Types de capteurs de couple de crémaillère de direction EPC

L'importance de disposer non seulement d'un mécanisme de direction en état de marche, mais aussi d'un mécanisme de direction léger, est relatée dans une curieuse histoire. Dans les années 70 du siècle dernier, lorsque l'URSS a quitté le Viêt Nam, elle a laissé beaucoup de matériel, y compris des voitures, en guise de cadeau d'adieu. Les chauffeurs vietnamiens, fatigués par la guerre et affamés, ont dû se faire aider &ndash ; il était très difficile de tourner le volant des camions «ZISov» ; et «GAZ» ; seuls. Cependant, la conception du véhicule s'améliore constamment. Aujourd'hui, la direction assistée hydraulique et électrique permet de tourner le volant.

La direction assistée hydraulique et électrique permet de tourner le volant.

Dispositif EPS

Contrairement aux assistants en direct, il n'est pas nécessaire de demander de l'aide à l'EPS, ni même de l'activer à l'aide d'un bouton. L'unité de contrôle EPS sait toujours quelle force appliquer à la crémaillère &ndash ; les données sont fournies par le capteur de couple de l'arbre de direction. Son autre nom est &ndash ; capteur de couple, et c'est le principal dispositif de mesure du système de direction. Dans certains modèles, il peut être combiné à un capteur d'angle de braquage, mais cela ne change pas sa fonction de base.

Le plus souvent, le capteur de couple est intégré à la colonne de direction. L'arbre de direction et l'arbre de pignon sont reliés l'un à l'autre par une tige de torsion &ndash ; une tige avec une rigidité de torsion. Le principe de fonctionnement du capteur repose sur la mesure de l'angle de torsion de la torsion, qui est proportionnel au couple exercé sur le volant. Comme cet angle est très faible, la plage de mesure du capteur n'est que de 4-5° ; de chaque côté. Cela impose des exigences élevées en matière de précision de mesure de l'appareil, ainsi que de fiabilité et de qualité de sa fabrication.

Variétés de capteurs

Il existe de nombreuses variantes d'unités de direction assistée électrique. On distingue notamment plusieurs variétés de capteurs de couple. Les principaux sont :

Contact (résistif)

Le principe de leur fonctionnement repose sur la variation de la résistance électrique lorsque le capteur est déformé par le couple. Pour ce faire, on utilise des potentiomètres ou d'autres éléments à résistance variable. En raison de la simplicité de leur conception et de leur faible coût, ces capteurs de couple (le plus souvent potentiométriques résistifs) ont été utilisés principalement dans les premiers modèles de voitures équipées de crémaillères de direction électriques. Il s'agit, par exemple, des premières générations de voitures économiques populaires

• Toyota Yaris
• Nissan Micra
• Chevrolet Spark
• Fiat Panda
• Peugeot 206
• Renault Clio

ainsi que des voitures fabriquées en Russie. Avec le développement de la technologie, la plupart des constructeurs automobiles sont progressivement passés à des solutions sans contact plus modernes.

Capteurs de hall

Le capteur de couple sans contact, basé sur un effet découvert par le physicien Edwin Hall, est considéré comme le plus courant. Ils utilisent le phénomène selon lequel une tension transversale est générée dans un conducteur ou un semi-conducteur avec un courant s'il se trouve dans un champ magnétique. L'aimant est monté sur l'arbre de direction et le capteur détecte les variations du flux magnétique lorsqu'un couple est appliqué. Souvent, afin d'augmenter la sensibilité et d'améliorer la fiabilité des mesures, un capteur de couple à résistance de direction contient deux capteurs à effet Hall.

Comme ce type de capteur peut être facilement intégré dans les systèmes de direction sans en augmenter sensiblement la taille, ils sont largement utilisés par les principaux fabricants de systèmes de direction tels que Bosch, ZF, Nexteer et JTEKT, ainsi que dans Volkswagen, Renault, Toyota, Hyundai et de nombreuses autres marques de véhicules. Ils sont idéaux pour les véhicules grand public et haut de gamme, car ils offrent fiabilité et précision dans un design compact et rentable.

