FR2877630A1 - Dispositif et procede d'assistance directionnelle pour vehicules a direction electromecanique - Google Patents

Abstract

Dispositif d'assistance directionnelle pour véhicules à direction électromécanique, des roues orientables étant reliées de manière entraînante à un moyen de direction (1) sur lequel un conducteur peut agir, et à un servomoteur électrique (2), un angle et/ou un moment d'assistance pouvant être calculés dans au moins un moyen de calcul (4) et l'angle et/ou le moment pouvant être appliqués par le servomoteur (2), réalisé sous forme de moteur de manoeuvre à position commandée. Une transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur (2) et le moyen de direction (1), et inversement, est possible ; la position du rotor du servomoteur (2) peut être déterminée par un capteur de position de moteur (55), à partir de quoi un angle de direction et/ou un angle de pignon absolus du système de direction électromécanique peuvent être calculés.

Description

L'invention concerne un dispositif et un procédé d'assistance

directionnelle pour véhicules à direction électromécanique.

On a déjà connaissance de dispositifs de direction électromécaniques dans lesquels, en plus d'un angle de direction donné par un conducteur au moyen d'un volant de direction, un moment d'assistance est appliqué par un servomoteur électrique par l'intermédiaire d'une liaison entièrement mécanique.

On a également connaissance, par exemple par le document DE 19 713 576 Al, de systèmes de direction pour véhicule automobile ayant au moins une roue orientable, un servomoteur et une transmission par superposition, le mouvement de direction déclenché par le conducteur et le mouvement déclenché par le servomoteur étant superposés au moyen de la transmission par superposition pour produire le mouvement directionnel de la roue orientable. Le servomoteur est habituellement un moteur à position commandée, notamment un moteur électrique. Habituellement, de tels systèmes de direction détectent l'angle de direction donné par le conducteur au moyen du volant de direction, et ce à l'aide d'un capteur d'angle de direction agissant de manière autonome, lequel est installé, indépendamment du servomoteur, sous forme de partie constitutive du système de direction et envoie un signal d'angle de direction à un appareil de commande.

Un inconvénient de cette manière de procéder consiste en ce qu'un nombre accru de capteurs particuliers coûteux est nécessaire pour assurer un fonctionnement satisfaisant du système de direction électromécanique, notamment si l'on désire la mise à disposition de fonctions supplémentaires relatives au confort de direction. Par exemple, dans un système de direction électromécanique, la présence d'un signal d'angle de direction est habituellement indispensable pour assurer une fonction active de rappel du volant de direction, lequel signal est en règle générale mis à disposition par un capteur d'angle de direction, par exemple après mesurage directement au niveau du volant de direction, de l'angle de direction donné par le conducteur. En l'occurrence, le capteur d'angle de direction est normalement l'un des nombreux capteurs du système de direction électromécanique. Ce faisant, les différents capteurs agissent en règle générale indépendamment les uns des autres; ils sont installés séparément dans le système de direction et, pour cette raison, ils ne sont pas en mesure de remplir plusieurs fonctions de manière intégrée, si bien que l'on ne peut renoncer à aucun des différents capteurs sans nuire à la fonctionnalité du système de direction. Mais avec le nombre croissant de capteurs qui sont indispensables à la fonctionnalité du système de direction, les coûts de l'ensemble du système de direction augmentent également, raison pour laquelle les réflexions sur la pertinence économique des capteurs gagnent de plus en plus en importance, elles aussi.

L'optimisation des capteurs d'un servosystème de direction électromécanique représente donc un problème qui n'est jusqu'ici pas encore résolu de manière satisfaisante par les procédés et les dispositifs usuels dont on a connaissance par l'état actuel de la technique. C'est pourquoi l'invention se fonde sur la problématique technique de créer un dispositif et un procédé d'assistance directionnelle améliorés pour véhicules à direction électromécanique, notamment en matière de capteurs.

Le problème technique est résolu dans le cadre d'un dispositif et d'un procédé d'assistance directionnelle pour véhicule à direction électromécanique dans lesquels des roues de véhicule orientables sont reliées de manière entraînante non seulement à un moyen de direction sur lequel un conducteur peut agir, mais aussi à un servomoteur électrique, un angle d'assistance et/ou un moment d'assistance pouvant être déterminés dans au moins un moyen de calcul et l'angle d'assistance et/ou le moment d'assistance pouvant être appliqués par le servomoteur, lequel est réalisé sous forme de moteur de manoeuvre à position commandée. Ledit problème est résolu en ce qu'une transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur et le moyen de direction, et inversement, est possible et en ce que la position du rotor du servomoteur peut être déterminée par un capteur de position de moteur, à partir de quoi il est alors possible de calculer un angle de direction et/ou un angle de pignon absolus du système de direction électromécanique.

