Brevet FR2553365A1 — publié le 19850419

La présente invention se rapporte à un système de direction pour des véhicules du type dans lesquels une roue arrière peut être braquée en fonction du braquage d'une roue avant et, plus particulièrement, à un système de direction équipant des véhicules dans lesquels le rapport entre les angles respectifs de braquage d'une roue arrière et d'une roue avant peut varier en fonction de la vitesse du véhicule. La demanderesse a déjà proposé un système 10 de direction pour véhicules, dans lesquels le rapport entre les angles respectifs de braquage d'une roue arrière et d'une roue avant est variable selon la vitesse du véhicule et, plus particulièrement, dans lesquels la roue arrière est braquée à des vitesses 15 relativement faibles du véhicule, dans la direction opposée à celle de la roue avant ou d'un angle mesurant sensiblement O et, à des vitesses relativement élevées dudit véhicule, dans la même direction que ladite roue avant, comme l'illustre la figure 6 des dessins 20 annexes (JP-A-5926363). Dans un tel système de direction, lorsque la vitesse du véhicule est diminuée alors qu'un volant de direction est maintenu à un angle de braquage constant lorsque le véhicule circule à grande vitesse, dans un mode de braquage dans lequel une roue arrière est braquée dans la même direction qu'une roue avant, l'angle de braquage de ladite roue arrière diminue en conséquence, d'o il résulte une différence variable entre les angles respectifs de braquage de la roue avant et de la roue arrière, ce qui fait que le rayon de virage du véhicule devient plus petit. On fera observer que la plupart des véhicules classiques équipés d'une roue arrière non braquable sont conçus de façon à présenter ce qu'on appelle une condition de sous-braquage qui, lorsque la vitesse du véhicule croit alors qu'un volant de direction est maintenu à un angle de braquage constant pour augmenter la stabilité lors d'un déplacement à grande vitesse, fait augmenter le rayon de braquage Dans un tel véhicule courant également, présentant une condition de sous-braquage, l'angle de virage devient plus petit lorsque la vitesse du véhicule décroît, alors que ce véhicule négocie un virage. Cependant, dans les véhicules équipés d'un 10 système de direction dans lequel le rapport entre les angles respectifs de braquage d'une roue arrière et d'une roue avant peut varier en fonction de la vitesse du véhicule, une telle condition de sous-braquage se fait davantage ressentir que dans Le véhicule classique 15 dans lequel la roue arrière n'est pas braquable De ce fait, lors de l'augmentation et de la diminution de la vitesse du véhicule pendant un virage, le conducteur doit effectuer une correction correspondante de la manoeuvre de son volant, correction plus ample 20 que dans le véhicule classique En particulier, dans le cas o une telle accélération ou décélération a lieu brusquement, le degré de correction devient important. Avec une telle considération à l'esprit, 25 la présente invention a été élaborée pour proposer un perfectionnement apporté à un système de direction pour véhicule du type sus-mentionné. Conformément à la présente invention, il est proposé un système de direction équipant des véhicules comprenant un volant de direction; une roue avant; un moyen pour braquer cette roue avant; une roue arrière; un moyen pour braquer cette roue arrière; un moyen destiné à faire varier le rapport entre les angles respectifs de braquage de 35 ladite roue arrière et de ladite roue avant; un dispositif de commande pour commander ledit moyen de variation des rapports; un moyen pour détecter Le rapport entre lesdits angles de braquage, ce moyen détecteur coopérant avec ledit dispositif de commande; un moyen pour détecter la vitesse du véhicule, ce moyen détecteur étant associé audit dispositif de commande, véhicules dans lesquels la roue arrière est braquée à des vitesses relativement faibles du véhicule, dans la direction opposée à celle de la roue 10 avant ou d'un angle mesurant sensiblement O et, à des vitesses relativement grandes du véhicule, dans la même direction que ladite roue avant, le dispositif de commande de ce système perfectionné comportant un moyen modérateur de variations de signaux pour modérer 15 la variation d'un signal représentatif de la vitesse du véhicule et provenant dudit moyen détecteur de vitesse, de telle façon que le rapport entre les angles de braquage soient corrigés avec modération, même lorsque la vitesse du véhicule accuse une 20 variation brusque. Par conséquent, la présente invention a pour objet de proposer un système de direction équipant des véhicules et dans lequel, même lorsque la vitesse du véhicule varie brusquement, il ne soit pas nécessaire 25 d'effectuer une correction ample de l'angle de braquage d'un volant de direction, ce qui permet de faciliter avantageusement l'opération de braquage. