Brevet FR2576270A1 — publié le 19860725

Dispositif de commande pour braquer les roues arrière dans un mécanisme de direction des roues avant et arriè- re d'un véhicule. La présente invention'se rapporte à un disposi- tif de commande pour commander un angle de braquage ou un rapport-entre les angles de braquage respectifs de roues arrière et de roues avant dans un mécanisme de direction des roues arrière et avant d'un véhicule, ce dispositif commandant variablement l'angle de braquage des roues arrière selon des conditions déterminées. Un certain nombre de propositions ont été faites pour fournir des mécanismes de direction de roues avant et arrière, en particulier sous la forme de mécanismes dirigeant Les quatre roues. Par exemple, la demande de brevet japonais n 53-163678 (Publication du-mémoire de brevet japonais nô 55-91457 soumise à l'Inspection Publique), déposée par le demandeur du présent brevet, propose un mécanisme de direction des roues avant et arrière d'un véhicule, qui braque les roues arrière en réaction au braquage des roues avant selon le même rap- port de phases dans la plage de grandes vitesses, et selon le rapport de phases opposé dans la plage de fai- bles vitesses. Le rapport entre les angles de braquage peut être une fonction continue par rapport à la vitesse du véhicule. Dans ce contexte, l'objet de la commande peut concerner le rapport entre l'angle de braquage des roues arrière et celui des roues avant, ou bien l'angle de braquage des roues arrière proprement dit. Ainsi, une commande continue de l'angle de braquage ou de l'angle de braquage nominal des roues arrière s'opère après cette fonction continue, si bien que la fonction du mécanisme de direction peut s'avérer propice tant dans la plage de grandes vitesses que dans la plage de faibles vitesses. Plus particulièrement, l'angle minimal de virage et la différence de rayon in- terne de braquage du véhicule sont réduits L'un et l'autre d'une manière draconienne et la manoeuvrabilité z du véhicule s'en trouve considérablement améliorée, en particulier dans La plage de faibles vitesses Lors- qu'on entre Le véhicuLe'dans un garage, Lorsque l'auto- mobile circuLe sur des chemins étroits et courbes et lorsqu'on négocie un demi-tour, en impliquant l'avanta- ge supplémentaire d'une amélioration de La réponse Laté- rale dynamique du véhicule dans La plage de grandes vitesses. En général, dans un mécanisme de direction roues avant, la réaction provenant de La surface de La chaussée et agissant sur Les roues avant peut être ré- percutée au volant de direction, de sorte que La conduite du véhicule peut être favorisée par l'obtention d'une force soLlicitant Les roues avant vers Leurs positions rectilignes, en rectifiant L'angle de chasse imposé à ces roues avant. Cependant, pour ce qui concerne les roues, arrière, un tel phénomène est non seulement superflu, mais il peut se traduire par l'inconvénient consistant en ce que Le mouvement du véhicule peut être affecté par des interférences, telles que Les irrégularités du revê- tement de la chaussée, au cours du braquage des roues arrière. Compte tenu de teLs inconvénients de l'art antérieur, La présente invention a en premier lieu pour objet de proposer un dispositif de commande pour comman- der L'angle de braquage nominal des roues arrière dans un mécanisme de direction des roues avant et arrière, dispositif grâce auquel L'angLe de braquage nominal des roues arrière ne soit pas affecté même lorsque ces roues arrière sont soumises à une force extérieure, tout en assurant en permanence une conduite stable. Un autre objet de l'invention consiste à four- nir un dispositif de commande pour braquer Les roues arrière dans un mécanisme de direction des roues avant et arrière, dispositif grâce auquel Les roues arrière ne soient pas braquées même Lorsqu'une force extérieure leur est imposée, et grâce auquel une conduite stable soit toujours assurée. