Brevet FR2576272A1 — publié le 19860725

l ACTIONNEUR POUR DIRIGER LES ROUES ARRIERE DANS UN DISPOSITIF DE DIRECTION DES ROUES AVANT ET ARRIERE D'UN VEHICULE. L'invention se rapporte à un actionneur pour commander un angle de braquage ou un rapport d'angle de braquage relatif des roues arrière par rapport aux roues avant dans un dispositif de direction de roues avant et arrière de véhicule, cet actionneur commandant de manière variable l'angle de braquage des roues arrière en fonction de conditions données. On connaît déjà un grand nombre de solutions pour fournir des dispositifs de direction de roues avant et arrière, en particulier les dispositifs à quatre roues directrices. Par exemple, le brevet japonais n 53-163678 (mis à la disposition du public sous le n 55-91457), déposé par le cessionnaire de la présente demande, propose un dispositif de direction de roues avant et arrière pour un véhicule qui dirige les roues arrière en fonction du braquage des roues avant dans une même phase ou orientation dans un domaine de haute vitesse, et dans une phase ou direction opposée dans un domaine de basse vitesse. Le rapport d'angle de braquage peut être une fonction continue par rapport à la vitesse du véhicule. Dans ce contexte, l'objet de la commande peut être soit le rapport de l'angle de braquage des roues arrière par rapport aux roues avant, soit l'angle de braquage des roues arrière elles-mêmes. Ainsi, une commande continue de l'angle de braquage ou du rapport de l'angle de braquage des roues arrière est obtenue en fonction de cette fonction continue de telle manière que le fonctionnement du dispositif de direction peut être favorable aussi bien dans un domaine de haute vitesse que dans un domaine de basse vitesse. Particu.Lièrement, L'angle minimum de braquage et la différence de rayon intérieur du véhicule sont tous deux réduits considérablement et la facilité de manoeuvre du véhicule, en particulier dans un domaine de basse-vitesse, lorsqu'on circule à l'intérieur d'un garage, passe au travers d'un passage étroit et sinueux ou effectue un demi-tour est améliorée de manière importante avec en outre l'avantage supplémentaire d'une amélioration de la réponse latérale dynamique du véhicule dans un domaine de haute vitesse. Cependant, dans un tel dispositif de direction de roues avant et arrière, si la commande du rapport de l'angle de braquage n'est pas exécutée correctement, par exemple en raison du bloc - du rapport de l'angle de braquage, l'angle de braquage des roues arrière peut comporter des erreurs substantielles par rapport à un domaine acceptable d'angle de braquage. De manière générale, dans un dispositif de direction de roues avant, la réaction que les roues avant reçoivent de la surface de la route est transmise à la roue directrice de telle manière que la conduite du véhicule peut être facilitée en obtenant une force qui sollicite les roues avant vers leur position droite grâce à l'angle d'inclinaison donné aux pivots des roues avant. Cependant, de la même manière que pour les roues arrière, une telle action non seulement n'est pas nécessaire mais peut avoir pour effet l'inconvénient que le déplacement du véhicule peut être affecté par des interférences telles que des irrégularités sur La surface de la route lorsque les roues arrière sont orientées. En particulier dans un tel cas, au cas o l'actionneur aurait une défaillance pour une raison quelconque, les roues arrière seraient bloquées dans un état ou position braqué et la conduite du véhicule deviendrait extrêmement difficile Partant de ces inconvénients de L'art antérieur, un premier objet de la présente invention est de créer un moyen manuel pour replacer un actionneur pour le contrôle de l'angle de braquage des roues arrière dans une position neutre. Un autre objet de la présente invention est de créer un tel moyen manuel qui ne gêne pas le fonctionnement normal de l'actionneur. Selon la présente invention, de tels objets sont atteints en créant un actionneur pour commander un angle de braquage de roues arrière