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, 30 en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective illustrant une structure de base d'un véhicule équipé d'un système de direction selon la forme de réalisation préférentielle de l'invention la figure 2 est une perspective à échelle agrandie montrant un mécanisme de braquage des roues arrière du système de direction selon la figure 1; les figures 3 a à 3 c sont des coupes longi5 tudinales schématiques explicatives du fonctionnement d'une partie essentielle du mécanisme de braquage des roues arrière selon la figure 2; la figure 4 est un schéma synoptique illustrant le fonctionnement d'un dispositif de commande du système de direction selon les figures 1, 2 et 3 a à 3 c; la figure 5 est un diagramme illustrant le déroulement d'un programme pour un système à micro-ordinateur équipant le dispositif de commande 15 de la figure 4; et la figure 6 est un graphique mettant en évidence une caractéristique du rapport entre les angles de braquage respectifs d'une roue avant et d'une roue arrière dans un système de direction classique. 20 Il convient à présent de décrire un système de direction pour véhicules selon la forme de réalisation préférentielle de l'invention, qui consiste en un système de direction fondamental équivalant sensiblement au système connu exposé dans la description de l'art 25 antérieur Les figures 1 et 2 illustrent l'agencement du système de direction de base, le fonctionnement de ce système étant décrit en détail ci-après à l'appui des figures 3 a à 3 c. En observant tout d'abord la figure 1, la référence numérique 1 désigne un volant de direction. Ce volant 1 est fixé à l'extrémité supérieure d'une barre de direction 2 dont l'extrémité inférieure se trouve dans une boite d'engrenage 3 du type à crémaillère et à pignon, dont un arbre 4 de crémaillère est relié à chacune de ses extrémités transversales, par l'intermédiaire de l'une de deux tiges de traction 5, à l'un de deux pivots de roues 6 supportant chacun L'une de deux roues avant 7 devant être braquées dans La même direction que le volant 1, ce qui donne naissance à un mécanisme connu de direction de roues avant. La boite d'engrenage 3 comporte en outre un arbre 8 de pignon qui en fait saillie vers l'arrière, cet arbre 8 étant raccordé par son extrémité postérieure 10 par L'entremise d'un joint universel 9, à l'extrémité antérieure d'un arbre de transmission 10 relativement long, lequel est à son tour relié, par son extrémité postérieure, à l'arbre d'entrée décrit ci-après d'un mécanisme de braquage des roues arrière, ledit arbre d'entrée s'étendant le long de l'axe longitudinal d'un châssis du véhicule (non représenté) et étant supporté à rotation au moyen d'une console d'appui 13 assujettie audit châssis du véhicule Par l'intermédiaire d'un joint 14 à la Cardan, l'extrémité postérieure de 20 l'arbre d'entrée est reliée à un axe oscillant 15 sur la région longitudinale centrale duquel une pièce de liaison 16 est ajustée avec jeu A chacune de ses extrémités transversales, la pièce de liaison 16-est solidarisée à l'extrémité interne de l'une de deux 25 tiges de traction 18 par l'intermédiaire de l'un de deux joints 17 à rotules, tout en étant suspendue à oscillations transversales et verticales au châssis du véhicule, avec le concours d'une paire d'attaches articulées 21 et 22 en appui sur une console 23. Chacune des tiges de traction respectives 18 est reliée, par son extrémité externe, à l'un de deux pivots de roues 19 dont chacun supporte l'une de deux roues arrière 20, respectivement. Comme le montre la figure 2, une partie 35 rotative 16 a de la pièce de liaison 16 est ajustée rigidement sur la région centrale longitudinale de l'axe oscillant 15, un bras 25 étant assujetti par son extrémité supérieure à l'extrémité postérieure dudit axe oscillant, de façon à être maintenu perpen5 diculaire à cet axe oscillant 15 Une biellette 26 est reliée pivotante par son extrémité antérieure à l'extrémité inférieure du bras 25, cette biellette étant en outre raccordée à pivotement par son extrémité postérieure