FR2613310A1 - Systeme de direction assistee electrique pour vehicules - Google Patents

Abstract

DIRECTION ASSISTEE AUTOMOBILE 32 QUI COMMANDE UN MOTEUR 49 POUR FOURNIR UN COUPLE AUXILIAIRE EN FONCTION DU COUPLE DE DIRECTION AGISSANT SUR UN ARBRE DE DIRECTION. ELLE COMPORTE UN CIRCUIT DE COMMANDE 70 QUI ENGENDRE UN SIGNAL MODULABLE T3, T4, T5 PERMETTANT DE COMMANDER LE MOTEUR EN FONCTION DU COUPLE DE DIRECTION, ET UN CIRCUIT D'ATTAQUE DU MOTEUR 80 QUI RECOIT LE SIGNAL MODULABLE ET APPLIQUE UNE TENSION EN TOUT OU RIEN AU MOTEUR; AINSI QU'UN MECANISME 76 DETECTANT LA VITESSE DE ROTATION DU VOLANT. LE CIRCUIT DE COMMANDE 70 ENGENDRE LE SIGNAL MODULABLE DANS UN ETAT DE DIRECTION ASSISTEE DEPENDANT D'UNE PREMIERE FONCTION 125, 126, DANS UN ETAT DE RAPPEL DU VOLANT DEPENDANT D'UNE SECONDE FONCTION 127, 128 DU COUPLE DE DIRECTION ET DE LA VITESSE DE DIRECTION.

Description

SYSTEME DE DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE POUR VEHICULES

La présente invention concerne un système de direction assistée électrique pour véhicules, et plus précisément, un système de direction assistée électrique pour véhicules dans lequel un couple auxiliaire de direction est produit au moyen d'un servo-mécanisme

de direction utilisant un moteur électrique.

Au cours des dernières années, divers systèmes de direction assistée électrique pour véhicules ont été proposés, dans lesquels un couple auxiliaire de direction est produit au moyen d'un servo-mécanisme

de direction utilisant un moteur électrique.

A titre d'exemple, la publication de la demande de brevet du Royaume-Uni GB-A-2 132 950 décrit un système de direction. Ce système de direction comporte un mécanisme de détection du couple pour détecter le couple de direction agissant sur un arbre d'entrée relié à un volant de direction, un arbre de sortie relié aux roues avant servant de roues directrices, un moteur à courant continu pour fournir un couple auxiliaire à l'arbre de sortie, un circuit de commande pour commander le moteur en fonction d'un signal de détection provenant du mécanisme de détection de coouple. La figure 15 représente un circuit d'attaque de moteur 200 équivalant au circuit de commande. Le circuit d'attaque 200 est constitué par un montage en pont 201 pour appliquer à un moteur électrique, produisant un couple auxiliaire 220, une tension d'induit Va, et une unité d'attaque 210 pour

fournir au montage en pont 220 des signaux d'attaque.

A l'unité d'attaque 210, est fourni en entrée un signal de commande 211 provenant d'une unité de traitement des signaux non représentée. Dans l'unité de traitement, un signal représentatif du couple de direction est traité conformément à un programme donné, de manière à ce que le signal de commande 211 comporte par exemple une composante déterminant le sens de rotation du moteur 220 de façon qu'il coincide avec celui du couple de direction Ts agissant sur l'arbre d'entrée. Le

montage en pont 201 comprend des transistors de commuta-

tion de type npn 202, 203, 204, 205 constituant respecti-

vement les quatre branches du montage en pont. Les transistors 202, 203 et 204, 205 comportent des diodes 206, 207 et 208, 209 respectivement connectées en

parallèle à ceux-ci, et en antiparallèle au moteur 220.

Un conducteur de sortie du circuit 201 part du noeud situé entre les deux transistors voisins 202 et 203, et un autre part de celui qui se trouve entre les deux autres transistors 204, 205. Les conducteurs de sortie constituent une boucle entre les bornes du moteur 220. Des conducteurs d'entrée, qui partent des pôLes positif et négatif d'une alimentation en courant continu Vcc de vcltace constant, se terminent au noeud situé entre les deux transistors voisins 205 et 202, et à celui qui se situe entre les deux autres transistors 203, 204, respectivement. L'unité d'attaque 210 comporte quatre bornes de sortie connectées aux bases des transistors 202 à 205, respectivement. Les transistors 202 à 205 sont attaqués par l'unité d'attaque 210

en fonction du contenu du signal de commande 211.

A titre d'exemple, si le signal 211 est censé provoquer

la rotation du moteur 220 dans une direction A corres-

pondant à un couple Ts de direction agissant dans le sens des aiguilles d'une montre, alors le transistor 202 est attaqué de manière continue et le transistor 204 par modulation MIL (Modulation d'Impulsions en Largeur). Le transistor 204 reçoit alors à sa base un signal MIL qui est un signal impulsionnel à fréquence constante de forme d'onde rectangulaire ayant le niveau de la tension d'alimentation Vcc, et modulé en largeur d'impulsion, c'est-à-dire ayant un rapport cyclique D (proportion de la durée des impulsions) dépendant d'une certaine composante du signal de commande 211. Au contraire, si le signal 211 est destiné à faire tourner le moteur 220 dans le sens opposé B qui correspond à un couple de direction Ts agissant en sens contraire des aiguilles d'une montre, le transistor 205 est attaqué de manière continue et le transistor 203 est attaqué par modulation MIL. Le rapport cyclique D du signal MIL appliqué au transistor 204 ou 203 a une valeur proportionnelle à l'intensité du couple de direction Ts. Le moteur 220 reçoit une tension d'induit Va dont la valeur est proportionnelle à cette valeur du rapport cyclique D. Il en résulte que la tension d'induit Va que le circuit en pont 201 applique aux bornes du moteur 220 a une valeur ainsi qu'une polarité convenablement commandées, par les transistors 203, 204 qui sont

l'un ou l'autre modulés en MIL.

Les figures 16A et 16B sont des schémas fonctionnels sensiblement équivalents aux montages en pont 201 fonctionnant avec les transistors 202, 204 attaqués de manière combinée de façon à faire tourner le moteur 220 dans la direction A correspondant aux couples de direction Ts agissant dans le sens des aiguilles d'une montre. Le transistor 202 est attaqué en continu et le transistor 204 est attaqué par MIL. Si l'on se conforme strictement à la publication du Royaume-Uni citée précédemment, sur deux transistors de commutation fonctionnant en association l'un avec l'autre, celui qui doit être attaqué en MIL est disposé entre le pôle positif d'une batterie et un moteur électrique, et l'autre, qui doit être attaQué en continu est situé entre le moteur et le pôle négatif de la batterie. Ces différences peuvent parfaitement

être négligées.

Le circuit de la figure 16A correspond à un état dans lequel le transistor 204 est déclenché par le signal MIL qui lui est envoyé au niveau Vcc. L'alimentation 230, le transistor 202, le moteur 220 et le transistor 204 forment ensemble un circuit fermé, qui fait passer un courant électrique entre les bornes du moteur 220, c'est-à-dire un courant d'induit Ia. Le courant d'induit la a une valeur correspondant à une charge imposée au moteur 220

en provenance de la surface de la route, par l'intermé-

diaire de l'arbre de sortie. L'arbre de sortie relié aux roues avant, qui sont les roues directrices, est mécaniquement relié par l'intermédiaire d'un mécanisme à crémaillère, ou un mécanisme de ce type, à un volant de direction. Par conséquent, le moteur 220 absorbe une partie de la force de rappel Fr décrite plus loin, agissant en tant que charge s'exprimant sous la forme d'un moment appliqué par la surface

de la route, cette partie étant obtenue par soustrac-

tion du couple de direction Ts à la charge Fr. La figure 16B représente le cas o le transistor 204 est non passant. Un circuit fermé est formé avec le transistor 202, le moteur 220 et la diode 209; le courant passant alors est un courant d'induit du moteur désactivé 220. De même que le courant d'induit Ia circulant dans le circuit fermé de la figure 16A, le courant d'induit transitoire est relié à la charge appliquée au moteur 220, par l'intermédiaire d'une inductance interne produite par le moteur 220, qui induit une fcem (force contre-électromotrice) Vi dépendant du nombre de tours par minute d'un rotor

ayant une certaine masse d'inertie.

