FR2682659A1 - Appareil de commande de direction a puissance electrique. - Google Patents
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Abstract
Dans un appareil de commande de direction à puissance électrique, un circuit de traitement de signaux (200) pour un capteur de couple (2) servant à détecter un couple de direction et un circuit de commande (100) servant à commander l'entraînement d'un moteur électrique (M) d'assistance de direction, sur la base du résultat du traitement du signal par le circuit de traitement de signaux (200), sont formés sur la même plaquette de circuit (3) commune. La plaquette de circuit (3) commune est montée à l'intérieur d'un boîtier renfermant le capteur de couple (2), d'un boîtier renfermant un arbre de direction ou d'un boîtier renfermant un mécanisme de direction.
Description
* 1
Appareil de commande de direction à puissance électrique.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Domaine de l'invention La présente invention concerne un appareil de commande de direction à puissance électrique pour assister
la force nécessaire pour faire tourner le volant d'un vé-
hicule.
Description de l'état de la technique
Un appareil de commande de direction a puissance électrique pour véhicule utilise un moteur électrique pour assister la force de direction nécessaire pour diriger le véhicule L'appareil de commande de direction à puissance électrique comprend un mécanisme de direction qui est relié
à un volant par un arbre et est pourvu d'un capteur de cou-
ple sans contact pour détecter la force de rotation qui est appliquée sur le volant, ainsi que le moteur électrique pour assister l'actionnement du mécanisme de direction Le moteur électrique est actionné en réponse au couple détecté par le capteur de couple, de manière à réduire la force de
direction appliquée sur le volant.
Le capteur de couple a la construction qui est représentée par exemple sur la figure 1 La figure 1 est
une vue en coupe transversale d'un capteur de couple utili-
-2-
sé dans un appareil usuel de commande de direction à puis-
sance électrique La référence numérique la désigne un ar-
bre primaire relié à un volant (non représenté), et l'arbre
primaire la est relié de manière concentrique, par une bar-
re de torsion lc, à un arbre de sortie lb qui est relié à un mécanisme de direction (non représenté) Un capteur de couple sans contact 2 est monté au point de connexion de l'arbre primaire la et de l'arbre de sortie lb et contient
un coupleur magnétique 22 dans son boîtier 21, dont le cou-
plage magnétique varie en fonction de la torsion effectuée par la barre de torsion lc Le capteur de couple 2 détecte
le changement de couplage magnétique et effectue le traite-
ment d'un signal prédéterminé, en fonction du changement détecté, pour mesurer le couple de direction appliqué sur
la barre de torsion lc Un circuit de traitement des si-
gnaux (non représenté), formé sur une plaquette de circuit 23 de capteur de couple disposée à l'extérieur du coupleur magnétique 22 dans le boîtier 21, sert au traitement des signaux.
Le résultat du traitement des signaux par le cir-
cuit de traitement des signaux (le signal de détection de couple) est entré dans un circuit de commande 30 formé sur une plaquette de circuit de commande (non représentée) qui est disposée à un endroit prédéterminé à l'extérieur du capteur de couple 2 Le circuit de commande 30 commande l'entraînement du moteur électrique en fonction du couple
de direction mesuré par le capteur de couple 2.
Cependant, dans l'appareil usuel de direction de commande à puissance électrique décrit ci-dessus, étant donné que la plaquette de circuit 23 à capteur de couple et
la plaquette de circuit de commande sont disposées respec-
tivement à des endroits séparés, le nombre des composants et l'heure de main d'oeuvre nécessaires à la production de l'appareil augmentent en conséquence, ce qui conduit à une
augmentation du coût de production de l'appareil.
-3-
RESUME DE L'INVENTION
Un objet de l'invention est de réaliser un appa-
reil de direction de commande à puissance électrique qui permet de réduire à la fois le nombre des composants et l'heure de main d'oeuvre nécessaires à sa production. Un autre objet de l'invention est de réaliser un appareil de commande de direction à puissance électrique
qui permet de réduire le coût de production.
Dans l'appareil de commande direction à puissance électrique selon l'invention, un circuit de traitement de signaux d'un capteur de couple servant à détecter un couple de direction et circuit de commande servant à commander l'entraînement d'un moteur d'assistance de direction sur la base du résultat du traitement des signaux par le circuit
de traitement des signaux, sont formés sur la même plaquet-
te de circuit La plaquette de circuit est montée, par
exemple, à l'intérieur du boîtier du capteur de couple.
Selon l'invention, étant donné que le circuit de traitement des signaux pour le capteur de couple et que le circuit de commande pour commander l'entraînement du moteur sont formés sur la même plaquette de circuit, le nombre des
composants et l'heure de main d'oeuvre sont réduits, compa-
rés à un agencement nécessitant que ces circuits soient formés sur des plaquettes de circuit séparées Le nombre
réduit des composants contribue à diminuer le coût de pro-
duction. Les objets et caractéristiques de l'invention, et
d'autres encore, apparaîtront plus clairement dans la des-
cription détaillée suivante, avec les dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un capteur de couple utilisé dans un appareil usuel de
commande de direction à puissance électrique.
La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un capteur de couple utilisé dans un appareil de commande -4-
de direction à puissance électrique selon l'invention.
La figure 3 est une vue en coupe transversale
selon la droite III-III de la figure 2.
La figure 4 est un schéma fonctionnel montrant la configuration d'un circuit de commande pour l'appareil de
commande de direction à puissance électrique selon l'inven-
tion.
La figure 5 est un schéma montrant les caracté-
ristiques fonctionnelles d'un premier circuit générateur de fonctions et d'un deuxième circuit générateur de fonctions
dans le circuit de commande.
La figure 6 est une vue en coupe transversale montrant une autre construction possible pour le limiteur
de couple de la présente forme de réalisation.
La figure 7 est une vue de face d'un autre type d'appareil de commande de direction à puissance électrique,
montrant la position de montage de la plaquette de circuit.
