FR2921620A1

FR2921620A1 - DIRECTION ASSISTING DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE FOR POWER AND STEERING WHEELS.

Info

Publication number: FR2921620A1
Application number: FR0757988A
Authority: FR
Inventors: Mickael Planelles; Eric Debernard; Jean Guillaume Meyrignac; Christophe Portaz; Axel Casalonga
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-04-03
Anticipated expiration: 2027-10-01
Also published as: FR2921620B1

Abstract

Dispositif d'assistance de direction pour une paire de roues motrices et directrices d'un véhicule automobile comprenant un moteur 26 d'assistance de direction. I1 comprend un différentiel 6 équipé d'un coupleur 50 entre deux sorties du différentiel reliées aux roues, un moyen de détermination du taux de couplage 42 du différentiel et un calculateur 30 relié audit moyen de détermination et apte à commander le moteur d'assistance de direction 26 en fonction du taux de couplage.A steering assistance device for a pair of driving and steering wheels of a motor vehicle comprising a steering assist motor 26. I1 comprises a differential 6 equipped with a coupler 50 between two differential outputs connected to the wheels, a means for determining the coupling ratio 42 of the differential and a computer 30 connected to said determining means and able to control the assistance engine of direction 26 depending on the coupling rate.

Description

B06-3261 FR - EGA/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Dispositif d'assistance de direction d'un véhicule automobile pour roues motrices et directrices. Invention de : PLANELLES Mickaël DEBERNARD Eric MEYRIGNAC Jean-Guillaume PORTAZ Christophe B06-3261 EN - EGA / EVH Simplified joint stock company known as: RENAULT s.a.s. Motor vehicle steering assistance device for driving and steering wheels. Invention of: PLANELS Mickaël DEBERNARD Eric MEYRIGNAC Jean-Guillaume PORTAZ Christophe

Dispositif d'assistance de direction d'un véhicule automobile pour roues motrices et directrices. L'invention concerne le domaine des dispositifs d'assistance de direction pour véhicule automobile. L'invention concerne en particulier les dispositifs d'assistance de direction pour une paire de roues à la fois motrices et directrices, comme dans des véhicules à traction avant ou à quatre roues motrices. Les roues motrices sont généralement entraînées par paires par un différentiel permettant à l'une des roues d'aller légèrement plus vite que l'autre tout en équilibrant le couple moteur sur les deux roues motrices. Cela permet au véhicule de tourner ou de s'adapter à des pneumatiques d'usures différentes. Lorsque l'une des roues motrices patine, sur une route humide par exemple, un différentiel classique transmet toute la puissance du véhicule sur la roue qui patine et celle qui adhère au sol reçoit le même couple que celle qui patine, c'est-à-dire un couple très faible. Le patinage de l'une des roues suffit à arrêter le véhicule même si l'autre roue adhère au sol. A steering assist device for a motor vehicle for driving and steering wheels. The invention relates to the field of steering assistance devices for a motor vehicle. In particular, the invention relates to steering assistance devices for a pair of both driving and steering wheels, such as in front-wheel drive or four-wheel drive vehicles. The drive wheels are usually driven in pairs by a differential allowing one of the wheels to go slightly faster than the other while balancing the engine torque on the two drive wheels. This allows the vehicle to rotate or adapt to different wear tires. When one of the driving wheels skates, on a wet road for example, a conventional differential transmits all the power of the vehicle on the wheel that skates and the one that adheres to the ground receives the same torque as the one that skates, that is to say say a very weak couple. Slippage on one wheel is enough to stop the vehicle even if the other wheel is on the ground.

Il existe des différentiels autobloquants qui permettent de limiter le glissement d'une des sorties du différentiel par rapport à l'autre. Ce type de différentiels augmente le couple transmis à la roue la plus lente et réduit dans la même proportion le couple transmis à la roue qui patine. Il existe également des différentiels pilotés qui sont équipés d'un dispositif de couplage variable entre les deux sorties du différentiel. L'inconvénient de ces deux types de différentiels est que le blocage ou le couplage d'une sortie par rapport à l'autre provoque une remontée de couple dans le mécanisme de direction. Les véhicules équipés d'une direction assistée comprennent généralement un moteur d'assistance exerçant un effort d'assistance s'ajoutant à l'effort exercé directement par le volant. Les deux efforts déplacent une crémaillère de direction vers la droite ou vers la gauche et un système de biellettes transforme ce mouvement de la crémaillère en mouvement de braquage des deux roues directrices. Généralement, les roues sont montées en rotation d'enroulement autour d'un porte-fusée. Le porte-fusée est mobile en rotation de braquage autour d'un axe sensiblement vertical ainsi que sensiblement parallèle au plan du pneumatique. Toutefois, l'axe de braquage du porte-fusée peut être légèrement incliné pour réduire la distance entre l'axe du porte-fusée et le point de contact du pneumatique avec la route. There are self-locking differentials that limit the sliding of one output of the differential relative to the other. This type of differential increases the torque transmitted to the slowest wheel and reduces in the same proportion the torque transmitted to the wheel that skates. There are also controlled differentials which are equipped with a variable coupling device between the two outputs of the differential. The disadvantage of these two types of differentials is that the blocking or coupling of one output relative to the other causes a rise in torque in the steering mechanism. Vehicles equipped with a power steering generally comprise an assistance motor exerting an assistance effort in addition to the effort exerted directly by the steering wheel. Both forces move a steering rack to the right or to the left and a system of rods transforms this movement of the rack into a steering movement of the two steering wheels. Generally, the wheels are mounted in winding rotation around a stub axle. The knuckle is mobile in turning rotation about a substantially vertical axis and substantially parallel to the plane of the tire. However, the steering axis of the knuckle can be tilted slightly to reduce the distance between the axis of the knuckle and the point of contact of the tire with the road.