De la même manière que pour Les systèmes de direction sans assistance, le volant de direction du système de direction assisté ci-dessus peut être mis dans l'un ou l'autre de deux états différents Lorsqu'il tourne, c'està-dire un état de direction positif ou un état de rappel. Dans l'état de direction positif le votant de direction reçoit un couple de direction Ts dans une direction coïncidant avec La direction de rotation des roues dirigées, et par conséquent, avec la direction de rotation du moteur 220. Par contre, dans l'état de rappel du volant de direction, la direction d'action du couple de direction Ts qui lui est appliqué ne coincide pas avec la direction de rappel des roues dirigées mais y est opposée, de sorte que la direction de rotation du moteur 220 est opposée à la direction d'action

du couple de direction Ts.

Lorsqu'un véhicule en déplacement est amené à effectuer un virage, ses roues avant servant de roues directrices étant dirigées dans une direction ou l'autre par un système de direction, Les roues avant sont soumises à un système de forces produites

par leur couple d'alignement des roues et d'auto-aligne-

ment résultant des déformations des pneumatiques.

La résultante d'ensemble de ces forces agit sous la forme d'un couple sur les roues avant en ayant tendance à ramener les roues à leur position neutre, cette force étant appelée force de rappel. La force de rappel est transmise sous la forme d'un moment au système de direction, et y est appliquée en tant

que charge provenant de la surface routière.

Dans un véhicule équipé du système de direction assistée électrique décrit ci-dessus, lorsque celui-ci effectue un virage alors qu'il se déplace, si les roues avant sont soumises à une force de rappel Fr dont l'intensité est supérieure, pour une raison quelconque, à la somme du couple de direction Ts appliqué sur le volant de direction et du couple auxiliaire fourni par le moteur 220, le volant est mis en rotation avec un couple transmis par les roues avant, dans la direction opposée à la direction d'action du couple de direction Ts. De plus, le moteur 220 est contraint à tourner en sens inverse, celui-ci correspondant à la direction B, dans le cas o le

véhicule effectue par exemple un virage à droite.

Cette situation se produit parfois lorsque l'intensité du couple de direction Ts appliquée par le conducteur au volant est réduite, pendant que le véhicule effectue son virage, dans l'intention de laisser les roues avant revenir à leur position neutre sous l'effet d'une force de rappel Fr agissant sur celle-ci. Il s'agit là d'un exemple typique de l'état de rappel

du volant de direction.

Le couple de direction Ts est maintenant supposé agir dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que le transistor 202 est attaqué en continu, et que le transistor 204 est attaqué en MIL par un signal MIL dont le rapport cyclique D a une valeur

déterminée en fonction du couple de direction Ts.

Lorsque le transistor 204 est passant, le courant d'induit Ia est acheminé de la façon indiquée par les flèches de la figure 16A. Pendant l'état de direction positif du volant de direction, le moteur 220 tourne dans le sens A, en produisant un couple auxiliaire qui offre une sensation de direction plus confortable que celle que l'on obtiendrait d'un système de direction sans assistance. Cependant, dans l'état de rappel du volant de direction, le moteur 220 est mis en rotation dans le sens B et joue le rôle de générateur. La vitesse de rappel du volant de direction vers sa position neutre peut par conséquent être sensiblement plus faible que celle à laquelle on peut s'attendre dans le cas du

système de direction non assistée.

A cet égard, les transistors 202 et 204 sont eux-mêmes commandés de façon à être attaqués en association et à mettre en rotation le moteur 220 dans le sens A chaque fois que le couple de direction Ts agit dans le sens des aiguilles d'une montre, même s'il est de très faible intensité. En réalité, l'intensité du couple de direction Ts est très faible dans l'état de rappel du volant de direction, et par conséquent la valeur du rapport cyclique D du signal MIL est également très faible. Cela conduit au fait qu'une fraction très importante de la Dérioce d'imrDulsion oait être consacrée pour oue le circuit équivalent de la figure 16B remplace le circuit de la figure 15, la durée pendant laquelle celui de la figure 16A re-place celui ce la figure

étant d'autant plus courte. Le circuit fermé 220-209-

202 de la figure 16B est par conséquent maintenu

pendant cette importante fraction de la période impulsion-

nelle. Dans l'état de rappel du volant de direction, le moteur 220 qui tourne dans le sens B est soumis à une fcem Vi induite entre ses bornes par effet de générateur, avec une polarité telle qu'elle augmente

la fem totale du circuit fermé de la figure 16A.

Lorsque le transistor 204 est rendu non passant, cette fcem Vi produit dans le circuit fermé 220-209-202 de la figure 16B un courant d'induit transitoire Ia' dont le sens d'écoulement par rapport au moteur 220 est identique à celui du courant d'induit la,

tel qu'il est représenté par les flèches de la figure 16B.

Le passage autorisé de ce courant d'induit Ia' au travers du circuit fermé 220-209-202 implique que

les roues avant doivent effectuer un travail notable.

Les roues avant ont donc tendance à rendre irréguLier le retour à la position neutre. Si la vitesse du véhicule est constante pendant le virage, la force de rappel Fr atteint un maximum lorsque les roues avant commencent

à revenir à la position neutre, et diminue progressive-

ment lorsqu'elles s'en rapprochent. La tendance décrite ci-dessus est par conséquent notable au cours d'une

phase initiale de l'état de rappel du volant de direction.

Dans l'état de rappel du volant de direction, les diodes 207, 209 présentes dans le circuit d'attaque de la figure 15 sont connectées dans le sens direct par rapport au courant d'induit Ia' de façon qu'il se forme un autre circuit fermé avec le moteur 220, la diode 209, l'alimentation 230, la diode 207, et des résistances non représentées, etc... Ce circuit fermé peut cependant être négligé dans la présente discussion. On poursuivra cette analyse d'un point de vue théorique en se référant à la figure 17. L'axe des abscisses représente le rapport cyclique D du signal MIL appliqué au transistor 204, et celui des ordonnées le courant d'induit du moteur 220 exprimé

en valeur efficace (désigné collectivement par la).

Sur le plan D-Ia sont tracées des courbes caractéristi-

ques du moteur 220, paramétrées par la vitesse de rotation du moteur Nm. Dans ce graphique, DZ désigne une zone neutre o le circuit d'attaque 200 provoque la rotation du moteur 220 dans le sens A. Le symbole Nmi (i = 1 à 4) représente une vitesse de rotation particulière en nombre de tours par minute du moteur 220, représentée algébriquement de telle manière que le moteur 220 tourne dans le sens A lorsque Nmi est positif ou n'a pas de signe, et dans le sens B lorsqu'il possède un signe négatif. Lorsque Nmi est

26133 '10

de signe négatif, le volant de direction se trouve par conséquent dans L'état de rappel. Le couple de direction Ts est toujours supposé agir cans le sens des aiguilles d'une montre. Ur courat-. d'induit Ial doit traverser le moteur 220 à l'encontre d'une

force de rappel Fr1 agissant sur les roues avant.

Dans ces conditions, si la vitesse de rotation Nm est désirée ajustée à une valeur nulle (Nmi = 0), le rapport cyclique D doit être ajusté à une vaLeur D1 telLe qu'une tension efficace résulta-te jouant le rôLe de tension d'induit Va soit appliquée au moteur 220 afin qu'un courant d'induit Ia puisse passer sans fcem Vi induite entre les bornes du moteur 220. Pour que le moteur 220 tourne avec une vitesse de rotation positive Nm3, le rapport cyclique D dct être sélectionné de façon à avoir une valeur D2 telle que D2 = D1 + a, o a est un incrément nécessaire du rapport cyclique D correspondant à celui d'une tension o'induit Va annulant l'effet d'une fcem induite Vi lorsque La vitesse de rotation Nm est portée (de 0) à Nm3. Si ce n'était pas le cas, cette fcem Vi produirait u-e diminution du courant d'induit Ia (à partir de Ial). Pour que le moteur 220 tourne avec une vitesse de rotation négative -Nm3, on doit sélectionner un rapport cyclique DO tel que DO = D1 - b, o b est un décrément du rapport cyclique D nécessaire pour empêcher le courant d'induit la d'être augmenté d'une fcer induite Vi à la vitesse de rotation -Nm3. La valeur du rapport cyclique DO se situe cependant dans la zone neutre DZ et ne peut pas être fixée par le circuit d'attaque 220. Si la valeur Fr1 de la force de rappel Fr est une valeur produite dans la phase initiale de l'état de rappel du volant de direction, la force de rappel Fr devient inférieure à Fr1 au fur et à mesure que les roues avant se rapprochent de la pcsrtior neutre,

ce qui a pour effet que le courant d'induit la diminue.

progressivement avec celle-ci en partant de la valeur Ial. Pour commander le moteur 220 à la vitesse de rotation négative -Nm3 lorsqu'un courant d'induit plus faible que Ial le traverse, le rapport cyclique D doit avoir une valeur ne dépassant pas 0. Le circuit d'attaque 200 est cependant incapable de fixer à une valeur inférieure à zéro le rapport cyclique du signal MIL envoyé au transistor 204, chaque fois

que le couple de direction Ts agit en sens horaire.