à un coulisseau 27 ajusté par vissage, 10 au moyen d'un mécanisme 28 à billes et à filetage représenté sur les figures 3 a à 3 c, sur l'arbre de sortie 30 d'un moteur de commande 29 Ce moteur 29 est fixé au châssis du véhicule de telle sorte que son arbre de sortie 30 s'étende dans l'alignement de l'arbre d'entrée sus-mentionné, lequel est repéré par la référence numérique 12 sur la figure 2. En outre, le véhicule présente un microordinateur 31 destiné à recevoir des signaux de données provenant tant d'un détecteur 32 captant la vitesse de déplacement du véhicule, que d'un détecteur 33 repérant la position du coulisseau 27 ajustée par vissage, de façon à délivrer un signal de commande approprié au moteur 29, en fonction de la vitesse du véhicule. Dans l'agencement décrit ci-dessus, un mécanisme destiné à faire varier le rapport entre les angles de braquage des roues arrière 20 et des roues avant 7 est constitué par l'axe oscillant 15, la pièce de liaison 16, le bras 25, la biellette 26, le coulisseau 27, le moteur 29 et l'arbre de sortie 30. Il convient à présent de se référer aux figures 3 a à 3 c, en regard desquelles le fonctionnement du mécanisme de variation du rapport entre les angles de braquage va être décrit ci-après. Lorsque la vitesse du véhicule est égale 7 ? 2553365 à une vitesse de référence prédéterminée d 1 représentée sur la figure 8, le coulisseau 27 occupe une position illustrée sur la figure 3 a et, par conséquent, un point de pivotement P de La pièce de liaison 16 se trouve dans le prolongement de l'axe de L'arbre d'entrée 12. Dans un tel cas, l'axe oscillant 15 est autorisé à tourner coaxialement à l'arbre d'entrée 12 de sorte que, même lorsqu'une rotation est imprimée audit axe oscillant 15, la pièce de liaison 16 n'effectue aucune 10 oscillation latérale, en étant empêchée d'actionner les tiges postérieures de traction 18 de gauche et de droite Par conséquent, lorsqu'on manoeuvre le volant de direction 1, ce dernier braque seulement les roues avant 7 et n'impose aucun braquage aux roues 15 arrière 20. En revanche, si la vitesse du véhicule est inférieure à la vitesse de référence d 1, l'ordinateur 31, recevant un signal correspondant provenant du détecteur 32 de la vitesse du véhicule, effectue une évaluation 20 d'o-il résulte que le nombre de tours du moteur 29 est commandé en réaction à la vitesse détectée du véhicule, de sorte que le coulisseau 27 est déplacé de sa position de la figure 3 a à celle illustrée sur la figure 3 b En présence d'une telle vitesse modeste, 25 la progression consécutive du coulisseau 27 impose une inclinaison vers le bas à l'axe' oscillant 15, en décalant ainsi de haut en bas le point de pivotement P d'une distance e 1 a l'écart du niveau de l'axe de l'arbre d'entrée 12 En conséquence, lorsqu'on manoeuvre 30 le volant de direction 1, ce dernier impose à la partie rotative 16 a de la pièce de liaison 16 une oscillation latérale au-dessous d'un plan horizontal par lequel passe l'axe de l'arbre d'entrée 12, déplaçant ainsi les tiges postérieures de traction 18 dans le sens 35 inverse des tiges antérieures de traction 5, ce qui fait que les roues arrière 20 sont braquées dans la direction opposée à celle des roues avant 7, cependant que le rapport entre Les angles respectifs de braquage desdites roues avant 5 et arrière 20 est sensiblement proportionnel à la valeur de l'écart e 1 qui varie en permanence d'après la vitesse du véhicule. A l'inverse, si la vitesse du véhicule excède la vitesse de référence dl, l'ordinateur 31 provoque l'inversion du moteur 29 en fonction de la vitesse du véhicule, si bien que le coulisseau 27 est rétracté 10 de sa position illustrée sur la figure 3 a à sa position de la figure 3 c En présence d'une telle grande vitesse, la rétraction consécutive du coulisseau 27 entraîne une inclinaison de l'axe oscillant 15 de bas en haut, décalant ainsi vers le haut, le point de pivotement P d'une distance e 2 à l'écart du niveau de l'axe de l'arbre d'entrée 12 De ce fait, lorsqu'on manoeuvre le volant de direction 1, ce dernier impose à la partie rotative 16 a de la pièce de liaison 16 une oscillation latérale au-dessous du plan horizontal par lequel passe l'axe 20 de l'arbre d'entrée 12, en déplaçant Les tiges postérieures de traction 18 dans la même direction que les tiges antérieures de traction 5, d'o il résulte que les roues arrière 20 sont braquées dans le même sens que les roues avant 7, alors que le rapport entre les J angles de braquage