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par un dispositif de commande pour commander un angle de braquage de roues arrière par rapport à des roues avant dans un mécanisme de direction des roues avant et arrière d'un véhicule, ce dispositif commandant varia- blement l'angle de braquage des roues arrière d'après des conditions déterminées et étant caractérisé par le fait qu'une force extérieure appliquée auxdites roues arrière est empêchée d'être répercutée à l'extrémité d'entrée du dispositif de commande. Selon une caractéristique de la présente inven- tion, le dispositif de commande pilote un appareil pour déterminer l'angle de braquage des roues arrière par rapport à celui des roues avant. De la sorte, en empêchant qu'une force exté- rieure appliquée aux roues arrière soit répercutée à l'extrémité d'entrée du dispositif de commande de l'an- gle de braquage nominal de ces roues arrière, ledit an- gle de braquage est fixé en permanence à une certaine valeur déterminée par la condition considérée du disposi- tif de commande, et cet angle de braquage nominal des roues arrière n'est pas affecté par la force extérieure qui leur est imposée. Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif de commande braque les roues arrière. Par conséquent, en empêchant qu'une force ex- térieure imposée aux roues arrière soit répercutée à l'extrémité d'entrée du dispositif commandant le braqua- ge desdites roues arrière, ces dernières demeurent en permanence assujetties aux positions déterminées par la condition considérée dudit dispositif de commande, et ces roues arrière ne sont pas braquées par la force extérieure qui leur est appliquée. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard de dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective montrant la structure générale de base d'un véhicule équipé d'un dispositif de-commande conforme à l'invention et asso- cié à un mécanisme de direction des roues avant et arrière, le châssis du véhicule n'étant pas représenté; - la figure 2 est une vue en perspective à échelle agrandie, représentant un système de direction des roues arrière dans La forme de réalisation de la figure 1; - les figures3(a), (b), et (c) sont des représentations schématiques du système de direction des roues arrière de la figure 2, mettant en évidence son principe de fonctionnement; - la figure 4 est un-schéma synoptique de L'agencement de commande de la forme de réalisation d'après Les figu- res 1 à 3; - la figure 5 est un graphique montrant les caractéris- tiques de l'angle de braquage dans la forme de réalisa- tion des figures 1 à 4; - la figure 6 est une vue simplifiée en perspective, illustrant un mécanisme de direction des roues arrière auquel est appliqué un autre type de réalisation du dispositif de commande du braquage des roues arrière selon la présente invention, et - la figure 7 est une vue simplifiée en perspective, illustrant un mécanisme de direction des roues arrière auquel est appliqué un troisième type de réalisation du dispositif conforme à l'invention. Il convient à présent, en se référant aux dessins annexés, de décrire des formes de réalisation de la présente invention. Comme illustré sur la figure 1, un arbre 2 de la colonne d'un volant de direction est relié à une boite d'engrenages 3 du type c"rémaillère et pignon, et deux barres d'accouplement 5 sont solidarisées aux deux extrémités d'un arbre de crémaillère qui engrène dans un pignon (non représenté sur les dessins) assujetti d'un seul tenant à l'extrémité inférieure de l'arbre 2 de la colonne de direction. Deux bieLLettes articulées 6, reliées aux extrémités externes des barres d'accouple- ment 5, supportent respectivement des roues avant 7 de droite et de gauche d'une manière te*lle que ces roues avant 7 puissent, de la manière classique, être braquées dans la direction déterminée par le volant 1. Un arbre de pignon 8 se prolonge vers l'arrière à partir de La boite d'engrenage, et un arbre allongé de transmission 10 est rendu solidaire de l'extrémité postérieure de cet arbre 8 au moyen d'un joint universel. L'arbre 8 est pourvu d'un pignon (non représenté sur les dessins) en prise avec l'arbre de crémaillère 4. De plus, un arbre d'entrée 12 (figure 2) est relié à l'extrémité postérieure de l'arbre