Brevet FR2483344A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne un dispositif de direction de véhicule, et plus particulièrement, un dispositif de direction dans lequel les roues avant et les roues arrière peuvent être orientées sous l'effet d'une rotation du volant. Dans un dispositif courant de direction de véhicule, seules les roues avant sont orientées par là manoeuvre du volant, alors que le demandeur a déjà proposé un nouveau dispositif de direction dans lequel à la fois les roues avant et les roues arrière sont orientées par la manoeuvre du volant. Dans ce dispositif de direction, les roues avant et les roues arrière sont orientées dans le même sens pour un angle de rotation relativement réduit du volant alors qu'au contraire, pour un angle de rotation relativement grand, les roues arrière sont braquées dans le sens opposé à celui des roues avant. Le dispositif de direction décrit,ci-dessus, offre différents avantages: Les forces en virage qui entraînent le mouvement de lacet autour du centre de gravité du véhicule, sont développées aux roues avant et aux roues ar ière sans retard entre elles, ce dont il résulte une meilleure réponse des roues arrière; la direction du véhicule coïncide pratiquement avec la tangente à un lieu de virage quand le véhicule vire, assurant ainsi une meilleure conduite avec une réception aisée de la sensation nécessaire pour le braquage; et le rayon minimal de braquage du véhicule peut être réduit de façon remarquable. Entre-temps, et pour des considérations d'uti- lisation pratique, le besoin est apparu d'un nouveau dispositif de direction de ce genre, dont la structure est telle que l'angle de braquage des roues arrière puisse être choisi dans un véhicule, par rapport à l'angle.de rotation du volant ou l'angle de braquage des roues avant, car un libre choix possible d'un rapport d'angle de braquage entre les roues arrière d'une part et le volant ou les roues avant d'autre part, peut apporter une amélioration d'utilisation pratique. En outre, si l'on tient compte du fait que les angles de rotation relativement grands du volant apparaissent principalement dans le cas de conduite à petite vitesse, lorsque le véhicule est conduit par exemple pour entrer dans un garage, s'approcher du bas côté de la route, ou démarrer à partir d'un côté de la route o il a été garé, il peut être éventuellement avantageux pour un certain type de véhicule que dans une plage de rotation relativement importante du volant, seules les roues avant soient braquées, indépendamment du fait que les roues arrière pourraient être braquées dans le sens opposé à celui des roues avant, en maintenant ainsi un angle de braquage des roues arrière nul ou à peu près nul. Il est possible d'espérer de meilleurs résultats si le dispositif remplit cette condition de braquage des roues arrière. L'invention a donc pour objet d'améliorer le dispositif de direction qui a été décrit ci-dessus. L'invention concerne donc un dispositif de direction de véhicule dans lequel, en fonction de l'angle de rotation du volant et de l'angle de braquage des roues avant, la valeur de l'angle de braquage des roues arrière peut être choisi librement, c'est-à-dire que le rapport d'angle de braquage entre les roues est variable et peut être choisi en option; pour des angles relativement grands de rotation du volant, il est possible dans chaque véhicule que les roues arrière soient braquées dans le sens opposé à celui des roues avant et en variante, il est possible de maintenir l'angle de braquage des roues arrière de manière qu'il soit nul ou à peu près nul, les roues avant étant seules braquées alors qu'avec des angles relativement réduits de rotation du volant, les roues arrière sont braquées dans le même sens que les roues avant, les différentes conditions nécessaires en utili- sation pratique pouvant être établies de manière à améliorer les facilités de manoeuvre et le confort de la conduite. Dans le but d'obtenir le résultat mentionné ci-dessus, un dispositif de direction selon l'invention comporte, comme caractéristique essentielle, un mécanis- me à manivelle qui comporte, dans une chaîne de transmis- sion de force de braquage entre un volant et des roues arrière, un élément d'entrée, un élément de transmission de mouvement accouplé avec l'élément d'entrée et un élément de sortie accouplé avec l'élément de transmission. de mouvement au moyen d'une bielle, cette dernière provo- quant un mouvement linéaire de l'élément de sortie en réponse à la rotation de l'élément d'entrée. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La Figure 1 est une vue en perspective illus- trant une réalisation de-base d'un véhicule comprenant. un dispositif de direction, selon un mode de réalisation de l'invention, la Figure 2 représente un mécanisme à manivelle vu de dessous du véhicule, la Figure 3 est une courbe illustrant une carac- téristique du mécanisme à manivelle, et la Figure 4 est une vue en plan d'un véhicule comprenant un dispositif de direction selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel le volant, les roues avant etc. ne sont pas représentés. La Figure 1 montre un arbre de direction 11 dont l'extrémité supérieure supporte un volant 10 que le conducteur tourne pour effectuer un virage, et dont la partie inférieure pénètre dans un boîtier de direction 12. Une barre d'accouplement 13 traverse le boîtier de direction 12 et peut se déplacer linéairement dans la di- rection transversale, l'arbre de direction 11 et la barre d'accouplement 13 étant accouplés dans le boîtier 12 par un mécanisme de conversion de mouvement qui transmet la force de braquage, du type à pignon et crémaillère. La barre d'accouplement 13 a pour fonction d'accoupler entre elles les roues avant. Les roues avant in droite et gauche 15, 15 sont accouplées chacune avec un levier d'attaque 14 qui peut pivoter horizontalement au- tour d'un pivot fixe 14a. Quand le volant 10 est tourné, un angle correspondant de rotation est transmis à l'ar- bre de direction 11 et il est converti par le boîtier de direction 12 en un mouvement transversal linéaire de la barre d'accouplement 13, forçant ainsi les roues avant 15, 15 à se braquer vers la droite ou la gauche sous l'effet d'un mouvement pivotant correspondant des leviers d'attaque 14, qui sont articulés chacun à une extrémité de la barre d'accouplement 13. Le mécanisme de direction des roues avant décrit ci-dessus est bien connu. Un autre boîtier de direction 16 est disposé dans la partie médiane, dans la directionlongitudinale, de l'arbre de direction 11 et un arbre d'entrée 17 sort vers l'arrière de ce boîtier 16. L'arbre d'entrée 17 est utilisé comme un élément d'entrée du mécanisme à manivelle décrit ci-après et il est accouplé avec l'arbre de direc- tion i1 par un mécanisme de changement de direction, transmettant une force de rotation dans le boîtier 16, ce mécanisme pouvant consister en un engrenage conique ou à vis sans fin, par lequel la force de braquage sous for- me d'un couple esttransmise de l'arbre de direction 1i à l'arbre 17. L'extrémité arrière de l'arbre d!entrée 17 pénètre dans un carter à manivelle 18. La figure 2 montre la structure intérieure du carter à manivelle 18 qui contient un élément 19 de trans- mission de mouvement et une manivelle 20, l'élément 19 de transmission de mouvement étant fixé sur l'extrémité arrière de l'arbre d'entrée 17. La Figure montre l'élé- ment 19 de transmission de mouvement sous la forme d'un disque plan fixé par son centre sur l'arbre d'entrée 17. Cependant, lt:élément de transmission 19 peut avoir toute forme arbitraire autre que celle d'un disque pourvu que sa longueur perpendiculairement à l'arbre d'entrée 17 soit substantielle et effective. Une--extrémité de la ma- nivelle 20 est articulée par un pivot 21 sur une partie d'extrémité extérieure de l'élément 19 de transmission de mouvement, en un point espacé perpendiculairement de l'arbre d'entrée 17, tandis que son autre