L'invention se fonde en l'occurrence sur la connaissance qui consiste en ce que, si une transmission de moment et/ou de force est assurée entre le servomoteur et un moyen de direction tel que le volant de direction, et également inversement, le mesurage de l'angle de direction (c'est-à-dire de l'angle duquel le moyen de direction est dévié) ou de l'angle de pignon (c'est-à-dire de l'angle duquel le pignon situé à l'extrémité inférieure de l'arbre de direction est tourné) peut alors avoir lieu indirectement dans le système de direction électromécanique lui-même, en conséquence de quoi il est possible de renoncer à un capteur d'angle de direction distinct. Ceci est résolu selon l'invention en ce que la position du rotor du servomoteur est déterminée à l'aide d'un capteur de position de moteur et en ce qu'un signal d'angle de moteur est produit en fonction de la position du rotor, lequel signal est ensuite communiqué à un moyen de calcul, par exemple à un appareil de commande. Cet appareil de commande calcule alors, à l'aide d'un rapport de transmission total constant connu Ü de la transmission de servomoteur et de la transmission de direction, l'angle de pignon absolu (PR du système de direction électromécanique à partir dudit signal d'angle de moteur et il le rend utilisable par le système de direction électromécanique sans qu'aucun capteur d'angle de direction distinct ne soit nécessaire pour cela. On a alors 1R = (I)M / Ü, formule dans laquelle 4M est l'angle de moteur mesuré par le capteur de position de moteur. Ce faisant, l'angle de pignon (I)R apparaissant au niveau du pignon se distingue de l'angle de direction 4I, apparaissant au niveau du moyen de direction par un angle différentiel Ap. On a alors (1)R + Ap = (1)14. L'angle différentiel Ap est dû en premier lieu à la déformation élastique de l'arbre de direction provoquée par le moment de torsion directionnel et il est linéairement fonction de celle-ci. Si la torsion fondée sur la déformation élastique de l'arbre de direction est connue ou, au moins, peut être déterminée à l'avance, alors l'angle de direction (1)I, peut, si nécessaire, être déterminé de manière simple, directement à partir de l'angle de pignon 4R. En particulier, il est important pour le mode de fonctionnement de l'invention que le servomoteur et le moyen de direction, par exemple un volant de direction, soient mutuellement reliés l'un à l'autre de manière entraînante, c'est-à-dire que le moment d'assistance introduit par le servomoteur dans le système de direction ne soit pas seulement transmis au moyen de direction en agissant dans un sens, mais aussi que, inversement, le moment de direction appliqué par le conducteur sur le moyen de direction puisse être transmis à son tour au servomoteur pour y mettre le rotor en mouvement, par exemple mécaniquement. Dans le cas où le servomoteur est installé sur une crémaillère du système de direction, par exemple selon une disposition à axes parallèles ("Rack-Type") ou selon une disposition à double pignon ("Dual-Pinion-Type"), cela signifie que non seulement il se produit une transformation du moment d'assistance du servomoteur agissant de manière rotatoire, au moyen d'un dispositif de transmission, en une force de translation agissant sur la crémaillère, laquelle est alors à son tour transformée, par l'intermédiaire de la transmission de direction, en moment agissant de manière rotatoire sur l'arbre de direction, ce qui, en fin de compte, est ressenti par le conducteur sous forme d'assistance dans son mouvement directionnel, mais cela signifie également que ceci peut avoir lieu pareillement de manière inverse. Cela veut dire que non seulement la transmission de direction mais aussi la transmission du servomoteur doivent être agencées de telle sorte qu'un moment de direction rotatoire appliqué par le conducteur sur la transmission de direction à l'aide d'un moyen de direction, par exemple à l'aide du volant de direction, soit transformé en une force agissant de manière translative sur la crémaillère du système de direction, laquelle force doit à son tour pouvoir être convertie par la transmission du servomoteur en un moment agissant de manière rotatoire sur l'arbre de commande du servomoteur pour ainsi pouvoir dévier mécaniquement le rotor du servomoteur. Si, au lieu d'être effectuée par l'intermédiaire d'une crémaillère, l'introduction du moment d'assistance du servomoteur a lieu directement sur l'arbre de direction, par exemple dans un type de système de direction à colonne de direction assistée ("Column Type"), il n'y a alors aucune transformation de moments agissant de manière rotatoire en forces agissant de manière translative. Pourtant, il est nécessaire, ici aussi, que le servomoteur et le moyen de direction soient reliés ensemble de manière entraînante dans un rapport d'interdépendance mécanique agissant dans les deux sens.