de transmission 10 par l'intermé- diaire d'un autre joint universel 11. Cet arbre d'entrée 12 coincide avec l'axe Longitudinal de la partie posté- rieure du véhicule et il est supporté à rotation-par une console-de support 13, comme le montre notamment la figu- re 2. Un arbre oscillant 15, illustré plus en détail sur la figure 2, est en outre relié à l'extrémité pos- térieure de l'arbre d'entrée 12 par L'entremise d'une chape 14, une pièce de liaison 16 étant ajustée avec jeu sur la région médiane de l'arbre oscillant 15. Les deux extrémités latérales de cette pièce de liaison 16 sont raccordées à des barres d'accouplement 25 au moyen de joints respectifs 26 à reculs, Ladite pièce de liaison 16 étant supportée rigidement par la région médiane d'une traverse 17 installée dans le sens transversal du véhi- cule. Uneextrémité de La traverse 17 est reLiée au châssis du véhicule au moyen d'une attache articulée 18 et d'un étrier d'articulation 19, tandis que l'autre extrémité de cette traverse 17 est assujettie au châssis du véhicuLe par L'intermédiaire d'attaches articulées et 21 et d'un étrier d'articulation 22, d'une manière telle que ladite traverse 17 puisse osciller dans un plan vertical perpendiculaire à la direction longitudi- nale du véhicule. Un pivot 23 de l'attache articulée 21, du côté de L'étrier 22, peut tourner d'un seul bloc avec ladite attache 21. Les extrémités externes des barres d'accouplement 25 sont reliées à des biellettes articu- lées 28 supportant des roues arrière. 27, comme le montre la figuré 1. Un moteur 31 est monté sur une partie du châs- sis du véhicule située du côté de L'autre extrémité de la traverse 17, un arbre de sortie de ce moteur 31 étant pourvu solidairement d'une vis sans fin 32 qui, à son tour, engrène dans un secteur denté 24, calé rigidement sur Le pivot 23 de l'attache articulée 21. Ainsi, la rotation du moteur 31 se traduit par un mouvement rota- toire de la traverse 17. Selon cette forme de réalisation, étant donné que l'angLe d'avance de la vis sans fin 31 est choisi inférieur à L'angLe de frottement de cette dernière, une force extérieure imposée aux roues arrière n'entraîne assurément pas la vis sans fin 32 par Le biais du secteur denté 24, et l'angle de braquage nominal des roues arrière n'est assurément pas affecté par des facteurs externes tels que des irrégularités de la surface de La route. En outre, pour que L'angLe de braquage nominal puisse être ramené à une position neutre, par exempte manuelLement, même lorsque cet angle est fixé à une cer- taine valeur, par exemple du fait d'une défaillance du moteur 31 pour une quelconque raison, une région 36 de section hexagonale est prévue à une extrémité de l'arbre de sortie du moteur 31 et l'angle de braquage. des roues arrière peut être fixé à 0 en engageant sur La région hexagonale 36 une manivelle 37 transpor- tée séparément,et en imprimant une rotation manuelle à l'arbre de sortie du moteur 31. En tant qu'autres dispositifs pour commander l'angle de braquage nominal des roues arrière de telle façon que cet angle de braquage ne soit pas affecté par une force extérieure agissant sur les roues arrière, l'on peut utiliser des mecanismes à filetage et autres mécanismes connus par eux-mêmes. Lorsque la force de braquage des roues avant est transmise aux roues arrière afin de braquer ces der- nières comme tel est -le cas dans cette forme de réalisa- tion, l'élimination de la réaction provenant de la route et agissant sur le dispositif de commande empêche une inopportune variation de la force nécessaire pour braquer le véhicule ou de la force nécessaire pour maintenir 'un certain angle de braquage. Par ailleurs, le véhicule est doté d'un ordina- teur 33 qui reçoit des signaux délivrés par un détec- teur 34 de la vitesse du véhicule, ainsi que par un dé- tecteur 35 qui repère la position du pivot 23 de l'atta- che articulée 21, puis applique à l'ordinateur 33 un signal de commande approprié, en fonction de la vitesse du véhicule, pour commander la rotation du moteur 31. Lorsque le point de pivotement P de la pièce de liaison 16 coïncide