La présente invention a été réalisée dans le but de résoudre de manière efficace ces problèmes

de l'art antérieur.

Un but de l'invention est de fournir un système de direction assistée électrique pour véhicules qui présente une caractéristique de rappel du volant de direction favorable, et comporte uc dispositif de commande d'un circuit d'attaque de moteur permettant d'appliquer à un moteur électrique une tension d'attaque commandée en tout ou rien en fonction d'un signal MIL. Le circuit d'attaque constitue un circuit fermé traversé par un courant électrique dû à l'inductance

du moteur, lorsque la tension d'attaque est interrompue.

Pour atteindre le but décrit ci-dessus, la présente invention fournit un système de direction assistée électrique pour véhicules comprenant un volant de direction, une roue dirigée, un arbre de direction pour transmettre fonctionnellement une rotation du volant de direction à la roue dirigée, un moteur à courant continu pour fournir fonctionnellement un couple auxiliaire à l'arbre de direction, une alimentation, un moyen de détection du couple de direction agissant sur l'arbre de direction, et un moyen de commande pour commander le moteur en fonction d'un signal de détection de couple de direction provenant d'un moyen de détection du couple de direction, le moyen de commande comportant un moyen générateur de signal de commande pour engendrer un signal MIL en fonction du signal de détection de couple de direction, et un moyen à circuit d'attaque de moteur qui reçoit le signal MIL et applique une tension marche-arrêt au moteur, le moyen à circuit d'attaque de moteur ayant un circuit fermé dans lequel passe un courant électrique dû à l'inductance du moteur lorsque le signal marche-arrêt est à zéro, caractérisé en ce que le système de direction comprend en outre un moyen qui détecte la vitesse de direction du volant de direction et fournit un signal de détection au moyen générateur de signal de commande, et en ce que le moyen générateur de signal de commande engendre le signal MIL selon une première fonction, dans un état de direction positif dans lequeL le sens de rotation du volant de direction coincide avec celui dans lequel le couple de direction agit, et selon une seconde fonction comportant comme paramètres le couple de direction et la vitesse de direction, dans un état de rappel du volant de direction dans lequel le sens de rotation du volant de direction ne coincide pas avec celui dans lequel le couple de

direction agit.

Les caractéristiques, buts et avantages de la présente invention décrits ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture

de la description détaillée ci-après d'un mode de

réalisation de l'invention, faite en référence aux dessins annexes, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie essentielle d'un système de direction assistée électrique pour véhicules selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne II-II de la figure 1, qui représente un générateur à courant continu pour la détection d'une vitesse de direction; - la figure 3 est un diagramme'd'un circuit de commande du système de direction; - la figure 4A est un organigramme décrivant les processus de commande devant être exécutes par un microcalculateur se trouvant dans le circuit de commande, et la figure 4B est un complément de la figure 4A; la figure 5 est un graphique décrivant les caractéristiques de sortie des signaux de détection du couple de direction; - la figure 6 est un graphique décrivant les caractéristiques de sortie des signaux de détection d'une vitesse de direction; - la figure 7 est un graphique représentant la relation entre Le couple de direction et une composante d'un rapport cyclique pouvant être attribué à une perte par frottement; la figure 8 est un graphique représentant la relation entre le couple de direction et une composante du rapport cyclique pouvant être attribué à la sortie d'un moteur producteur de couple auxiliaire; - La figure 9 est un graphique représentant la relation entre le couple de direction et un terme correctif du rapport cyclique dans l'état de rappel d'un volant de direction; - la figure 10 est un graphique représentant la relation entre la vitesse de direction et une composante du rapport cyclique pouvant être attribuée à une fem inductive entre les bornes du moteur; - la figure 11 est un graphique représentant les relations entre le couple de direction et le rapport cyclique sous la forme de la somme des termes des figures 7 à 9 dans un état de direction positive et dans l'état de rappel du volant de direction, respectivement; - Les figures 12A à 12C sont des diagrammes

de circuit équivalent dans différents états de fonction-

nement d'un circuit d'attaque de moteur du circuit de commande; - la figure 13 est un graphique sur lequel on a tracé, pour diverses vitesses de rotation du moteur, les rapports cycliques déterminés pour des signaux MIL devant être appliqués aux transistors de commutation de puissance présents dans les circuits équivalents des figures 12A à 12C; - la figure 14 est un schéma fonctionnel du cirucit de commande de la figure 3; - la figure 15 est un diagramme d'un circuit d'attaque de moteur conformément à l'art antérieur tel qu'il a été décrit; - les figures 16A et 16B sont des diagrammes de circuits équivalents dans différents états de fonctionnement du circuit d'attaque de moteur de la figure 15, tel qu'il a été décrit; et - la figure 17 est un graphique représentant les relations entre un courant d'induit et un rapport cyclique d'un signal MIL devant être appliqué à des transistors de commutation de puissance dans les circuits équivalents des figures 16A et 16B, tels

qu'ils ont été décrits.

Si l'on se réfère à la figure 1, la référence numérique 20 désigne un système de direction assistée électrique pour véhicules, selon un mode de réalisation de la présente invention. Le système 20 comporte comme constituants principaux un arbre d'entrée 26, un arbre à crémaillère 21, un moteur à courant continu 49

2 6 13310

et un dispositif de commande 32. Un volant de direction non représenté est relié à l'extrémité supérieure de l'arbre d'entrée 26, dont l'extrémité inférieure est reliée par l'intermédiaire d'un organe à pignon 22, à l'arbre à crémaillère 21 de façon qu'un arbre de rotation 26 de façon qu'une rotation de l'arbre d'entrée 26 soit tranformée en un mouvement rectiligne dans

la direction axiale de l'arbre à crémaillère 21.

L'arbre à crémaillère 21 est relié, par ses deux extrémités, par l'intermédiaire de barres d'accouplement non représentées, respectivement aux pivots de roues avant directrices non représentées. Le moteur 49 fournit un couple auxiliaire d'assistance à l'arbre à crémaillère 21. Le dispositif de commande 32 commande le moteur 49 en fonction de signaux de détection provenant d'un capteur de couple de direction 35 et d'un capteur de vitesse de direction 40, qui sont

disposés autour de l'arbre d'entrée 26.

L'extrémité inférieure de l'arbre d'entrée 26 est introduite dans une protubérance 33a d'un carter de crémaillère 33, et est en prise avec l'organe à pignon 22, qui s'engrène avec des dents de crémaillère non représentées formées à l'arrière de l'arbre à crémaillère 21. On notera dans la figure I que la section représentée autour de l'arbre d'entrée 21 et de l'organe à pignon 22 est développée à un angle de 90 par rapport à leurs axes. L'organe à pignon 22 repose à rotation, à ses extrémités supérieure et inférieure, par des roulements 23, 24 à contact oblique respectivement. Le palier inférieur 24 est repoussé vers le haut par un ressort à lames 25 de

façon que le pignon 22 ait un mouvement axial limité.

L'organe à pignon 22 comporte un arbre 22a relié à l'arbre d'entrée 26 par une barre de torsion 27 qui passe à l'intérieur creux de l'arbre 26. Une partie de l'extrérité supérieure de l'arbre de pignon 22a est ajustée sur une partie mince se trouvant à l'extrémité inférieure de l'arbre d'entrée 26, un

roulement à aiguilles 28 étant disposé entre ceux-ci.

Entre l'arbre d'entrée 26 et la protubérance 33a du carter 33 se trouve un roulement à billes 34. La protubérance 33a est munie d'un orifice dirigé vers le haut, à son sommet et est fermée par un soufflet

de protection anti-poussière 41.

L'extrémité supérieure de l'arbre de pignon 22a est bifurquée de telle manière que ses bifurcations 22b aient toutes deux la forme d'ailettes dans leurs sections radiales et qu'elles soient angulairement espacées l'une de l'autre de 180o. Les cifurcations 22b sont insérées dans une paire de gcrces 2-a de forme complémentaire, qui sont formées à l'extérieur de la partie d'extrémité inférieure mince ce l'arbre d'entrée 26. La largeur circonférentielle de chaque gorge 26a présente un angle inscrit supérieu- à celui d'une bifurcation 22b correspondante, de façon que

la barre de torsion 27 puisse être déforrée, en dévelop-

pant une différence de phase entre l'organe à pignon 22 et l'arbre d'entrée 26 à l'intérieur d'un angle prédéterminé. L'arbre d'entrée 26 et l'organe à pignon 22 sont donc en prise l'un avec l'autre et en rotation

l'un par rapport à l'autre.