La figure 8 est un schéma fonctionnel montrant un autre exemple du circuit de commande pour l'appareil de
commande de direction à puissance électrique selon l'inven-
tion. La figure 9 est un schéma des circuits montrant les configurations d'un détecteur de températures et d'un
circuit limiteur.
La figure 10 est un schéma caractéristique mon-
trant la relation entre la température détectée par le dé-
tecteur de température et le courant d'entraînement du mo-
teur. La figure 11 est un schéma fonctionnel montrant un autre exemple de l'appareil de commande de direction à
puissance électrique selon l'invention.
La figure 12 est un schéma caractéristique mon-
trant la relation entre la vitesse détectée par un capteur
de vitesse du véhicule et le courant d'entraînement du mo-
teur.
-5-
DESCRIPTION DES FORMES DE REALISATION PREFEREES
Maintenant, on décrit les formes de réalisation
préférées de la présente invention en se référant aux des-
sins annexés.
La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un capteur de couple utilisé dans un appareil de commande
de direction à puissance électrique selon la présente in-
vention, et la figure 3 est une vue en coupe transversale
selon la droite III-III de la figure 2.
Le chiffre de référence la désigne un arbre pri-
maire relié à un volant (non représenté) L'arbre primaire
la est relié de manière concentrique, par une barre de tor-
sion 1 c, à un arbre de sortie lb qui est relié à un méca-
nisme de direction (non représenté) Un capteur de couple sans contact 2 est monté au point de connexion de l'arbre
primaire la et de l'arbre de sortie lb et contient un cou-
pleur magnétique 22 dans son boîtier 21, dont le couplage magnétique varie en fonction de la torsion effectuée par la barre de torsion lc Le capteur de couple 2 détecte le changement de couplage magnétique et effectue le traitement
d'un signal prédéterminé, en fonction du changement détec-
té, pour mesurer le couple de direction appliqué sur la
barre de torsion lc.
Un circuit de traitement des signaux (non repré-
senté), formé sur une plaquette de circuit 3 disposée à
l'extérieur du coupleur magnétique 22 à l'intérieur du boî-
tier 21, sert au traitement des signaux dans le capteur de couple 2 Le résultat du traitement des signaux par le circuit de traitement des signaux (c'est-à-dire le signal
de détection de couple) est transmis à un circuit de com-
mande (non représenté) qui est formé sur la plaquette de circuit 3 Le circuit de commande commande l'entraînement d'un moteur sur la base du couple mesuré par le capteur de couple 2 De cette manière, le circuit de traitement des signaux et le circuit de commande sont formés tous les deux -6-
sur la même plaquette de circuit 3, ce qui est rendu possi-
ble grâce à la simplification des circuits de commande, de
la manière qu'on décrira ultérieurement.
Un boîtier 4, qui renferme essentiellement des composants procurant la puissance d'assistance de direc- tion, est fixé du côté de l'arbre de sortie lb du boîtier
21 A l'intérieur du boîtier 4 et à mi-distance de la lon-
gueur axiale de l'arbre de sortie lb, une roue hélicoïdale 51 à large diamètre est fixée sur l'arbre de sortie lb, de sorte que l'arbre de sortie lb tourne avec la rotation de la roue hélicoïdale 51 La roue hélicoïdale 51 s'engrène avec une vis sans fin 52 qui est mise en rotation par la
force d'actionnement d'un moteur M d'assistance de direc-
tion, formant ainsi un mécanisme d'entraînement à vis sans
fin qui constitue le mécanisme de commande de direction.
La vis sans fin 52 est supportée à ses deux ex-
trémités axiales par des paliers 52 a et 52 b à l'intérieur
du boîtier 4 Le moteur M d'assistance de direction compor-
te un arbre moteur 6 qui est supporté au centre par un rou-
lement à billes 61 qui est centré dans un carter 60 du mo-
teur M L'arbre moteur 6 est monté de telle manière que la surface terminale de l'arbre moteur 6 est située en face
d'une surface terminale de la vis sans fin 52, avec un es-
pace prédéterminé entre elles L'arbre moteur 6 du moteur M et la vis sans fin 52 sont couplés ensemble par un limiteur
de couple 7 prévu entre eux.
Un premier élément de frottement 71 en forme de disque, formant une partie du limiteur de couple 7, est
fixé sur l'arbre moteur 6 de façon concentrique à la maniè-
re d'une cannelure, à un emplacement situé à une distance prédéterminée de l'extrémité de l'arbre, en direction du moteur M, et un deuxième élément de frottement 72 en forme de disque, formant aussi une partie du limiteur de couple 7, est fixé sur une des extrémités de la vis sans fin 52,
de façon concentrique à la manière d'une cannelure Le pre-
-7-
mier élément de frottement 71 est formé d'une partie cylin-
drique 71 a comportant une base fermée fixée sur l'arbre mo-
teur 6, et d'une plaque de frottement 71 b en forme de dis-
que, s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la périphérie de la portion cylindrique 71 a Le deuxième élé- ment de frottement 72 est formé d'une bosse 72 a fixée sur la vis sans fin et d'une plaque de frottement 72 b en forme de disque, s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la bosse 72 a Les surfaces respectives de la plaque de
frottement 71 b et de la plaque de frottement 72 b sont oppo-
sées entre elles.
La bosse 72 a du deuxième élément de frottement 72
est pourvue d'une rainure circulaire découpée à une profon-
deur prédéterminée dans sa surface intérieure, située à
l'intérieur du premier élément de frottement 71 Un roule-
ment à billes 72 c qui supporte la partie terminale de l'ar-
bre moteur 6 est monté à l'intérieur de la rainure circu-
laire Une plaque de support 73 en forme de disque, qui forme une partie du limiteur de couple 7, est fixée sur la partie de l'arbre moteur 6 entre le premier élément de frottement 71 et le roulement à billes 61 Un ressort 74,
qui forme aussi une partie du limiteur de couple 7, est in-
terposé entre la plaque de support 73 et la plaque de frot-
tement 71 b du premier élément de frottement 71.