respectifs de ces roues est sensiblement proportionnel à la valeur du décalage e 2, qui varie continûment en fonction de la vitesse du véhicule. L'ordinateur 31 consiste en un système à micro-ordinateur renfermant, d'une manière non limitative, plusieurs circuits intégrés (non représentés) tels qu'une unité centrale de traitement, une mémoire morte, une mémoire à accès aléatoire et plusieurs interfaces périphériques. Dans un système'de direction fondamental du type décrit ci-dessus, à des vitesses relativement faibles du véhicule, une roue arrière est braquée dans la direction opposée par rapport à une roue avant, ce qui confère des rayons de virage relativement modestes en améliorant l'aptitude du véhicule à virer et, à des vitesses relativement grandes dudit véhicule, cette roue arrière est braquée dans la même direction que ladite roue avant, ce qui améliore la sensibilité 10 au braquage. Dans le système de direction selon la forme de réalisation préférentielle de l'invention, l'ordinateur 31 présente un circuit intégral qui sera décrit ci-après et qui est destiné à faire office de moyen modérateur de la variation intervenant dans le signal représentatif de la vitesse du véhicule, dans le but de modérer des variations brusques se produisant dans un signal chargé d'informations relatives à la vitesse du véhicule et provenant du détecteur 32 de cette 20 vitesse du véhicule. Comme le mongre la figure 4, le signal chargé d'informations relatives à la vitesse du véhicule, délivré par le détecteur 32, est émis sous la forme d'un signal u de données de vitesses Ce signal u de 25 données de vitesses, exempt de composants de haute fréquence représentant des variations brusques intervenant dans la vitesse du véhicule, est appliqué au circuit intégral précité (désginé par la référence numérique 34), de façon à obtenir un signal u 1 repré30 sentatif de la vitesse du véhicule, varant modérément et constitué par des composants de basse fréquence représentant une variation modérée correspondante de la vitesse du véhicule Ce signal u 1 est traité par une fonction d'opération A afin de calculer un rapport 35 nécessaire k 1 entre les angles de braquage, lequel est à son tour comparé par une fonction de comparaison B, à un rapport k 2 en temps réel entre les angles de braquage, détecté par l'intermédiaire du détecteur 33 de la position du cou Lisseau, dans le but de déterminer le degré de la correction nécessaire devant être apportée au rapport entre les angles de braquage, ce degré de correction étant délivré sous la forme d'un ordre de correction b 1 au moteur de commande 29, pour mouvoir adéquatement le coulisseau 27 Il en résulte l'établisse10 ment d'un rapport approprié entre les angles respectifs de braquage des roues arrière 20 et des roues avant 7. Ce rapport est maintenu modéré dans sa correction, même lorsque la vitesse du véhicule change brusquement. Dans le cas o la variation effective inter15 venant dans la vitesse du véhicule est non pas brusque, mais modérée, le signal u de données de vitesses, qui est ainsi libéré de composants inopportuns de haute fréquence, franchit tout simplement le circuit intégral 34 pour être soumis, tel quel, à la fonction d'opération 20 A qui confère un rapport approprié entre les angles de braquage pour la vitesse réelle du véhicule Ensuite, du fait de la fonction de comparaison B, un ordre approprié est donné au moteur de commande 29 d'une manière analogue à celle décrite ci-dessus. Les processus précités exécutés par l'ordinateur 31 sont accomplis en suivant un programme de commande stocké dans la mémoire morte constituant une mémoire du système à micro-ordinateur. La figure 5 est un diagramme brut illustrant 30 le programme de commande. Comme le montre cette figure 5, le programme de commande débute à une étape 50 lorsque le dispositif de commande du système de direction est mis en action ou remis à zéro, et il passe à une étape d'initialisation 35 51 afin d'initialiser des dispositifs périphériques en vue d'ajuster des variables nécessaires. Ensuite, Le déroulement du programme pénètre dans une bouc Le de base comprenant plusieurs étapes 52 à 57. Au cours de La première étape 52 de La boucle de base, Le signal u de données de vitesses est Lu d'après le détecteur 32 de la vitesse du véhicule, par l'intermédiaire du circuit intégral 34, afin d'obtenir le signal u 1 de variation modérée représentatif de la vitesse du véhicule, avant que le programme passe 10 à une étape suivante 53 dans laquelle