Autour des parties mutuellement en prise de l'arbre d'entrée 26 et de l'organe à pignon 22, sont disposés un transformateur différentiel 31 qui

joue le rôle de capteur de couple de direction 35.

Le transformateur 31 comprend un noyau cylindrique 29, un enroulement primaire unique 31a et une paire d'enroulements secondaires 31b, 31c. Les enroulements 31a, 31b, 31c sont fixés à l'intérieur de la protubérance 33a de façon à entourer le noyau 29. Chaque Bifurcation 22b de l'arbre à pignon 22a comporte un ergct 22c

faisant saillie radialement vers l'extérieur de celui-ci.

De même, chaque partie de paroi arquée 26b séparant les gorges 26a de l'arbre d'entrée 26 comporte un ergot 30 faisant saillie radialement vers l'extérieur de celui-ci. Les ergots 22c, 30 s'engagent dans des trous allongés 29a, 29b formés respectivement dans Le noyau 29. Chaque trou 29a dans lequel est engagé un ergot 22c sur le c8té de l'arbre de pignon 22a est formé parallèlement à l'axe de l'arbre 26; et chaque trou 29b dans lequel est engagé un ergot 30 sur Le côté de l'arbre d'entrée 26, est incliné d'un angle prédéterminé par rapport à celui-ci. Le couple de direction Ts agissant sur l'arbre d'entrée 26 est transmis par la barre de torsion 27 et l'organe à pignon 22 à l'arbre à crémaillère 21 qui est ainsi déplacé linéairement. Si une charge Fr plus importante que le couple de direction Ts est imposée à l'arbre à crémaillère 21 en provenance de la surface de la route (c'est-à-dire lorsqu'une force de rappel Fr plusgrande agit sur les roues avant), la barre de torsion 27 est déformée en produisant une différence de phase (provoquée par une différence angulaire relative circonférentielle) entre l'arbre d'entrée 26 et le pignon 22. Du fait de l'engagement des ergots 22c et 30, le noyau 29 est déplacé axialement dans un sens ou dans l'autre selon la direction dans laquelle le couple de direction Ts agit, jusqu'à une distance

dépendant de l'importance du couple de direction Ts.

Une tension alternative étant appliquée par le dispositif de commande 32 à l'enroulement primaire 31a, les enroulements secondaires 31b, 31c fournissent une paire de tensions alternatives qui sont envoyées au dispositif de commande 32. Les amplitudes des tensions de sortie varient de façon différentielle selon le déplacement axial du noyau 29. Le noyau 29 est positionné de façon à se trouver en position neutre lorsque Le couple de direction Ts agissant sur L'arbre d'entrée

26 est de vaLeur nuLLe, c'est-à-dire, en d'autres.

termes, lorsqu'aucune différence de phases ne se déveLoppe entre L'arbre d'entrée et Le pignon 22. Le transformateur 3.1 en tant que capteur de couple de direction 35 fournit ainsi une paire de signaux de sortie qui donnent ensemble une information sur La direction d'action et l'intensité du couple de direction Ts, c'est-à-dire qu'il fournit des signaux

représentatifs du couple de direction.

Entre le transformateur 31 et le roulement 34 est disposé le capteur de vitesses de direction 40 qui entoure l'arbre d'entrée 26. Le capteur 40 comprend une poulie dentée de grand diamètre 36, un générateur électrique 37, une poulie dentée de faible diamètre 38 et une courroie de synchronisation 39. La poulie de grand diamètre 36 est fixée sur l'arbre d'entrée 26, et la poulie de petit diamètre 38 sur un arbre d'entrée du générateur 37 qui est disposé parallèlement à l'arbre d'entrée 26. Les poulies 36 et 38 sont reliées entre elles par la courroie 39 qui est tendue sur celles-ci. Le générateur 37 fournit une tension continue dont la polarité correspond au sens de rotation de l'arbre d'entrée 26 et dont l'intensité est proportionnelle à sa vitesse. La tension de sortie est envoyée comme signal représentatif de la vitesse de direction

au dispositif de commande 32.

Le moteur produisant le couple auxiliaire 49 comporte un stator 58 jouant le rôle de culasse, un certain nombre d'aimants permanents 59, un noyau d'induit 60, un enroulement d'induit 61, un commutateur

62 et un certain nombre d'ensembles de balais 63.

La section représentée est développée à 90 par raDrprt à l'axe. Le moteur 49 est commandé de façon à être piloté par. le dispositif de commande 32 en fonction des signaux envoyés par le capteur de couple de direction et le capteur de vitesses de direction 40. Il comporte une paire de roulements 55, 56 fixes au stator 58, pour porter à rotation un arbre de rotor 50 à ses deux extrémités. L'un des roulements 56 est soumis à une force élastique vers l'autre roulement 55, par un ressort à rondelle 57. Une poulie dentée de petit diamètre 53 est fixée sur une partie d'extrémité externe de l'arbre 50 au moyen d'une clavette 51, et y est fixée par un écrou 52. La poulie 53 est

reliée par l'intermédiaire d'une courroie de synchroni-

sation 54 à un mécanisme de vis à billes disposé à

l'extrémité de l'arbre à créraillère 21.

L'arbre à crémaillère 21 comporte dans sa partie gauche une partie formant gorge filetee 42 le long de sa circonférence extérieure. La partie formant gorge filetée 42 est en prise avec des parties formant gorge spirale d'une paire d'écrous 43, 44 formrant roulements à billes qui sont ajustés sur celle -ci côte à côte avec une pluralité de billes de roulement 45 disposées entre ceux-ci. Un joint étanche à l'huile 43a est disposé entre l'arbre à crémaillère 21 et l'écrou de gauche ou extérieur 43, à son extrémité gauche. Entre l'extrémité droite de l'écrou 43 et l'autre écrou 44, est inséré un organe annulaire élastique 43c qui porte un élément 43d formant bride cylindrique ajusté sur l'extrémité gauche de l'écrou 44. Sur l'écrou 43, dans sa partie axiale centrale, est formée une poulie dentée de grand diamètre 43b. La poulie de grand diamètre 43b est reliée par l'intermédiaire de la courroie de synchronisation 54 à la poulie de petit diamètre 53 de façon qu'une rotation du moteur 49 soit transmise à l'écrou 43, à vitesse réduite. L'écrou 43 repose à rotation, par ses deux extrémités, dans le carter 33 au moyen de roulements à contact oblique 46, 47 qui sont repoussés axialement par un ressort à rondelle 48 afin d'éliminer le jeu axial. Un autre joint étanche à l'huile 44a est disposé entre l'arbre à crémaillère 21 et l'écrou de droite 44, à son extrémité droite. L'extrémité gauche de l'écrou 44 est fixée dans une partie 43e axiale recourbée de l'organe formant bride 43d, avec une pré-charge obtenue en vissant l'écrou 44 dans une direction telle que l'organe formant bride 43d soit comprimé. L'écrou 44 sert à maintenir les écartements axiaux entre l'arbre à crémaillère 21,

l'écrou 43 et les billes 45 à leurs valeurs initiales.

Le dispositif de commande 32 est décrit

ci-après en référence à la figure 3.

La référence numérique 70 désigne un micro-

calculateur (désigné ci-après MCU). Le MCU 32 reçoit en entrée des signaux de détection S1 à S5 provenant d'un circuit de détection de couple de direction 72, d'un circuit de détection de vitesses (de rotation) de direction 76, et d'un circuit de détection d'anomalie

87, ayant traversé un convertisseur A/N (analogique-

numérique) 71, conformément à une instruction provenant

du MCU 70 proprement dit.

Le circuit de détection de couple de direction 72 comprend une unité d'attaque 73, une paire de redresseurs 74a, 74b et une paire de filtres passe-bas a, 75b. Une impulsion d'horloge T1 produite par le MCU 70 est envoyée à l'unité d'attaque 72, o elle est divisée en un certain nombre de stades et amplifiée de façon à donner un signal alternatif rectangulaire ou sinusoidal qui est fourni en sortie à l'enroulement

primaire 31a du capteur de couple de direction 35.