extrémité est articulée par un pivot 23 sur une barre de sortie 22 traversant le carter 18 de manière à pouvoir se déplacer d'un mouvement linéaire transversal, et croisant la roue d'entrée 17 à l'angle droit. La barre de sortie 22 cons- titue l'élément de sortie du mécanisme à manivelle 24, comme cela a été indiqué ci-dessus. Autrement dit, le mécanisme à manivelle 24 est constitué oar l'arbre d'en- trée 17, l'élément 19 de transmission de mouvement, la barre de sortie 22 et la manivelle 20 qui accouple l'élé- ment de transmission 19 avec la barre de sortie 22. La barre se sortie 22 sert également de barre d'accouplement des roues arrière 26, 26 est par conse- quent, le mécanisme à manivelle 24 constitue une partie d'une chaîne de transmission de force de braquage entre le volant 10 et les roues arrière 26. Quand la barre de sortie 22 est mise en mouvement linéaire transversal, les roues arrière 26, 26 spnt toutes deux braquées vers la droite ou la gauche, sous l'effet d'un mouvement pi- votant correspondant des leviers d'attaque 25 articulés à chaque extrémité de la barre de sortie 22. La Figure 2 montre l'état du dispositif de di- rection quand le volant 10 se trouve en position neutre, avant une opération de braquage et, dans ce cas, le point d'articulation auquel l'élément 19 de transmission de mouvement et la manivelle 20 sont accouplés entre eux par le pivot 21 se trouve dans une position pour laquelle un segment L de ligne droite passant par l'arbre d'entrée 17 et le point d'articulation est perpendiculaire à la barre de sortie 22. Quand le volant 10 est tournés se rotation esttransmise par le boîtier 16 à l'arbre d'en- trée 17, et à son tour, une rotation correspondante de l'arbre d'entrée 17 est transmise par la bielle 20 à la barre de sortie 22 qui se déplace donc d'un mouvement linéaire, braquant ainsi les roues arrière 26, 26. Selon la disposition décrite ci-dessus, un dispositif similaire à un dispositif courant de direc- tion assistée pour le braquage des roues avant peut être utilisé pour faciliter le braquage des roues arrière. L'équation ci-après pett être écrite en regard de la Figure 2. X 2 11 {yi i 2 = sineK - sin 2"+ k (cos o l est la longueur effective de la bielle 20, test la distance entre le centre de rotation de l'arbre d'entrée 17 et le point d'articulation de la bielle 20 sur le côté du pivo;t 21, c'est-à-dire le rayon de rotation de la mani- velle 20 par rapport à l'arbre d'entrée 17, E est la distance excentrique dans la direction perpendiculaire au mouvement linéaire de la barre de sortie 22 entre le centre de rotation de l'arbre d'entrée 17 et l'autre point d'articulation de la bielle 20 à l'endroit entre elles par le pivot 23, et X est le déplacement de la barre de sortie 22 produit quand l'arbre d'entrée 17 tourne d'un angle o. La Figure 3 est une courbe illustrant l'équation ci-dessus, sur laquelle les abscisses représentent l'an- gle o et les ordonnées représentent le rapport X/1. Cette courbe se rapporte à un cas dans lequel le para- mètre r/î est égal à 1/2. Les lettres A, B et C dési- gnent des courbes pour différentes valeurs d'excentricité E / Yr et correspondent respectivement aux cas pour les- quels S/- est 0,5, zéro et -0,5. Les cas dans lesquels F / o = 0,5 et -0, 5 diffèrent l'un de l'autre en ce que le point d'articulation entre la bielle 20 et la barre de sortie 22 est situé par rapport à une ligne parallèle à la barre de sortie 22 et contenant le centre de rota- tion de l'arbre d 'entrée 17, sur lmêmec8té ousarlec6téamière du point d'articulation entre l'élément 19 de transmission de mouvement et la barre d'accouplement 20 dans le premier cas, et du coté opposé ou éloigné dans le second cas. Entre les deux, dans le cas EI/= 0, le point d'articu- lation entre la bielle 20 et la barre de sortie 22 se trouve au-dessus d'une ligne parallèle à la barre de sortie 22 ou à son mouvement linéaire et contenant le centre de rotation de l'arbre d'entrée 17. Comme le montre la