaptative de la vitesse inclut une partie 42a de mémoire de caractéristiques de correction adaptative de la vitesse qui mémorise la caractéristique du gain correctif k par rapport à la vitesse. La partie 41 de correction adaptative de l'angle de braquage et la partie 42 de correction adaptative de la vitesse produisent le courant correctif I# et le gain correctif k correspondant respectivement à l'angle de braquage et à la vitesse, par lecture de ces valeurs respectivement à partir de la partie 41a de mémoire de caractéristiques de correction adaptatives de l'angle de braquage et à partir de la partie 42a de mémoire de caractéristiques de correction adaptatives de la vitesse.
En ce qui concerne le couple de braquage par exemple une valeur positive est donnée au couple nécessaire pour braquer à droite, et une valeur négative est donnée au couple nécessaire pour braquer à gauche. La valeur de courant de consigne Iobj est réglée par la partie 22 de réglage de la valeur du courant de consigne servant à régler une valeur positive lorsque le moteur électrique M produit une force d'assistance de braquage nécessaire pour braquer à droite, et est réglée sur une valeur négative lorsque le moteur électrique M produit une force d'assistance de braquage nécessaire pour braquer à gauche.
La valeur Iobj du courant de consigne prend une valeur positive lorsque le couple de braquage reçoit une valeur positive, et prend une valeur négative lorsque le couple de braquage reçoit une valeur négative. La valeur Iobj du courant de consigne est réglée à 0 (zéro) lorsque le couple de braquage possède une valeur minimale dans une
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certaine zone morte. La valeur Iobj du courant de consigne est réglée de telle sorte que sa valeur absolue diminue lorsque la vitesse détectée par le capteur de vitesse 7 augmente. Par conséquent il est possible de produire une force intense d'assistance de braquage pendant le déplacement à faible vitesse, et de réduire la force d'assistance de braquage pendant le déplacement à grande vitesse.
La partie 41a de mémoire de caractéristiques de correction adaptative de l'angle de braquage mémorise des données caractéristiques déterminées de façon adéquate en fonction du type de véhicule par exemple sur la base d'expérimentations. Dans le cas de la figure 1, un courant correctif négatif I# correspond à l'angle de braquage ayant une valeur positive (dans un état dans lequel on braque vers la droite à partir du centre de l'angle de braquage), et un courant correctif positif I# correspond à l'angle de braquage ayant une valeur négative (dans un état lors du braquage vers la gauche à partir du centre de l'angle de braquage). Par conséquent on obtient une correction correspondant à la direction du couple nécessaire pour forcer le mécanisme de braquage 3 à revenir dans l'état de circulation en ligne droite.
La partie 42a de mémoire de caractéristiques de correction adaptative de vitesse mémorise également des données caractéristiques déterminées de façon adéquate conformément au type de véhicule par exemple sur la base d'expérimentations. Dans le cas de la figure 1, le gain correctif k supérieur dans les gammes de vitesses extrêmement faibles (hormis lorsque le moteur est arrêté) et dans les gammes de faibles vitesses, et le gain correctif k est réduit à presque 0 dans les gammes de vitesses moyennes et de vitesses élevées. Par conséquent dans les gammes de vitesses faibles et extrêmement faibles, le courant correctif I# apporte une contribution importante
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à la valeur du courant de consigne corrigé Iobj, qui amplifie une tendance à ramener le mécanisme de braquage 3 dans l'état de braquage correspondant à un déplacement rectiligne. Inversement, dans la gamme des vitesses moyennes et des vitesses élevées, la contribution du courant correctif I# est réduite, et le couple d'autoalignement à l'encontre d'une force de réaction appliquée par la surface de la route est appliquée au mécanisme de direction 3 conformément à la caractéristique intrinsèque du mécanisme de direction 3.