Les enroulements secondaires 31b, 31c du capteur 35 produisent des signaux alternatifs qui sont fonction

26 13310

d'un déplacement axial du noyau 29, et qui sont envoyés via les redresseurs 74a, 74b o ils sont redressés, aux filtres passe-bas 75a, 75b o Leurs composantes à hautes fréquences sont éliminées. Il en résulte qu'ils sont convertis en signaux continus Lissés

S1, S2, respectivement.

Le circuit de détection de vitesses de direction 76 comprend une paire de soustracteurs 77a, 77b. Les potentiels électriques des bornes de pôles positif et négatif du générateur 37 sont fournis en entrée aux soustracteurs 77a, 77b, avec une polarité identique pour l'un d'entre eux, 77a, et une polarité inversée pour l'autre, 77b, o la différence de potentiel est obtenue et est produite en tant que signaux de détection de vitesses de direction S3, S4. Les signaux S3, S4 sont d'amplitudes identiques, mais de polarités différentes. Le MCU 32 comporte des dispositifs non représentés nécessaires tels qu'un port d'entrée/sortie (I/O), des mémoires, une unité arithmétique et logique, un contrôleur, un générateur d'horloge qui reçoit

l'impulsion d'horloge d'un oscillateur à quartz.

Un circuit de puissance 11 destiné à appliquer une puissance électrique au MCU 70 et à d'autres circuits comprend un circuit à relais normalement fermé 93 et un stabilisateur de tension 94. Une batterie montée sur véhicules 90 est connectée du côté du pôle positif par l'intermédiaire d'un commutateur d'allumage 91 et d'un fusible 92 au circuit à relais 93. Le circuit 93 comporte une borne de sortie 93a pour fournir à un circuit d'attaque de moteur 80, une tension continue ayant le niveau Vcc fourni par la batterie. Cette même tension est fournie en entrée au stabilisateur 94 qui fournit une tension continue stabilisée de niveau Vcc par une borne de sortie 93a aux circuits de détection respectifs 72, 76, 80 ainsi qu'au MCU 70. Lorsque le commutateur d'allumage 91 est fermé, le MCU 70 est activé et les signaux d'entrée S1 à S5 provenant des circuits de détection 72, 76, 80 sont traités, conformément à un programme stocké dans les mémoires. Des signaux de commande T3, T4, T5 sont ensuite fournis aux circuits d'attaque de moteur 80 pour commander le moteur 49. Le signal T3 est un signal de sens de rotation permettant de commander la polarité avec laquelle une tension d'induit Va est impliquée au moteur 49 en fonction de la direction de braquage. Les deux signaux de commande restants T4 et T5 servent à commander la valeur de la tension

d'induit Va.

Le circuit d'attaque de moteur 80 comprend une unité d'attaque 81 et un montage en pont de commutation 82 qui est constitué de quatre transistors bipolaires de type NPN (désignés ci-après par Tr) 80a, 80b, c, 80d formant respectivement les quatre branches du pont. Un conducteur d'entrée du circuit 82, qui part de la borne de sortie 93a du circuit de puissance 93, se termine au noeud situé entre les collecteurs de deux Tr voisins 80a, 80d; et un autre conducteur, qui est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 82a au pôle négatif de la batterie 90, se termine au noeud situé entre les émetteurs des deux transistors restants 80b, 80c. Les émetteurs des Tr 80a, 80d

sont connectés aux collecteurs des Tr 80b, 80c, respectivemer-.

Les bases des quatre Tr 80a, 80b, 80c et 80d sont respectivement connectées aux bornes de sortie 81a, 81b, 81c, 81d de l'unité d'attaque 81. Un conducteur de sortie du circuit 82 part du noeud situé entre l'émetteur du Tr 80a et le collecteur du Tr 80b, et un autre du noeud situé entre le collecteur u Tr 80c et l'émetteur du Tr 80d. Les conducteurs de sortie vont jusqu'aux ensembles de balais du moteur 49. Les Tr 80a, 80b et 80c, 80d ont des diodes 83, 84 et 85, 86 qui sont respectivement connectées en parallèle à ceux-ci, c'est-à-dire entre leurs collecteurs et émetteurs, et en anti-parallèle au moteur 49. L'unité d'attaque 81 a un fonctionnement qui dépend des signaux de commande T3, T4, T5, de la manière suivante: (1) Pour un couple de direction Ts agissant dans le sens horaire: les Tr 80a, 80c sont attaqués en association, par des signaux MIL provenant des bornes 81a, 81c, respectivement. Soit Du le rapport cyclique du signal MIL provenant de la borne 81a et Dd celui du signal MIL provenant de la borne 81c, dans l'état de direction positif du volant de direction, le rapport cyclique Du à une valeur constante égale à 1 (unité), alors que le rapport cyclique Dd dépend du couple de direction Ts. Dans l'état de rappel du volant de direction, le rapport cyclique Du est inversement proportionnel à Ns o Ns est la vitesse de direction, alors que le rapport cyclique Dd dépend toujours du couple

de direction Ts.

(2) Dans le cas d'un couple de direction Ts agissant en sens antihoraire: les Tr 80d, 80b sont attaqués en association par des signaux MIL provenant des bornes 81d, 81b, respectivement. Le signal MIL provenant de la borne 81d a un rapport cyclique Du et celui qui provient de la borne 81b a un rapport cyclique Dd. Dans l'état de direction positif du volant de direction, le rapport cyclique Du est une constante égale à 1 (unité), et le rapport cyclique Dd dépend du couple de direction Ts. Dans l'état de rappel du volant de direction, le rapport cyclique Du est inversement proportionnel à la vitesse de direction Ns, et le rapport cyclique

Dd dépend du couple de direction Ts.

Dans les cas (1) et (2), la tension d'induit Va appliquée au moteur 49 a une valeur moyenne qui est proportionnelle au produit des rapports cycliques Du, Dd des signaux MIL avec lesquels les deux transistors sont attaqués en association. Le signal de commande T4 représente le rapport cyclique Du du signal MIL envoyé au Tr 80a ou 80d, et T5 le rapport cyclique de celui qui est envoyé au Tr 80b ou 80c. Le signal MIL provenant de l'une quelconque des bornes 81a à 81d de l'unité d'attaque 81est un signal de tension impulsionnelle rectangulaire à fréquence constante ayant le niveau de la batterie Vcc, modulé en durée

ou en largeur d'impulsions.

Le présent mode de réalisation inclut le circuit de détection d'anomalie 87 pour la détection d'anomalies affectant te circuit d'attaque de moteur 80 et le moteur 49. Le circuit de détection 87 comprend un amplificateur 88 et un filtre passe-bas 89. Une chute de tension aux bornes de la résistance 82a qui correspond à la tension d'induit Ia, est appliquée à l'amplificateur 88, o elle est amplifiée pour être fournie au filtre 89, o ses composantes à haute fréquence sont éliminées afin d'obtenir un signal de tension continue produit en tant que signal de détection S5. Le signal S5 est renvoyé par l'intermédiaire du convertisseur A/N 71 au MCU 70. Le circuit 87 détecte des anomalies affectant le circuit d'attaque de moteur 80 et le moteur 49, par contr6le de la

chute de tension aux bornes de la résistance 82a.

Si une anomalie est détectée, un signal de commande de relais T2 est fourni par le MCU 70 au circuit à relais 93 du circuit de puissance 11 en interrompant l'alimentation des différents circuits par le circuit

de puissance 11.

On décrit ci-après diverses fonctions program-

mées du MCU 70, en se référant aux figures 4A et

4B. Les figures 4A et 4B sont des organigrammes représen-

tant schématiquement divers processus de commande effectués dans le processus MCU 70. Les références

numériques 100 à 137 représentent des étapes de traitement.

Lorsque le commutateur d'allumage 91 est fermé, un courant électrique est appliqué au MCU 70 et aux autres circuits, Leur permettant de produire

Leurs fonctions.

A l'étape 101, les registres du MCU 70 et les données se trouvant dans une mémoire vive (RAM) sont initialisés, comme c'est le cas

des circuits associés.

A l'étape 102, les signaux de détection de couple S1, S2 sont lus l'un après l'autre. A l'étape 103, une décision est prise pour savoir si la valeur du signal est normale. Si la valeur est anormale, le signal de commande de relais T2 est fourni par le MCU au circuit à relais 93, qui interrompt l'alimentation en courant par le circuit de puissance 11. Le dispostif de commande 32 cesse de fonctionner, de sorte que

le système de direction passe à l'état non assisté.