Lorsque le véhicule traverse une zone où l'adhérence sur la route d'un des pneumatiques varie par rapport à l'adhérence de l'autre pneumatique, l'effort exercé dans l'axe du véhicule par une roue sur son porte-fusée diffère de celui exercé par l'autre roue. En fonction des accélérations auxquelles est soumis le véhicule, le barycentre des efforts exercés par la route sur le pneumatique ne coïncide pas avec l'axe de braquage du porte-fusée. Cela se traduit par un effort sur la crémaillère de direction qui est ressenti par le conducteur. Si cet effort perturbateur n'est pas compensé, le véhicule est dévié. Ce phénomène informe le conducteur sur l'adhérence de la route. Dans certains cas, ces informations peuvent être utiles au conducteur et dans d'autres, elles peuvent le surprendre et provoquer un accident. Par ailleurs de nombreux dispositifs installés sur les véhicules automobiles agissent sur les roues et peuvent provoquer des remontées de couple vers le mécanisme de direction. Par exemple les systèmes anti-patinage (ASR) peuvent agir sur le frein ou sur le moteur ou bien sur le différentiel pour soulager le couple d'entraînement sollicitant une roue. Les systèmes anti-blocage (ABS) peuvent relâcher le frein d'une roue. Les systèmes de contrôle de la stabilité de la trajectoire du véhicule (ESP) peuvent également agir sur le frein d'une roue qui patine. Une des complexités des dispositifs d'assistance de direction est de choisir quels types de remontée de couple vers la direction sont à filtrer, ou à atténuer ou à compenser, et quels types de perturbation doivent parvenir au conducteur. Par ailleurs plusieurs causes de remontées de couples peuvent survenir simultanément. When the vehicle passes through an area where the adhesion on the road of one of the tires varies with respect to the adhesion of the other tire, the force exerted in the axis of the vehicle by a wheel on its knuckle differs from the one exercised by the other wheel. Depending on the acceleration to which the vehicle is subjected, the centroid of the forces exerted by the road on the tire does not coincide with the steering axis of the knuckle. This results in an effort on the steering rack that is felt by the driver. If this disruptive effort is not compensated, the vehicle is deflected. This phenomenon informs the driver on the grip of the road. In some cases, this information may be useful to the driver and in others, it may surprise him and cause an accident. Moreover, many devices installed on motor vehicles act on the wheels and can cause torque up to the steering mechanism. For example anti-skid systems (ASR) can act on the brake or on the engine or on the differential to relieve the driving torque requesting a wheel. Anti-lock (ABS) systems can release the brake of a wheel. Vehicle Stability Control (ESP) systems can also act on the brake of a spinning wheel. One of the complexities of steering assistance devices is to choose which types of torque lift to the steering are to be filtered, attenuated or compensated, and what types of disturbances must be made to the driver. In addition, several causes of couples' rise can occur simultaneously.

L'invention propose un dispositif d'assistance de direction pour une paire de roues motrices et directrices d'un véhicule automobile qui remédie aux inconvénients précédents et notamment qui améliore les remontés de couple vers le volant du véhicule. The invention provides a steering assistance device for a pair of driving and steering wheels of a motor vehicle that overcomes the aforementioned drawbacks and in particular that improves the torque up to the steering wheel of the vehicle.