Dans un mode de réalisation avantageux, un moment de torsion de direction exercé par le conducteur sur le moyen de direction, par exemple sur le volant de direction, est déterminé au moyen d'un capteur de moment de torsion directionnel. En règle générale, cela a lieu par l'intermédiaire d'un capteur de moment de torsion directionnel distinct, lequel fonctionne indépendamment de la détermination de l'angle de direction ou de l'angle de pignon absolu au moyen du capteur de position de moteur. Ce faisant, le capteur de moment de torsion directionnel peut être installé à l'intérieur du système de direction partout où il y a une transmission mécanique du moment de direction exercé par le conducteur à l'aide du moyen de direction, par exemple sur l'arbre de direction ou sur la crémaillère. Il est cependant également imaginable que le capteur de moment de torsion directionnel soit installé sur la transmission ou sur le rotor du servomoteur et qu'il y détermine le moment de torsion directionnel appliqué par le conducteur.

Dans un autre mode de réalisation avantageux, le capteur de position de moteur est réalisé sous forme de capteur multitour ("multiturn"). Les capteurs de position de moteur qui fonctionnent selon le principe unitour ("singleturn") sont fréquemment utilisés pour commuter les servomoteurs, et ce pour pouvoir déterminer la position du rotor - par exemple en effectuant une mesure angulaire au moyen d'un indicateur de rotation, lequel est capable de mesurer un angle compris entre 0 et 360 - afin d'alimenter correctement le servomoteur en courant. En l'occurrence, la détection de la position de moteur se limite uniquement à une rotation de moteur, ou même seulement à une partie d'une rotation de moteur. A la différence des capteurs unitours, un capteur multitour détermine non seulement l'angle entre 0 et 360 , mais il enregistre également le nombre de rotations effectuées par le rotor si bien que, en combinaison avec l'information unitour sur la position angulaire relative du rotor dans la limite d'une rotation, on peut de cette manière également détecter à tout moment la position absolue du rotor d'une machine électrique. Cela étant, le nombre de rotations réalisées par le rotor, nécessaire pour la position de moteur absolue, c'est-à-dire l'information multitour, peut être déterminé de différentes manières. D'une part, on peut effectuer une détection des rotations de moteur exclusivement par capteur, c'est-à-dire un mesurage mécanique et/ou électrique du nombre de rotations, par exemple à l'aide d'un compteur de rotations intégré dans le capteur de position de moteur. Il est cependant également imaginable que la détermination du nombre de rotations du rotor ait lieu uniquement par le calcul, par exemple en utilisant un logiciel, à l'aide des angles différentiels mesurés pendant le processus de direction par rapport à une valeur initiale à déterminer au départ. Dans ce cas, il faut qu'il y ait tout d'abord un calibrage du système de comptage, calibrage au cours duquel une valeur de référence pour un compteur de rotations virtuel est déterminée et est mémorisée dans une variable, valeur de référence qui représente alors la position "alignée" du système de direction. Cette "initialisation", comme on dit, est de préférence réalisée préalablement à la toute première livraison du véhicule ou bien au cours de l'entretien du système de direction effectué par le service après-vente. A partir de cette valeur de référence, on détecte alors régulièrement par capteur, à l'aide du capteur de position de moteur, dans un intervalle de temps déterminé At qui peut, par exemple, faire 1 ms, la position angulaire du rotor à l'aide d'une mesure angulaire unitour et on la compare à la dernière valeur angulaire mise en mémoire tampon dans une autre variable. Si, par rapport à la dernière valeur mise en mémoire, l'angle de rotor courant mesuré est supérieur à une amplitude de pas fixée antérieurement qui peut être définie comme étant, par exemple, de 180 , une position de compteur virtuelle est alors accrue d'un incrément. En cas d'amplitude de pas définie de 180 , deux incréments calculés correspondent alors chaque fois exactement à une rotation positive réelle du rotor de 360 qui est alors ajoutée à la position de compteur mémorisée au départ. Si, par rapport à la dernière valeur mise en mémoire, l'angle de rotor courant mesuré est inférieur, c'est-à-dire "plus négatif" que l'amplitude de pas négative fixée antérieurement, la position de compteur virtuelle est alors réduite d'un décrément. En cas d'amplitude de pas de 180 , deux décréments calculés correspondent alors chaque fois exactement à une nouvelle rotation négative réelle du rotor de 360 . L'amplitude de pas ainsi que l'intervalle de temps At peuvent être déterminés librement et dépendent de la précision recherchée du calcul, c'est-à-dire de la résolution désirée en ce qui concerne la détermination de position de rotor ou la détermination d'angle de direction. Plus l'amplitude de pas est petite, le nombre d'incréments ou de décréments qui représentent une rotation effective est grand et l'intervalle de temps de la mesure angulaire At est petit, plus le système de mesure est précis et le degré de finesse élevé. A partir du nombre de rotations du rotor calculé à l'aide de la position de compteur virtuelle et ensuite multiplié par 360 et à partir de l'angle unitour du rotor mesuré à l'instant courant, on peut donc calculer de cette manière, chaque fois dans des intervalles de temps périodiques At, une valeur approchée, utilisable dans la pratique, de l'angle de position de moteur absolu.