par rapport à des roues avant dans un dispositif de direction de roues avant et arrière pour un véhicule, qui commande de manière variable l'angle de braquage des roues arrière en fonction de conditions données, comprenant des moyens pour amener manuellement les roues arrière en position neutre. Selon un aspect particulier de la présente invention, l'actionneur entraîne un dispositif pour déterminer le rapport d'angle de braquage des roues arrière relativement aux roues avant. Ainsi, en ajoutant un moyen pour ajuster manuellement le rapport d'angle de braquage à un dispostiif pour déterminer le rapport d'angle de braquage des roues arrière, le rapport d'angle de braquage des roues arrière peut être remis par exemple à zéro, même lorsqu'une commande appropriée du rapport de l'angle de braquage des roues arrière est impossible. Selon un autre aspect de la présente invention, l'actionneur dirige directement les roues arrière. Ainsi, en ajoutant un moyen de direction manuelle à l'actionneur pour diriger les roues arrière, ces dernières peuvent être replacées dans leur position neutre, même lorsqu'une commande appropriée de l'angle de braquage des roues arrière est devenue impossible. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective qui montre la structure générale de base d'un véhicule comportant un actionneur pour un dispositif de direction de roues avant et arrière conforme à la présente invention, le châssis du véhicule ayant été enlevé; - la figure 2 est une vue en perspective à échelle agrandie d'un système de direction de roues arrière du mode de réalisation de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective à échelle agrandie d'une partie de la figure 2; - les figures 4 (a), (b) et (c) représentent des diagrammes schématiques du système de direction des roues arrière de la figure 2 illustrant le principe de fonctionnement de ce dernier; - la figure 5 est un bloc diagramme de la structure de commande du mode de réalisation des figures 1 à 3; - la figure 6 est une courbe qui représente les caractéristiques de l'angle de braquage du mode de réalisation des figures 1 à 4; - la figure 7 est une vue en perspective simplifiée représentant un dispositif de direction de roues arrière auquel un autre mode de réalisation de l'actionneur pour diriger les roues arrière selon la présente invention a été appliqué; et - la figure 8 est une vue générale simplifiée en perspective du dispositif de direction des roues arrière auquel un troisième mode de réalisation de l'actionneur pour diriger les roues arrière selon la présente invention a été appliqué. Les modes de réalisation de la présente invention seront maintenant décrits dans ce qui suit en référence aux dessins annexés. Comme représenté sur la figure 1, une colonne de direction 2 supportant un volant de direction 1. est reliée à un boîtier de direction 3 et une paire de biellettes de direction 5 sont reliées aux deux extrémités d'une crémaillère 4 qui engrène avec un pignon denté (non représenté sur les dessins) solidaire de l'extrémité inférieure de la colonne de direction 2. Des leviers de pivot 6-sont fixés aux extrémités externes des biellettes de liaison 5. Les pivots supportent des roues avant gauche et droite 7, respectivement, de telle manière que les roues avant 7 peuvent être dirigées dans la direction déterminée par le volant de direction 1 de façon connue. Un arbre denté 8 fait saillie hors du boîtier 3 de crémaillère dans la direction arrière, et un arbre de liaison allongé 10 est relié à l'extrémité arrière de l'arbre denté ' au moyen d'un joint universel 9. L'arbre denté 8 comporte un pignon denté (non représenté sur le dessin) qui engrène avec la crémaillère 4. Un arbre d'entrée 12 (figure 2) est relié à l'extrémité arrière de l'arbre de liaison 10 au moyen d'un autre joint universel 11. Cet arbre d'entrée est disposé selon l'axe central latéral de la partie arrière du véhicule et est monté pivotant sur une console de support 13, comme on peut le voir sur la figure 2. En outre, un arbre oscillant 15, qui