Selon un mode de réalisation, un dispositif d'assistance de direction pour une paire de roues motrices et directrices d'un véhicule automobile comprend un moteur d'assistance de direction. I1 comprend un différentiel équipé d'un coupleur entre deux sorties du différentiel reliées aux roues, un moyen de détermination du taux de couplage du différentiel et un calculateur relié audit moyen de détermination et apte à commander le moteur d'assistance de direction en fonction du taux de couplage. Le demandeur s'est rendu compte que les situations où il y a lieu d'agir sur le différentiel correspondent à des situations où le conducteur est bien informé de la situation. C'est le cas lorsque le conducteur a lui-même commandé le couplage du différentiel. I1 y a aussi des situations où la sécurité du véhicule n'est pas en cause. Finalement, dans bon nombre de cas, le fait que le dispositif de direction compense les remontées de couples issues d'un couplage du différentiel, ne présente pas d'inconvénients. Cela présente même l'avantage d'éviter de superposer une remontée de couple utile à percevoir par le conducteur avec une remontée de couple inutile, ou ne signalant pas un danger. Ainsi, en choisissant de compenser les remontées de couple issues d'un couplage du différentiel, les remontées de couples parvenant au conducteur sont améliorées. Avantageusement, le moyen de détermination du taux de couplage comprend deux capteurs aptes à mesurer un couple d'enroulement résistant (Myd, Myg) apparaissant, sur chacune des deux roues motrices, au contact de la roue avec le sol lors du déplacement du véhicule, le calculateur étant apte à commander le coupleur du différentiel en fonction des couples d'enroulement résistants mesurés. Avantageusement, le moyen de détermination du taux de couplage comprend en outre un moyen de détermination du couple moteur exercé sur la couronne du différentiel et un moyen de détermination des couples de freinage exercés sur chacune des roues motrices. Les trois moyens de détermination précités sont reliés au calculateur. Le calculateur peut comprendre un moyen de calcul apte à calculer un couple d'enroulement moteur nominal pour chaque roue correspondant à la moitié du couple moteur diminué du couple de freinage exercé sur ladite roue et comprenant un moyen de comparaison de la différence entre les couples d'enroulement moteur nominaux et résistants, avec un seuil de décrochement. Avantageusement, le moyen de détermination du couple moteur comprend une cartographie mémorisée dans le calculateur de la valeur du couple moteur en fonction de paramètres d'état d'un groupe motopropulseur du véhicule qui peut comprendre un moteur et une transmission. Avantageusement, au moins un capteur du couple d'enroulement résistant (My) comprend un palier à roulement à deux chemins de roulement situé entre une des roues motrices et un porte fusée correspondant, ledit capteur étant apte à déterminer au moins les efforts (Fx, Fz) apparaissant dans le plan de ladite roue, au contact de la roue avec le sol lors du déplacement du véhicule. According to one embodiment, a steering assistance device for a pair of drive and steering wheels of a motor vehicle comprises a steering assistance motor. I1 comprises a differential equipped with a coupler between two differential outputs connected to the wheels, a means for determining the differential coupling ratio and a computer connected to said determining means and adapted to control the steering assistance motor as a function of the coupling rate. The Applicant realized that situations where differential action is required are situations where the driver is well informed about the situation. This is the case when the driver has himself controlled the coupling of the differential. There are also situations where the safety of the vehicle is not in question. Finally, in many cases, the fact that the steering device compensates for the rise of couples resulting from a coupling of the differential, does not have disadvantages. This even has the advantage of avoiding superimposing a rise in useful torque to be perceived by the driver with a rise in unnecessary torque, or not signaling a danger. Thus, by choosing to compensate for the torque increases resulting from a coupling of the differential, the pairs of couples reaching the driver are improved. Advantageously, the means for determining the coupling ratio comprises two sensors capable of measuring a resistive winding torque (Myd, Myg) appearing, on each of the two drive wheels, in contact with the wheel with the ground during the displacement of the vehicle. the computer being able to control the differential coupler as a function of the measured winding torques. Advantageously, the means for determining the coupling ratio further comprises a means for determining the driving torque exerted on the ring gear of the differential and a means for determining the braking torques exerted on each of the drive wheels. The three aforementioned determination means are connected to the computer. The computer may comprise a calculating means capable of calculating a nominal motor winding torque for each wheel corresponding to half the engine torque less the braking torque exerted on said wheel and comprising a means for comparing the difference between the torque pairs. nominal and resistant motor winding, with a step threshold. Advantageously, the motor torque determining means comprises a map stored in the computer of the value of the engine torque as a function of state parameters of a powertrain of the vehicle which may comprise a motor and a transmission. Advantageously, at least one resistant winding torque sensor (My) comprises a rolling bearing with two tracks located between one of the driving wheels and a corresponding rocket door, said sensor being able to determine at least the forces (Fx, Fz) appearing in the plane of said wheel, in contact with the wheel with the ground during the movement of the vehicle.

Avantageusement, le calculateur comprend une cartographie mémorisée des efforts supplémentaires exercés sur la direction par le couplage du différentiel. La commande du moteur d'assistance est avantageusement telle que celui-ci compense lesdits efforts supplémentaires. Advantageously, the computer comprises a memorized map of the additional forces exerted on the direction by the coupling of the differential. The control of the assistance motor is advantageously such that it compensates for said additional efforts.

Selon un autre mode de réalisation, le dispositif peut comprendre deux chaînes cinématiques reliant le moteur d'assistance à chacune des roues directrices et deux capteurs d'efforts transmis situés sur chacune des chaînes cinématiques. Le calculateur est relié aux deux capteurs d'efforts transmis et apte à calculer une consigne de correction de l'effort d'assistance en fonction des efforts transmis mesurés. Avantageusement, le calculateur peut comprendre une cartographie mémorisée du comportement dynamique des deux chaînes cinématiques et du moteur d'assistance et des moyens de synchronisation de la consigne de correction d'efforts d'assistance pour que l'effet, sur le volant de direction du véhicule, de ladite consigne, soit en phase avec l'effet sur ledit volant de la variation d'efforts transmis. According to another embodiment, the device may comprise two kinematic chains connecting the assistance motor to each of the steering wheels and two transmitted force sensors located on each of the kinematic chains. The computer is connected to the two transmitted force sensors and able to calculate a correction instruction of the assistance effort as a function of the measured transmitted forces. Advantageously, the computer may comprise a memorized map of the dynamic behavior of the two kinematic chains and of the assistance engine and synchronization means of the assist force correction instruction so that the effect on the steering wheel of the vehicle, said setpoint, or in phase with the effect on said wheel of the transmitted force variation.