Inductif

Ils fonctionnent sur un principe similaire de changement d'inductance, qui entraîne le déplacement d'un objet métallique. Ils utilisent des bobines d'inductance qui créent un champ magnétique alternatif. Mais contrairement aux capteurs à effet Hall, où les changements d'angle ou de force créent des variations du champ magnétique qui sont converties en un signal électrique, ici le signal est mesuré sur la base de la réponse électromagnétique. Les capteurs inductifs sont plus résistants aux fortes vibrations et aux interférences, et sont moins affectés par la température et les champs électromagnétiques externes.

Ces capteurs de couple sont le plus souvent utilisés dans les véhicules de grande diffusion et de segment budgétaire où le faible coût, la fiabilité et la simplicité de conception sont importants. Ils sont intégrés dans les systèmes de direction par les principaux équipementiers automobiles tels que:

Ces capteurs de couple sont le plus souvent utilisés dans les véhicules de grande diffusion et de segment budgétaire où le faible coût, la fiabilité et la simplicité de conception sont importants.

• Bosch
• ZF
• TRW
• Nexteer
• Valeo
• Continental

Appliquer activement cette technologie dans les systèmes des voitures du Groupe PSA, dans les systèmes de direction des modèles de masse de Volkswagen : Polo, SEAT Ibiza, Skoda Rapid, dans les systèmes EPS de Toyota et d'autres marques japonaises.

Magnétorésistif

Le principe de leur fonctionnement, comme celui des deux types précédents, est lié au champ magnétique, mais ils utilisent ici des éléments magnétorésistifs en couche mince qui détectent les changements de résistance lorsque le champ magnétique varie. Cela permet de mesurer avec plus de précision les petites variations de couple. Les capteurs magnétorésistifs sont plus compacts que les capteurs inductifs ou à effet Hall et sont plus sensibles et plus précis.

Les systèmes de capteurs magnétorésistifs sont utilisés dans les voitures de grande diffusion et les voitures haut de gamme, dans les configurations de direction assistée électrique (EPS) à colonne, à crémaillère et à arbre. Plus précisément, les véhicules VAG (Volkswagen, Audi, Skoda et SEAT) utilisent des capteurs magnétorésistifs dans les systèmes EPS développés par Bosch et ZF. GM utilise des capteurs magnétorésistifs dans des systèmes de direction de sa propre conception (par exemple, pour la Chevrolet Malibu et la GMC Terrain) et dans des systèmes fournis par Nexteer EPS. Parmi les autres fabricants figurent Toyota, Hyundai/Kia, BMW et Volvo Trucks.

Tensométrique

Ils utilisent le principe de la mesure de la déformation mécanique à l'aide de jauges de contrainte (jauges d'extensométrie), généralement fixées sur l'arbre du volant. Lorsqu'un couple est appliqué, l'arbre se déforme, ce qui entraîne une modification de la résistance électrique des jauges de contrainte. Elles ne sont pas affectées par les champs magnétiques, mais sont sensibles aux dommages mécaniques et peuvent être affectées par la température, la saleté et la corrosion. En même temps, elles offrent une grande linéarité du signal et sont généralement très précises puisqu'elles mesurent directement la déformation mécanique.

Les jauges de contrainte ne sont pas affectées par les champs magnétiques.

Ils sont utilisés dans les véhicules haut de gamme, sportifs et commerciaux, ainsi que dans les systèmes de conduite autonome et ADAS. Les principaux fabricants de composants tels que ZF, Bosch et JTEKT intègrent ces capteurs dans leurs systèmes de direction (Servotronic, Active Steering, Direct-Steer et autres) afin d'obtenir une précision et une fiabilité élevées.

Il s'agit d'une technologie de pointe.

Ces capteurs sont utilisés dans les véhicules sportifs et commerciaux haut de gamme, ainsi que dans les systèmes de conduite autonome et ADAS.

Optique

Ces capteurs utilisent des LED et des photodétecteurs pour détecter l'angle ou la force d'un virage. Ils détectent le changement de lumière lorsque les pièces mécaniques se déplacent.

