Brevet FR2561192A1 — publié le 19850920

- 1 - La présente invention concerne un dispositif d'assistance hydraulique à la direction de véhicule automobile comprenant un vérin hydraulique dont le piston de travail est couplé à la colonne de direction et dans les chambres de travail duquel un-fluide sous pres- OS sion peut Atre introduit à partir d'une source d'énergie hydraulique auxiliaire par l'intermédiaire de valves de commande multidirection- nelles. Dans un dispositif de direction connu de ce type (demande de brevet allemand DE-A1-30 06 297), les valves de commande multidirec- tionnelles sont commandées électriquement par des commutateurs à rupture rapide ou des commutateurs angulaires lorsque le volant de direction est tourné, si bien qu'une pression hydraulique est envoyée dans la chambre de travail droite ou gauche du piston hydraulique, suivant l'angle de rotation de la direction souhaiti, cette pression amplifiant l'effort d'actionnement de la direction. Pour économiser l'énergie auxiliaire, le dispositif prévoit que la pompe associée soit commandée par le moteur électrique d'entraînement uniquement lorsque le volant de direction est actionn5. Une Économie de compo- sants ou une réduction du coût de fabrication ne peut pas être réali- sée de cette manière. Dans un autre servomécanisme connu décrit dans la demande de brevet allemand DE-A1-32 22 631, le moteur électrique d'entraînement du système fournissant l'énergie auxiliaire est connecté à la pompe à huile par un embrayage électromagnétique, la puissance d'entraînement développée par la pompe pouvant alors répondre aux besoins quel que soit le nombre de révolutions du moteur et la vitesse du véhicule. Le coût du système de fourniture de l'énergie auxiliaire est comparati- vement élevé. De plus, on sait généralement (demande de brevet allemand DE-A1-32 22 631) adapter la consommation de puissance d'un dispositif d'assistance à la direction aux conditions régnant à très faible vitesse et lorsque le véhicule est à l'arrêt et réduire l'assistance à la direction lorsque la vitesse augmente, afin d'améliorer la sta- biit 1: dir |Letionnele1 1.: - 2 - 2561192 L'un des objectifs de la présente invention est de proposer un dispositif d'assistance à la direction efficace et fiable qui se distingue des autres servomécanismes de direction en ne nécessitant que peu de travail à la fabrication. Il s'est avéré que cet objectif peut être atteint d'une manière étonnamment simple mais techniquement avantageuse en conce- vant un dispositif du type visé ci-dessus comme un dispositif annexe d'un système de freinage équipé d'un système de fourniture d'énergie auxiliaire et en prévoyant que le dispositif ne soit activé ou en service que lors des arrêts du véhicule ou aux faibles vitesses. Selon un mode de réalisation favorable, le dispositif selon l'invention est connecté au système de fourniture d'énergie auxiliai- re du système de freinage. Il peut également disposer de son propre accumulateur de pression qui est chargé par le système d'alimentation du système de freinage. Dans ce cas, il est intéressant dans certai- nes situations de monter l'accumulateur de pression en parallèle avec un accumulateur de pression du système de freinage, plus précisément par une valve de priorité qui veille à ce qu'une certaine quantité d'énergie résiduelle suffisante soit maintenue de manière à suffire au système de freinage ou qui envoie au moins un signal d'alarme si la pression chute excessivement. Le dispositif de l'invention est avant tout destiné à servir d'assistance à la direction pour les manoeuvres d'entrée et de sortie des places de parcs de stationnement. Pour cette raison, une réalisa- tion prévoit que l'assistance à la direction soit désactivée automa- tiquement dès que la vitesse du véhicule dépasse un seuil de vitesse prédéterminé, par exemple 2 à 5 km/h. D'autre part, il est également possible, en utilisant par exemple des commutateurs dans la boîte de vitesses, de combiner 1'as- sistance à la direction avec l'action d'engagement de la marche ar- rière et des rapports inférieurs de transmission, c'est-à-dire la première ou la première et la seconde sur une boate à quatre vitesses ou cinq vitesses. Dans certains cas, il est pratique de concevoir une telle réalisation avec un commutateur supplémentaire désactivant l'assistance à la direction lorsqu'un seuil prédéterminé de vitesse a été dépassé. - 3- -2561192 Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les deux chambres de travail du vérin hydraulique communiquent par l'in- termdiaire de valves muitidirectionnelles de commande avec le réser- voir d'alimentation de pression du système de fourniture d'énergie auxiliaire apres la désactivation du dispositif d'assistance à la direction. Le