Le capteur 35 du circuit de détection de couple de direction 72 comprend le transformateur différentiel 31, tel qu'il a été décrit, et les signaux de détection S1, S2 présentent avec le couple de direction Ts les relations illustrées figure 5. La demi- somme des signaux S1, S2 est sensiblement égale à une constante k. A l'étape 103, il est déterminé si oui ou non la différence entre (S1 + S2)/2 et k se situe dans un intervalle prédéterminé. Si la différence ne se situe pas dans cet intervalle, le circuit de détection 72 est diagnostiqué comme étant défectueux. Au cas o les signaux de lecture S1, S2 sont normaux, le programme passe à l'étape 104. La' différence de phase entre l'arbre d'entrée 26 et le pignon 22 dépasse une valeur prédéterminée lorsque les bifurcations 22b viennent buter contre les parties arquées 26b de la paroi. C'est la raison pour laquelle Les signaux S1, S2 de La figure 5 ont une valeur constante dans les régions de gauche et de droite, o L'intensité du couple de direction Ts est supérieure

à une vaLeur donnée.

A l'étape 104, Le calcul S1 - S2 est effectué, le résultat étant considéré comme le couple de direction Ts. A l'étape 105, il est déterminé si la valeur de Ts est positive ou négative, afin d'identifier

la direction d'action du couple de direction Ts.

Si le couple de direction agit en sens horaire, ou si la valeur est positive ou nulle, le programme passe à l'étape 106 afin de positionner un premier indicateur F de manière que F = "1", avant de passer à l'étape 109. Si le couple de direction s'effectue en sens anti-horaire ou si la valeur est négative, le programme passe de l'étape 105 à l'étape 107, o la valeur de Ts est remplacée par sa valeur absolue par l'opération Ts = Ts. A l'étape 108, le premier indicateur F est ensuite positionné à "0". Le premier indicateur F représente le signe de la valeur de Ts, c'est-àdire la direction d'action du couple

de direction Ts.

A l'étape 109, un enregistrement écrit dans une table 1 stockée dans une mémoire morte (ROM) non représentée est directement lu par désignation d'une adresse en fonction de la valeur absolue du couple de direction Ts; et à l'étape 110, un autre enregistrement, écrit dans une table T2 stockée dans la ROM, est lu de la même manière. Chaque enregistrement de la table 1 inclut une valeur du terme de rapport cyclique D(F) qui peut être attribué à la perte par frottement du système de direction; et celui de la table 2, une valeur du terme de rapport cyclique D(L) qui peut être attribuée à la charge appliquée par la surface de la route. Ces valeurs des termes D(F), D(L) du rapport cyclique ont avec la valeur absolue du couple de direction Ts les relations illustrées respectivement aux figures 7 et 8. La valeur absolue du couple de direction Ts peut être multipliée par un certain facteur, de façon à ce que le résultat comporte une partie entière appropriée pouvant être utilisée dans la désignation d'adresse afin d'assurer un accès fiable aux données dans les tables 1 et 2. Il peut être également préférable d'appliquer ce processus de multiplication lors d'étapes

117, 123 décrites ultérieurement.

A l'étape 111, on calcule la différence Ts - Tsf, le résultat pouvant être considéré comme étant une variation dTs du couple de direction Ts, Tsf étant le couple de direction Ts à la fin du cycle du programme. Le couple de direction final Tsf a une valeur initiale fixée à zéro lors de l'étape

d'initialisation 101.

A l'étape 112, le couple de direction final Tsf est remplacé par le couple de direction Ts observé

à cet instant. Le programme passe alors à l'étape 113.

A l'étape 113, le signe de la variation de couple de direction dTs est identifié de façon à déterminer si le couple de direction Ts diminue ou augmente. Dans le cas o la variation des Ts est négative, il est décidé que le couple de direction Ts doit être un couple moins important pouvant être

observé dans un état de rappel du volant de direction.

Le programme passe alors à l'étape 114. A l'étape 114, un enregistrement écrit dans une table 3 stockée dans la ROM est directement lu par désignation d'une adresse en fonction de la valeur absolue du couple de direction Ts. Chaque enregistrement de la table 3 inclut une valeur d'un terme de rapport cyclique D(R) de correction. La valeur du terme de correction D(R) présente avec la valeur absolue du couple de direction Ts la relation illustrée figure 9. Si la variation du couple de direction dTs n'est pas négative, il est décidé à l'étape 113 que le volant de direction doit être dans un état de direction positif; le programme passe alors à l'étape 115 pour fixer le terme de rapport cyclique D(R) de correction à

une valeur nulle.

A l'étape 116, on effectue à Dartir des valeurs obtenues des termes des rapports cycliques D(F), D(L), D(R), le calcul suivant: D(F) + D(L) - D(R) , le résultat obtenu étant considéré comme étant un rapport cyclique provisoire Dt. Le rapport cyclique Dt a une valeur telle qu'illustrée à la figure 11 par une courbe caractéristique L1, qui correspond à l'état de direction positif du volant de direction, ou par une courbe caractéristique inférieure L2,

qui correspond à l'état de rappel du volant de direction.

A l'étape 117, les signaux de détection S3, S4 provenant du circuit de détection de vitesse de direction 76 sont lus un par un. A l'étape 118, on effectue un calcul S3 - S4, le résultat obtenu étant considéré comme étant une valeur de la vitesse de direction Ns. Les signaux S3, S4 ont avec la vitesse

de direction Ns les relations illustrées figure 6.

Le générateur 37 produit une tension de sortie maximale inférieure au niveau de la batterie Vcc d'une tolérance prédéterminée. A l'étape 119, il est déterminé si la valeur Ns est positive ou non, afin d'identifier le sens dans lequel est effectuée une action de direction avec la vitesse Ns. Si la valeur de Ns est positive, c'est-à-dire si la vitesse de rotation correspond à une rotation en sens horaire, le programme passe à l'étape 120 pour positionner un second indicateur G à "1". Si La valeur de Ns est négative, le programme passe à l'étape 121, o la valeur de Ns est remplacée par sa valeur absolue: Ns = -Ns. A l'étape 122,

le second indicateur G est ensuite positionné à "0".

Le second indicateur G représente le sens de l'opéra-

tion de direction, c'est-à-dire le sens de rotation

du volant de direction.

A l'étape 123, un enregistrement écrit dans une table 4 stockée cans la ROM est directement lu par désignation d'une adresse en fonction de la valeur absolue de la vitesse de direction Ns. Chaque enregistrement de la table 4 inclut une valeur d'un

terme de rapport cyclique D(K.Nm) qui peut être attri-

buée à la fem inductive du moteur 49. La valeur du terme de rapport cyclique D(K.Nm) présente avec la valeur absolue de la vitesse de direction Ns la relation

illustrée figure 10.

A l'étape 124, il est déterminé si les

premier et second indicateurs F, G ont la même valeur.

Dans le cas o F = G = "1", le couple de direction Ts et la rotation du volant de direction doivent tous deux s'effectuer en sens horaire. Le volant de direction doit donc se trouver dans un état de direction positif. Dans le cas o F = G = "0", le couple de direction Ts et la rotation du volant de

direction doivent tous deux s'effectuer en sens anti-

horaire. Le volant de direction doit être dans un état de direction positif. Dans ces cas, le programme passe à l'étape 125. Si F = "1" et G = "0", le couple de direction Ts doit s'effectuer en sens horaire, et la rotation du volant en sens anti-horaire. Le, volant

de direction doit donc être dans un état de rappel.

Si F = "0" et G = "1", le couple de direction Ts doit s'effectuer en sens anti-horaire, et la rotation du volant de direction en sens horaire. Le volant doit être dans un état de rappel. Dans les deux derniers

cas, le programme passe à l'étape 127.

A l'étape 125, le rapport cyclique Du du signal MIL appliqué au transistor 80a ou 80d est fixé à une valeur égale à 1 (unité). Le programme passe à l'étape 126 à laquelle la somme Dt + D(K.Nm) est calculée, le résultat étant considéré comme étant

une valeur du rapport cyclique Dd du signal MIL appli-

qué au transistor 80c ou 80-. Il passe ensuite à

l'étape 129.

A l'étape 127, la soustraction 1 - D(K.Nm) est effectuée, le résultat étant considéré comme étant

une valeur du rapport cyclique Du du signal MIL appli-

qué au Tr 80a ou 80d. Le programme passe à l'étape 128 à laquelle le rapport cyclique Dd du signal MIL appliqué au Tr 80c ou 80b est remplacé par le rapport

cyclique provisoire Dt. Il passe ensuite à l'étape 129.