Dans un autre mode de réalisation avantageux, le signal du capteur de position de moteur est convertible, à l'aide d'un moyen de calcul, en un signal d'angle de direction et/ou de pignon qui peut être mis à disposition d'une manière qui s'étend sur l'ensemble du système. La position absolue de la rotation de moteur est détectée par le capteur de position de moteur et un signal d'angle de moteur qui est alors communiqué à un moyen de calcul, par exemple à un appareil de commande, est produit en fonction de la position du rotor du servomoteur. Cet appareil de commande peut ensuite déterminer l'angle de pignon absolu 1R à partir de ce signal d'angle de moteur, tel que décrit, à l'aide d'un rapport de transmission constant connu Ü de la transmission de direction du système de direction électromécanique et, à partir de là, produire un signal d'angle de pignon. Si la torsion élastique de l'arbre de direction est connue ou peut être déterminée à l'avance, on peut alors déterminer, également de manière simple, directement à partir de l'angle de pignon 4R apparaissant au niveau du pignon et à l'aide du moyen de calcul, l'angle de direction 4)L apparaissant au niveau de la direction et le signal d'angle de pignon peut donc, si on le souhaite, être converti en un signal d'angle de direction. L'information sur l'angle de direction ou l'angle de pignon donné par le conducteur est importante non seulement pour la fonctionnalité du système de direction électromécanique, mais elle peut également être mise à profit dans d'autres sous-systèmes d'un véhicule, par exemple dans des systèmes de régulation de la stabilité du véhicule, dans des systèmes de gestion du train de roulement ou dans des systèmes d'assistance au freinage. A cet effet, l'angle de pignon et/ou le signal d'angle de direction produits par le moyen de calcul peuvent être mis à la disposition des autres sous- systèmes du véhicule, par exemple par l'intermédiaire d'un système de bus, pour utilisation complémentaire, et ce sans qu'aucun capteur d'angle de direction distinct ne soit nécessaire pour cela.

Dans un autre mode de réalisation préféré, le signal d'angle de direction et/ou d'angle de pignon peut être soumis à un examen de vraisemblance à l'aide d'au moins une unité de référence supplémentaire. L'introduction d'une redondance supplémentaire crée ainsi la possibilité de vérifier la vraisemblance du signal d'angle de direction et/ou d'angle de pignon, ce qui contribue à augmenter la sécurité. On peut par exemple y parvenir en déterminant parallèlement, de deux manières différentes, la position absolue de la rotation de moteur nécessaire à la production du signal d'angle de moteur absolu, puis en comparant les résultats ensemble en permanence. Si, ce faisant, il apparaît des différences importantes, un signal d'erreur est produit. Il est cependant également imaginable que, par exemple, les instants des passages de l'arbre de direction par zéro, instants auxquels ce dernier a réalisé une ou plusieurs rotations complètes, soient détectés par un capteur existant et soient comparés aux instants où un signal qui correspond à une rotation de 360 ou à un multiple entier de ladite rotation est produit par le capteur de position de moteur. Si, à cette occasion, il apparaît des différences qui se situent en dehors d'une plage de tolérance définie antérieurement, un signal d'erreur est également produit.

Dans un autre mode de réalisation préféré, l'unité de référence est réalisée sous forme de transmetteur de vitesse de rotation. Le transmetteur de vitesse de rotation détecte, par capteur, le nombre absolu de rotations de moteur. Parallèlement à cela, la détermination du nombre courant de rotations de moteur a lieu par le calcul tel que décrit plus haut. Dans ce cas, il est imaginable que le signal d'angle de moteur absolu qui est produit par le capteur de position de moteur et qui est communiqué, par exemple, à une unité de calcul se compose de deux signaux partiels. Le premier signal partiel produit par le capteur de position de moteur contient alors l'information sur l'angle de moteur unitour et le deuxième signal partiel produit par le capteur de position de moteur contient alors l'information sur les rotations du rotor du servomoteur détectées par capteur, les deux signaux partiels pouvant être traités indépendamment l'un de l'autre dans l'unité de calcul. L'algorithme de comptage de l'unité de calcul qui sert à déterminer les rotations de moteur par le calcul est alors soumis à un examen de vraisemblance en comparant le nombre de rotations de l'arbre moteur calculé à l'instant courant au nombre de rotations détecté par capteur. Il y a une erreur lorsque la différence entre le nombre mesuré et le nombre calculé des rotations de moteur est supérieure à une valeur de tolérance définie.