transfert par pompage ou le passage du fluide hydrauli- que de l'une à l'autre des chambres de travail du vérin hydraulique-à la suite des mouvements de direction transmis au piston a un effet d'amortissement de la direction qui n'est souhaitable que dans cer- tains cas. Le travail nécessaire pour ce pompage ou transfert est réduit si, selon une autre réalisation de l'invention, les deux cham- bres de travail du vérin hydraulique sont relives par un canal de fluide sous pression à l'entrée duquel dans chacune des chambres se trouve un clapet antiretour maintenu en position ouverte par l'action d'un ressort de tarage lorsque la pression est équilibrée et se fer- mant dès qu'une surpression prédétermine est appliquée dans la cham- bre de travail pour l'assistance a la direction. Ce canal de fluide sous pression comprenant les deux clapets antiretour peut également être intégré au piston de travail du vérin hydraulique. Une possibilité différente ou supplémentaire offerte par la présente invention est d'accoupler par obstacle ou par friction le vérin hydraulique ou, respectivement, la tige du piston du vérin, à la colonne de direction et de désaccoupler mecaniquement, électrique- ment ou &lectro-hydrauliquement la tige du piston du vérin de la colonne de direction afin de désactiver l'assistance à la direction. Si bien que l'invention présente une assistance à la direc- tion particulièrement simple, peu onéreuse et néanmoins efficace et techniquement avantageuse en utilisant et en combinant de manière adéquate des composants qui existent de toute manière sur certains véhicules automobiles, tout en limitant son action à certaines condi- tions spécifiques de fonctionnement, a savoir l'arrêt du véhicule et les faibles vitesses. Le prix intéressant permet à un plus grand nombre de personnes d'acquérir des véhicules à direction assistée, lesquels offrent plus de sécurité et de confort. Les differents objets et caractéristiques de l'invention se- ront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées, qui representent -4 - 25 6 1192 - la figure 1, une vue schématique et simplifiée du principe d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2, une réalisation d'un circuit de commande et de liaison pour le dispositif de direction selon la figure 1, et - la figure 3, une réalisation d'un vérin hydraulique pour le dispositif selon la figure 1. Le dispositif selon la figure 1 est composé d'un vérin hy- draulique 1 avec un piston de travail 2, dont la tige 3 est couplée à la colonne de direction non représentée et fait saillie hors du vérin d'un côté, ou éventuellement de chaque côté de celui-ci comme dans l'exemple représenté. Le vérin hydraulique 1 comprend deux chambres de travail 4 et 5 dans lesquelles une pression hydraulique peut être établie afin de déplacer le piston 2 dans l'une ou l'autre direction, suivant le sens de rotation de la direction, pour transmettre ainsi un effort assistant et amplifiant le mouvement de direction appliqué à la co- lonne de direction. L'importance de la force appliquée sur le piston 2 dépend de la pression hydraulique fournie par le systlme de fourniture d'ener- gie auxiliaire 6 par l'intermédiaire des valves de commande multidi- rectionnelles 7,8. En position non active, c'est-à-dire aussi longtemps que la position de braquage des roues coïncide avec la position du volant de direction, les deux chambres de travail 4,5 du vsrin hydraulique 1 communiquent avec un réservoir d'alimentation en pression 9 par l'in- termédiaire des valves multidirectionnelles de commande 7,8 qui sont ici des valves de commande à trois voies et deux positions. Si main- tenant le volant de direction 10 est tourné, voir également la figure 2, la valve 7 ou 8, suivant le sens de la rotation, est excitée tem- porairement par un commutateur angulaire ou un commutateur à rupture rapide, si bien que la pression du système de fourniture d'énergie hydraulique 6 est communiquée aux chambres de travail 4,5 du vérin hydraulique 1, aussi longtemps qu'il le faut pour que l'ordre de direction soit exécuté. La force exercée sur le volant de direction 10 est donc amplifiée hydrauliquement. Selon l'invention, le dispositif d'assistance à la direction décrit ne possède pas sa propre source d'8nergie auxiliaire, mais est conçu comme un dispositif annexe d'un système-de freinage avec all- - 5- 2561192 mentation en énergie hycdraulique et peut être connecté au système d'alimentation dudit système de freinage. Les lignes en traits inter- rompus de la figure 1 symbolisent cette séparation. Dans la rgalisation décrite ici, le système de fourniture d'énergie auxiliaire dans son ensemble est désigné sous la référence 6. La source de pression auxiliaire non représentée du système de freinage comprend un