Brevet FR2305771A1 — publié le 19761022

L'invention a pour objet un appareil de commande automatique de direction destiné à l'essai de véhicules sur route, piste ou banc à rouleaux. Il existe dEjà des bancs d'essais de véhicules qui permettent de mettre à l'épreuve certains organes tels que les pneus, la suspension, le moteur, l'embrayage, de contrer la qualité de lu brifiants ou de faire divers essais, par exemple de consommation, etc... Ces bancs d'essai sont fixes et comportent généralement des rouleaux sur lesquels le véhicule est placé et qui entrainent les roues. Cependant, il faut souvent effectuer certains essais sur route ou au moins sur piste et la présence d'un pilote est alors indispensable. De tels essais sont donc onéreux et de plus assez fastidieux pour les pilotes et parfois dangereux. En outre, il est pratiquement impossible au pilote d'effectuer successivement les mimes manoeuvres dans des conditions absolument identiques. L'invention a donc pour objet un appareil de commande automatique de direction permettant d'obtenir, sans intervention humaine, des essais répétitifs et parfaitement reproductibles. L'invention Ta maintenant autre décrite en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La figure I est un schéma d'ensemble, vu de dessus, de 11 appareil selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe de organe de rotation. La figure 3 est une vue de dessous selon III-III, figure 2. La figure 4 est une vue à échelle agrandie d'un moyen de fixation de l'organe de rotation. La figure 1 représente schématiquement l'ensemble de l'appareil. Celui-ci comprend essentiellement un ensemble électromécanique 1, un ensemble de commande 2 et un ensemble d'alimentation 3. L'ensemble électromécanique 1, monté sur l'arbre de direction 4 du véhicule et relié à la caisse dru véhicule par une tringlerie 5, est représenté en détail sur la figure 2. Il comprend essentiellement un moteur couple se composant d'un rotor 11 à arbre creux et d'un stator 12 fixé dans un boitier n Le boîtier 10 est monté pivotant sur un arbre central 13 autour de deux paliers 101, 102. Le rotor Il est fixé sur l'arbre 13 par l'intermédiaire d'une pièce de montage 14. L'arbre creux 13 est monté sur l'arbre de direction 4 au moyen d'une pièce d'adaption 41. Généralement, l'arbre de direction 4 comprend des canelures 42 sur lesquelles rengage le volant de direction et une extrémité filetée 43 permettant de serrer un écrou de blocage du volant. La pièce d'adaptation 41 se monte en lieu et place du volant et comprend donc un alésage 410 muni de canelures correspondant aux canelures de l'arbre de direction et est bloquée par une douille 44, filetée intérieurement et stengageant sur l'extrémité filetée 43 de l'arbre de direction. D'autre part, la douille 44 sert de guide i l'arbre creux 13 dont l'extrémité est munie d'un alésage correspondant 151 dans lequel s'engage la douille 44 et d'une bride 132 par laquelle l'arbre 13 est fixé à la pièce d'adaptation 41, par exemple au moyen de vis. Sur le boîtier 10 est monté d'autre part un potentiomètre 6 -muni d'un arbre 61 entraîné en rotation par une pignonerie 62 de dé solidaire multiplication, engrenant sur un pignon denté 156/de l'arbre 13. De la sorte, le potentiomètre peut délivrer un signal analogique dont l'amplitude et le sens représentent la position angulaire de l'arbre 13. D'autre part, le boitier 10 est relié à un point fixe de la caisse du véhicule, comme on l'a représenté sur les figures 1 et 4, par une tringle 5 articulée à une extrémité sur la caisse du véhicule et munie à son autre extrémité d'un organe amovible 51 de verrouillage sur un point de fixation du boitier.(Fig 1) L'ensemble d'alimentation 3 délivre les tensions nécessaires au fonctionnement des différents appareils. il se composera, par exemple, de batteries délivrant une tension continue de O à 24.V. L'ensemble de commande 2 contient par exemple un petit onduleur délivrant une tension alternative à partir du 0-24 V fournis par les batteries 3. L'ensemble 2 comprend essentiellement un programmateur 21 qui peut être de tout type connu susceptible de délivrer un signal de commande du moteur 1. Dans l'exemple représenté où l'on utilise un moteur couple électrique, le programmateur délivrera une tension de valeur et de signe variables, qui sera transmise au moteur couple par l'intermédiaire d'un amplificateur 23 de telle