sera décrit plus en détail en référence à la figure 2, est relié à l'extrémité arrière de l'arbre d'entrée 12 par l'intermédiaire d'une chape 14, et un élément de liaison 16 est monté librement sur une partie intermédiaire de l'arbre oscillant 15. Les deux extrémités latérales de l'élément de liaison 16 sont reliées aux biellettes de tiaison 25 par des joints à rotule 26 respectivement, et l'éLément de Liaison 16 est monté solidaire d'une partie centrale d'une traverse 17 qui est disposée selon La direction transversale du véhicule. Une extrémité de la traverse 17 est reliée au châssis du véhicule au moyen d'une bielle 18 et d'une chape de bielle 19, tandis que l'autre extrémité de la traverse 17 est reliée au châssis du véhicule au moyen des bielles 20 et 21 et d'une chape de bielle 22 de telle manière que la traverse 17 peut osciller dans un plan vertical qui est perpendiculaire à la direction longitudinale du véhicule. Un axe 23 de la bielle 21 monté sur le côté de la chape 22 peut tourner solidairement avec cette bielle 21. Les extrémités externes des biellettes de liaison 25 sont reliées à des pivots 28 qui supportent tes roues arrière 27 comme représenté sur la figure 1. Un moteur 31 est monté dans une partie du châssis du véhicule situé du côté de l'autre extrémité de la traverse 17. Une vis sans fin 32 est montée solidaire d'un arbre de sortie du moteur 31. La vis sans fin 32, à son tour, engrène avec un secteur denté 24 monté solidaire de l'axe de pivotement 23 de la bielle 21. Ainsi, la rotation du moteur 31 provoquera un mouvement de rotation de la traverse 17. Conformément à ce mode de réalisation, étant donné que l'angle d'avance de la vis sans fin est choisi de manière à être inférieur à l'angle de frottement de cette dernière, des forces extérieures appliquées aux roues arrière n'entraineront pas la vis sans fin 32 par l'intermédiaire du secteur denté 24 et le rapport de l'angle de braquage des roues arrière ne sera pas affecté par des facteurs externes teLs que des irrégularités de la surface de la route. En outre, afin que le rapport de l'angle de braquage puisse être restauré, par exemple manuellement, dans une position neutre, même lorsque le rapport de l'angle de braquage est fixé à une certaine valeur par exemple en raison d'une défaillance du moteur 31 pour une cause quelconque, une partie 36 de section transversale hexagonale est prévue à une extrémité de l'arbre de sortie du moteur 31, comme on peut le voir sur la figure 3. Le rapport de l'angle de braquage des roues arrière peut être réglé à zéro en engageant une manivelle manuelle, rangée séparément, dans la partie hexagonale 36 et en faisant tourner manuellement l'arbre de sortie du moteur 31. Il va de soi que d'autres moyens d'engagement peuvent être utilisés à la place de la partie hexagonale 36. Et la manivelle 37 peut également être utilisée pour actionner le cric du véhicule.- En outre, le véhicule comporte un ordinateur 33 qui reçoit des signaux d'un détecteur de vitesse du véhicule 34 pour détecter la vitesse du véhicule et un détecteur de position 35 qui détecte la position de l'axe de pivotement 23 de la bielle 21 et envoie un signal de commande approprié à l'ordinateur 33 en fonction de la vitesse du véhicule pour commander la rotation du moteur 31. Lorsque l'axe de pivotement P de l'élément de liaison 16 coincide avec le centre 0 de l'arbre d'entrée 12 comme représenté sur la figure 4(a), l'arbre d'entrée 12 et l'arbre oscillant 15 tournent coaxialement, et de ce fait l'élément de liaison 16 ne se déplacera pas ou n'oscillera pas latéralement de sorte que les biellettes de liaison 25 restent immobiles, si bien que seules les roues avant 7 sont orientées tandis que les roues arrière ne sont pas orientées du tout, de la même manière que sur un véhicuLe de type classique. Lorsque La bielle 21 est tournée vers le bas par la rotation du moteur 31 entraînant la vis sans fin 32 et le secteur denté 24 qui engrène avec elle, la traverse 27 s'incline, son extrémité gauche vers le bas, comme représenté