avec le centre 0 de l'arbre d'en- trée 12 représenté sur.la figure 3 (a), ledit arbre d'en- trée 12 et l'arbre oscillant 15 tournent coaxialement et, par conséquent, la pièce de liaison 16 n'accuse au- cune oscillation latérale et les barres d'accouplement 25 demeurent fixes, si bien que seules les roues avant 7 sont braquées et que les roues arrière 27 ne le sont absolument pas, tout comme dans un véhicule classique. Lorsqu'une rotation vers Le bas est imprimée à l'attache articulée 21 par suite de La rotation du moteur 31 provoquée par La vis sans fin 32 et par le secteur denté 24 en prise avec cette dernière, la tra- verse 17 s'incline vers le bas par son extrémité de gauche, comme représenté sur la figure 3 (b). Du fait de cette incLinaison de la traverse 17, le point de pivotement P se trouve au-dessous du centre axial 0 et, si l'arbre d'entrée 12 tourne par exemple d'un angle thêta, dans le sens anti-horaire, - les barres d'accouplement 25 se meuvent vers L-a droite comme indiqué en pointillé sur la figure 3 (b), afin de braquer les roues arrière 27 dans La direction opposée à cette du braquage des roues avant 7. Lorsqu'une rotation de bas en haut est impri- mée à l'attache articulée 21, par suite d'une rotation inverse du moteur 31, la traverse 17 s'incline vers le - haut par son extrémité de gauche, comme le montre la figure 3 (c). A cause de cette inclinaison 'de la traver- se 17, le point de pivotement P se trouve au-dessus du centre axial 0 et, si l'arbre d'entrée 12 tourne par exemple similairement d'un angle thêta dans le sens anti-horaire, les barres d'accouplement 25 se meuvent vers la gauche à l'opposé du cas examiné ci-avant, comme indiqué par un- pointillé sur la figure 3 (c), afin de braquer les roues arrière 27 dans la même direction que les roues avant 7. Il convient de décrire, ci-après, en se réfé- rant aux figures 4 et 5, le mode de commande de la forme de réalisation décrite ci-dessus. La figure 4 représente la structure fonction- nelle de l'ordinateur 33. Le signal représentant la vitesse du véhicule détectée par le détecteur 34 est délivré à l'ordinateur 33 en tant que signal donné u représentatif de la vitesse du véhicule. Par un proces- sus de conversion (a), ce signal u est converti en un signal prédéterminé ko(=f(u)) indiquant le rapport de l'angle de braquage. Le détecteur 35 repère la position que l'atta- che articulée 21 a prise par rotation et qui est propor- tionnelle au rapport de l'angle de braquage en braquage réel, puis le résultat détecté est déltivré à l'ordinateur 33 sous la forme d'un rapport k de l'angle de braquage -m réel. Par un processus de comparaison (b), l'on obtient une différence relative delta k = km-k0 à partir de la valeur du rapport réel k et de la valeur du rapport m déterminé k. Cette différence delta k est délivrée par l'ordinateur 33 à un dispositif de commande de sortie 43, en tant que donnée correspondant àt la correction devant être apportée au rapport de l'angle de braquage pour obtenir le rapport souhaité. L'extrémité de sortie de ce dispositif de commande 43 est raccordée au moteur 31 et délivre à ce dernier un signal de commande s corres- -pondant à la différence delta k. Par consequent, une rotation est imprimée au moteur 31 dans la direction établissant le rapport d'angle de braquage conformément à l'agencement fonctionnel représenté par la figure 5. Dans la forme de réalisation décrite ci-avant, les différents processus exécutés dans l'ordinateur 33 le sont par un programme déterminé (logiciel) emmagasiné par exemple dans une zone de mémorisation de l'ordina- teur 33, mais il est possible d'utiliser un circuit électrique ayant une aptitude fonctionnelle similaire pour exécuter les mêmes traitements. Ainsi, conformément à la présente invention, du fait qu'une force extérieure imposée aux roues arrière par la surface de la route n'est pas retransmise à l'extrémité d'entrée du dispositif commandant le rapport de l'angle de braquage de ces roues arrière, le mouvement du véhicule n'est pas affecté négativement par cette force extérieure qui, sinon, affecterait