sorte que le moteur couple fournisse un couple de rotation de valeur donnée, dans un sens ou dans l'autre. Un programmateur particulièrement adapté à l'invention est décrit dans la demande de brevet nO PV 74-14589 déposée le 26 Avril 1974 par la même société. Dans cette demande de brevet, on décrit un programmateur comprenant une courbe tracée sur un support déroulable et lue par un suiveur. il est délivré dans le circuit d'utilisation, suivant la lecture de cette courbe, une tension positive ou négative dont la valeur varie entre zéro et un maximum selon la position du suiveur le long de la courbe. Ainsi, il sortira du programmateur un signal analogique sous forme de tension variant par exemple entre - 10 V et + 10 V attaquant l'amplificateur 23 par l'intermédiaire d'un comparateur 22 qui fait la différence entre la tension reçue du programmateur 21 et celle qu'il reçoit du potentiomètre 6, celle-ci étant, comme on la vu, représentative de la position angulaire de l'arbre de direction. I)e la sorte, lorsque, par exemple, au démarrage, les roues sont dans l'axe du véhicule, la tension émise par le potentiomètre 6 est nulle. il en résulte que la tension analogique sortant du programmateur est amplifiée et transmise intégralement au moteur-couple qui détermine l'orientation des roues dans un sens et avec une vitesse qui dépend du signe et de la valeur de la tension analogique. Au fur et à mesure de la rotation de l'arbre de direction, la tension émise par le potentiomètre 6 augmente, son signe étant représentatif du sens d'orientation des roues. Par conséquent, la tension reçue par le moteur-couple et qui correspond, à l'amplification près, à la différence des tensions émises par le programmateur et le potentiomètre, diminue jusqu'd ce que les deux tensions soient égales. Dans ce cas, la position angulaire de l'arbre de direction correspond à la position commande par le programmateur et on voit que la vitesse de rotation du moteur-couple a diminué progressivement jusqu a ce que le moteur reste bloqué dans la position angulaire correspondant à la tension émise par le programmateur. Bien entendu, la rotation du moteur-couple se poursuit tant que la tension analogique lue sur la courbe du programmsteur augmente. Ainsi, en traçant une courbe comprenant un palier d'une certaine valeur, on commandera le blocage de la barre de direction dans un certain angle pendant un certain temps correspondant à la longueur du palier. Du fait des accélérations très importantes que peut réaliser ce type de moteur et des temps de réponse très faibles du système, l'orientation de la barre de direction suivra exactement les variations de la courbe tracée sur le programmateur. Cette courbe pourrait eAtre tracée en bureau d'étude mais on peut envisager de munir un véhicule conduit par un pilote d'un système enregistrant sous forme de courbe les rotations de l'arbre de direction, ce qui permettrait d'enregistrer un parcours sur route, puis de refaire ce parcours sur une piste, sans pilote, en lisant dans le programmateur la courbe préalablement enregistrée. Bien entendu, l'installation est munie de différents systèmes de sécurité. Tout d'abord, le potentiomètre étant généralement sans butée, la zone résistive ne couvre que 3500, et il existe une zone morte d'environ 100, dans laquelle l'ampli recevrait un signal d'erreur infini. il faut donc éviter de passer dans cette zone morte. Dans ce but, une came 63 est fixée sur la roue dentée 62. Elle porte sur sa périphérie un bossage qui actionne un interrupteur 15 fixé sur le couvercle du boitier 10 lorsqu'on entre dans la zone morte du potentiomètre. Comme on le voit sur la figure 3, la came 63 est fixée sur la roue 62 par des vis passant dans des lumières circulaires allongées, de telle sorte que lton peut régler la came au montage en fonction de la position de la zone morte du potentiomètre. On peut d'ailleurs effectuer également ce réglage en tournant de l'extérieur le corps du potentiomètre. L'interrupteur 15 coupe l'alimentation du programmateur et par conséquent du moteur couple. Dans ce cas, il est possible de reprendre en mains le véhicule au moyen d'un volant de secours 16 monté sur l'arbre central 13. Si l'on désire éviter toute présence humaine dans le véhicule, l'interrupteur de sécurité 15 peut commander l'arrêt et le freinage du véhicule. Cependant, pour des raisons de sécurité, on préfèrera