Dans le limiteur de couple 7 ainsi formé, pendant la rotation normale du moteur M, la plaque de frottement 71 b du premier élément de frottement 71 est pressée contre
la plaque de frottement 72 b du deuxième élément de frotte-
ment 72 par la force de pression du ressort 74, de sorte
que le premier élément de frottement 71 et le deuxième élé-
ment de frottement 72 sont contraints de tourner ensemble pour transmettre la force de rotation du moteur M à la vis sans fin 52, la force de rotation étant transmise à l'arbre
de sortie lb, au niveau de la puissance d'assistance de di-
rection, par l'intermédiaire de la vis sans fin 52 et de la -8- roue hélicoïdale 51 Si le moteur M se bloque et que dans ce cas, une force excessive est exercée sur la vis sans fin 52 par l'action de direction, cette force excessive oblige
la plaque de frottement 72 b du deuxième élément de frotte-
ment 72 à glisser contre la plaque de frottement 71 b du premier élément de frottement 71, surmontant la force de
pression du ressort 74, empêchant ainsi l'incapacité de ma-
noeuvre de direction par le volant, qui serait due au blo-
cage du moteur M De cette manière, une direction manuelle
est rendue possible.
On décrit maintenant un circuit de commande pour l'appareil de commande de direction à puissance électrique selon l'invention La figure 4 est un schéma fonctionnel
montrant la configuration du circuit de commande pour l'ap-
pareil de commande de direction à puissance électrique se-
lon l'invention, et la figure 5 est un schéma montrant les caractéristiques fonctionnelles d'un premier circuit 10 la
générateur de fonctions et d'un deuxième circuit 101 b géné-
rateur de fonctions dans le circuit de commande.
Le chiffre de référence 100 désigne le circuit de commande Un circuit 200 de traitement de signaux pour le capteur de couple 2 émet des valeurs de détection de couple
sous la forme de signaux appariés, TM et TS, qui sont en-
trés dans le circuit de commande 100 Dans le circuit de commande 100, les valeurs de détection de couple TM et TS
sont amenées respectivement au premier circuit 10 la généra-
teur de fonctions et au deuxième circuit 101 b générateur de
fonctions, chacun d'eux sortant une valeur I de courant ci-
ble d'essai pour entraîner le moteur Les valeurs TM et TS
de détection de couple sont amenées aussi à un premier cir-
cuit différenciateur 102 a et à un deuxième circuit diffé-
renciateur 102 b, qui différencient respectivement les va-
leurs de détection de couple TM et TS.
Comme cela est représenté sur la figure 5, le premier circuit 10 la générateur de fonctions et le deuxième -9-
circuit 101 b générateur de fonctions sont pourvus de carac-
téristiques fonctionnelles telles que dans les plages de la valeur T de détection de couple (correspondant à TM, TS) en dehors de la zone neutre de -D à D, la valeur I de courant cible augmente proportionnellement à une augmentation de la valeur T de détection de couple, d'abord selon une première caractéristique de gain Gi jusqu'à ce que la valeur T de
détection de couple atteigne une première valeur de consi-
gne (-Tl, Tl) et ensuite, selon une deuxième caractéristi-
que de gain G 2 ayant une pente plus grande que celle de la
première caractéristique de gain Gi, jusqu'à ce que la va-
leur T de détection de couple atteigne une deuxième valeur de consigne (T 2, T 2), la valeur I du courant cible étant saturée quand la valeur T de détection de couple dépasse la
valeur T 2.
On explique maintenant le but des caractéristi-
ques fonctionnelles décrites ci-dessus Dans un véhicule équipé d'une direction assistée, la puissance d'assistance de direction doit être augmentée dans le cas des vitesses
plus lentes et diminuée dans le cas des vitesses plus gran-
des, de manière à procurer une sensation de commande de di-
rection naturelle Généralement, avec des vitesses plus lentes, un plus grand couple de direction a tendance à être appliqué sur le volant, alors que par ailleurs, le couple
appliqué sur le volant est généralement petit à des vites-
ses plus élevées Par conséquent, d'après les fonctions in-
diquées ci-dessus, quand un petit couple de direction est appliqué, il est supposé que le véhicule est conduit à une grande vitesse et par conséquent, le rapport valeur I du courant cible sur valeur T de détection de couple est réglé à une valeur plus petite (la première caractéristique de gain Gi); par ailleurs, quand un grand couple de direction est appliqué, il est supposé que le véhicule est conduit à une petite vitesse et par conséquent, le rapport valeur I du courant cible sur valeur T de détection de couple est -10- réglé à une valeur plus grande (la deuxième caractéristique
de gain G 2) Ceci garantit une sensation de commande de di-
rection naturelle lorsqu'on conduit le véhicule.
Le premier circuit 10 la générateur de fonctions détermine la valeur I du courant cible proportionnellement
à la valeur TM de détection de couple selon la fonction in-
diquée ci-dessus et transmet la valeur de sortie à un pre-
mier additionneur 103 a, alors que le deuxième circuit 101 b générateur de fonctions détermine la valeur I du courant cible proportionnellement à la valeur TS de détection de couple selon la fonction indiquée ci-dessus et transmet la
valeur de sortie à un deuxième additionneur 103 b Le pre-
mier circuit différenciateur 102 a différencie la valeur TM de détection de couple et transmet le résultat au premier
additionneur 103 a, alors que le deuxième circuit différen-
ciateur 102 b différencie la valeur TS de détection de cou-
ple et transmet le résultat au deuxième additionneur 103 b.
Le premier additionneur 103 a additionne la valeur
I du courant cible fournie par le premier circuit 10 la gé-
nérateur de fonctions et le résultat de la différenciation fourni par le premier circuit différenciateur 102 a, et il
transmet le résultat de l'addition à un soustracteur 104.
Par ailleurs, le deuxième additionneur 103 b additionne la valeur I du courant cible fournie le deuxième circuit 101 b
générateur de fonctions et le résultat de la différencia-
tion fournie par le deuxième circuit différenciateur 102 b
et transmet le résultat de l'addition à un circuit compara-
teur 108.