Avantageusement, les deux capteurs d'efforts transmis comprennent un palier à deux chemins de roulement, monté entre une roue et un porte-fusée de ladite roue. Les capteurs d'efforts transmis sont avantageusement capables de mesurer au moins les efforts (Fx, Fy) exercés sur le porte-fusée dans un plan parallèle à la route, ainsi qu'un couple (Mzd, MzG) s'opposant au braquage de la roue correspondante. Avantageusement, le palier à deux chemins de roulement comprend des moyens pour mesurer des efforts (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) exercés par la roue sur le porte-fusée. Advantageously, the two transmitted force sensors comprise a bearing with two races, mounted between a wheel and a knuckle of said wheel. The transmitted force sensors are advantageously capable of measuring at least the forces (Fx, Fy) exerted on the rocket carrier in a plane parallel to the road, as well as a torque (Mzd, MzG) opposing the deflection of the corresponding wheel. Advantageously, the bearing with two races comprises means for measuring forces (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) exerted by the wheel on the knuckle.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une illustration schématique en vue de devant d'une partie d'un train de roues motrices et directrices d'un véhicule ; - la figure 2 est une illustration en vue de dessus du même train de roue en position de braquage ; et - la figure 3 est une illustration de différents blocs de calcul pouvant être utilisés par des systèmes de gestion d'adhérence selon l'invention. La figure 1 illustre une roue de droite 1 du véhicule. En effet, dans le système d'axes illustré, X correspond à l'axe principal du véhicule et est orienté de l'arrière vers l'avant du véhicule, Y correspond à une direction horizontale et est orienté dans l'axe de rotation de la roue 1 vers l'intérieur du véhicule, et Z est la direction verticale ascendante. Les couples ou les angles de pivotement de la roue 1 autour de l'axe Z sont appelés couples ou angles de braquage ; les couples ou angles de pivotement de la roue autour de l'axe Y sont appelés des couples ou des angles d'enroulement ; les couples ou angles de pivotement de la roue autour de l'axe X sont appelés des couples ou angles de carrossage. Le train de roues comprend, outre la roue de droite 1 mobile autour de l'axe Y et un porte-fusée 2 mobile autour d'un axe A sensiblement vertical. Un système de suspension 3, un mécanisme de direction 4 et un groupe motopropulseur 5 sont également représentés. Le groupe motopropulseur 5 comprend un différentiel 6 relié à un arbre d'entraînement 7 de la roue 1 par un système de cardan 8. Le mécanisme de direction 4 comprend une crémaillère de direction 9 reliée à un bras de levier 10 du porte-fusée 2 par un système de biellettes 11. La roue 1 comprend un pneumatique 12 destiné à être en contact avec le sol 13 et une jante 14 fixée sur l'arbre d'entraînement 7. Le porte-fusée 2 comprend un moyeu horizontal 15 recevant un palier 16 à deux chemins de roulement monté à rotation sur l'arbre d'entraînement 7. Le porte-fusée 2 comprend également une portion sensiblement verticale 17 montée à rotation dans un corps de suspension 18 de manière à être libre en rotation autour de l'axe A, lorsque le système de biellettes 11 agit sur le bras de levier 10. La roue droite est également équipée d'un système de freinage 19 comprenant par exemple un disque 20 solidaire de l'arbre d'entraînement 7 et des mâchoires 21 solidaires du porte-fusée 2. Le système de cardan 8 comprend un premier demi-cardan 8a situé à l'intersection de l'axe de l'arbre d'entraînement 7 et de l'axe de braquage A. Le système de cardan 8 comprend également un deuxième demi-cardan 8b situé sur une partie d'un arbre de transmission solidaire du différentiel 6. Le corps de suspension 18 est relié par un triangle de suspension supérieur 24 et un triangle de suspension inférieur 23 au châssis du véhicule de manière que le corps de suspension 18 soit mobile verticalement le long de l'axe de braquage A. Un amortisseur 25 permet d'amortir le débattement du corps de suspension 18. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description of some embodiments taken as non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic illustration of front view of a portion of a train of driving and steering wheels of a vehicle; - Figure 2 is an illustration in plan view of the same wheel set in the steering position; and FIG. 3 is an illustration of different calculation blocks that can be used by adhesion management systems according to the invention. Figure 1 illustrates a right wheel 1 of the vehicle. Indeed, in the illustrated axis system, X corresponds to the main axis of the vehicle and is oriented from the rear towards the front of the vehicle, Y corresponds to a horizontal direction and is oriented in the axis of rotation of the vehicle. the wheel 1 towards the inside of the vehicle, and Z is the upward vertical direction. The torques or angles of rotation of the wheel 1 about the Z axis are called torques or steering angles; the pairs or angles of rotation of the wheel about the Y axis are called torques or winding angles; the pairs or angles of rotation of the wheel about the X axis are called torques or angles of camber. The wheel train comprises, in addition to the right wheel 1 movable about the Y axis and a stub axle 2 movable about a substantially vertical axis A. A suspension system 3, a steering mechanism 4 and a power train 5 are also shown. The power train 5 comprises a differential 6 connected to a drive shaft 7 of the wheel 1 by a cardan system 8. The steering mechanism 4 comprises a steering rack 9 connected to a lever arm 10 of the knuckle 2 by a linkage system 11. The wheel 1 comprises a tire 12 intended to be in contact with the ground 13 and a rim 14 fixed on the drive shaft 7. The stub axle 2 comprises a horizontal hub 15 receiving a bearing 16 to two raceways rotatably mounted on the drive shaft 7. The stub axle 2 also comprises a substantially vertical portion 17 rotatably mounted in a suspension body 18 so as to be free to rotate around the axis A, when the rod system 11 acts on the lever arm 10. The right wheel is also equipped with a braking system 19 comprising for example a disc 20 secured to the drive shaft 7 and 21 jaws solidai 2. The gimbal system 8 comprises a first half-gimbal 8a located at the intersection of the axis of the drive shaft 7 and the steering axis A. The gimbal system 8 also comprises a second half-gimbal 8b located on a part of a transmission shaft integral with the differential 6. The suspension body 18 is connected by an upper suspension triangle 24 and a lower wishbone 23 to the vehicle chassis so that that the suspension body 18 is vertically movable along the steering axis A. A damper 25 serves to damp the travel of the suspension body 18.