Dans un autre mode de réalisation préféré, l'unité de référence est intégrée dans un capteur de moment de torsion. Dans ce cas, l'arbre de direction est muni d'une marque de référence qui, outre le mesurage du moment de torsion, permet de détecter le passage de l'arbre de direction par zéro. Cela peut par exemple avoir lieu en intégrant un élément commutant supplémentaire dans le capteur de moment de torsion, lequel élément délivre un signal, par exemple lors du départ en ligne droite ainsi qu'à chaque multiple entier d'une rotation de 360 de l'arbre de direction. Cela peut être un simple commutateur ou bien, par exemple, un capteur analogique à effet Hall. Les instants auxquels un signal est produit, et par conséquent auxquels un passage de l'arbre de direction par zéro est indiqué, peuvent alors être comparés, par exemple dans une unité de calcul, aux instants auxquels le signal d'angle de pignon ou d'angle de direction déterminé au moyen du capteur de position de moteur correspond à un angle de pignon ou de direction de 360 ou à un multiple entier de cet angle. Si les écarts des instants entre eux dépassent une valeur de tolérance à fixer antérieurement, un message d'erreur est produit et on indique par conséquent qu'il doit y avoir un défaut dans le système.

Cette manière de procéder peut par conséquent servir de sécurité supplémentaire dans le cadre de l'examen de vraisemblance du signal d'angle de pignon ou d'angle de direction. Il est ce faisant imaginable que l'angle de position de moteur absolu nécessaire pour produire le signal d'angle de pignon ait été détecté de manière métrologique à l'aide d'un transmetteur de vitesse de rotation ou bien ait été déterminé par le calcul, les deux procédés pouvant également être employés parallèlement à des fins de référencement mutuel et l'examen de vraisemblance à l'aide du capteur de moment de torsion ne représentant qu'une autre redondance supplémentaire servant à augmenter la fiabilité du système de direction.

Dans un autre mode de réalisation préféré, la transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur et le moyen de direction a lieu au moins par l'intermédiaire d'un mécanisme à recirculation de billes.

Il est important pour le mode de fonctionnement de la solution conforme à l'invention que le servomoteur et le moyen de direction soient reliés ensemble de manière mutuellement entraînante, c'est-à-dire que non seulement le moment d'assistance introduit par le servomoteur dans le système de direction soit transmis au niveau du moyen de direction en agissant dans un sens, mais encore que, inversement, le moment de direction appliqué par le conducteur sur le moyen de direction puisse être transmis à son tour au servomoteur pour y mettre le rotor en mouvement, par exemple mécaniquement. Dans ce cas, il est particulièrement avantageux d'utiliser un mécanisme à recirculation de billes, par exemple pour traduire le moment de l'arbre de commande du servomoteur agissant de manière rotatoire en une force de translation d'une crémaillère. Outre une réduction du coefficient de friction et des pertes de transmission qui en résultent, les mécanismes à recirculation à billes offrent, entre autres, l'avantage de pouvoir réduire le jeu de filetage à un minimum. Il est cependant également imaginable que, pour la transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur et le moyen de direction, des commandes à pignon, des engrenages à vis sans fin ou d'autres moyens de transmission de moment et/ou de force connus soient utilisés, dans la mesure où le servomoteur et le moyen de direction sont reliés ensemble de manière entraînante dans un rapport d'interdépendance mécanique fonctionnant dans les deux sens. Dans le cas d'engrenages à vis sans fin, ceci peut également être chaque fois assuré par des mesures de soutien telles qu'une denture oblique de la crémaillère ou par une pente suffisamment élevée du filetage hélicoïdal.

Dans un autre mode de réalisation, le moment d'assistance appliqué par le servomoteur peut être introduit dans le système de direction électromécanique au moins par l'intermédiaire d'une crémaillère. La disposition du servomoteur à proximité de la crémaillère et une introduction du moment d'assistance ayant lieu également par l'intermédiaire de la crémaillère permettent une disposition particulièrement rigide du sous-ensemble concerné. Cela permet avantageusement d'exercer des forces de crémaillère plus élevées, notamment dans les grands véhicules pouvant avoir des charges par essieu relativement élevées.

Dans une variante, le moment d'assistance appliqué par le servomoteur peut être introduit dans le système de direction électromécanique au moins par l'intermédiaire d'un arbre de direction. Une direction électromécanique dotée d'une colonne de direction assistée et, avec cela, une disposition du servomoteur directement sur l'arbre de direction, arbre par l'intermédiaire duquel l'introduction du moment d'assistance a alors également lieu, permet notamment d'obtenir un type de construction particulièrement compact.

L'invention est expliquée en détail, ci-après, au moyen d'un mode de réalisation préféré. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un système de direction électromécanique à assistance directionnelle; et la figure 2 est une représentation schématique d'un procédé servant à déterminer l'angle de pignon par le calcul, avec examen de vraisemblance supplémentaire à l'aide d'un angle de position de moteur absolu détecté de manière métrologique.

