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Direction

Direction électromécanique (EPS)
(EPS = electrical power steering)

Synoptique:

Depuis plusieurs années, les assistances de direction sont devenues un équipement technique standard sur les VL. La force nécessaire au braquage est fournie par la force musculaire du conducteur et une source d’énergie supplémentaire. Jusqu’ici, cette énergie supplémentaire était hydraulique ou bien électrohydraulique.
Des systèmes de direction à assistance purement électrique, tout spécialement destinés aux petites voitures (jusqu’à la catégorie moyenne), ont été mis au point au cours des dernières années. Ce type de système de direction équipe pour la première fois l’Audi A3 ‘04.

Il est fait appel à un système à “double pignon”.
L’assistance de direction est fournie par un second pignon agissant parallèlement sur la crémaillère. L’entraînement de ce pignon est assuré par un moteur électrique.
Un transmetteur de couple détermine le couple au niveau du pignon de direction. L’appareil de commande électronique calcule le couple d’assistance requis en fonction du couple de direction, de la vitesse du véhicule, de l’angle de braquage, de la vitesse de braquage et d’autres grandeurs d’entrée.

Avantages:

– Réduction de la consommation de carburant de 0,1 à 0,2 l/100 km par adaptation de la puissance en fonction des besoins
– Réalisation aisée d’une assistance de direction et d’un amortissement asservis à la vitesse, d’où une sensation au volant optimale dans toutes les situations
– Insensibilité relativeaux irrégularités de la chaussée
– Deux variantes matérielles (conduite à gauche/droite) sont suffisantes, étant donné que les adaptations peuvent s’effectuer par modifications du logiciel
– Réalisation d’un réalignement actif des roues
– Faible bruit dans l’habitacle

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Composants du système:
Synoptique du système:

V187 Moteur de direction assistée électromécanique:

Le moteur et le réducteur sont logés dans un boîtier en aluminium. L’arbre de rotor côté sortie est réalisé sous forme de vis sans fin.
La roue de vis sans fin entraîne le pignon en vue de l’assistance de direction. Un amortisseur de vibrations entre la roue d’entraînement et le pignon assure une entrée en prise en douceur, sans à-coups.

Le moteur V187 est un moteur asynchrone.
L’architecture des moteurs asynchrone est simple (sans balais), ce qui se traduit par une excellente sécurité de fonctionnement. Ces moteurs se caractérisent en outre par un temps de réponse court et sont donc appropriés dans le cas de mouvements rapides de braquage. Le couple d’assistance maximal est de 4,4 Nm. Le moteur délivre un couple même en l’absence de braquage.

Transmetteur de régime du rotor G28:

La position (angle de rotation) du rotor du moteur électrique V187 est enregistrée par un transmetteur. Ce dernier utilise l’effet magnétorésistif*. Le détecteur est intégré dans le moteur électrique et n’est pas accessible de l’extérieur.
Le transmetteur fournit un signal sinusoïdal et un signal cosinusoïdal comme signaux d’angle de sortie. Deux signaux sont émis en vue de permettre à l’appareil de commande de procéder à un contrôle de plausibilité (surveillance du fonctionnement). L’appareil de commande J500 a besoin de l’indication de position pour calculer l’assistance de direction nécessaire.

En cas de défaut, il y a coupure “en douceur” de l’assistance de direction. Le signal de remplacement utilisé est un signal de vitesse de braquage calculé à partir du signal d’angle de braquage.

*Effet magnétorésistif :
On exploite ici le phénomène physique, selon lequel la résistance électrique dans le sens longitudinal et transversal d’un circuit imprimé varie en fonction de la direction d’un champ magnétique appliqué.

Appareil de commande d’assistance de direction J500:

L’appareil de commande est solidaire du moteur. Il est réalisé en technologie microhybride. L’appareil de commande détermine, sur la base des signaux d’entrée, les besoins momentanés en couple d’assistance. L’intensité du courant excitateur est calculée et le moteur V187 piloté.
Un détecteur de température est implémenté dans l’appareil de commande. Il mesure la température des étages finals. Si la température augmente trop, ily a réduction de la puissance fournie (et de l’assistance de direction).

Appareil de commande d’assistance de direction J500
Signaux d’entrée et de sortie

Transmetteur de couple de braquage G269:
Le transmetteur reprend le principe des capteurs magnétorésistifs. Une bague magnétique est solidaire de l’arbre de direction et donc de la partie supérieure de la barre de torsion. Le capteur est monté sur l’arbre de pignon, qui est relié à la partie inférieure de la barre de torsion.

Le contact est assuré par un ressort spiral.
Une rotation définie de la barre de torsion se produit en fonction de la force appliquée au volant. Il en résulte un déplacement relatif entre la bague magnétique et le capteur. La variation de résistance imputable à l’effet magnétorésistif est évaluée par l’appareil de commande.

*Nota
En cas de défaut du transmetteur de couple de direction, il faut remplacer le mécanisme de direction.

En cas de détection d’un défaut, l’assistance de direction est mise hors circuit.
La mise hors circuit n’a pas lieu brutalement, mais s’effectue “en douceur”. En vue d’une coupure pilotée en douceur, l’appareil de commande calcule un signal de remplacement pour le couple de braquage à partir de l’angle de braquage et du régime du rotor du moteur électrique.