La crémaillère 9 est reliée à chacune des roues 1 par une chaîne cinématique qui comprennent successivement chacune : la biellette 11 reliée à la crémaillère 9 par une articulation 34, puis le bras de levier 10 relié à la biellette 11 par une articulation élastique 33, puis le porte-fusée 2 fixe par rapport au bras et relié élastiquement au châssis par le corps de suspension 18 et les triangles de suspension. Les chaînes cinématiques comprennent également le palier 16 et l'arbre 7 fixé à la roue 1. Le palier à roulement 16 est un palier à deux chemins de roulement équipé de deux séries de jauges de contrainte. La disposition de ces jauges de contrainte ainsi que la manière dont les informations tirées de ces jauges de contrainte sont échantillonnées et traitées, sont décrites dans la demande de brevet français FR 2 869 966 (SNR Roulements) à laquelle on pourra se référer pour plus de précisions. Est notamment décrite la manière de déterminer, à partir des jauges de contrainte, le torseur des efforts exercés par la bague intérieure du roulement sur la bague extérieure. Un tel palier est utilisé pour déterminer le torseur des efforts exercés par le sol 13 sur le pneumatique 12. Le pneumatique 12 est en effet en contact sur le sol 13 par toute une surface dont chaque point subit des efforts d'intensité et de direction différents d'un point à l'autre. La résultante des efforts comprend une force Fz destinée à compenser le poids du véhicule, une force Fy destinée à compenser par exemple la force centrifuge lorsque le véhicule tourne et un effort Fx s'opposant à l'accélération ou au freinage du véhicule. Le contact entre le sol 13 et le pneumatique 12 exerce également un couple Mx qui tend à maintenir le plan de la roue 1 sensiblement vertical et à s'opposer à un pivotement de carrossage ; un couple My dû à la déformation dissymétrique d'une partie avant et d'une partie arrière du pneumatique, et qui s'oppose à une rotation d'enroulement de la roue 1 ; et un couple Mz qui s'oppose au braquage de la roue 1 autour de l'axe A. Les efforts transmis par les chaînes cinématiques correspondent principalement à Fx, Fy et My. The rack 9 is connected to each of the wheels 1 by a kinematic chain which successively comprises each: the rod 11 connected to the rack 9 by a hinge 34, then the lever arm 10 connected to the link 11 by an elastic hinge 33, then the stub axle 2 fixed relative to the arm and elastically connected to the chassis by the suspension body 18 and the suspension triangles. The kinematic chains also include the bearing 16 and the shaft 7 attached to the wheel 1. The rolling bearing 16 is a bearing with two races equipped with two sets of strain gauges. The arrangement of these strain gauges and the manner in which the information derived from these strain gauges is sampled and processed are described in the French patent application FR 2 869 966 (SNR Bearings) to which reference may be made for more information. details. In particular, it is described how to determine, from the strain gauges, the torsor of the forces exerted by the inner ring of the bearing on the outer ring. Such a bearing is used to determine the torsor of the forces exerted by the ground 13 on the tire 12. The tire 12 is indeed in contact on the ground 13 by a whole surface of which each point undergoes efforts of different intensity and direction from one point to another. The resultant of the forces comprises a force Fz intended to compensate for the weight of the vehicle, a force Fy intended to compensate for example the centrifugal force when the vehicle rotates and a force Fx opposing the acceleration or braking of the vehicle. The contact between the ground 13 and the tire 12 also exerts a torque Mx which tends to maintain the plane of the wheel 1 substantially vertical and to oppose a camber pivoting; a torque My due to the asymmetrical deformation of a front portion and a rear portion of the tire, and which opposes a winding rotation of the wheel 1; and a torque Mz which opposes the deflection of the wheel 1 about the axis A. The forces transmitted by the kinematic chains mainly correspond to Fx, Fy and My.

On va maintenant décrire le mécanisme de direction 4. Celui-ci comprend, outre la crémaillère 9, un moteur d'assistance 26 et une colonne de direction 27 reliée au volant de direction 28 actionné directement par le conducteur. Dans l'exemple illustré, la colonne 27 comprend un engrenage coopérant avec la crémaillère 9 et le moteur d'assistance 26 engrène avec la crémaillère 9 de manière parallèle à la colonne 27. Ainsi, l'entraînement de la crémaillère 9 est le cumul du couple exercé par le conducteur sur le volant 28 et du couple généré par le moteur d'assistance 26. Des systèmes d'amortissement des vibrations non représentés peuvent être intercalés entre la colonne de direction 27 et le volant 28. Dans une variante, le moteur d'assistance 26 est intégré le long de la colonne de direction 27 ou bien situé en extrémité de la colonne de direction 27 de sorte les couples exercés par le conducteur et par le moteur d'assistance 26 sont combinés avant le système d'engrenage avec la crémaillère 9. Le différentiel 6 est du type différentiel piloté. Ce différentiel comprend une couronne, non représentée, reliée au groupe motopropulseur et deux sorties reliées aux arbres de transmission 22 de chacune des roues. Ce type de différentiel comprend également un dispositif 50 de blocage ou de couplage entre les deux arbres de transmission des deux roues, illustré en figure 3. Le dispositif 50 est actionné selon une consigne de pilotage du différentiel. Un calculateur 30 illustré en pointillés sur la figure 1 est relié au différentiel 6 de manière à communiquer au différentiel le taux de couplage à exécuter. Le calculateur 30 est également relié au moteur d'assistance 26 de manière à communiquer une correction d'assistance à ajouter ou retrancher au couple d'assistance qu'aurait généré le moteur d'assistance 26 s'il n'avait été relié qu'à un capteur d'angle 31 situé sur la colonne de direction 27. Le calculateur 30 est également relié au palier 16 et peut contribuer à la détermination du torseur précédemment décrit. Le calculateur 30 est également relié au dispositif de freinage ainsi qu'au groupe motopropulseur 5. The steering mechanism 4 will now be described. This comprises, in addition to the rack 9, an assistance motor 26 and a steering column 27 connected to the steering wheel 28 actuated directly by the driver. In the example illustrated, the column 27 comprises a gear co-operating with the rack 9 and the assistance motor 26 meshes with the rack 9 in parallel manner with the column 27. Thus, the drive of the rack 9 is the accumulation of the torque exerted by the driver on the steering wheel 28 and the torque generated by the assistance motor 26. Unrepresented vibration damping systems can be inserted between the steering column 27 and the steering wheel 28. In a variant, the engine 26 is integrated along the steering column 27 or located at the end of the steering column 27 so that the torques exerted by the driver and by the assistance motor 26 are combined before the gear system with the rack 9. The differential 6 is of the controlled differential type. This differential comprises a ring, not shown, connected to the powertrain and two outputs connected to the transmission shafts 22 of each of the wheels. This type of differential also comprises a device 50 for blocking or coupling between the two transmission shafts of the two wheels, illustrated in FIG. 3. The device 50 is actuated according to a differential control instruction. A computer 30 illustrated in dashed lines in FIG. 1 is connected to the differential 6 so as to communicate to the differential the coupling ratio to be executed. The computer 30 is also connected to the assistance engine 26 so as to communicate an assistance correction to be added to or subtracted from the assistance torque generated by the assistance engine 26 if it had only been connected to it. to an angle sensor 31 located on the steering column 27. The computer 30 is also connected to the bearing 16 and can contribute to the determination of the torsor described above. The computer 30 is also connected to the braking device as well as to the power unit 5.