La figure 1 montre schématiquement un système de direction électromécanique à assistance directionnelle, lequel comprend un moyen de direction, réalisé sous forme de volant de direction 1, et un servomoteur 2 qui sont reliés à une crémaillère 3 par l'intermédiaire d'une transmission de direction 11 et d'une transmission de servomoteur 21 réalisée sous forme de mécanisme à recirculation de billes. La crémaillère 3 est reliée, de manière pouvant être commandée et par l'intermédiaire d'une liaison de direction connue, non représentée, à des roues orientables, également non représentées, d'un véhicule. Le moyen de direction 1 est en liaison active avec la crémaillère 3 par l'intermédiaire d'un arbre de direction 10, réalisé sous forme de ressort à barre de torsion, et de la transmission de direction 11. En outre, le moyen de direction 1 et le servomoteur 2 sont reliés ensemble, en étant en liaison active mutuelle, par l'intermédiaire de l'arbre de direction 10, de la transmission de direction 11, de la crémaillère 3 et de la transmission de servooteur 21. Pour délivrer une assistance directionnelle, le servomoteur 2 applique complémentairement un moment d'assistance calculé dans une unité de calcul 4 qui est réalisée sous forme d'appareil de commande. Le moment d'assistance est déterminé en fonction d'une situation de marche du véhicule. La situation de marche peut être décrite par l'angle de pignon 4R, la vitesse angulaire de pignon eR, la vitesse de déplacement v et le moment de torsion directionnel T. La position du rotor du servomoteur est déterminée au moyen d'un capteur de position de moteur réalisé sous forme de capteur multitour 55. Un signal d'angle de moteur, qui est ensuite communiqué à l'unité de calcul 4, est produit en fonction de l'angle de moteur 4M du rotor. Puis, à partir de ce signal d'angle de moteur, l'unité de calcul 4 détermine l'angle de pignon absolu 4R du système de direction électromécanique à l'aide d'un rapport de transmission total constant connu Ü de la transmission de servomoteur 21 et de la transmission de direction 11. Cela étant, si 4)M est l'angle de moteur mesuré par le capteur de position de moteur 55, on a(1)R = / Ü. La vitesse angulaire de pignon 4 R est déterminée dans l'unité de calcul 4 en effectuant une dérivation à partir de l'angle de pignon 4R. La vitesse de déplacement v est enregistrée au moyen d'un capteur 54, par exemple un compteur de vitesse. Le moment de torsion directionnel Tg est détecté par un capteur de moment de torsion 51. Toutes les valeurs de la situation de marche enregistrées sont envoyées à l'unité de calcul 4. Un moment d'assistance servant à l'assistance directionnelle du conducteur est calculé dans l'unité de calcul 4 au moyen de ces données. L'unité de calcul 4 communique l'angle de pignon absolu 4R, sous forme de signal d'angle de pignon 45, à un système de bus 30, endroit à partir duquel il est mis à la disposition d'autres sous- systèmes de véhicule d'une manière qui s'étend sur l'ensemble du système, par exemple à la disposition d'un système 35 servant à réguler la stabilité du véhicule.

La figure 2 montre schématiquement les phases de travail d'un procédé servant à déterminer l'angle de pignon par le calcul, avec examen de vraisemblance supplémentaire à l'aide d'un angle de position de moteur absolu détecté de manière métrologique. En l'occurrence, ces phases de travail se déroulent de préférence à l'intérieur d'une unité de calcul 4. Ce faisant, les unités de travail nécessaires à la mise en oeuvre du procédé peuvent être réalisées sous forme de composants matériels, mais aussi sous forme logicielle. Avant la première mise en fonctionnement du véhicule, le système de direction doit tout d'abord être étalonné et initialisé. Cela a lieu en ce qu'un signal de rotation de moteur 20 détecté par capteur, lequel a été produit par le capteur de position de moteur en fonction des rotations effectuées par le rotor du servomoteur 2, est envoyé à l'unité de calcul 4 par l'intermédiaire de l'unité de commutation 22. Ce signal de rotation de moteur 20 représente une position de compteur virtuelle relative aux rotations du rotor du servomoteur 2 et il est mis en mémoire tampon dans l'unité de mémoire 5.