un rapport adéquat k 1 entre les angles de braquage est déterminé en fonction dudit signal u 1, tandis que, à une étape 54 immédiatement consécutive, un rapport réel k 2 entre les angles de braquage est Lu d'après le détecteur 33 15 de la position du coulisseau Ensuite, lors d'une étape 55, les rapports k 1 et k 2 sont comparés pour estimer, dans une étape de décision 56, si une puissance de sortie doit ou non être nécessairement déLivrée au moteur de commande 29. Lorsque, pendant L'étape de décision 56, il est estimé qu'une puissance de sortie doit être délivrée au moteur 29, L'ordre de correction b 1 est appliqué audit moteur 29 au cours de La dernière étape 57 de La boucle de base, en déplaçant le coulisseau 27 25 jusqu'à une positio appropriée pour corriger le rapport réel entre les angles de braquage En revanche, s'il est établi au cours de l'étape 56 que le moteur 29 ne nécessite aucune puissance de sortie, ou bien à L'achèvement de l'étape 57, le programme retourne à 30 l'étape 52. Comme il ressort de la description qui précède, dans un système de direction selon la forme de réalisation préférentielle de L'invention, même Lorsque la vitesse du véhicule accuse de brusques variations, le 35 rapport entre les angles respectifs de braquage d'une roue arrière et d'une roue avant ne doit pas nécessairement être brusquement modifié, mais une modération de sa correction est autorisée, c'est-à-dire qu'il peut être corrigé en fonction de La variation de La vitesse du véhicule par une temporisation de modération, de sorte que, lorsque La vitesse du véhicule accuse une augmentation ou une diminution soudaine, alors qu'on manoeuvre le volant de direction, il n'est pas nécessaire de procéder à une correction rapide de La manoeuvre, 10 mais que cette manoeuvre peut être modérée comme dans le cas d'une variation modérée de La vitesse du véhicule, dans lequel la manoeuvre du volant est aisée. En outre, la présente invention peut être réalisée sous la forme d'un système de direction comprenant des roues avant et des roues arrière dont le braquage est assuré hydrauliquement et dans lequel des informations relatives à l'angle de braquage de la roue avant sont transmises par voie hydraulique, ou bien d'un système de direction dans lequel l'angle 20 de braquage d'une roue avant est directement transmis à un ordinateur, en tant qu'information au moyen d'un signal électrique En particulier, il est évident qu'un circuit de temporisation peut être utilisé à la place du circuit intégral ou intégrateur 34. Bien qu'on ait décrit une forme de réalisation préférentielle de l'invention, il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système de direction décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Système de direction pour véhicules comprenant un volant de direction; une roue avant ( 7); un mécanisme ( 4, 5, 6) pour braquer cette roue avant ( 7); une roue arrière ( 20); un mécanisme ( 18, 19) pour braquer cette roue arrière ( 20); un moyen destiné à faire varier le rapport entre les angles de braquage respectifs desdites roues arrière ( 20) et avant ( 7); un dispositif de commande ( 29) dudit moyen de variation des rapports; un moyen ( 33) détecteur de rapport, permettant 10 de détecter le rapport entre les angles de braquage et associé audit dispositif de commande; un moyen ( 32) destiné à détecter la vitesse du véhicule et coopérant avec ledit dispositif de commande, véhicules dans lesquels ladite roue arrière ( 20) est braquée à des vitesses rela15 tivement faibles du véhicule, dans la direction opposée à celle de ladite roue avant ( 7) ou d'un angle mesurant seniblement O et, à des vitesses relativement grandes dudit véhicule, dans la même direction que ladite roue avant ( 7), système caractérisé par le fait que ledit dispositif de 20 commande comporte un dispositif ( 34) de modération de variations intervenant dans des signaux, afin de modérer la variation affectant un signal (u) représentatif de la vitesse du véhicule et délivré par ledit moyen ( 32) détectant cette vitesse, de telle façon que le rapport entre 25 les angles de braquage soit corrigé avec modération, même lorsque la vitesse du véhicule accuse une variation brute. 2 Système de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de modération 30 de la variation des signaux consiste en un intégrateur ( 34). 3 Système de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de modération de la variation des signaux consiste en un circuit de 35 temporisation.