Sur la figure 2, est illustrée la forme triangulaire des triangles de suspension 23 et 24. De plus, la crémaillère 9 est illustrée en position de braquage de manière à pousser ou tirer les bras de levier 10 afin que chacune des roues (1,1) tournent d'un même angle de braquage 13. Le porte-fusée 2 étant flottant verticalement, les vibrations générées soit par le moteur 5, soit par le sol 13, sont transmises à la fois par des articulations 32 des triangles de suspension 23 et 24, par des articulations 33 du bras de levier 10 avec les biellettes 11 et par des articulations 34 des biellettes 11 avec la crémaillère 9 (voir figure 1). Pour limiter une partie des vibrations, notamment de haute fréquence, les articulations 32, 33 et 34 peuvent comprendre des éléments élastiques et/ou des éléments amortisseurs. Une perturbation engendrée par le sol 13 sur la roue 1 se propage le long du mécanisme de direction 4 jusqu'au volant 28. Les éléments d'élasticité et/ou d'amortissement contribuent à réduire l'intensité de ces perturbations et introduisent également un retard dans la propagation du couple de perturbation. On va à l'aide de la figure 3, décrire différents modes de réalisation de l'invention selon que certaines parties des blocs de calcul qui y sont illustrés sont utilisées ou non. Le calculateur 30 comprend un moyen de recombinaison 35d du torseur exercé sur le palier 16 de la roue de droite et un moyen de recombinaison 35g du torseur exercé sur la palier 16 de la roue de gauche. Le mode de fonctionnement des moyens de recombinaison 35d et 35g est décrit dans la demande FR 2 869 966 et est connu de l'homme du métier. Le calculateur comprend également des moyens de filtrage 36d et 36g correspondant aux deux roues et concernant la partie des torseurs ayant une incidence sur le braquage des roues. I1 s'agit en particulier du filtrage des efforts Fx, Fy et Mz. Le calculateur comprend également des moyens de filtrage 37d et 37g correspondant pour chacune des deux roues au filtrage des efforts ayant une incidence sur l'enroulement des roues. I1 s'agit notamment du filtrage des efforts Fx, Fz et My. In FIG. 2, the triangular shape of the suspension triangles 23 and 24 is illustrated. In addition, the rack 9 is illustrated in the steering position so as to push or pull the lever arms 10 so that each of the wheels (1.1 ) while the steering knuckle 2 is floating vertically, the vibrations generated either by the engine 5 or by the ground 13 are transmitted both by the articulations 32 of the suspension triangles 23 and 24, by joints 33 of the lever arm 10 with the rods 11 and by joints 34 of the rods 11 with the rack 9 (see Figure 1). To limit a portion of the vibrations, especially of high frequency, the joints 32, 33 and 34 may comprise elastic elements and / or damping elements. A disturbance generated by the ground 13 on the wheel 1 is propagated along the steering mechanism 4 to the steering wheel 28. The elements of elasticity and / or damping contribute to reduce the intensity of these disturbances and also introduce a delay in the propagation of the disturbance torque. With reference to FIG. 3, various embodiments of the invention will be described according to whether or not parts of the calculation blocks illustrated therein are used. The computer 30 comprises a torsor recombination means 35d exerted on the bearing 16 of the right wheel and a torsion recombination means 35g exerted on the bearing 16 of the left wheel. The mode of operation of the recombination means 35d and 35g is described in the application FR 2 869 966 and is known to those skilled in the art. The computer also comprises filtering means 36d and 36g corresponding to the two wheels and concerning the portion of the torsors having an effect on the steering of the wheels. This is in particular the filtering of the forces Fx, Fy and Mz. The computer also comprises filtering means 37d and 37g corresponding for each of the two wheels filtering forces having an effect on the winding of the wheels. These include filtering efforts Fx, Fz and My.

Le calculateur comprend des moyens de calcul 38 des couples d'enroulement résistants Cr de la roue droite et de la roue gauche. Ces couples sont quasiment égaux, au filtrage près, à Myd et à Myg mesurés. Le calculateur comprend une cartographie 39 de la valeur du couple moteur en fonction des paramètres d'état du groupe motopropulseur 5. Ces paramètres peuvent comprendre la température du bloc moteur, la vitesse du vilebrequin, la position d'une pédale d'accélérateur 51, le rapport de transmission, la pression d'alimentation des freins, les requêtes de modification du freinage et/ou de l'injection par les systèmes de type ASR, ABS ou ESP. La cartographie mémorisée permet d'établir la correspondance entre l'ensemble de ces paramètres et la valeur du couple moteur entraînant la couronne de différentiel, et/ou la valeur des couples de freinage exercés sur chacune des roues motrices. The computer comprises means 38 for calculating the resistant winding torques Cr of the right wheel and the left wheel. These pairs are almost equal, filtering, Myd and Myg measured. The computer comprises a map 39 of the value of the engine torque as a function of the power train state parameters 5. These parameters can include the engine block temperature, the crankshaft speed, the position of an accelerator pedal 51, the transmission ratio, the brake supply pressure, braking and / or injection modification requests by the ASR, ABS or ESP type systems. The stored mapping makes it possible to establish the correspondence between all these parameters and the value of the engine torque driving the differential ring, and / or the value of the braking torques exerted on each of the drive wheels.