Transmetteur d’angle de braquage G85:
Le transmetteur enregistre l’angle de braquage. L’électronique d’évaluation des signaux est intégrée dans l’appareil de commande d’électronique de colonne de direction J527. En plus de l’angle de braquage, l’appareil de commande enregistre la vitesse de braquage en vue du calcul de l’assistance de direction requise. Dans les grandes lignes, le transmetteur s’apparente, en termes d’architecture et de fonctionnement, à celui de l’Audi A4.
Lors du remplacement du transmetteur G85 et/ou de l’appareil de commande ESP J104, il faut recalibrer et réinitialiser l’appareil de commande J104.

Témoin K161:
Le témoin est logé dans le porte-instruments. Il sert à l’affichage des défauts du système. Un triple gong retentit simultanément lors de l’allumage du témoin.

Fonctionnement:
Le fonctionnement général est expliqué ci-dessous en prenant pour exemple un braquage type.

Le conducteur commence à tourner le volant.
Le couple au niveau du volant provoque une rotation de la barre de torsion. Le transmetteur de couple de braquage G269 enregistre la rotation et transmet le couple calculé à l’appareil de commande J500. Le transmetteur d’angle de braquage G85 signale l’angle de braquage momentané et la vitesse de braquage.

L’appareil de commande calcule, à partir du couple de braquage, de la vitesse du véhicule, du régime-moteur, de l’angle de braquage, de la vitesse de braquage et des caractéristiques mémorisées dans l’appareil de commande, le couple assigné du moteur pour le pilotage du moteur électrique. En additionnant le couple au niveau du volant et le couple d’assistance, on obtient le couple effectif agissant sur le mécanisme de direction, nécessaire au déplacement de la crémaillère.

Lorsque le conducteur n’exerce plus de force sur le volant ou le relâche, la barre de torsion se détend. Le couple de braquage chute à zéro.
En raison de la géométrie de l’essieu, des forces de rappel sont générées au niveau des roues braquées. Du fait de la friction dans le mécanisme de direction, les forces de rappel sont souvent trop faibles pour pouvoir ramener les roues en ligne droite.

L’appareil de commande J500 identifie cette situation d’après les valeurs d’angle de braquage du transmetteur d’angle de braquage G85.
L’appareil de commande calcule, sur la base de l’évaluation du couple de braquage, de la vitesse du véhicule, du régime-moteur, de l’angle de braquage, de la vitesse de braquage et des caractéristiques mémorisées dans l’appareil de commande, le couple du moteur électrique nécessaire au réalignement des roues.
Le moteur est piloté et les roues sont ramenées en ligne droite. Le couple d’assistance maximal pour le réalignement actif est limité à 25 Nm au niveau de la crémaillère.

Comportement du système en cas d’urgence:

Dans le cas d’une batterie débranchée ou défectueuse, l’appareil de commande du réseau de bord garantit la mise à disposition d’un courant suffisant pour la direction électromécanique lorsque le moteur tourne.
Pour cela, des consommateurs électriques de basse priorité sont coupés en cas de besoin. Dans le cas où le système serait entièrement mis hors circuit en raison d’un défaut intrinsèque, les exigences stipulées par la législation continuent d’être remplies et le véhicule reste manoeuvrable sans restriction.

Echange d'information sur le CAN:

Direction:
Schéma fonctionnel:

Service:

Les composants du système de direction électromécanique sont aptes au diagnostic.

Programmation des caractéristiques d’assistance de direction:

Les différentes caractéristiques d’assistance de direction sont mémorisées dans l’appareil de commande.

Sur l’Audi A3 ’04, on utilise, en fonction du poids du véhicule, la caractéristique 6 ou 7.
La caractéristique peut être activée par le SAV à l’aide du contrôleur VAS 5051, en mode assistant de dépannage, ou à l’aide de la fonction 10 de l’autodiagnostic du véhicule – Adaptation.
L’opération est par exemple nécessaire en cas de remplacement d’un appareil de commande.

Adaptation des butées de braquage:
En vue d’éviter les butées de braquage mécaniques dures, la limitation de l’angle de braquage est assurée par logiciel.
La “butée logicielle” est activée env. 5° d’angle de braquage avant la butée mécanique.
Le couple d’assistance est alors réduit en fonction de l’angle de braquage.
En fonction réglage de base, l’apprentissage des positions d’angle des butées s’effectue à l’aide du contrôleur VAS 5052.

Calibrage du transmetteur d’angle de braquage G85:
Sur tous les véhicules à traction AV, le calibrage a lieu dans l’appareil de commande ESP J104.
Avec l’introduction des véhicules quattro, le calibrage s’effectue dans l’appareil de commande d’assistance de direction électromécanique J500.

Colonne de direction
L’Audi A3 est équipée d’une colonne réglable mécaniquement. Dans le sens longitudinal, la course de réglage possible est de 45 mm,
dans le sens vertical, elle est de 40 mm. La force de verrouillage est appliquée par des disques acier. De chaque côté, 5 disques agissent en vue du réglage longitudinal et en inclinaison.
L’actionnement et le fonctionnement du serrage sont identiques à ceux de l’Audi A4. Le chariot et la console sont en aluminium. A partir de la semaine 25/03, des éléments en magnésium seront utilisés pour le chariot et la console.
Simultanément, un verrouillage modifié sera mis en oeuvre.

Le chariot et la console sont reliés par un élément de sûreté. En cas de collision, l’élément de sûreté oppose une force définie au déplacement du chariot induit par l’impact du conducteur.
En raison de la conception géométrique de l’élément de sûreté, on obtient une courbe force-course progressive.