Une valeur de courant du moteur provenant d'un élément d'entraînement 106, formé à partir d'un montage en
pont d'éléments de commutation pour fournir le courant ser-
vant à entraîner le moteur M, est détectée par un circuit 107 de détection du courant formé d'un filtre passe-bas, et la valeur détectée du courant du moteur est transmise au
soustracteur 104 ainsi qu'au circuit comparateur 108.
-i 1-
Le soustracteur 104 soustrait la valeur du cou-
rant du moteur du résultat d'addition donné par le premier
additionneur 103 a et transmet le résultat de la soustrac-
tion, c'est-à-dire la valeur de commande de la force d'as-
sistance de direction, à un circuit PWM 105 Le circuit PWM
émet un signal PWM qui correspond à la valeur de com-
mande de la force d'assistance de direction Le signal PWM est transmis à l'élément d'entraînement 106 pour commander les éléments de commutation de l'élément d'entraînement 106, produisant ainsi une tension de commande du moteur sous la forme d'impulsions correspondant au signal PWM pour
entraîner le moteur M (PWM = modulation d'impulsion en largeur).
Par ailleurs, le circuit comparateur 108 compare la valeur du courant du moteur au résultat d'addition donné
par le deuxième additionneur 103 b, et si la différence en-
tre les deux valeurs est supérieure à une valeur prédéter-
minée, il transmet un signal de temps à circuit de synchro-
nisation 109 pour déclencher une opération de chronométrage
par le circuit de synchronisation 109 Le circuit de syn-
chronisation 109 compte le temps pendant lequel le signal de temps est produit en continu, et quand le temps compté a
dépassé une durée prédéterminée, il donne un signal d'inva-
lidation de commande à l'élément d'entraînement 106 pour invalider le fonctionnement de l'élément d'entraînement 106 et simultanément, un signal d'activation à un relais 110 qui comprend un contact 11 Ob normalement fermé, prévu sur le chemin électrique entre l'élément d'entraînement 106 et une alimentation en courant continu 111 pour entraîner le moteur M Quand le signal d'invalidation de la commande est
donné à l'élément d'entraînement 106, l'entraînement du mo-
teur M est empêché, et quand le relais 110 est activé, le contact 11 Ob normalement fermé est ouvert pour fermer le
courant de l'alimentation en courant continu 111 en direc-
tion du moteur M, ce qui stoppe le moteur M Autrement dit,
dans ce système de commande, le deuxième circuit 101 b géné-
-12- rateur de fonctions, le deuxième circuit différenciateur 102 b, le deuxième additionneur 103 b, le circuit comparateur 108, le circuit de synchronisation 109 et le relais 110
constituent un circuit F à sécurité intrinsèque.
Maintenant, on décrit comment le circuit de com- mande 100 ayant la configuration indiquée ci-dessus est simplifié, comparé au circuit de commande classique Dans
l'état de la technique, un traitement compliqué est effec-
tué pour déterminer la valeur du courant cible, qui com-
prend le traitement du changement de rapport entre la va-
leur T de détection de couple et la valeur I du courant ci-
ble, sur la base de la valeur de détection de la vitesse du véhicule Un tel traitement nécessite l'utilisation d'un micro-ordinateur Par ailleurs, le circuit de commande 100 de la présente forme de réalisation effectue un traitement
simple, grâce auquel la valeur I du courant cible est dé-
terminée directement à partir de la valeur T de détection de couple Etant donné que ce traitement peut être effectué
* au moyen d'un simple circuit matériel, le circuit de com-
mande a une configuration simplifiée.
En outre, avec la commande usuelle à sécurité in-
trinsèque, en plus du micro-ordinateur servant à commander l'entraînement du moteur, on utilisait un micro-ordinateur destiné à la commande à sécurité intrinsèque pour effectuer
la commande à sécurité intrinsèque dans le cas d'une dé-
faillance du micro-ordinateur de commande d'entraînement du moteur, par contrôle des entrées/sorties respectivement
vers et en provenance de ce deuxième micro-ordinateur Ce-
pendant, dans la présente forme de réalisation, on obtient la commande à sécurité intrinsèque grâce au circuit F à sécurité intrinsèque ayant la configuration simple qui est décrite ci-dessus, qui sert à simplifier la configuration
du circuit de commande.
Une simplification du circuit de commande signi-
fie une diminution de la dimension du circuit de commande -13- et par conséquent, une diminution de la dimension de la plaquette de circuit sur laquelle le circuit de commande
doit être formé Il en résulte que le circuit de com-
mande 100 peut être intégré avec le circuit 200 de traite-
ment des signaux pour le capteur de couple 2, lequel cir- cuit de traitement est monté habituellement à l'intérieur du boîtier 21 du capteur de couple 2; de cette manière, le circuit de commande 100 et le circuit 200 de traitement des
signaux peuvent être formés tous les deux sur la même pla-
quette de circuit 3 qui montée à l'intérieur du boîtier 21
du capteur de couple 2.
La figure 6 est une vue en coupe transversale montrant une autre construction possible du limiteur de couple de la présente forme de réalisation Le limiteur de
couple représenté a la même fonction que celui qu'on a dé-
crit ci-dessus Sur la figure 6, les chiffres de référence désignant des parties correspondantes sont les mêmes que ceux de la figure 3, et chacune de ces parties n'est pas
décrite ci-après.
Un premier élément 81 en forme de disque, formant une partie d'un limiteur de couple 8, est f ixé de façon
concentrique, à la manière d'une cannelure, sur l'arbre mo-
teur 6 à une position située à une distance prédéterminée de l'extrémité de l'arbre en direction du moteur M, et un deuxième élément 82 en forme de disque, formant aussi une
partie du limiteur de couple 8, est fixé de façon concen-
trique, à la manière d'une cannelure, sur une des extrémi-
tés de la vis sans fin 52 Le premier élément 81 est formé d'une partie cylindrique 81 a ayant un fond fermé fixé sur l'arbre moteur 6 et d'une partie 81 b en forme de disque,
s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la pé-
riphérie de la partie cylindrique 81 a Le deuxième élément 82 est formé d'une bosse 82 a fixée sur la vis sans fin 52 et d'une mince partie 82 a en forme de disque, s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la bosse 82 a Les -14- faces correspondantes des parties 81 b et 82 b en forme de
disque sont opposées.