La figure 2 représente une vue montrant une caractéristique du couple lorsque le couple d'autoalignement à l'encontre d'une source de réaction appliquée par la surface de la route est synthétisé avec le couple produit, au moyen de la valeur corrective Ib fournie par la partie 24 de commande de correction du couple d'autoalignement. On indique que l'on peut obtenir une caractéristique de couple d'auto-alignement satisfaisante, sur la base de laquelle le couple d'auto-alignement augmente linéairement par rapport à un angle de braquage donné dans l'une quelconque des gammes de vitesses élevées, de vitesses moyennes, de faibles vitesses et de vitesses extrêmement faibles. En d'autres termes, même avec un véhicule possédant la caractéristique de couple d'autoalignement telle que représentée sur la figure 3, un excès et un manque du couple d'auto-alignement est compensé par une correction électrique effectuée par la partie 24 de commande de correction du couple d'auto-alignement, ce qui permet de corriger la caractéristique du véhicule en la réglant sur la caractéristique idéale du couple d'autoalignement.
De cette manière, même lorsqu'un véhicule présente à l'origine une faible aptitude à se déplacer en ligne droite, cette capacité peut être accrue au point que le véhicule puisse se déplacer en ligne droite de façon
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naturelle. De même le couple d'auto-alignement peut être corrigé par quantités à un degré important dans la gamme des vitesses ou dans la gamme d'angles de braquage, dans laquelle la capacité à se déplacer en ligne droite devient mauvaise, alors que la quantité de correction peut être réduite dans la gamme de vitesses ou dans la gamme d'angles de braquage, dans laquelle la capacité satisfaisante à se déplacer en ligne droite est maintenue.
On a donné une description d'une forme de réalisation de l'invention. Cependant on notera que l'invention peut être mise en oeuvre d'autres manières. Par exemple, dans la forme de réalisation ci-dessus, si la valeur Iobj du courant de consigne réglé par la partie 22 de réglage du courant de consigne, qui est corrigé en réponse à l'angle de braquage et à la vitesse, de telle sorte que la valeur corrigée Iobj du courant de consigne est utilisée pour compenser l'excès et le manque du couple d'auto-alignement. Sinon, la valeur du couple peut être introduite dans la partie 22 de réglage de la valeur du courant de consigne, qui est corrigée en réponse à l'angle de braquage de vitesse par exemple de sorte que la valeur Iobj du courant de consigne est corrigée et est utilisée pour compenser l'excès et le manque du couple d'autoalignement.
De même dans la forme de réalisation ci-dessus on a expliqué le cas où la caractéristique de couple d'autoalignement pour un véhicule est corrigée électriquement moyennant l'utilisation du moteur électrique M dans le dispositif de direction assistée électrique en tant que source d'entraînement. Cependant on peut prévoir une autre source d'entraînement en dehors de celle prévue dans le dispositif de direction assistée électrique, de sorte que la caractéristique de couple d'auto-alignement est améliorée par commande de la source d'entraînement prévue de façon additionnelle.
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Dans ce qui précède, on a décrit de façon détaillée des formes de réalisation de l'invention. On notera cependant que ces formes de réalisation représentent des exemples servant à fournir une compréhension claire du contenu technique de l'invention est que l'invention n'est pas limitée à ces exemples.
Claims (6)
1. Dispositif de correction de couple d'autoalignement pour un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte : une source d'entraînement (M) qui applique une force d'entraînement à un mécanisme de direction (3) du véhicule, des moyens (6) de détection de l'angle de braquage qui détectent un angle de braquage d'un organe d'actionnement, des moyens (7) de détection de la vitesse du véhicule, qui détectent une vitesse du véhicule, et des moyens (41) de compensation de couple d'autoalignement qui compensent un excès ou un manque de couple d'auto-alignement du véhicule par commande de la source d'entraînement sur la base de l'angle de braquage détecté par les moyens de détection de l' angle de braquage et sur la vitesse du véhicule détectée par les moyens de détection de la vitesse du véhicule.