accumulateur de pression 20 auquel est raccordé le dispositif d'assistance à la direction selon l'invention. Pour assurer qu'une pression suffisante pour le système de freinage soit conserve malgré la perte de pression causée par l'actionnement de la direction, dans la réalisation selon la figure 1, on connecte en parallèle avec l'accumulateur de pression 20 un second accumulateur de pression 21 qui peut être chargé de la même maniere par le système d'alimentation (non repr&sente) du système de freinage. Un commuta- teur de priorité 22 veille à ce que, pendant les manoeuvres de la direction, l'énergie hydraulique soit prélevée prioritairement dans l'accumulateur de pression 21, avant de la prélever dans l'accumula- teur 20. Un manocontacteur d'alarme 23 signale une d&charge excessive de l'accumulateur 20 qui pourrait affecter temporairement le fonc- tionnement du système de freinage. S$il s'agit d'un systeme de frei- nage avec commande électronique, le signal du commutateur 23 permet par exemple d'éviter, à titre pr&ventlf, une chute de pression sur toutes les roues ou sur des roues spécifiques jusqu'à ce qu'une pres- sion de service suffisante ait été rétablie dans l'accumulateur 20. En concevant de manière appropriée la commande électronique et en disposant d'une fonction de surveillance, il est également pos- sible que le fonctionnement du dispositif d'assistance à la direction décharge l'accumulateur 20 appartenant au système de freinage jusqu à ce que soit atteinte une pression résiduelle prédéterminée, relative- ment basse, parce que le dispositif d'assistance à la direction selon l'invention ne fonctionne que pendant les manoeuvres de stationnement et aux faibles vitesses, si bien qu'une pression auxiliaire relative- ment faible suffit pour l'alimentation du système de freinage dans ces conditions de fonctionnement. En effet, la pleine capacité de l'accumulateur de pression 20 du système de freinage est le plus nécessaire pour les arrets d'urgence à pleine vitesse et pour les freinages avec contrôle du glissement sur les routes très glissan- - 6 - 2561192 tes, c'est-à-dire dans des situations o l'assistance à la direction est désactivée ou ne nécessite plus qu'une très faible énergie auxi- liaire. Dans la réalisation selon la figure 2, le contact électrique droit 11, ou gauche 12, suivant le sens de rotation de la direction, est fermé lorsque le volant de direction 10 est tourne (les lignes en traits interrompus provenant des références 11 et 12 désignent des représentations symboliques des commutateurs), et un ordre de commu- tation est envoyé par les portes ET 13 ou 14 à la bobine d'excitation 7' ou 8' des valves multidirectionnelles 7,8, voir la figure 1, mais seulement si la seconde condition ET est remplie également pour la porte 13 ou 14. Dans la réalisation de l'invention décrite ici et illustrée par la figure 2, la vitesse du véhicule VF est comparée à une valeur de seuil prédéterminée VS dans un comparateur 15, et un signal de sortie n'est produit que tant que VF est inférieur ou égal à VS. Les commutateurs 16 et 17 sont en position fermée lorsque la vitesse engagée est soit la marche arrière, soit la première. Pour la combinaison, il existe une porte OU 18 dont le signal de sortie est combiné par une porte ET 19. Si la vitesse engagée est la marche arrière ou la première et si la condition surveillée par le compara- teur 15 existe, la condition ET de la porte 19 est obtenue, ainsi que pour la porte ET 13 ou 14 dès qu'une commande de direction est donnée en tournant le volant de direction 10. Comme on l'a déjà indiquf, cela commande l'envoi de la pression hydraulique dans l'une des deux chambres de travail 4 ou S (voir la figure 1) du vérin hydraulique 1, si bien que l'effort de direction est amplifié. La figure 3 présente un vérin hydraulique 1' dont le piston 2' possède un canal de fluide sous pression 24. Aux extrémités de ce canal 14 débouchant dans les chambres de travail 4' et 5' respective- ment, se trouvent des clapets antiretour 25, 26 qui sont maintenus en position ouverte par des ressorts 27, 28 tant que la pression est équilibrée ou en présence d'une faible différence de pression seule- ment entre les chambres de travail 4',5'. Lorsque le piston 2' se déplace alternativement du fait des mouvements de direction transmis à lui par la colonne de direction (non représente) et par la tige de piston 3', le fluide sous pression est transmis par le canal ouvert 24 de la chambre de travail 4' ou 5' vers l'autres chambre (5' ou -7- 4'), si bien que le mouvement de direction est amorti par le piston de travail 2' dans cette phase pour l'amener à une valeur négligea- ble. Lorsque de l'énergie hydraulique est envoyée dans la chambre 4' ou 5', une différence de pression s'établit