A l'étape 129, il est déterminé si la valeur du rapport cyclique Dd destiné au Tr 80c ou 80b est égale ou non à zéro. Si Dd n'est pas égale à zéro, le programme passe à l'étape 130. Si cela n'est pas

le cas, il passe à l'étape 133.

A l'étape 130, la valeur du premier indicateur F est identifiée afin de déterminer le sens d'action du couple de direction Ts. Si F = "1", le programme passe à l'étape 131, o une paire d'indicateurs de direction R, L sont affectés des valeurs R = "1" et L = "0". Si F = "0", le prograrrmme passe à l'étape 132 afin d'affecter aux indicateurs de direction R, L Les valeurs R = "0" et L = "1". Les indicateurs R, L

correspondent au signal de commande de direction T3.

Dans le cas o R = "1" et L = "0", Les Tr 80a, 80c sont attaqués en association. Dans le cas o R = "0" et

L = "1", les Tr 80d, 80b sont attaqués en associa-

tion. A l'étape 133, les indicateurs de direction R,

L sont tous deux positionnés à zéro.

A L'étape 134, les valeurs des indicateurs de direction R, L sont fournies en sortie telles qu'elles ont été positionnées à l'une quelconque des étapes 131 à 133. A l'étape 135, les valeurs des rapports cycliques Du, Dd sont fournies en sortie telles qu'elles ont été déterminées aux étapes 125, 126 ou 127, 128. Les valeurs des rapports cycliques Du, Dd correspondent respectivement a celles des signaux T4, T5. Si la valeur de Du est égale à 1, le signal MIL envoyé à un transistor selectionné parmi les Tr 80a, 80d est transmis en continu. Dans le cas o les valeurs des indicateurs de direction R, L sont toutes deux égales à zéro, aucun des Tr 80a à 80d ne reçoit de signal MIL,

c'est-à-dire qu'aucun signal MIL n'est produit.

A l'étape 136, on lit le signal de détection S5 provenant du circuit de détection d'anomalie 87,

qui correspond au courant d'induit Ia du moteur 49.

A l'étape 137, un diagnostic est fait avec une cer-

taine tolérance pour savoir si le signal S5 comporte ou non une composante d'anomalie. Si le signal S5 est anormal, le signal de commande de relais T2 est envoyé par le MCU 70 au circuit à relais 93 qui interrompt

l'alimentation fournie par le circuit de puissance 11.

Si aucune anomalie n'est détectée, le programme passe

à l'étape 102.

Dans le présent mode de réalisation, la valeur du rapport cyclique Du du signal MIL appliqué au Tr 80a ou 80d, et celltte du rapport cyclique Dd du signal MIL

appliqué au Tr 80c ou 80b, sont fixées par Les pro-

cessus des étapes 125, 126, 127, 128. Cette détermi-

nation s'effectue individuellement entre l'état de direction positive et l'état de rappel du volant de

direction, de sorte que le montage en pont 82 fonc-

tionne selon des modes différents, tels que ceux représentés par les circuits équivalents des figures

12a à 12c.

Le couple de direction Ts sera maintenant

supposé s'effectuer en sens horaire.

Dans l'état de direction positif du volant de direction, le rapport cyclique Du du signal MIL appliqué au Tr 80a a une valeur égale à 1, et par conséquent les Tr 80a et 80c ne peuvent être attaqués

que de la manière illustrée aux figures 12A et 12B.

La proportion des cas dans lescuels l'état de la

figure 12A se produit correspond à la valeur du rap-

port cyclique Dd du signal MIL appliqué au Tr 80c.

Dans L'état de rappel du volant de direction,

* la valeur du rapport cyclique Du du signal MIL appli-

qué au Tr 80a diminue inversement proportionnellement à la valeur de la vitesse de direction Ns. Le volant de direction est mécaniquement relié au moteur 49, comme le laisse voir la figure 1, de sorte que la vitesse de direction Ns correspond à la vitesse de rotation du moteur 49. La valeur du rapport cyclique

Dd du signal MIL appliqué au Tr 80c est très faible.

On peut donc comprendre que l'état représenté figure 12A se produise rarement. De la même manière, bien que cela ne soit pas représenté, il se produit rarement un état dans lequel le signal MIL appliqué au Tr 80a est interrompu et o celui qui est appliqué au Tr 80c n'est pas interrompu. Par

conséquent, dans l'état de rappel du volant de direc- tion, l'état des figures 12B et 12C est fréquemment

observé. Au fur et à mesure que la vitesse de direc-

tion Ns augmente, le rapport cyclique Du diminue, alors que Dd suit La courbe L2 de la figure 11. La fréquence d'apparition de l'état représenté figure 12C augmente par conséquent au fur et à mesure que La vitesse de direction Ns augmente ou que le couple de direction Ts diminue (se référer aux étapes 127, 128

et aux figures 10 et 11). En d'autres termes, la frac-

tion de temps pendant Laquelle le circuit fermé 49-86-

80a de la figure 12B est fermé diminue au fur et à mesure que la vitesse de direction Ns augmente ou que

le couple de direction Ts diminue. Dans l'état repré-

senté figure 12C, il se forme un c4rcuit fermé unique 49-86-11-84. Un courant d'induit la' dû à la fcem Vi du moteur-49 peut théoriquement passer dans le circuit fermé 49-86-11-84. La tension d'alimentation provenant de la source de puissance 90 du circuit fermé est cependant de polarité opposée à celle de la fcem Vi et, dans la plupart des cas, à une fem supérieure à Vi, de sorte qu'en pratique le courant d'induit la' ne passe pas ou passe peu dans le circuit fermé de la figure 12c. Cela implique que les roues avant n'exercent pas d'action notable sur le moteur 49. Dans l'état de rappel du volant de direction, les roues avant ainsi que le volant de direction peuvent par conséquent être ramenées à la position neutre de manière régulière, comme dans

le cas d'un système de direction manuelle sans assistance.

On omettra de décrire le cas du couple de direction Ts

agissant en sens anti-horaire.

Une discussion théorique est fournie ci-après

en référence à la figure 13 qui est un graphique décri-

vant l'état attaqué des transistors 80a, 80c des figures 12B et 12C, en fonction de diverses vitesses de rotation négatives du moteur 49. Le couple de direction Ts est supposé agir en sers horaire. L'axe des abscisses représente la vitesse de rotation Nm du moteur 49 dans une région négative, et l'axe des ordonnées représente le rapport cyclique Du du signal MIL appliqué au transistor 0Ba. Trois courbes caractéristiques L3, L4, L5 sont tracées avec comme paramètre le rapport cyclique du signal MIL appliqué au transistor 80c. Le rapport cyclique Dd est par exemple fixé à une vateur D3. Dans ces conditions, le rapport cyclique Du est affecté d'une valeur égale à 1. Le moteur 49 a une vitesse nulle lorsqu'une charge Fr3 est appliquée. Un courant d'armature Ia'3

correspondant à la charge Fr3 passe. La charge appli-

quée au moteur 49 augmente progressivement à partir de Fr3, ce qui conduit à une augmentation de la vitesse négative du moteur Nm en valeur absolue. Au fur et à mesure que la valeur absolue de la vitesse

négative Nm du moteur augmente, les valeurs du rap-

port cyclique Du nécessaire pour maintenir le courant d'induit à Ia'3 sont tracées, ce qui donne la courbe L3. Le rapport cyclique Dd est ensuite fixé pour des valeurs décroissantes de D4 et D5 (D3> D4> D5). Le rapport cyclique Du est fixé à 1; le moteur 49 a une vitesse nulle lorsque des charges croissantes Fr4, Fr5 (Fr3 < Fr4< Fr5) sont appliquées. Les courbes

L4, L5 sont obtenues de la même manière; elles coin-

cident sensiblement avec la courbe L3. Cela signifie que le courant d'induit Ia' n'augmentera pas si le rapport cyclique Du du signal MIL appliqué au Tr 80a

décroît de façon correspondante à la vitesse de rota-

tion négative Nm du moteur 49, quelle que soit la valeur du rapport cyclique Dd du signal MIL appliqué

au Tr 80c. Dans la figure 17, les courbes caractéris-

tiques correspondant à des vitesses de moteur négatives

-Nmi peuvent venir à coïncider avec la courbe corres-

pondant à la vitesse nulle (Nm = 0) par ajustement du rapport cyclique Du conformément aux courbes tracées

dans la figure 13.

Z613310

La figure 14 est un schéma fonctionnel du dispositif de commande 32, qui illustre Les relations

existant entre les principaux constituants du disposi-

tif 32 représenté figure 3, et diverses étapes du pro-

gramme des figures 4A et 4B. Le signal de détection S5

et les signaux de commande T1, T2, etc., sont omis.