figure 2, il est possible de modifier le rapport X/l pour le même angle de rotation de l'arbre d'entrée 17 en changeant l'excentricité E/You autrement dit, le rapport X/l est variable ou peut prendre des valeurs différentes en changeant ú //, même pour le même angle de rotation du volant 10. Etant donné que la longueur 1 est une constante, il résulte que le déplacement X de la barre de sortie 22 est également variable et que la valeur de l'angle de braquage des roues arrière 26 peut être modifiée de façon appropriée pour chaque véhicule en changeant l'excentricité E/ Y selon les circonstances. Autrement dit, la valeur de l'angle de braquage des roues arrière 26 par rapport à l'angle de rotation du volant 10 ou par rapport à celui des roues avant 15 peut être choisi en option pour F- chaque véhicule. Il est bien entendu que la valeur de l'angle de braquage des roues arrière 26 peut être choi- si en modifiant Y et 1. Comme le montre la courbe de la figure 3 qui couvre une plage d'angles C arrière 26 sont braquées dans le même sens pour des va- leurs relativement petites de l'angle "C (c'est-à- dire des angles de rotation relativement réduitsdu volant ) tandis qu'au contraire, elles sont braquées dans des sens opposés pour des angles XO relativement grands, (c'est-à-dire pour des angles de rotation relativement grands du volant 10). Il est également possible de réali- ser le dispositif de direction de manière telle que dans une plage spécifique d'angles de rotation relativement grands du volant 10, l'angle de braquage des roues arrière 26 soit ramené à zéro ou au voisinage tandis que celui des roues avant 15 varie. Autrement dit, en chan- geant l'excentricité E / r, il devient possible pour chaque véhicule de choisir des angles de rotation spéci- fiques du volant 10 pour lesquels l'angle de braquage des roues arrière est nul ou presque-nul, pour des commo- dités de conduite, par exemple pour rentrer dans un garage, pour s'approcher du câté de la route et pour dé- marrer d'un côté de la route o le véhicule a été garé. En plus de modifier l'excentricité ú / ( il est également possible en prévoyant un. dispositif de chan- gement de vitesse dans le mécanisme à manivelle 24 de choisir des angles spécifiques de rotation du volant 10 pour que l'angle de braquage des roues arrière 26 soit ramené à zéro ou presque. Le mécanisme de changement de vitesse peut être disposé entre l'arbre d'entrée 17 et l'élément 19 de transmission de mouvement ou dans le cas o l'arbre d'entrée 17 est constitué par deux arbres, entre ces deux arbres. Il apparaît ainsi que le dispositif de direc- tion selon ce mode de réalisation permet que sous l'effet de la rotation du volant 10, les roues arrière 26 soient braquées par rapport aux roues avant 15 en fonction des conditions souhaitées. Les courbes de la Figure 3 ne couvrent que les valeurs positives de Ci . Mais il est bien entendu que le braquage des roues arrière peut se faire de la même manière aux valeurs négatives de " . La Figure 4 représente un mécanisme de manivel- le 124 qui, de même que le mécanisme de manivelle 24 du précédent mode de réalisation, comporte un élément d'en- trée 111 mis en rotation par un volant non représenté, un élément 119 de transmission de mouvement9 un élément de sortie 122 mobile linéairement et une bielle 120 qui accouple l'élément 119 de transmission de mouvement avec l'élément de sortie 122. Dans ce mode de réalisation, l'élément d'entrée 111 correspond à l'arbre de direction Il accouplé avec le volant 10 comme selon la Figure 1. Le mécanisme à manivelle 124 est ainsi disposé dans la partie avant du véhicule, L'élément de sortie 122 qui est perpen- diculaire à l'élément d'entrée 111 s'étend vers l'arrière, et son extrémité arrière est articulée sur l'un dei uJseilers d'attaque 125, 125 prévus pour les roues arrière droite et gauche 126, 126. Sous l'effet d'une rotation de l'élé- ment d'entrée 11, un mouvement linéaire longitudinal cor- respondant de l'élément