sur la figure 4(b). En raison de cette inclinaison de la traverse 17, l'axe de pivotement P est situé en dessous du centre axial 0 et, si l'arbre d'entrée 12 tourne par exemple dans le sens contraire des aiguilles d'une montre d'un angle 0, les biellettes de liaison 25 se déplacent vers la droite comme indiqué en traits pointillés sur la figure 4(b), pour orienter les roues arrière 27 dans la direction opposée à la direction des roues avant 7. Lorsque la bielle 21 est tournée vers le haut par une rotation en sens inverse du moteur 31, la traverse 17 s'incline avec son extrémité gauche vers le haut comme représenté sur la figure 4(c). En raison de cette inclinaison de la 'traverse 17, l'axe de pivotement P est situé au-dessus du centre axial 0, et si l'arbre d'entée 12 est tourné par exemple de manière identique à ce qui a été décrit précédemment dans le sens contraire des aiguilles d'une montre d'un angle e, les biellettes de liaison se déplacent vers la gauche, contrairement au cas précédent, comme indiqué par des traits pointillés sur la figure 4(c), de manière à orienter les roues arrière 27 dans la même direction que les roues avant 7. L'action de commande du mode de réalisation décrit ci-dessus sera maintenant décrite dans ce qui suit en référence aux figures 5 et 6. La figure 5 représente la structure fonctionnelle de l'ordinateur 33. Le signal de vitesse du véhicule détecté par le détecteur de vitesse de véhicule 34 est fourni à l'ordinateur 33 sous la forme d'un signal de vitesse de véhicule u. Ce signal de vitesse de véhicule u est converti en un signal de rapport d'angle de braquage prédéterminé k0 (=f(u)) par un convertisseur (a). Le détecteur de position 35 détecte ta position en rotation de la bielle 21, cette position étant proportionnelle au-rapport de l'angle de braquage dans La position de braquage réelle, et le résultat détecté est fourni à l'ordinateur 33 sous la forme d'un rapport d'angle de braquage réel km. Une différence relative Ak = km - ko est obtenue par une étape de comparaison (b) entre la donnée km de rapport d'angle de braquage réel et ta donnée ko de rapport d'angle de braquage prédéterminé. Cette différence A k est fournie par l'ordinateur 33 à un dispositif de commande de sortie 43 comme données correspondant à la correction du rapprot d'angle de braquage qui est nécessaire pour obtenir le rapport d'angle de braquage désiré. L'extrémité de sortie du dispositif de commande de sortie 43 est reliée au moteur 31 et lui fournit un signal de commande s correspondant à la différence Ak. Ainsi, le moteur 31 tourne dans la direction qui établit Le rapport d'angle de braquage correspondant à la relation fonctionnelle représentée sur la figure 6. Ainsi, selon ce mode de réalisation, étant donné qu'un véhicule comportant un dispositif de direction de roues avant et arrière peut être converti en un véhicule classique dans lequel seules Les roues avant sont orientables, en cas de défaillance pour une cause quelconque du dispositif de direction des roues avant et arrière, en ramenant manuellement le rapport d'angle de braquage des roues arrière par exemple à zéro, la fiabilité du dispositif de direction de roues avant et arrière est améLiorée. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les différentes étapes sont exécutées dans l'ordinateur 33 par un programme donné (software) logé par exemple dans une zone de stockage de l'ordinateur 33, mais il est possible d'utiliser un circuit électrique ayant la même fonction pour accomplir le même processus. En outre, cette invention s'applique également à un dispositif de direction de roues avant et arrière dans lequel l'information d'angle de braquage des roues avant est transmise à l'ordinateur sous la forme d'un signal électrique. La figure 7 représente un second mode de réalisation d'un actionneur pour orienter les roues arrière conformément à la présente invention. Un moteur électrique 41 est monté fixe à une partie du châssis du véhicule adjacente à une position centrale d'une partie *arrière du