Le système de direction assistée électrique 20 utilise le capteur de vitesse de direction 37 en plus

du capteur de couple de direction 35. Le MCU 70 déter-

mine les valeurs des rapports cycliques Du et Dd, dans un état de direction positif du volant de direction, dépendant d'une première fonction déterminée aux étapes et 136, et dans un état de rappel du volant de direction, dépendant d'une seconde fonction déterminée aux étapes 127, 128. Plus précisément, dans l'état de direction positif du volant de direction, le rapport cyclique Du du signal MIL appliqué aux Tr 80a, 80d est

égal à 1, et le rapport cyclique Dd du signal MIL appli-

qué aux Tr 80c, 80b a une valeur proportionnelle au

couple de direction Ts et à la vitesse de direction Ns.

Dans l'état de rappel du volant de direction le rapport cyclique Du a une valeur inversement proportionnelle à la vitesse de direction Ns, et le rapport cyclique Dd

a une valeur proportionnelle au couple de direction Ts.

Par conséquent, dans l'état de rappel, la proportion des cas o l'état de la figure 12 se produit diminue au fur et à mesure que la vitesse de rotation négative -Nm du moteur 49 augmente en valeur absolue. Le passage d'un courant d'induit Ia' dO à une fem inductive Vi du moteur 49 diminue par conséquent progressivement. Il en résulte que le volant de direction est ramené en

position neutre de façon régulière, cette caractéris-

tique étant celle qui peut être attendue d'un système

de direction non assistée.

Selon une variante, dans l'état de direction positif du volant de direction, le rapport cyclique du signal MIL appliqué au Tr 80a peut avoir une valeur proportionnelle au couple de direction Ts et à la vitesse de direction Ns, et le rapport cyclique Dd

du signal MIL appliqué au Tr 80c peut être égal à 1.

Dans l'état de rappel du volant de direction, le rapport cyclique Du peut avoir une valeur propor- tionnelle au couple de direction Ts, et le rapport cylclique Dd être inversement proportionnel à la

vitesse de direction Ns.

Dans ce mode de réalisation, quatre transis-

tors bipolaires de type npn 80a à 80d sont utilisés comme éléments de commutation constituant les branches

du montage en pont 82. Il peut être préférable d'uti-

liser des transistors bipolaires de type pnp ou des TEF (transistors à effet de champ) MOS (semi-conducteurs à oxyde de métal) à canal n. Si l'on utilise ces TEF, leur caractéristique de diode inverse interne peut

remplacer les diodes 83 à 86.

Bien o.e l'on ait décrit ce que l'on considère à présent corre étant le mode de réalisation préféré de l'invention, on notera que l'on peut réaliser la présente invention sous d'autres formes particulières

tout en conservant ses caractéristiques essentielles.

On devra donc considérer la présente invention comme étant illustrative et non limitative. Le cadre de

l'invention est défini par les revendications annexées

plutôt que par la description faite ci-dessus.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Système de direction assistée électrique (20) pour véhicules comprenant un volant de direction, une roue dirigée, un arbre de direction (26) pour transmettre une rotation dudit volant de direction à ladite roue dirigée, un moteur à courant continu (49) pour fournir un couple auxiliaire audit arbre de direction, une alimentation (11), un moyen (72) pour détecter un couple de direction (Ts) agissant sur ledit arbre de direction, et un moyen de commande (32) pour commander ledit moteur en fonction d'un signal de détection de couple de direction (S1, S2) provenant dudit moyen de

détection de couple de direction, ledit moyen de com-

mande comportant un moyen générateur de signal de com-

mande (70) pour engendrer un signal à modulation d'impulsion en largeur MIL (T3, T4, T;) er. fonction dudit signal de détection, et un moyen à circuit d'attaque de moteur (80) qui reçoit ledit signal MIL et applique une tension marche-arrêt audit moteur, ledit circuit d'attaque de moteur ayant un circuit fermé (49-86-80a, 49-83-80d) dans lequel passe un courant électrique (Ia) dû à l'inductance dudit moteur lorsque ledit signal marche-arrêt est interrompu, caractérisé en ce que: ledit système de direction (20) comprend en outre un moyen (76) qui détecte une vitesse de rotation (Ns) dudit volant de direction et fournit un signal de détection (S3, S4) audit moyen générateur de signal de commande (70); et ledit moyen générateur de signal de commande (70) engendre ledit signal MIL (T3, T4, T5) dans un état de direction positif dans lequel le sens de ladite rotation dudit volant de direction coïncide avec celui dans lequel agit le couple de direction (Ts), dépendant d'une première fonction (125, 126) et, dans un état de rappel du volant de direction, dans lequel le sens de ladite rotation dudit volant de direction ne coïncide pas avec le sens dans lequel agit le couple de direction (Ts), dépendant d'une seconde fonction (127, 128), ayant pour paramètres Ledit

couple de direction (Ts) et ladite vitesse de direc-

tion (Ns).

2. Système de direction assistée électrique

(20) pour véhicules selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que: ledit moyen à circuit d'attaque de moteur (80) comprend un montage en pont (82) pour attaquer ledit moteur (49), en ce que ledit montage en pont (82) comporte un premier, un second, un troisième et un

quatrième éléments de commutation (80a à 80d) consti-

tuant respectivement les branches du pont, et quatre

diodes (83 à 86) connectées en parallèle auxdits élé-

ments de commutation respectivement, et en ce que ledit montage en pont (82) est connecté, en un noeud d'entrée de celui-ci situé entre ledit premier élément de commutation (80a) et ledit quatrième élément de commutation (80d) et en un autre noeud d'entrée de

celui-ci, situé entre ledit second élément de commu-

tation (80b) et ledit troisième élément de commutation (80c), resDectivemenrt aux bornes positive et négative de ladite alimentation (11), et en un noeud de sortie de celui-ci, situé entre ledit premier élément

de commutation (80a) et ledit second élément de commu-

tation (80b), et en un autre noeud de celui-ci situé entre ledit troisième élément de commutation (80c) et

ledit quatrième élément de commutation (80d), respecti-

verent aux deux bornes d'entrée dudit moteur (49).

3. Système de direction assistée électrique

(80) pour véhicules selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que: dans ledit état de direction positif, selon Le sens d'action dudit couple de direction (Ts), l'un ou l'autre dudit premier élément de commutation (80a) et dudit troisième élément de commutation (80c) coopérant avec celui-ci, ou l'un ou l'autre dudit quatrième élément de commutation (80d) et dudit second élément de commutation (80b) coopérant avec celui-ci, reçoit ledit signal MIL

(T3, T4, T5) dont le rapport cyclique (Dd) est pro-

portionnel audit couple de direction (Ts) et à ladite vitesse de direction (Ns), et en ce que l'autre dudit

premier élément de commutation (80a) et dudit troi-

sième élément de commutation (80c) coopérant avec celui-ci ou que l'autre dudit quatrième élément de

commutation (80d) et dudit second élément de commu-

tation (80b) coopérant avec celui-ci reçoit ledit signal MIL (T3, T4, T5), dont le rapport cyclique (Du) est égal à 1; et dans ledit état de rappel du volant de direction, selon le sens d'action dudit couple de

direction (Ts), l'un ou l'autre dudit premier élé-

ment de commutation (0Ba) et dudit troisième élément élément de commutation (80c) coopérant avec celui-ci,

ou l'un ou l'autre dudit quatrième élément de commu-

tation (80d) et dudit second élément de commutation (80b) coopérant avec celui-ci, reçoit ledit signal MIL (T3, T4,T5) dont le rapport cyclique (Dd) est proportionnel audit couple de direction (Ts), et en

ce que l'autre dudit premier élément de commuta-

tion (BOa) et dudit troisième élément de commutation (80c) coopérant avec celui-ci ou ledit l'autre dudit quatrième élément de commutation (80d) et dudit second élément de commutation (80b) reçoit ledit signal MIL

(T3, T4, T5), dont le rapport cyclique (Du) est inverse-

ment proportionnel à ladite vitesse de direction (Ns).

4. Système de direction assistée électrique pour véhicules selon La revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments de commutation (80a à 80d)

comprennent des transistors de type npn.

5. Système de direction assistée électrique pour véhicules selon la revendication 1, caractérisé

en ce que ledit arbre de direction (26) est mécanique-

ment relié audit volant de direction, et en ce que ledit moteur (49) est mécaniquement relié audit arbre

de direction (26).