Dans une partie 40 du calculateur, est calculé le couple d'enroulement moteur nominal pour chacune des roues, qui correspond à la moitié du couple moteur Cm entraînant la couronne de différentiel, diminué pour chacune des roues du couple de freinage Cf correspondant. Si l'on ramène l'accélération du véhicule à l'accélération angulaire SZ" pour la roue considérée, les différents couples sont liés par l'équation suivante : C. / 2 + Cr /+ Cf = 1 roue • SIN I1 s'en suit que lorsque la requête de couple moteur Cm/2 devient supérieure au couple résistant Cr admissible par le contact entre le pneumatique 12 et le sol 13, il devient nécessaire de bloquer le différentiel 6. Le calculateur comprend un seuil de décrochement mémorisé et un moyen de comparaison entre la différence entre les couples d'enroulement moteur nominaux Cm/2 et résistants Cr pour chacune des roues avec le seuil de décrochement. Le moyen de comparaison permet de déterminer le taux de couplage 42 du différentiel 6 de manière à transférer le couple moteur depuis la roue pour laquelle le couple résistant du contact pneu-sol est faible vers la roue motrice pour laquelle ledit couple résistant est élevé. In a part 40 of the computer, is calculated the nominal motor winding torque for each of the wheels, which corresponds to half the engine torque Cm driving the differential ring, decreased for each of the wheels of the corresponding braking torque Cf. If we reduce the acceleration of the vehicle to the angular acceleration SZ "for the wheel considered, the different pairs are linked by the following equation: C. / 2 + Cr / + Cf = 1 wheel • SIN I1 s' it follows that when the engine torque demand Cm / 2 becomes greater than the resistant torque Cr admissible by the contact between the tire 12 and the ground 13, it becomes necessary to block the differential 6. The calculator comprises a stored recess threshold and a means for comparing the difference between the nominal motor winding torques Cm / 2 and the cr resistance resistor for each of the wheels with the slip threshold The comparison means makes it possible to determine the coupling ratio 42 of the differential 6 so as to transfer the motor torque from the wheel for which the resistant torque of the tire-ground contact is low towards the driving wheel for which said resistant torque is high.

Grâce à la mesure directe du couple d'enroulement résistant dû au contact pneu-sol de chacune des roues, il est possible d'agir sur le couple moteur entraînant ladite roue avant que ce couple moteur ne fasse glisser ou patiner la roue. Toutefois, le seuil de décrochement peut être variable en fonction de l'état dynamique du véhicule, en effet, lorsque le véhicule est en ligne droite, un léger glissement peut être toléré, de même lorsque le véhicule est en manoeuvre, avec une vitesse très faible et des accélérations pouvant localement entraîner le glissement de la roue, un léger glissement est toléré. En revanche, à vitesse élevée ou bien dans des tournants, le seuil de décrochement enregistré permet d'agir avant que n'ait lieu un glissement. Une partie 44 du calculateur permet de limiter la consigne 42 de taux de couplage en fonction de reçu ou calculer par une partie 43 du calculateur. On va maintenant décrire la partie du calculateur concernant l'assistance de direction. Une partie 45 reçoit les informations Fx, Fy et Mz des moyens de filtrage 36d et 36g. La partie 45 est munie d'une cartographie mémorisée qui comprend des paramètres définissant la géométrie du train de roues et du mécanisme de direction. La partie 45 calcule un couple de remontée d'effort correspondant à la résultante des effets sur la direction des efforts Fx, Fy et Mz de chacune des deux roues. Si la cartographie mémorisée est suffisamment précise, le couple de remontée d'effort calculé correspond sensiblement aux efforts réels transmis par le système de biellettes 11. Thanks to the direct measurement of the resistant winding torque due to the tire-ground contact of each of the wheels, it is possible to act on the engine torque driving said wheel before this engine torque does slip or skate wheel. However, the step threshold may be variable depending on the dynamic state of the vehicle, in fact, when the vehicle is in a straight line, a slight slip can be tolerated, likewise when the vehicle is maneuvering, with a very fast speed. low and accelerations that can locally cause the wheel to slip, a slight slip is tolerated. On the other hand, at high speed or in turns, the recorded step threshold makes it possible to act before a slip occurs. A portion 44 of the computer makes it possible to limit the coupling rate setpoint 42 as a function of receipt or to calculate by a part 43 of the computer. We will now describe the part of the calculator concerning the management assistance. A part 45 receives the information Fx, Fy and Mz filtering means 36d and 36g. Part 45 is provided with a stored map that includes parameters defining the geometry of the wheel train and the steering mechanism. Part 45 calculates a force upward torque corresponding to the resultant effects on the direction of the forces Fx, Fy and Mz of each of the two wheels. If the stored map is sufficiently accurate, the calculated force lift torque substantially corresponds to the actual forces transmitted by the rod system 11.

Une partie 46 du calculateur calcule, non pas la totalité des efforts remontés par le système de biellettes 11, mais uniquement la partie de remontée d'efforts supplémentaire qui est due au couplage du différentiel 6. La partie 46 comprend une cartographie mémorisée des efforts supplémentaires engendrés par le taux de couplage 42. A part 46 of the calculator calculates, not the totality of the forces raised by the rod system 11, but only the additional portion of upward force that is due to the coupling of the differential 6. The portion 46 includes a stored map of additional efforts generated by the coupling rate 42.