Le rapport d'angLe de braquage des roues arrière, si bien que l'al- lure stable de déplacement du véhicuLe est assurée en permanence. La figure 6 montre une deuxième forme de réali- sation du dispositif commandant Le braquage des roues arrière selon la présente invention. Un moteur électri- que 41 est fixé rigidement à une partie du châssis d'un véhicuLe qui est adjacente au centre d'une région pos- térieure de ce véhicule et une tige filetée 42 est assu- jettie coaxialement à l'arbre de sortie du moteur 41. Cette tige filetée 42 est en prise avec un taraudage ménagé dans une saillie 43 d'un coulisseau 45. Ce cou- 1-5 Lisseau 45 est supporté par Le châssis du véhicule de manière à pouvoir coulisser dans Le sens latéral, et il est reLié à des extrémités internes de barres d'accouple- ment 46 au moyen de joints 46a à rotules. Les autres - extrémités (ou extrémités externes) des-barres d'accou- plement 46 sont raccordées à des biellettes osciLLantes 47 de roues arrière 48, simiLairement par l'intermédiai- re de joints 46b à rotules. Une région.42a de section hexagonale est façonnée à l'extrémité libre de la tige fiLetée libre 42. Dans ce cas, l'angle d'attaque du filetage de la tige 42 est choisi inférieur à L'angle de frottement de cette dernière et les roues arrière 48 peuvent être braquées par un entraînement du coulisseau 45 résultant de la rotation de la tige filetée 42, mais cette tige 42 ne serait pas entraînée par une force extérieure agissant sur les roues arrière 48. - Le moteur 41 est connecté à un ordinateur 49 supporté par le véhicule, et il est entraîné de manière à conférer aux roues arrière 48 un angle de braquage- souhaité, conformément à un programme de commande déter- miné. Lorsque le moteur 41 est entraîné en rotation, le coulisseau 45 est déplacé latéralement par le mécanisme à filetage et les roues arrière 48 peuvent être braquées. Si l'action du moteur 41 s'avère impossible pour une quelconque raison et si les roues arrière 48 sont immobilisées selon un angle de braquage déterminé, une conduite du véhicule peut se révéler difficile. C'est pourquoi, dans un cas semblable, une manivelle 40 peut être placée sur la région hexagonale 42a et une rota- tion peut être imprimée à la tige filetée 42 dans la direc- tion nécessaire pour ramener les roues arrière à leur position neutre, et les y fixer. La figure 7 illustre une troisième forme de réalisation du dispositif commandant le braquage des roues arrière selon la présente invention. L'arbre de sortie d'un moteur 51 est muni d'une vis sans fin 52 engrenant, à son tour, dans une roue tangente 53 calée sur un arbre de pignon 54 d'un mécanisme 55 à crémaillère et à pignon. Les deux extrémités d'un arbre de crémaillè- re de ce mécanisme 55 sont respectivement reliées à des extrémités internes de barres d'accouplement 56, par l'intermédiaire de joints 56a à rotules, les autres ex- trémités desdites barres d'accouplement 56 étant raccor- dées, similairement par l'intermédiaire de joints 56b à rotules, à des biellettes articulées respectives 57 des roues arrière 58. Le moteur 51 est raccordé à un ordinateur 59 supporté par le véhicule et il est entraîné en rotation afin de conférer aux roues arrière 58 un angle de bra- quage souhaité correspondant à un programme de commande prédéterminé. Lorsque le moteur 51 est entraîné en rota- tion, les roues arrière 58 sont braquées par ce moteur 51 grâce au mécanisme 55 à crémaillère et à pignon, ainsi qu'aux barres d'accouplement 56. Dans cette forme de réalisation également, l'angle d'incidence de la vis sans fin 52 est choisi inférieur à l'angle de frottement de cette dernière, de telle sorte que les roues arrière 58 ne soient assu- rément pas braquées par la force extérieure qui leur est appliquée consécutivement à un entraînement du mo- teur 51. En prévision du cas-dans Lequel le moteur 51 s'immobiLise par suite d'une défaiLLance, tandis que Les roues arrière 58 sont braquées dans L'une ou L'au- tre direction, une région 52a de section hexagonale est prévue à une extrémité de L'arbre de sortie du mo- teur 51, de façon que Les