Brevet FR2579553A1 — publié le 19861003

DISPOSITIF DE DIRECTION DES ROUES AVANT ET ARRIERE POUR VEHICULE. La présente invention concerne un dispositif de direction des roues avant et arrière destiné à ajuster de façon variable l'angle de braquage des roues arrière par rapport à l'angle de braquage des roues avant. La présente demanderesse a proposé antérieure- ment un dispositif de direction pour véhicule qui dirige les roues arrière en fonction du braquage des roues avant selon la vitesse du véhicule, dans des demandes de brevet français également en cours d'examen n 86 00943, 945, 940, 944, 941, 942, qui ont été déposées le 23 janvier 1986 et délivrées à la présente demande- resse. Au moyen de ces dispositifs, les roues arrière sont généralement braquées avec la même relation de phase ou sans aucune relation de phase dans une gamme de vitessesélevéeset sont braquées avec une relation de phase opposée, dans une gamme de faibles vitesses. Si on le souhaite, la fonction mathématique de la vitesse du véhicule régissant l'angle de braquage des roues arrière, peut être modifiée en fonction de l'accélération du véhicule ou manuellement, ou peut même être fixée manuel- lement. Il en résulte que l'angle minimum de braquage et que la différence entre les rayons de braquage inté- rieurs du véhicule, sont sensiblement réduits et que la manoeuvrabilité du véhicule, en particulier dans la gamme des faibles vitesses, lorsqu'on introduit le véhicule dans un garage, lorsqu'on conduit l'automobile dans des allées étroites et sinueuses et lorsqu'on effectue des demi-tours est sensiblement améliorée avec l'avantage supplémentaire d'une amélioration de la réponse latérale dynamique du véhicule dans une gamme de vitesses élevées, par exemple l'orsqu'on change de file. D'une manière générale, comme le déplacement latéral d'un véhicule est déterminé par une valeur inté- grée de l'angle de braquage, un contrôle favorable du véhicule est parfois difficile à obtenir si l'erreur affectant l'angle de braquage effectif détecté est excessive. Compte tenu de cette observation, l'un des principaux buts de l'invention est de fournir un disposi- tif de direction des roues avant et arrière pour véhicule qui permet d'obtenir une maniabilité excellente par le fait qu'il permette un ajustement précis de l'angle de braquage des roues arrière. Conformément à la présente invention, ce but est atteint par un dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule permettant d'ajuster de façon variable le rapport de l'angle de braquage des roues arrière par rapport à l'angle de braquage des roues avant selon la vitesse du véhicule, caractérisé en ce que: un servo-mécanisme destiné au braquage des roues arrière comporte un moyen réducteur de vitesse mécanique, et en ce qu'un déplacement du moyen réducteur de vitesse à son extrémité située sur la roue arrière est détecté en tant qu'entrée de commande d'un dispositif de commande destiné à la commande du servo-mécanisme. Par conséquent, en utilisant une quantité repré- sentant l'angle de braquage effectif des roues arrière, des erreurs qui entraîneraient autrement des erreurs d'actionnement, une déformation élastique, certains jeux, etc., du servo-mécanisme braquant les roues arrière, sont éliminés et un ajustement stable et précis de l'angle de braquage des roues arrière devient possible. On décrira ci-après un mode de réalisation de L'invention en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective repré- sentant la structure de base générale d'un véhicule munie d'un dispositif de direction des roues avant et arrière auquel la présente invention s'applique; - la figure 2 est un schéma fonctionnel de L 'ordinateur monté dans le véhicule; et - la figure 3 est un graphique représentant la propriété du rapport des angles de braquage du mode de réalisation mentionné ci-dessus. On décrit ci-après en détail Le mode de réali- sation préféré de l'invention. La figure 1 représente un mode de réalisation de la structure du dispositif de direction des roues avant et arrière auquel l'invention s'applique. Une colonne de direction 2 d'un volant de direction 1 est reliée à un train d'engrenage du type à crémaillère et pignon 3, et une paire de barres d'accouplement 5 est reliée aux deux extrémités de l'arbre de crémaillère 4. Aux extrémités externes des barres d'accouplement 5, est connectée une paire de bras de fusée 6 qui supporte les roues avant 7, respectivement, de telle manière que les roues avant 7 puissent être braquées dans la direction déterminée par le volant de direction 1, de manière connue. En ce qui concerne les roues arrière, un train d'engrenage du type à crémaillère et pignon 8 est disposé latéralement de la même manière que pour les roues avant, et des barres d'accouplement 10 sont reliées aux deux extrémités de l'arbre de crémaillère 9 du train d'engre- nage 8. De plus, les extrémités externes des barres d'accouplement 10 sont reliées à des bras de fusée 11 qui à leur tour, supportent les roues arrière 12. L'arbre de pignon du train d'engrenage 8 est relié à un arbre de sortie d'un moteur 13. Par conséquent, les roues arrière 12 sont braquées par l'assistance fournie par le moteur 13. Une paire de capteurs de déplacement 14 et 15, qui peuvent par exemple être constitués de