La partie 81 b en forme de disque comprend plu-
sieurs trous traversants 81 c, 81 c,, formés selon une re-
lation concentrique entre eux, et la partie 82 b en forme de disque comprend plusieurs trous traversants 82 d, 82 d, formés selon une relation concentrique entre eux et opposés
aux trous traversants 81 c, 81 c,, correspondants Plu-
sieurs éléments intermédiaires 83 en plastique sont dispo-
sés entre les parties 81 b et 82 b en forme de disque, qui possèdent des deux côtés des saillies à petit diamètre, la saillie située sur un des côtés s'adaptant dans le trou traversant 81 c situé en face, et la saillie située sur
l'autre côté s'adaptant dans le trou traversant 82 d corres-
pondant La bosse 82 a du deuxième élément 82 est pourvue
d'une rainure circulaire découpée à une profondeur prédé-
terminée dans la surface intérieure de ladite bosse, posi-
tionnée à l'intérieur du premier élément 81 Un roulement à
billes 82 c est inséré à l'intérieur de la rainure circulai-
re, qui supporte la partie d'extrémité de l'arbre moteur 6.
L'extrémité arrière du premier élément 81 fixé sur l'arbre moteur 6 vient buter contre le roulement à billes 61 Les éléments intermédiaires 83 sont formés, par exemple, par
moulage par injection.
Dans le limiteur de couple 8 ainsi construit, pendant la rotation normale du moteur M, le premier élément 81 et le deuxième élément 82 sont couplés ensemble par les éléments intermédiaires 83 et de ce fait, sont obligés detourner ensemble pour transmettre la force de rotation du moteur M à la vis sans fin 52, la force de rotation étant
transmise ainsi, en tant que force d'assistance de direc-
tion, à l'arbre de sortie lb par l'intermédiaire de la vis sans fin 52 et de la roue hélicoïdale 51 Si le moteur M se bloque et que, dans ce cas, une force excessive est exercée
sur vis sans fin 52 par une action de direction, cette for-
-15-
ce excessive oblige les saillies des éléments intermédiai-
res 83 à couper le circuit, ce qui défait le couplage entre la partie 81 b en forme de disque du premier élément 81 et la partie 82 b en forme de disque du deuxième élément 82, empêchant ainsi l'invalidation d'une manoeuvre de direction par le volant, qui serait due au blocage du moteur M De
cette manière, une direction manuelle est rendue possible.
Maintenant, on décrit la position de montage de la plaquette de circuit 3, ayant la configuration décrite ci-dessus, dans un appareil de commande de direction à puissance électrique d'un autre type La figure 7 est une
vue de face d'un appareil de commande de direction à puis-
sance électrique d'un autre type, représentant la position
de montage de la plaquette de circuit 3 Le chiffre de ré-
férence 201 désigne un boîtier d'arbre à crémaillère dans lequel est logé un arbre à crémaillère Un moteur M est monté d'un côté du boîtier d'arbre à crémaillère 201, vers
le bas, à mi-distance de la longueur longitudinale de ce-
lui-ci Le chiffre de référence 202 désigne un arbre de di-
rection qui est formé d'un arbre primaire 202 a et d'un ar-
bre de sortie (non représenté) et relié à un volant par une
de ses extrémités A l'autre extrémité de l'arbre de direc-
tion 202, un boîtier 203 est monté de façon adjacente à l'une des extrémités du boîtier d'arbre à crémaillère 201, ledit boîtier supportant l'arbre de direction 202 par son axe incliné par rapport à l'arbre à crémaillère Le boîtier 203 comprend un boîtier de plaquette de circuit 203 a pour loger la plaquette de circuit 3 décrite ci-dessus Dans l'appareil de commande de direction à puissance électrique présentant une telle construction, la plaquette de circuit 3 est logée dans le boîtier 203 a de plaquette de circuit,
qui forme une partie du boîtier 203.
Dans la présente forme de réalisation, la pla-
quette de circuit 3 est montée à l'intérieur du boîtier 21 (ou du boîtier 203) qui reçoit le capteur de couple 2, -16- l'arbre primaire la et l'arbre de sortie lb (ou l'arbre de
direction 202), etc Selon une autre possibilité, la pla-
quette de circuit 3 peut être montée à l'intérieur du boî-
tier 4 qui reçoit la roue hélicoïdale 51, la vis sans fin 52, etc La figure 8 est un schéma fonctionnel montrant une autre configuration possible du circuit de commande de l'appareil de commande de direction à puissance électrique
selon l'invention La tension provenant du premier addi-
tionneur 103 a, représentant le résultat d'addition, est transmise à un circuit limiteur 120 qui émet une tension
pour alimenter le soustracteur 104 Par ailleurs, la ten-
sion provenant du deuxième additionneur 103 b, représentant le résultat d'addition, est transmise à un circuit limiteur
121 qui émet une tension pour alimenter le circuit compara-
teur 108.
Un élément capteur de températures, par exemple
une thermistance, est fixé à l'ailette rayonnante des élé-
ments de commutation formant l'élément d'entraînement 106
ou au porte-balais du moteur M Un détecteur de températu-
res 122, que l'on construit en utilisant la thermistance, émet une tension de détection de températures qui est
transmise aux circuits limiteurs 120 et 121 Sinon, la con-
figuration est la même que celle du circuit de commande re-
présenté sur la figure 4, et des références identiques ser-
vent à désigner les composants correspondants à ceux de la
figure 4.
La figure 9 est un schéma des circuits montrant les configurations du détecteur de températures 122 et du
circuit limiteur 120 Le détecteur de températures 122 com-
porte une résistance Rl et une thermistance R Th montées en série, une des extrémités du circuit monté en série étant
reliée à une alimentation en courant E, et l'autre extrémi-
té étant reliée à la masse.