Une partie 47 du calculateur comprend une cartographie qui définit une stratégie de filtrage des remontées d'effort à compenser par le mécanisme d'assistance en fonction de l'état dynamique du véhicule. Ainsi selon les cas, il pourra être décidé de compenser uniquement le couple de remontée d'efforts calculé par la partie 46 ou bien la totalité du couple de remontée d'efforts calculée par la partie 45 ou bien une combinaison des deux. Enfin, une partie 48 du calculateur permet de synchroniser la consigne de correction d'assistance générée par le calculateur en direction du moteur d'assistance avec l'effet sur la crémaillère de direction 9 des efforts mesurés par les roulements 16 une fois que ces efforts se sont propagés mécaniquement le long du système de biellettes 11. La partie 48 du calculateur 30 génère une consigne pour le moteur d'assistance 26 qui cumule le couple d'assistance nécessaire pour obtenir le braquage souhaité des roues, en l'absence de couple de perturbation, et le couple de correction d'assistance compensant une partie des remontées d'efforts. Les différents modes de réalisation de l'invention correspondent au fait que certaines parties du moyen de mesure sont utilisées ou non. Dans une variante, le taux de couplage 42 est déterminé par des capteurs de vitesse de rotation des deux roues, situés par exemple sur les arbres de transmission 22. I1 n'y a pas de palier 16. A part 47 of the calculator comprises a mapping which defines a strategy for filtering the power lifts to be compensated by the assistance mechanism as a function of the dynamic state of the vehicle. Thus, depending on the case, it may be decided to compensate only the upstroke torque calculated by the part 46 or the whole of the upstroke torque calculated by the part 45 or a combination of both. Finally, a part 48 of the computer makes it possible to synchronize the assistance correction setpoint generated by the computer towards the assistance motor with the effect on the steering rack 9 of the forces measured by the bearings 16 once these efforts have been made. have propagated mechanically along the rod system 11. The portion 48 of the computer 30 generates a setpoint for the assistance motor 26 which accumulates the assistance torque required to obtain the desired steering wheel, in the absence of torque disturbance, and the assistance correction torque offsetting part of the effort increases. The various embodiments of the invention correspond to the fact that certain parts of the measuring means are used or not. In a variant, the coupling ratio 42 is determined by rotational speed sensors of the two wheels, located for example on the transmission shafts 22. There is no bearing 16.

Claims

1 - Steering assistance device for a pair of driving and steering wheels (1) of a motor vehicle comprising a steering assist motor (26), characterized in that it comprises a differential (6) equipped a coupler (50) between two differential outputs (6) connected to the wheels (1), means (40) for determining the coupling ratio (42) of the differential (6) and a calculator (46-47-48 ) connected to said determining means (40) and adapted to control the steering assist motor (26) as a function of the coupling ratio (42).

2 - Device according to claim 1, wherein the determining means (40) of the coupling ratio (42) comprises two sensors (16) capable of measuring a winding torque resistant (Myd, Myg) appearing on each of the two driving wheels (1), in contact with the wheel (1) with the ground (13) during the movement of the vehicle, the computer being able to control the coupler (50) of the differential (6) according to the resistant winding torques measures.

3 - Device according to claim 2, wherein the means for determining (40) the coupling ratio further comprises a means (39) for determining the driving torque exerted on the ring of the differential and means for determining (39) couples braking forces exerted on each of the drive wheels (1); the three aforementioned determining means being connected to the computer (30); the computer comprises a calculating means (39) capable of calculating a nominal motor winding torque for each wheel corresponding to half the engine torque less the braking torque exerted on said wheel and comprising means for comparing (40) the difference between nominal and resistant motor winding torques, with an offset threshold.

4 - Device according to claim 3 wherein the means for determining the torque (39) engine includes a map stored in the calculator of the value of the engine torque with status parameters of a powertrain (5) of the vehicle. - Device according to any one of claims 2 to 4, wherein at least one sensor (16) of the winding torque 5 resistant (My) comprises a bearing (16) rolling bearing two races located between one of the wheels motor (1) and a rocket door (2) corresponding, said sensor (16) being able to determine at least the forces (Fx, Fz) appearing in the plane of said wheel (1), in contact with the wheel (1) with the ground (13) when moving the vehicle. 6 - Device according to any one of the preceding claims, wherein the computer (30) comprises a map (46) stored additional forces exerted on the direction by the coupling of the differential (6); the control of the assistance motor being such that it compensates for said additional efforts. 7 - Device according to any one of the preceding claims, comprising two kinematic chains (8-22-9) connecting the assistance motor to each of the steering wheels (1) and two transmitted force sensors (16) located on each kinematic chains; the computer being connected to the two transmitted force sensors (16) and able to calculate a correction instruction of the assistance effort as a function of the measured transmitted forces. 8 - Device according to claim 7, wherein the computer comprises a stored map (48) of the dynamic behavior of the two kinematic chains and the assistance engine and comprises synchronization means (48) of the effort correction setpoint d assistance for the effect, on a steering wheel of the vehicle, said setpoint is in phase with the effect on said steering wheel of the force variation transmitted. 9 - Device according to claim 2 and 7 taken together, wherein the two transmit force sensors (16) comprise a bearing (16) with two races, mounted between a wheel (1) and a stub axle (2) of said wheel; the transmitted force sensors (16) being able to measure at least the forces (Fx, Fy) exerted on the knuckle carrier in a plane parallel to the road, and a torque (Mzd, MzG) opposing the turning of the corresponding wheel. 10- Device according to claims 5 and 9 taken together, wherein the bearing (16) with two races comprises means for measuring forces (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) exerted by the wheel on the stub axle.