Parallèlement à cela, pendant que les roues orientables du véhicule, non représentées, se trouvent en position "alignée", on envoie à l'unité de calcul 4, également par l'intermédiaire d'une unité de commutation 22, un signal d'initialisation 19 pour définir ainsi la position de compteur virtuelle mémorisée dans l'unité de mémoire 5 en tant que valeur de référence, laquelle représente la position "alignée" du système de direction. De plus, l'unité de mémoire 13 est mise à zéro, ce qui correspond également à la position "alignée" du système de direction. Lorsque le véhicule fonctionne, la position angulaire du rotor est alors détectée par capteur à partir de cette valeur de référence, au moyen d'une mesure angulaire unitour effectuée par le capteur de position de moteur 55, et elle est transmise sous forme de signal d'angle de moteur unitour 12 à l'unité de calcul 4. Le signal 12 est en l'occurrence extrait par l'unité de calcul 4 à intervalles de temps réguliers At = 1 ms. A l'aide du soustracteur 14, on forme la différence entre le signal d'angle de moteur unitour 12 et la valeur mémorisée dans l'unité de mémoire 13, laquelle est encore à zéro au début du fonctionnement. La valeur courante du signal d'angle de moteur unitour 12 est ensuite mise en mémoire tampon dans l'unité de mémoire 13 et l'ancienne valeur est écrasée. La valeur calculée par le soustracteur 14 est ensuite communiquée, d'une part, à une première unité de comparaison 15 et, d'autre part, à une deuxième unité de comparaison 17. Ceci est renouvelé périodiquement à intervalle de temps de 1 ms, et ce avec la valeur différentielle courante, laquelle résulte de l'angle de moteur unitour 12 courant mesuré chaque fois et de la dernière valeur mise en mémoire dans l'unité de mémoire 13. Dans les unités de comparaison 15 et 17, les différences périodiquement calculées sont cumulées et sont comparées, d'une part, dans l'unité de comparaison 15, à une amplitude de pas définie de 180 et, d'autre part, dans la deuxième unité de comparaison 17, à une amplitude de pas négative définie de 180 . Dès que la somme des valeurs différentielles, entre la valeur courante et la dernière valeur du signal d'angle de moteur unitour 12, cumulées est supérieure à 180 , un signal de décrément, qui correspond à la valeur - 1, est formé par l'unité de comparaison 15 et est transmis à l'additionneur / soustracteur 18. Par ailleurs, l'amplitude de pas de 180 est retranchée de la valeur différentielle cumulée avant qu'une nouvelle valeur différentielle qui arrive soit traitée. Dès que la somme des valeurs différentielles, entre la valeur courante et la dernière valeur du signal d'angle de moteur unitour 12, cumulées est inférieure à, c'està-dire "plus négative" que - 180 , un signal d'incrément, qui correspond à la valeur 1, est formé par l'unité de comparaison 17 et est transmis à l'additionneur / soustracteur 18. Par ailleurs, l'amplitude de pas de 180 est rajoutée à la valeur différentielle cumulée avant qu'une nouvelle valeur différentielle qui arrive soit traitée. L'incrément ou le décrément parvenant à l'additionneur / soustracteur 18 est alors rajouté ou retranché à la valeur mise en mémoire dans l'unité de mémoire 5 qui représente le nombre de rotations du rotor. Le résultat provisoire représente alors le nombre de demi-rotations du rotor calculé à l'instant courant et il est ensuite transmis à l'unité de commutation 22. Depuis cet endroit, il est retransmis, sous forme de signal de rotation de moteur 40 calculé à l'instant courant, d'une part à l'unité de mémoire 5 et y est mis en mémoire tampon.

D'autre part, il est retransmis par l'unité de commutation 22 au multiplicateur 6, où il est tout d'abord multiplié par 0,5 (puisqu'un incrément ou un décrément correspond à une demi-rotation positive ou négative de 180 du rotor) puis par 360 . Le résultat correspond alors à un angle qui exprime le nombre entier de rotations du rotor. Le signal d'angle de moteur unitour courant 12 est alors rajouté à cette valeur dans l'additionneur 7. Ce résultat provisoire correspond alors à l'angle de position de moteur absolu 4M du servomoteur 2 calculé à l'instant courant. Il est alors multiplié, au moyen du multiplicateur 8, par le rapport de transmission global constant Ü de la transmission de servomoteur 21 et de la transmission de direction 11, ce qui donne alors le signal d'angle de pignon 45, lequel correspond à l'angle de pignon absolu (1)R du système de direction électromécanique. Parallèlement à cela a lieu un examen de vraisemblance du nombre de rotations du rotor calculé à l'instant courant. Le signal de rotation de moteur 40 calculé à l'instant courant est, de plus, transmis par l'unité de commutation 22 au soustracteur 23. En outre, il s'y trouve le signal de rotation de moteur courant 20 détecté par capteur, lequel a été produit par le capteur de position de moteur 55 en fonction des rotations effectuées par le rotor du servomoteur 2. La différence est formée dans le soustracteur 23 à partir des deux signaux et elle est transmise à l'unité de comparaison 25. La différence y est comparée à une valeur de tolérance T définie antérieurement. Si la différence est supérieure à la valeur de tolérance T, un signal d'erreur 50 qui indique une différence trop grande, et par conséquent un défaut éventuel dans le système, est produit.

Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'assistance directionnelle pour véhicules à direction électromécanique, des roues de véhicule orientables étant reliées de manière entraînante non seulement à un moyen de direction (1) sur lequel un conducteur peut agir, mais aussi à un servomoteur électrique (2), un angle d'assistance et/ou un moment d'assistance pouvant être déterminés dans au moins un moyen de calcul (4) et l'angle d'assistance et/ou le moment d'assistance pouvant être appliqués par le servomoteur (2), lequel est réalisé sous forme de moteur de réglage à position commandée, caractérisé en ce qu'une transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur (2) et le moyen de direction (1), et également inversement, est possible et en ce que la position du rotor du servomoteur (2) peut être déterminée par un capteur de position de moteur (55), à partir de quoi il est alors possible de calculer un angle de direction et/ou un angle de pignon absolus du système de direction électromécanique.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moment de torsion directionnel exercé par le conducteur sur le moyen de direction (1) peut être déterminé au moyen d'un capteur de moment de torsion directionnel (51).

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de position de moteur (55) est réalisé sous forme de capteur multitour.

4. Dispositif selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le signal du capteur de position de moteur (55) peut être transformé, à l'aide d'un moyen de calcul (4), en un signal d'angle de direction et/ou d'angle de pignon (45), lequel peut être mis à disposition d'une manière qui s'étend sur l'ensemble du système.

5. Dispositif selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le signal d'angle de direction et/ou d'angle de pignon (45) peut subir un examen de vraisemblance à l'aide d'au moins une unité de référence supplémentaire.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de référence est réalisée sous forme de transmetteur de vitesse de rotation.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de référence est intégrée dans un capteur 10 de moment de torsion (51).

8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'unité de référence est disposée sur l'arbre de direction (10).

9. Dispositif selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que la transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur (2) et le moyen de direction (1) a lieu au moins par l'intermédiaire d'un mécanisme à recirculation de billes.

10. Dispositif selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le moment d'assistance appliqué par le servomoteur (2) peut être introduit dans le système de direction électromécanique au moins par l'intermédiaire d'une crémaillère (3).

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moment d'assistance appliqué par le servomoteur (2) peut être introduit dans le système de direction électromécanique au moins par l'intermédiaire d'un arbre de direction (10).

12. Procédé d'assistance directionnelle pour véhicules à direction électromécanique, des roues de véhicule orientables étant reliées de manière entraînante non seulement à un moyen de direction (1) sur lequel un conducteur peut agir, mais aussi à un servomoteur électrique (2), un angle d'assistance et/ou un moment d'assistance pouvant être déterminés dans au moins un moyen de calcul (4) et l'angle d'assistance et/ou le moment d'assistance pouvant être appliqués par le servomoteur (2), lequel est réalisé sous forme de moteur de manoeuvre à position commandée, caractérisé en ce qu'une transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur (2) et le moyen de direction (1), et également inversement, est possible et en ce que la position du rotor du servomoteur (2) est déterminée par un capteur de position de moteur (55), à partir de quoi on calcule alors un angle de direction et/ou un angle de pignon absolus du système de direction électromécanique.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un moment de torsion directionnel exercé par le conducteur sur le moyen de direction (1) est déterminé au moyen d'un capteur de moment de torsion directionnel (51).

14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le capteur de position de moteur (55) est réalisé sous forme de capteur multitour.

15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le signal du capteur de position de moteur (55) est transformé, à l'aide du moyen de calcul (4), en signal d'angle de direction et/ou d'angle de pignon (45), lequel est mis à disposition d'une manière qui s'étend sur l'ensemble du système.

16. Procédé selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le signal d'angle de direction et/ou d'angle de pignon (45) peut subir un examen de vraisemblance à l'aide d'au moins une unité de référence supplémentaire.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en 30 ce que l'unité de référence est réalisée sous forme de transmetteur de vitesse de rotation.

18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'unité de référence est intégrée dans un capteur de moment de torsion (51).

19. Procédé selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que l'unité de référence est disposée sur l'arbre de direction (10).

20. Procédé selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que la transmission de moment et/ou de force entre le servomoteur (2) et le moyen de direction (1) a lieu au moins par l'intermédiaire d'un mécanisme à recirculation de billes.

21. Procédé selon l'une des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que le moment d'assistance appliqué par le servomoteur (2) est introduit dans le système de direction électromécanique au moins par l'intermédiaire d'une crémaillère (3).

22. Procédé selon l'une des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que le moment d'assistance appliqué par le servomoteur (2) est introduit dans le système de direction électromécanique au moins par l'intermédiaire d'un arbre de direction (10).