Le circuit limiteur 120 comporte des résistances -17- R 2 à R 6, des diodes Dl, D 2 et des amplificateurs inverseurs Ai, A 2 La borne d'entrée positive "+" de l'amplificateur inverseur Ai est reliée à la masse, alors que la borne
d'entrée négative "-" de celui-ci est reliée à un point no-
dal situé entre la résistance Ri et la thermistance R Th du détecteur de températures 122, par l'intermédiaire de la résistance R 2 La borne de sortie Ala de l'amplificateur
inverseur Ai est reliée à sa borne d'entrée négative "_-
par la résistance R 3 et à la borne d'entrée négative "-" de
l'amplificateur inverseur A 2 par la résistance R 5.
La borne de sortie Ala est reliée aussi à l'anode de la diode Dl et, par l'intermédiaire de celle-ci, à une des extrémités de la résistance R 4 A l'autre extrémité de la résistance R 4 est appliquée une tension provenant du premier additionneur 103 a, cette tension représentant le
résultat d'addition Le point nodal situé entre la résis-
tance R 4 et la diode Dl est relié à l'anode de la diode D 2 et, par l'intermédiaire de celle-ci, à la borne de sortie A 2 a de l'amplificateur inverseur A 2 La borne de sortie A 2 a
de l'amplificateur inverseur A 2 est reliée aussi, par l'in-
termédiaire de la résistance R 6, à sa borne d'entrée néga-
tive "-", alors que la borne d'entrée positive "+' de celui-ci est reliée à la masse La tension dérivée du point nodal entre la résistance R 4 et les diodes Dl, D 2 est
transmise au soustracteur 104.
Maintenant, on décrit la fonction du détecteur de températures 122 et du circuit limiteur 120 Considérons le
cas o la résistance R Th est fixée au porte-balais du mo-
teur M, et le moteur M est à une température normale La
résistance de la thermistance R Th est élevée et par consé-
quent, la tension dérivée au point nodal entre la résistan-
ce Ri et la thermistance R Th, c'est-à-dire la tension de détection de température du détecteur de températures 122, est élevée aussi A ce stade, si le moteur M est surchargé,
provoquant une augmentation de la température, la résistan-
-18- ce de la thermistance R Th diminue lorsque la température augmente, ce qui provoque une diminution de la tension de détection de température Quand la tension de détection de température est entrée dans l'amplificateur inverseur Ai, une tension négative est émise à la borne de sortie Ala de
celui-ci, la tension de sortie négative variant proportion-
nellement à la tension de détection de température La ten-
sion négative sortant de l'amplificateur inverseur Ai est
entrée dans l'amplificateur inverseur A 2 qui émet une ten-
sion positive à sa borne de sortie A 2 Ensuite, la tension
positive sortant de l'amplificateur inverseur varie propor-
tionnellement à la tension sortant de l'amplificateur in-
verseur Ai, c'est-à-dire la tension de détection de tempé-
rature. La tension de sortie de l'amplificateur inverseur Ai est transmise par la diode Dl au point nodal entre la résistance R 4 et les diodes Dl, D 2, fixant ainsi une limite
inférieure à la tension négative fournie par le premier ad-
ditionneur 103 a et l'empêchant de cette manière de tomber
au-dessous de la tension de sortie de l'amplificateur in-
verseur Ai Par ailleurs, la tension dérivée au point nodal entre la résistance R 4 et les diodes Di, D 2 est transmise par la diode D 2 à la borne de sortie A 2 a de l'amplificateur
inverseur A 2, fixant ainsi une limite supérieure à la ten-
sion positive fournie par le premier additionneur 103 a et
l'empêchant de cette manière de dépasser la tension de sor-
tie de l'amplificateur inverseur A 2 De cette manière, les limites supérieure et inférieure sont fixées à la tension fournie par le premier additionneur 103 a en direction du
circuit limiteur 120 en fonction de la température du mo-
teur M. La tension sortant du circuit limiteur 120 est
transmise au soustracteur 104, et le résultat de la sous-
traction effectuée par le soustracteur 104, c'est-à-dire la valeur de commande de la force d'assistance de direction, -19-
est transmise au circuit PWM 105 pour actionner les élé-
ments de commutation de l'élément d'entraînement 106 pour entraîner le moteur M Quand la température du moteur M monte de façon anormale, la tension fournie par le premier additionneur 103 a, c'est-à-dire le résultat d'addition, est limitée de la manière décrite ci-dessus, de sorte que le courant servant à entraîner le moteur M est abaissé de la manière représentée par une ligne en traits interrompus sur la figure 10, pour empêcher la température du moteur M
d'augmenter et protéger ainsi le moteur M contre une sur-
chauffe anormale Avec un agencement dans lequel la thermi-
stance R Th est fixée à l'ailette rayonnante des éléments de
commutation de l'élément d'entraînement 106, on peut empê-
cher une surchauffe anormale des éléments de commutation et
par conséquent, la mise hors circuit de ceux-ci.
Le circuit limiteur 121 a une configuration iden-
tique à celle du circuit limiteur 120 La tension de détec-
tion de température provenant du détecteur de températures 122 est entrée dans le circuit limiteur 121 dont la tension
de sortie est transmise au circuit comparateur 108 Autre-
ment dit, la tension provenant du deuxième additionneur 103 b est appliquée à une des extrémités de la résistance
R 4, et la tension dérivée au point nodal entre l'autre ex-
trémité de la résistance R 4 et les diodes Dl, D 2 est trans-
mise au circuit comparateur 108 Comme avec le circuit li-
miteur 120, le circuit limiteur 121 a aussi pour fonction de fixer les limites inférieure et supérieure à la tension fournie par le deuxième additionneur 103 b en fonction de la
tension de détection de température fournie par le détec-
teur de températures 122.
La figure 11 est un schéma fonctionnel montrant une autre configuration possible du circuit de commande de l'appareil de commande de direction à puissance électrique
selon l'invention La tension provenant du premier addi-
tionneur 103 a, représentant le résultat d'addition, est en-
-20- trée dans le circuit limiteur 120, et la tension de sortie
du circuit limiteur 120 est transmise au soustracteur 104.