2. Dispositif de correction de couple d'autoalignement pour un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (24) de compensation de couple d'auto-alignement comprennent : des moyens (41) de correction adaptative de l'angle de braquage qui produisent une valeur de correction adaptative de l'angle de braquage correspondant à l'angle de braquage détecté par les moyens de détection de l'angle de braquage, des moyens (42) de correction adaptative de la vitesse du véhicule qui produisent un gain correctif correspondant à la vitesse du véhicule détectée par les moyens de détection de la vitesse du véhicule, et des moyens (43) de traitement par multiplication qui calculent une valeur corrective par multiplication de la valeur corrective adaptative de l'angle de braquage au
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moyen du gain de correction produit dans les moyens de correction adaptative de la vitesse du véhicule, et en ce que les moyens (24) de compensation de couple d'auto-alignement compensent l'excès ou le manque de couple d'auto-alignement du véhicule par commande de la source d'entraînement sur la base de la valeur corrective calculée dans les moyens de traitement par multiplication.
3. Dispositif de correction de couple d'autoalignement pour un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (24) de compensation de couple d'auto-alignement comprennent : des moyens de mémoire (42a) qui mémorisent une caractéristique de correction de couple d'auto-alignement correspondant à la vitesse du véhicule, et des moyens de mémoire (41a) qui mémorisent la caractéristique de correction de couple d'auto-alignement correspondant à l'angle de braquage, et en ce que les moyens (24) de compensation de couple d'auto-alignement compensent l'excès et le manque du couple d'auto-alignement du véhicule par commande de la source d'entraînement sur la base des caractéristiques mémorisées dans les moyens de mémoire respectifs.
4. Dispositif de direction assistée électrique pour assister le braquage par transmission d'une force d'entraînement d'un moteur électrique à un mécanisme de direction (3) d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de l'angle de braquage, qui détectent un angle de braquage d'un organe d'actionnement, des moyens (6) de détection de la vitesse du véhicule, qui détectent une vitesse du véhicule, des moyens (22) de réglage d'une valeur de consigne d'entraînement qui règlent une valeur de consigne d'entraînement du moteur électrique (M),
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des moyens de compensation de couple d'autoalignement, qui compensent un excès et un manque de couple d'auto-alignement du véhicule par correction de la valeur de consigne d'entraînement réglée par les moyens (22) de réglage de la valeur de consigne d'entraînement sur la base de l'angle de braquage détecté par les moyens de détection de l'angle de braquage et sur la base de la vitesse du véhicule détectée par les moyens de détection de la vitesse du véhicule, et des moyens (30) d'activation du moteur (M) qui activent le moteur électrique sur la base de la valeur de consigne d'entraînement corrigée par les moyens de compensation de couple d'auto-alignement.
5. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (24) de compensation de couple d'auto-alignement incluent : des moyens (41) de correction adaptative de l'angle de braquage qui produisent une valeur de correction adaptative de l'angle de braquage correspondant à l'angle de braquage détecté par les moyens de détection de l'angle de braquage, des moyens (42) de correction adaptative de la vitesse du véhicule qui produisent un gain correctif correspondant à la vitesse du véhicule détectée par les moyens de détection de la vitesse du véhicule, et des moyens (43) de traitement par multiplication qui calculent une valeur corrective par multiplication de la valeur corrective adaptative de l'angle de braquage au moyen du gain de correction produit dans les moyens de correction adaptative de la vitesse du véhicule, et des moyens (22) de correction de la valeur de consigne d'entraînement qui corrigent la valeur de consigne d'entraînement réglée par les moyens de réglage de la valeur de consigne d'entraînement sur la base de la valeur corrective calculée dans les moyens de traitement par
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multiplication.
6. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de compensation du couple d'auto-alignement comprennent : des moyens de mémoire (42a) qui mémorisent une caractéristique de correction de couple d'auto-alignement correspondant à la vitesse du véhicule, et des moyens de mémoire (41a) qui mémorisent la caractéristique de correction de couple d'auto-alignement correspondant à l'angle de braquage, et des moyens de correction de la valeur de consigne d'entraînement qui corrigent la valeur de consigne d'entraînement réglée par les moyens (22) de réglage de la valeur de consigne d'entraînement sur la base des caractéristiques mémorisées dans les moyens de mémoire respectifs.
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