véhicule, et une tige filetée 42 est fixée coaxialement à l'arbre de sortie du moteur 41. La tige filetée 42 est vissée dans un filetage interne formé dans une saillie 43 d'un coulisseau 45. Le coulisseau 45 est monté sur le châssis du véhicule de manière à coulisser selon la direction latérale et il est relié aux extrémités internes des biellettes de liaison 46 au moyen de joints à rotule 46a. Les autres extrémités ou extrémités externes des biellettes de liaison 46 sont reliées à des bras de pivot 47 de roues arrière 48 de manière identique par des joints à rotule 46b. Une portion 42a présentant une section transversale hexagonale est prévue à l'extrémité libre de la tige filetée 42. Dans ce mode de réalisation, l-'angle d'inclinaison du filetage de la tige filetée 42 est choisi de manière à être plus petit que l'angle de frottement de cette tige et les roues arrière 48 peuvent être orientées en entrainant le coulisseau 45 par la rotation de 1 1 la tige filetée 42, mais au contraire cette tige filetée ne sera pas entraînée par une force externe appliquée sur les roues arrière. Le moteur 41 est relié à un ordinateur 49 porté par le véhicule et entraîné de manière à obtenir un angle de braquage désiré des roues arrière 48 conformément à un programme de commandes donné. Lorsque le moteur 41 est entraîné en rotation, le coulisseau 45 se déplace latéralement sous l'effet du mécanisme vis/écrou et les roues arrière 48 sont orientées. Si l'action du moteur 41 est impossible pour une cause quelconque et si les roues arrière 48 sont ainsi immobilisées dans une position orientée donnée, il devient extrêmement difficile de conduire le véhicule. Par conséquent, dans un tel cas, une manivelle 40 peut être engagée dans la portion hexagonale 42(a) et la tige filetée 42 peut être tournée dans la direction nécessaire pour ramener et immobiliser les roues arrière dans leur position neutre. Il va de soi que d'autres moyens d'engagement peuvent être utilisés à la place de la partie hexagonale 42(a). Et la manivelle 40 peut également servir comme manivelle pour actionner le cric du véhicule. La figure 8 représente un troisième mode de réalisation de l'actionneur pour orienter les roues arrière conformément à la présente invention. L'arbre de sortie d'un moteur 41 comporte une vis sans fin 42 qui engrène avec une roue dentée 43 montée sur un arbre 54 faisant partie d'un boîtier de direction à crémaillère. Les deux extrémités de la crémaillère du boîtier de direction 55 sont reliées aux extrémités internes de biellettes de liaison 56, respectivement, par l'intermédiaire de joints à rotule 56(a) et les autres extrémités des biellettes de liaison 56 sont reliées aux bras de pivots des roues arrière 58 respectivement de manière identique par des joints à rotule 56(b). Le moteur 51 est relié à un ordinateur 59 porté par le véhicule et est entraîné en rotation de manière à obtenir un angle de braquage désiré des roues arrière 58 conformément à un programme de commande prédéterminé. Lorsque le moteur 51 est entraîné en rotation, les roues arrière sont orientées par le moteur sous l'effet du boîtier de direction à crémaillère et des biellettes 56. Dans ce mode de réalisation également, l'angle d'avance de la vis sans fin 52 est choisi de manière à être plus petit que son angle de frottement de telle manière que les roues arrière 58 ne soient pas orientées sous l'effet d'une force externe appliquée par exemple par suite d'une irrégularité de la surface de la route. Au cas o le moteur 51 est immobilisé par suite d'une défaillance alors que les roues arrière sont dans une position orientée, une partie 52(a) comportant une section transversale hexagonale est prévue à une extrémité de l'arbre de sortie du moteur 51 de telle sorte que les roues arrière 58 peuvent être replacées manuellement dans leur position neutre en engageant une manivelle 40 rangée séparément dans la partie hexagonale 52(a) et en tournant manuellement l'arbre de sortie du moteur 51 pour replacer les roues arrière 58 dans leur position neutre. Ainsi, selon