Mais les capteurs de couple optiques sont moins utilisés dans l'industrie automobile que d'autres types de capteurs. En effet, malgré leur grande précision de mesure, ils sont trop sensibles à la saleté, à la poussière, à l'humidité et à d'autres facteurs externes. Leur utilisation se justifie dans certaines catégories de véhicules :

• hybrides (Nissan Leaf et Toyota Prius des premières générations);
• voitures de sport (Porsche 911, Audi TT);
• voitures autonomes (Waymo (Google Car), premiers prototypes Tesla);
• Véhicules commerciaux (bus Volvo);

Outre la sensibilité, l'application limitée de ce type de capteur est due au coût élevé de fabrication et de maintenance, ainsi qu'à une précision comparable avec une moindre vulnérabilité aux jauges de contrainte et aux capteurs à effet Hall.

Réparation et maintenance des capteurs de couple

Les défaillances des capteurs peuvent être causées par :

• la déformation de l'arbre de direction ou d'autres composants associés au capteur;
• la détérioration des fils ou des connecteurs reliant le capteur à l'unité de contrôle;
• défaillance du logiciel;
• Facteurs externes : pénétration d'eau, de saleté ou corrosion des contacts.

Tous ces facteurs peuvent entraîner des dysfonctionnements de l'appareil, qui peuvent être reconnus par un certain nombre de symptômes:

Les capteurs sont des appareils de mesure de l'humidité, de l'humidité et de la température.

1. Modifications du comportement de l'EPS. Le volant peut devenir trop lourd ou trop léger.
2. Bruits et vibrations. Des sons étrangers (par exemple, des bourdonnements ou des cliquetis) peuvent se produire lorsque vous tournez le volant sur place ou lorsque vous conduisez.
3. La perte de la force de rappel est un facteur déterminant dans le choix de l'emplacement du volant.
4. Perte de la force de rappel. Le volant peut ne pas revenir automatiquement en position centrale à la sortie d'un virage.
5. Les systèmes d'aide à la conduite peuvent être utilisés en cas d'accident.
6. Dysfonctionnement des systèmes d'aide à la conduite. Les systèmes qui dépendent du capteur de couple (par exemple, le régulateur de vitesse adaptatif, le maintien de la trajectoire) peuvent ne pas fonctionner correctement ou être désactivés.
7. L'icône en forme de volant sur le combiné d'instruments. Elle peut être jaune/orange si le problème est de l'ordre de l'avertissement, ou rouge s'il y a des problèmes graves dans l'EPS. Sur certaines voitures où l'EPS est intégré à l'unité de contrôle globale, le témoin Check Engine s'allume également.

Cette indication &ndash ; le signe le plus sûr que le conducteur doit contacter un atelier spécialisé pour un diagnostic et une réparation. Les erreurs suivantes sont généralement détectées lorsque le scanner de diagnostic est connecté:

Les erreurs suivantes sont généralement détectées lorsque le scanner de diagnostic est connecté:

• C1500 &ndash ; Pas de signal de capteur de couple.
• C1524 &ndash ; Signal de capteur de couple incorrect.
• U0126 &ndash ; Perte de communication avec le module de direction.

Bien que les constructeurs automobiles et les équipementiers conseillent souvent de remplacer le module de direction en cas de défaillance du capteur de couple, il est possible d'éviter cette opération dans la plupart des cas. Les stations-service spécialisées dans les véhicules, telles que STS, ont une grande expérience dans la reconstruction d'ensembles de direction de toute complexité.

Pour rétablir le fonctionnement du capteur de couple, il est nécessaire de le démonter de la crémaillère de direction et de le désassembler. Si l'inspection ne révèle que des signes d'usure sur les pièces mobiles, le capteur de couple peut être remonté et monté sur la crémaillère, puis étalonné.

Mais si cela ne suffit pas, vous n'avez pas besoin d'acheter une nouvelle unité de toute façon. Chez STS, nous avons toujours en stock des crémaillères de direction remises à neuf et entièrement réparables de notre propre marque pour tous les modèles de voitures courants. Nos clients reçoivent une unité réparée qui n'est pas inférieure à la crémaillère d'usine et qui la surpasse même en termes de réparabilité, à un prix bien inférieur à celui d'une pièce neuve.