roues arrière 58 puissent être ramenées manueLLement à leurs positions neutres en enga- geant sur Ladite région hexagonale 52a une manivelLe 40 transportée séparément, et en faisant tourner à La main l'arbre de sortie du moteur 51 pour ramener les roues arrière 58 à Leurs positions neutres. Par conséquent, d'après ces formes de réali- sation, étant donné qu'une force extérieure imposée aux roues arrière par la surface de La route n'est pas réper- cutée à l'extrémité d'entrée du dispositif commandant le braquage de ces roues arrière, Le mouvement du véhicule n'est pas entravé par la force extérieure qui, sinon, provoquerait un braquage desdites roues arrière, ce qui assure en permanence un dépLacement stable du véhicuLe. IL va de soi que la présente invention a été ilLustrée et décrite en se référant à des formes de réalisation préférentielles et non Limitatives, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (17 à 24, 31, 32, 41, 43, 51, 53) pour commander un angle de braquage de roues arrière par rapport à des roues avant dans un mécanisme de direction des roues avant et arrière d'un véhicule, ce dispositif commandant variablement l'angle de braquage des roues arrière selon des conditions déterminées, dispositif caractérisé par le fait qu'une force extérieure appliquée auxdites roues arrière est empêchée d'être répercutée à L'extrémité d'entrée dudit dispositif de commande. 2. Dispositif de commande selon la revendi- cation 1, caractérisé par Le fait que ce dispositif de commande pilote un appareil (17 à 24) pour déterminer le rapport entre L'angle de braquage des roues arrière et celui des roues avant. 3. Dispositif de commande selon La revendi- cation 2, caractérisé par le fait que l'appareil (17 à 24) pour déterminer le rapport d'angle de braquage des roues arrière comprend une chape (14) qui est reliée à un arbre (12) transmettant un angle de braquage des roues avant à une partie postérieure du véhicule, ainsi qu'à. des extrémités internes de barres d'accouplement (25) des roues arrière; un moyen mobile de support (16) pour supporter ladite chape de telle sorte qu'une incli- naison de cette chape par rapport à l'arbre puisse être modifiée en fonction de la position dudit moyen de support; un moteur électrique (31); un moyen de commande (33) pour entraîner le moteur électrique conformément à des conditions déterminées; une vis sans fin (32) calée rigidement sur un arbre de sortie du moteur électrique (31),-ainsi qu'un secteur denté (24) qui est relié au moyen mobile de support et est en prise avec La vis sans fin, l'angle d'incidence de cette vis sans fin étant plus petit que l'angle de frottement de cette dernière. 4. Dispositif de commande selon La revendica- tion 1, caractérisé par le fait que ce dispositif (41, 43, 51, 53) braque Les roues arrière. 5. Dispositif de commande selon la revendi- cation 4, caractérisé par le fait que ce dispositif com- prend un moteur électrique (51); un moyen de commande (59) pour entraîner Le moteur électrique conformément à des conditions déterminées; une vis sans fin (52) caLée rigidement sur un arbre de sortie du moteur éLec- trique (51); un mécanisme à engrenages (55) pour bra- quer Les roues arrière; ainsi qu'une roue tangente (53) --qui est reLiée à une extrémité d'entrée dudit mécanisme de direction à engrenages et est en prise avec La vis sans fin, L'angLe d'incidence de cette vis sans fin étant pLus petit que L'angLe de frottement de cette dernière. 6. Dispositif de commande selon La revendica- tion 4, caractérisé par Le fait que ce dispositif com- prend un moteur électrique (41); un moyen de commande (49) pour entraîner ce moteur électrique conformément à des conditions déterminées; une tige filetée (42) assujettie coaxialement à un arbre de sortie du moteur électrique (41); ainsi qu'un couLisseau (45) qui présente un fiLetage in- terne (43) avec LequeL La tige fiLetée est en prise, et est relié à des extrémités internes de barres (46) d'accouplement des roues arrière, L'angle d'incidence du filetage de Ladite tige étant plus petit que L'angLe de frottement de cette dernière.