ce mode de réalisation, étant donné qu'un véhicule comportant un dispositif de direction de roues avant et arrière peut être converti en un véhicule de type conventionnel dans lequel on peut orienter seulement les roues avant même lorsque le fonctionnement du dispositif de direction des roues avant et arrière est interrompu pour cause de mauvais fonctionnement ou pour tout autre cause en ramenant manuellement les roues arrière a leur position neutre, La fiabilité du dispositif de direction de roues avant et arrière est améliorée. REVENDICATIONS 1. Actionneur (17 à 24, 31, 32, 41 à 43, 51 à 53) pour commander un angle de braquage de roues arrière (27) par rapport à des roues avant (7) dans un dispositif de direction de roues avant et arrière pour un véhicule, qui commande de manière variable l'angle de braquage des roues arrière (27) en fonction de conditions données, comprenant des moyens (36, 37, 40, 42a, 52a) pour amener manuellement Les roues arrière (27) en position neutre. 2. Actionneur pour diriger les roues arrière selon La revendication 1, caractérisé en ce qu'il entraîne un dispositif (17 à 24) pour déterminer le rapport d'angle de braquage des roues arrière (27) par rapport aux roues avant (7). 3. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif pour déterminer le rapport d'angle de braquage des roues arrière (27) comprend une chape (14)-qui est reliée à-un arbre (1-2) transmettant un angle de braquage des roues avant à une partie arrière du véhicule et à des extrémités internes de biellette de liaison (25) des roues arrière, des moyens de support mobile (16) pour supporter la chape (14) de telle manière qu'un angle relatif de la chape (14) par rapport à l'arbre (12) peut varier en fonction de la position des moyens de support (16), un moteur électrique (31), des moyens de commande (33) pour entraîner le moteur électrique en fonction de conditions données, une vis sans fin (32) solidaire d'un arbre de sortie du moteur électrique (31) et une roue dentée (24) qui est reliée au moyen de support mobile (16) et engrène avec la vis sans fin (32), les moyens (36, 37) pour amener manuellement les roues arrière en position neutre comprenant des moyens d'engagement (36) reliés à L'arbre de sortie du moteur (31) et une poignée (37) adaptée à engager les moyens d'engagement (36). 4. Actionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la poignée (37) est amovible. 5. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (41 à 43, 51 à 53), dirige les roues arrière (27). 6. Actionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique (51), des moyens de commande (59) pour entraîner le moteur électrique en fonction de conditions données, une roue à vis sans fin (52) solidaire d'un arbre de sortie du moteur électrique (51), un dispositif de direction (55) pour les roues arrière (58) et une roue dentée (53) qui est reliée à une extrémité d'entrée du dispositif de direction (55) et engrène avec la roue à vis sans fin (52), les moyens (40, 52a) pour amener manuellement les roues arrière (58) en position neutre comprenant des moyens d'engagement (52a) reliés à l'arbre de sortie du moteur (51) et une poignée (40) adaptée à être engagée sur les moyens d'engagement (52a). 7. Actionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique (41), des moyens de commande (49) pour entraîner le moteur électrique (41) en fonction de conditions données, une tige filetée (42) solidaire d'un arbre de sortie du moteur électrique (41) et coaxiale à cet arbre, et un coulisseau (45) possédant un filetage interne (43) qui engage la tige filetée (42) et qui est reliée aux extrémités internes de biellette de liaison (46) pour les roues arrière, les moyens (40, 42a) pour ramener manuellement les roues arrière (48) en position neutre comprenant des moyens d'engagement (42a) reliés à l'arbre de sortie du moteur (41) et une poignée (40) adaptée à être engagée sur les moyens d'engagement. 8. Actionneur selon L'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la poignée (40) est amovible.