Par ailleurs, il est prévu un capteur 204 de vi-
tesse du véhicule pour détecter la vitesse du véhicule Le capteur 204 de vitesse du véhicule émet un signal de détec-
tion de la vitesse du véhicule, qui est transmis à un cir-
cuit convertisseur F/V 123 pour convertir la fréquence du
signal de détection de la vitesse du véhicule en une ten-
sion Le circuit convertisseur F/V 123 émet une tension de
détection de la vitesse du véhicule qui varie avec le chan-
gement de vitesse du véhicule et diminue lorsque la vitesse du véhicule augmente La tension de détection de la vitesse du véhicule est transmise au circuit limiteur 120 Pour le reste, la configuration est la même que celle du circuit de
commande représenté sur la figure 4, et des chiffres de ré-
férence identiques servent à désigner les parties corres-
pondant à celles représentées sur la figure 4.
Le circuit limiteur 120 a une configuration iden-
tique à celle du circuit représenté sur la figure 9 La tension de détection de la vitesse du véhicule provenant du
circuit convertisseur F/V 123 est transmise à l'amplifica-
teur inverseur Ai du circuit limiteur 120 La tension déri-
vée au point nodal entre une des extrémités de la résistan-
ce R 4 et les diodes Dl, D 2 est transmise au soustracteur
104.
Dans le circuit de commande ayant la configura-
tion décrite ci-dessus, le circuit convertisseur F/V 123 produit une tension de détection de la vitesse du véhicule
correspondant à la vitesse détectée du véhicule par le cap-
teur 204 de détection du véhicule, et en fonction du résul-
tat de celle-ci, les tensions de sortie provenant des am-
plificateurs inverseurs Ai et A 2 du circuit limiteur 120
varient en conséquence Comme dans le circuit limiteur re-
présenté sur la figure 9, le circuit limiteur 120 fixe les limites supérieure et inférieure de la tension entrée dans -21-
celui-ci et provenant du premier additionneur 103 a en fonc-
tion des tensions de sortie provenant des amplificateurs
inverseurs Ai et A 2, qui varient avec la tension de détec-
tion de la vitesse du véhicule, et la tension ainsi limitée est transmise au soustracteur 104 Le résultat de la sous- traction effectuée par le soustracteur 104, c'est-à-dire la valeur de commande de la force d'assistance de direction,
est transmise au circuit PWM 105 pour actionner les élé-
ments de commutation de l'élément d'entraînement 106 de fa-
çon à entraîner le moteur M Par conséquent, dans le cas ou le capteur 204 de vitesse du véhicule détecte une vitesse élevée du véhicule, la tension de détection de la vitesse
du véhicule est basse et le courant d'entraînement du mo-
teur M est donc réduit, comme cela est représenté par une
ligne continue sur la figure 12, ce qui abaisse la puissan-
ce d'entraînement du moteur M et réduit ainsi la puissance
assistant la force de direction.
Par ailleurs, dans le cas o le capteur 204 de vitesse du véhicule détecte une petite vitesse, le courant
d'entraînement du moteur M augmente de la manière représen-
tée par une ligne en traits interrompus sur la figure 12,
ce qui augmente la puissance assistant la force de direc-
tion De cette manière, dans le cas d'une conduite à grande vitesse, la force d'assistance de direction est réduite de
façon à augmenter la sécurité de direction pendant la con-
duite à grande vitesse, alors qu'avec une conduite à petite vitesse, la force d'assistance de direction est augmentée
de façon à procurer une manoeuvre de direction efficace.
Comme on l'a décrit, dans l'appareil de commande de direction à puissance électrique selon l'invention, étant donné que le circuit de traitement des signaux du capteur de couple et le circuit de commande pour commander l'entraînement du moteur d'assistance de direction sont
formés sur la même plaquette de circuit, le nombre des com-
posants et l'heure de main d'oeuvre nécessaires peuvent -22- être réduits, comparés à un agencement nécessitant que ces
circuits soient formés sur des plaquettes de circuit sépa-
rées Ainsi, l'invention permet d'obtenir une diminution du
coût de production de l'appareil.
Etant donné qu'on peut mettre en oeuvre cette in-
vention sous différentes formes de réalisation sans s'éloi-
gner de l'esprit des caractéristiques essentielles de cel-
le-ci, la présente forme de réalisation sert donc d'exem-
ple et n'est pas restrictive, étant donné que la portée de
l'invention est définie par les revendications annexées
plus que par la description qui les précède, et toutes les
modifications qui sont comprises dans les limites des re-
vendications, o l'équivalent de celles-ci, sont donc con-
sidérées comme incluses dans ces revendications.
-23-
Claims (11)
1 Appareil de commande de direction à puissance électrique, comprenant:
un circuit de traitement des signaux ( 200) pour un cap-
teur de couple sans contact ( 2) pour détecter un couple de direction;
un circuit de commande ( 100) pour commander l'entraîne-
ment d'un moteur (M) d'assistance de direction en réponse au résultat de traitement de signaux par ledit circuit de traitement des signaux ( 200); et une plaquette de circuit ( 3) recevant ledit circuit de traitement des signaux ( 200) et ledit circuit de commande
( 100).
2 Appareil de commande de direction à puissance électrique selon la revendication 1, comprenant en outre un
boîtier ( 203) pour contenir ledit capteur de couple ( 2).
3 Appareil de commande de direction à puissance électrique selon la revendication 2, dans lequel ladite plaquette de circuit ( 3) est montée à l'intérieur dudit
boîtier ( 203).
4 Appareil de commande de direction à puissance électrique selon la revendication 1, comprenant en outre: un arbre de direction ( 202) dont une des extrémités est reliée à un volant; et un boîtier ( 203) pour contenir ledit arbre de direction
( 202).
Appareil de commande de direction à puissance électrique selon la revendication 4, dans lequel ladite plaquette de circuit ( 3) est montée à l'intérieur dudit
boîtier ( 203).