de sortie 122 oblige les deux leviers d'attaque 125, 125 accouplés avec une barre d'ac- couplement 127 à effectuer un mouvement pivotant, ce qui entraîne le braquage des roues arrière droite et gauche 126, 126. Dans cette disposition, l'élément de sortie 122 remplit la fonction d'une barre de compression et de 1 0 tension à laquelle une charge axiale est appliquée. Il faut noter qu'également dans ce mode de réalisation, un dispositif de direction assistée peut être utilisé comme dispositif auxiliaire des roues arriè- re et qu'en outre, un dispositif à changement de vitesse similaire à celui du présent mode de réalisation peut gtre disposé dans le mécanisme à manivelle 124. REVENDICATIONS 1. Dispositif de direction pour un véhicule comprenant des roues avant (15) et des roues arrière (26, 126) pouvant toutes être braquées par une rotation d'un volant (10), dispositif caractérisé en ce qu'il comporte dans une chaîne de transmission de force de braquage entre le volant et les roues arrière, un méca- nisme à manivelle (24, 124) constitué par un élément d'entrée (17, 111) pouvant âtre mis en rotation par la manoeuvre du volant, un élément (19, 119) de trans- mission de mouvement accouplé avec l'élément d'entrée et dont la longueur perpendiculaire à l'élément d'entrée est substantielle, une bielle (20, 120) accouplée par une extrémité à une partie d'extrémité extérieure de l'élément de transmission de mouvement, perpendiculai- rement espacée de l'élément d'entrée et un élément de sortie (22, 122) accouplé à l'autre extrémité de la bielle et mobile linéairement. 2. Dispositif selon la revendication 1-, carac- térisé en ce que l'élément de sortie (22, 122) est agencé- de manière à croiser l'élément d'entrée (17, 111) à angle droit. 3. Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le point d'articulation (21) entre l'élé- ment de transmission de mouvement et la bielle est situé, quand le volant se trouve en position neutre, dans une position pour laquelle un segment de ligne droite reliant le point d'articulation et lVélément d'entrée fait un an- gle droit avec l'élément de sortie. 4. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé'en ce que le point d'articulation (23) entre l'élé- ment de sortie et la bielle est décalé perpendiculairement par rapport à l'élément d'entrée, dans la direction dans laquelle l'élément de sortie se déplace linéairement. 5. Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que le point d'articulation (23) entre l'élément de sortie et la bielle est décalé, par rapport à l'élément d'entrée, sur le côté éloigné du point d'articulation (21) entre l'élément de transmission de mouvement et la bielle. 1 6. Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que le point d'articulation (23) entre l'élé- ment de sortie et la bielle est décalé, par rapport à l'élément d'entrée, sur le côté voisin du point d'arti- culation (21) entre l'élément de transmission de mouve- ment et la bielle. 7. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le point d'articulation entre l'élément de sortie et la bielle coïncide avec l'élément d'entrée, dans la direction dans laquelle l'élément de sortie est mobile linéairement. B. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le mécanisme à manivelle comporte en outre un dispositif de changement de vitesse. 9. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les roues arrière sont braquées à l'aide d'un dispositif de direction assistée. 10. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'élément d'entrée (17) est un arbre accouplé avec l'arbre de direction (11) du volant, et dirigé vers l'arrière, l'élément de sortie (22) consis- tant en une barre d'accouplement des roues arrière. 11. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'élément d'entrée (111) est un arbre de direction du volant, l'élément de sortie (122) étant une barre de compression et de tension dirigée vers l'arrière et articulée sur un levier d'attaque d'une roue arrière.