généralement qu'un pilote reste à l'intérieur du véhicule pour être prêt à reprendre celui-ci en mains. il est évident que dans ce cas on ne réalise pas d'économie de personnel mais en revanche l'appareil garde l'avantage essentiel de diminuer la fatigue du pilote et d'assurer une reproductibilité parfaite des essais. il peut exister une autre sécurité agissant sur l'alimentation du moteur. En effet, le volant 16 est monté coulissant sur l'est trémité de l'arbre central 13. L'enfoncement du volant 16 actionne un interrupteur 17 qui peut couper l'alimentation du moteur. Ainsi, dès que le pilote prend en mains le volant, l'alimentation est coupée, et l'arbre 13 actionné par le volant commande directement la barre de direction 4. Une troisième sécurité réside dans la possibilité de libérer la rotation de la direction en déverrouillant l'organe 51 au moyen duquel le boitier du moteur-couple est relié à la caisse du véhicule. L'organe 51 est représenté en détail sur la figure 4. il est monté à l'extrémité d'une tringle 5 articulée à son autre extrémité sur la caisse du véhicule et comprend essentiellement une douille 52 susceptible de s'engager sur un téton sphérique 510 solidaire du boitier 10 du moteur couple, le téton ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la douille. Ittemboitement de la douille sur le téton repousse un poussoir 53 monté coulissant dans la douille, en comprimant un ressort de rappel 530 prenant appui sur le fond de la douille et sur une cli- son 531 solidaire de la tige 55 du poussoir. Le ressort est maintenu comprimé par une gachette 54 de verrouillage de la cloison 531. La gachette 54 est maintenue enclanchée par un ressort 542 et son effacement est commandé par un électro-aimant 541. Ainsi, l'alimentation de l'électro-aimant 541 commande, par compression du ressort 542, le dégagement de la gachette 54 et ensemble poussoir 53, ainsi libéré, repousse la douille 52 en dégageant le téton 510. Ainsi, le boîtier 10 étant libéré, le moteur tourne à vide et, même si le moteurieste alimenté, le pilote peut diriger le véhicule au moyen du volant 16. Cette sécurité peut être commandée soit par le pilote soit automatiquement. Cependant, c1 est seulement au cas où aucune des deux sécurités agissant sur l'alimentation du moteur n'aurait fonctionné qutil faudrait déverrouiller le moteur en commandant la gachette 54. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit mais elle en englobe au contraire toutes les variantes et notamment celles qui n'en dif féreraient que par l'emploi de moyens équivalents. Ainsi, on a déjà indiqué qu'un programmateur particulièrement adapté à l'invention était celui qui fait l'objet de la demande de brevet 74-14589. En effet, un tel programmateur facilite la réalisation et la lecture de courbes correspondant à des essais de longue durEe. Cependant, on pourrait utiliser tout autre moyen de programmation comme un microprocesseur, ou d'une manière générale tout ensemble muni d'une mémoire et chargé de suivre un programme (Appareils à cartes ou ruban perforés, télétype, etc..0) D'autre part, d'autres moyens que ceux qui ont été décrits pourraient être employés, notamment'pour la commande de la direction, bien que les moteurs-couple existant sur le marché soient particulièrement adaptés à cette utilisation en raison de leur faible encombrement et de leurs performances qui permettent de simuler avec beaucoup de fidélité la commande humaine de la direction d'un véhicule. En outre, il sera particulièrement intéressant d'associer l'appareil de direction qui fait l'objet de la présente demande à un simulateur de conduite tel que celui décrit dans le brevet français 1.486.464 demandé le 18 Mai 1966. En effet, le simulateur ainsi complété comprend des moyens de commande à distance de tous les organes essentiels et peut donc reproduire avec fidélité la conduite d'un véhicule. Par transmission au moyen d'un porte émetteur récepteur, on pourra commander et contrôler suivant un programme d'essais répétitifs, tous les organes du véhicule commandés normalement par le conducteur (embrayage, accélérateur, boite de vitesses, freins, direction). D'ailleurs, l'organe de direction selon l'invention pourrait être utilisé indépendamment du programmateur. On pourrait, en effet, imaginer de conduire le véhicule sur une piste depuis un poste fixe, le programmateur étant remplacé par un poste