6 Appareil de commande de direction à puissance électrique selon la revendication 1, comprenant en outre:
un moyen générateur de puissance d'assistance de direc-
tion pour produire une puissance d'assistance de direction; et -24-
un boîtier pour contenir ledit moyen générateur de puis-
sance d'assistance de direction.
7 Appareil de commande de direction à puissance électrique selon la revendication 6, dans lequel ladite plaquette de circuit ( 3) est montée à l'intérieur dudit
boîtier ( 203).
8 Appareil de commande de direction à puissance
électrique selon la revendication 1, dans lequel ledit cir-
cuit de commande ( 100) comprend: un moyen pour déterminer une valeur de courant cible pour
ledit moteur (M) sur la base d'un couple de direction dé-
tecté; et
un moyen pour effectuer une commande à sécurité intrinsè-
que sur ledit moteur (M), sur la base d'un moment de direc-
tion détecté.
9 Appareil de commande de direction à puissance
électrique selon la revendication 1, dans lequel ledit cir-
cuit de commande ( 100) comprend: un premier moyen de sortie de courant pour recevoir un couple de direction détecté à son entrée et pour émettre une valeur de courant cible pour ledit moteur (M) selon une fonction prédéterminée; un premier moyen différenciateur ( 102 a) pour différencier le couple de direction détecté; un premier moyen additionneur ( 103 a) pour additionner les tensions de sortie provenant dudit premier moyen de sortie de courant et dudit premier moyen différenciateur ( 102 a); un moyen d'entraînement ( 106) pour entraîner ledit moteur (M); un moyen de détection de courant ( 107) pour détecter le courant pour ledit moteur (M); un moyen soustracteur ( 104) pour soustraire le résultat de détection, obtenu par ledit moyen détecteur de courant ( 107), du résultat d'addition obtenu par ledit premier moyen additionneur ( 103 a); -25-
un premier moyen de commande pour émettre un signal d'at-
taque en direction dudit moyen d'attaque, sur la base du
résultat de soustraction obtenu par ledit moyen soustrac-
teur; un deuxième moyen de sortie de courant pour recevoir un couple de direction détecté à son entrée et pour émettre une valeur de courant cible pour ledit moteur (M) selon une fonction prédéterminée;
un deuxième moyen différenciateur ( 102 b) pour différen-
cier le couple de direction détecté; un deuxième moyen additionneur ( 103 b) pour additionner les tensions de sortie provenant dudit deuxième moyen de sortie de courant et dudit deuxième moyen différenciateur ( 102 b); un moyen comparateur ( 108) pour comparer le résultat d'addition, obtenu par ledit deuxième moyen additionneur
( 103 b), au résultat de détection obtenu par ledit moyen dé-
tecteur de courant ( 107); et
un deuxième moyen de commande pour mesurer le temps pen-
dant lequel la différence entre les deux résultats comparés
par ledit moyen comparateur ( 108) dépasse une valeur prédé-
terminée et pour émettre un signal d'invalidation d'entraî-
nement en direction dudit moyen d'entraînement ( 106), de manière à empêcher l'entraînement dudit moteur (M) quand le
temps mesuré dépasse une durée prédéterminée.
Appareil de commande de direction à puissance
électrique selon la revendication 9, dans lequel ledit cir-
cuit de commande ( 100) comprend en outre: un moyen de détection de températures ( 122) pour détecter la température dudit moteur (M);
un premier moyen limiteur ( 120) pour fixer une limite su-
périeure et une limite inférieure au résultat d'addition obtenu par ledit premier moyen additionneur ( 103 a), en fonction du résultat de détection obtenu par ledit moyen détecteur de températures ( 122); et - 26- un deuxième moyen limiteur ( 121) pour fixer une limite supérieure et une limite inférieure au résultat d'addition obtenu par ledit deuxième moyen additionneur ( 103 b), en fonction du résultat de détection obtenu par ledit moyen détecteur de températures ( 122). 11 Appareil de commande de direction à puissance
électrique selon la revendication 9, dans lequel ledit cir-
cuit de commande ( 100) comprend en outre: un moyen de sortie de tension pour émettre une tension correspondant à la vitesse d'un véhicule; et un moyen limiteur ( 120) pour fixer une limite supérieure et une limite inférieure au résultat d'addition obtenu par ledit premier moyen additionneur ( 103 a), en fonction de la
tension de sortie provenant dudit moyen de sortie de ten-
sion.
12 Appareil de commande de direction à puissance électrique comprenant: un moteur (M) d'assistance de direction; un capteur de couple sans contact ( 2) pour contenir un circuit de traitement de signaux ( 200) et pour mesurer un couple de direction au moyen d'un traitement du signal par ledit circuit de traitement de signaux ( 200);
un circuit de commande ( 100) pour commander l'entraîne-
ment dudit moteur (M) sur la base du résultat du traitement du signal dans ledit capteur de couple ( 2); et une plaquette de circuit ( 3) pour recevoir ledit circuit
de traitement de signaux ( 200) et ledit circuit de comman-
de ( 100).
13 Appareil de commande de direction à puissance électrique selon la revendication 12, comprenant en outre un arbre primaire ( 202 a) relié à un volant; un arbre de sortie relié à un mécanisme de direction; et une barre de torsion pour relier ledit arbre primaire
( 202 a) audit arbre de sortie.
14 Appareil de commande de direction à puissance -27- électrique selon la revendication 13, dans lequel ledit capteur de couple ( 2) possède un coupleur magnétique ( 22) dont le couplage magnétique varie en fonction de la torsion effectuée par ladite barre de torsion, détecte la variation5 de l'état de couplage magnétique dudit coupleur magnétique ( 22) et effectue un traitement de signal prédéterminé sur
le résultat de détection.
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Also Published As
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| EP0535422A1 (fr) | 1993-04-07 |
| FR2682659B1 (fr) | 1998-05-29 |
| US5355315A (en) | 1994-10-11 |
| JPH05185938A (ja) | 1993-07-27 |
| DE69206374T2 (de) | 1996-04-18 |
| EP0535422B1 (fr) | 1995-11-29 |
| DE69206374D1 (de) | 1996-01-11 |
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