entre les chambres 4', ', ce qui fait se fermer très rapidement le clapet antiretour 25 ou 26. A la place d'un tel canal de fluide sous pression 24 avec les clapets antiretour correspondants 25, 26 ou en complément de tels moyens, un accouplement par obstacle ou par friction peut être établi entre la tige de piston 3, 3' et la colonne de direction. Lorsque l'assistance à la direction est désactivúe ou mise hors service, par exemple à cause d'un dépassement du seuil de vitesse VS ou d'un dé- faut de fonctionnement, le vérin hydraulique 1, 1' ou la tige de piston 3, 3' peut être découplé mécaniquement, électriquement ou àlectrohydrauliquement de la colonne de direction. Cela permet d'&vi- ter une augmentation intempestive de l'effort de direction causge par un entraînement de pièces, en particulier le piston, du système d'as- sistance à la direction, puisque celui-ci est mis hors service dans cette phase. Tous les moyens et dispositifs pour la réalisation d'un tel accouplement/désaccouplement sont connus, si bien que l'on se dispensera d'une description et d'un explication détaillée. 6 1 1 92 Revendications 1. Dispositif d'assistance hydraulique pour direction de véhicule automobile comprenant un vérin hydraulique dont le piston de travail est couplé à la colonne de direction et dans les chambres de travail duquel un fluide sous pression peut être introduit à par- tir d'une source d'énergie hydraulique auxiliaire par l'intermédiaire de valves de commande multidirectionnelles, caractérisé en ce que ce dispositif est conçu comme un dispositif annexe d'un système de frei- nage équipé d'un système de fourniture d'énergie hydraulique auxi- liaire (6) et est activé ou respectivement en service exclusivement lorsque le véhicule est i l'arrêt et aux faibles vitesses. 2. Dispositif selon la. revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif est connecté au système de fourniture d'énergie auxiliaire (6) du système de freinage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif possède son propre accumulateur de pression (21) qui est adapté pour être chargé par le système de fourniture d'éner- gie auxiliaire (6) du système de freinage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'accumulateur de pression (21) est monté en parallèle avec un accumulateur de pression (20) du système de freinage par une valve de priorité (22) qui assure le maintien d'une énergie hydraulique rési- duelle suffisante pour le système de freinage et/ou qui signale une chute de pression excessive. 5. Dispositif selon l'une des revendications I à 4, caracté- risi en ce que l'assistance à la direction peut automatiquement être déconnectée lorsque la valeur d'un seuil de vitesse prédéterminé (Vs) est dépassée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur du seuil de vitesse (YS) est d'environ 2 à 5 km/h. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 i 4, caracte- risé en ce que l'assistance à la direction est activée en marche arrière et pour des rapports inférieurs, c'est-i-dire la première, ou la première et la seconde vitesses. - 9 - 25 6 1192 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'assistance a la direction est activée sur un rapport infMrieur uniquement au-dessous d'une valeur de seuil de vitesse (VSo 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caracté- risE en ce que les deux chambres de travail (4, 4', 5, 5') du vérin hydraulique (1, 1') communiquent par des valves multidirectionnelles (7, 8) avec un réservoir d'alimentation en pression (9) apres la désactivation de l'assistance à la direction. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que, en outre, il est prévu un canal de fluide sous pression (24) reliant les deux chambres de travail (4', 5) du verin hydraulique (1'), à chaque entree duquel débouchant dans les chambres de travail (4' 5') se trouve un clapet antireour (25, 26) maintenu en position ouverte par un effort Elastique (ressorts 27, 2S) lorsque la pression est Équilibrée et se fermant dès qu'une pression spécifique intro- duite dans la chambre de travail (4', ou 59) dépasse celle existant dans la seconde chambre de travail (5' ou 4'). 11. Dispositif selon la revendication 10, caract&risé en ce que le canal de fluide sous pression (24) avec les deux clapets anti- retour taris par des ressorts (25, 26) est agence dans le piston de travail (2') du verin hydraulique (1'). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, carac- terise en ce que le vérin hydraulique (1, 1') ou la tige de piston (3, 3') du piston (2, 2') est accouplé par obstacle ou par friction à la colonne de direction et peut être desaccouplé m&caniquement, alec- triquement ou électrohydrauliquement de la colonne de direction afin de désactiver l'assistance à la direction.