émetteur-récepteur relié à un panneau de simulation. L'invention qui vient d'être décrite permet ainsi, dans d'excellentes conditions, dezemplacer un pilote pour des essais sur piste répétitifs et de longue durée. On remarquera en outre que l'appareil qui a été décrit peut être adapté facilement à tout type de véhicule sans modification notable de celui-ci car les différents ensembles sont relativement peu encombrants et peuvent être placés par exemple sur le siège avant à côté du pilote. REVENDIGAXIONS 1 / Appareil de commande automatique de direction de véhicule caractérisé par le fait qu'il comprend un organe de rot a tion de l'arbre de direction du véhicule dans les deux sens et à vitesse variable et un moyen de commande de l'organe de rotation muni d'un système de programmation du sens, de la vitesse, et de l'angle de rotation de l'arbre de direction. 20/ Appareil de conduite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de rotation est un moteur-couple dont le rotor est monté solidaire de l'arbre de direction, et dont le stator est immobilisé en rotation par rapport au véhicule. 3 / Appareil de conduite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de commande comporte un amplificateur recevant un signal délivré par le système de programmation et représentatif du sens et de la vitesse de rotation. 40/ Appareil de conduite selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu' il comporte un comparateur du signal délivré par le système de programmation avec un signal de retour représentatif de la position angulaire de la barre de direction, l'ensem- ble constituant une boucle de régulation. 5 / Appareil de conduite selon les revendications 2 et 4, caractérisé par le fait que le moteur-couple est électrique et que le signal de retour est délivré par un potentiomètre lié en rotation au rotor du moteur couple. 60/ Appareil de commande de direction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le système de programmation délivre un signal analogique par lecture d'une courbe tracée à l'avance sur un support déroulant. 70/ Appareil de commande de direction selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le moteur-couple est placé dans un boîtier sur lequel est fixé le stator, et qui est monté pivotant autour d'un arbre central fixé su rotor et muni d'un organe de fixation sur ltarbre de direction. 80/ Appareil de commande de direction selon les revendications 5 et 7, caractérisé par le fait que le potentiomètre est monté sur le boitier et est lié en rotation à l'arbre central par une pignonnerie entraînant une came de commande d'un interrupteur du fonctionnement à partir dune certaine position angulaire de l'arbre de direction. 90/ Appareil de commande de direction selon la reven dication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend un volant de direction lié en rotation à l'arbre central et monté mobile dans une direction par rapport audit arbre, et qu'il est muni d'un système dtin- terruption de l'alimentation dA moteur par le déplacement du volant à la prise en main de celui-ci par undilote, 10 / Appareil de commande/direction selon la revendication 7 caractérisé par le fait que le boitier est lié à un point fixe par un système de verrouillage amovible. 110/ Appareil de commande de direction selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le système de verrouillage amovible comprend une tige articulée en un point fixe du véhicule et munie à son extrémité d'un organe de verrouillage se composant d'une douille cylindrique susceptible de coiffer un téton solidaire du boi- tier, d'un poussoir monté coulissant dans la douille et susceptible d'être repoussé par l'introduction du téton dans la douille, contre l'action d'un ressort placé entre le fond de la douille et une coi- son solidaire du poussoir, d'une gachette de blocage de la cloison engagée sous l'action ddn ressort, et d'un moyen de commande du dégagement de la gachette. 120/ Appareil de commande de direction de véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est associé à un simulateur de conduite comprenant des moyens de commande à distance des différents organes essentiels de conduite du véhicule. 13 / Appareil de commande de direction selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le simulateur de conduite est indépendant du véhicule et relié à ce dernier par un système de transmission émetteur-rcepteur.