potentiomètres ou de transformateurs différentiels, sont disposés entre les bottiers des trains d'engrenage 3 et 8, et les arbres de pignon 4 et 9 des roues avant et arrière, respective- ment, de façon à ce que les déplacements des arbres de crémaillère 4 et 9 puissent être détectés en tant que quantités représentatives des angles de braquage affectifs. Les sorties de ces capteurs de déplacement 14 et 15 sont reliées à un dispositif de commande 16. En outre, la sortie d'un capteur de vitesse du véhicule 17 par exemple prévu sur les roues non motrices, et un commutateur de sélection du type bouton poussoir 18 disposé sur le tableau de bord, sont également reliés au dispositif de commande 16. Le dispositif de commande 16 est équipé de façon interne d'un ordinateur 19 (figure 2) qui commande la rotation du moteur 13 en lui fournissant un signal d'actionnement approprié correspondant à la vitesse du véhicule, sur la base des signaux fournis par les cap- teurs d'angle de braquage 14 et 15 destinés à la détection des angles de braquage des roues avant et arrière du véhicule et par le capteur de vitesse du véhicule 17 destiné à la détection de la vitesse du véhicule, au moteur 13 par l'intermédiaire d'un dispositif de sortie 20. On décrira ci-après le fonctionnement du mode de réalisation décrit cidessus en se référant aux figures 2 et 3. La figure 2 représente la structure fonctionnelle de l'ordinateur 19. Le signal de vitesse du véhicule détecté par le capteur de vitesse du véhicule 17 est fourni à l'ordinateur 19 en tant que signal u représen- tatif d'une certaine vitesse du véhicule. Ce signal de vitesse du véhicule u est converti en un signal de rapport d'angles de braquage prédéterminé f(u) par un processus de conversion (a). La fonction mathématique qui fournit ce signal de rapport d'angles de braquage est sélectionnée parmi une pluralité de données de fonctions mathématiques fl' f2,..., stockées dans la mémoire (b), c'est-à-dire en d'autres termes, que l'information de sélection sélectionnée par le commutateur de sélection 18 est fournie au processus de conversion (a) par l'intermé- diaire d'un processus de sélection (d) et que l'une des données de fonctions mathématiques f1l f2,..., corres- pondant à une pluralité de courbes représentées dans la figure 3 ou à une pluralité de propriétés des fonctions des rapports d'angles de braquage prédéterminées 1K, 2K, 10..., nK, est sélectionnée. Ces différentes propriétés correspondent aux boutons poussoirs respectifs 21 à 24 du commutateur de sélection 18. Par conséquent, la fonction du rapport d'angles de braquage est déterminée dans le processus de conver- sion (a) et la valeur cible yO de l'angle de braquage des roues arrière, par rapport à l'angle de braquage effectif x obtenu à partir du capteur de braquage 4 des roues avant, est donnée par: yO = xf(u) Parallèlement, l'angle de braquage 15 des roues arrière détecte le déplacement de l'arbre de crémaillère 9 et sa sortie correspond précisément à l'angle de braquage effectif des roues arrière. Le résultat de la détection est fourni en entrée au processus de comparaison (c) dans l'ordinateur 19 sous la forme d'une donnée d'angle de braquage effectif des roues arrière Ym. Sur la base de la donnée d'angle de braquage effectif des roues arrière Ym et de la valeur cible yO de l'angle de braquage des roues arrière, une différence relative delta y = Ym Y0 est obtenue dans le processus de comparaison (d). Cette différence delta y est fournie en entrée par l'ordinateur 19 au dispositif de commande de sortie 20 afin d'obtenir l'angle de braquage nécessaire des roues arrière. L'extrémité de sortie de ce dispositif de commande de sortie 20 est reliée au moteur 13 et lui fournit un signal de commande s correspondant à la diffé- rence delta y. De plus, le moteur 13 est entraîné dans la direction qui fournit l'angle de braquage des roues arrière correspondant à la vitesse instantanée du véhi- cule. Comme le montre la figure 3, les propriétés des fonctions de la vitesse du véhicule donnant les rapports des angles de braquage, sont sélectionnées de telle manière qu'elles puissent être exprimées par une pluralité de courbes se ramifiant parallèlement les unes aux autres à partir d'une courbe correspondant à nK, et les courbes situées sur le côté de la courbe 1K repré- sentent une conduite sportive alors que les courbes portant des numéros plus élevés représentent une conduite plus souple. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les différents processus mis en oeuvre dans l'ordinateur 19 sont exécutés par un certain programme (logiciel) stocké par exemple dans une zone de stockage de l'ordi- nateur 19, mais il est possible d'utiliser des circuits électriques ayant une fonction semblable pour mettre en oeuvre les mêmes processus. De plus, le commutateur de sélection peut également être un commutateur à curseur qui est capable d'une variation continue, au lieu du commutateur à bouton poussoir du mode de réalisation décrit ci-dessus. En outre, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit cidessus, mais peut également être appliquée à des capteurs permettant la détection de l'angle de braquage effectif des roues arrière en vue d'une commande par rétroaction de dispositifs de direction des roues avant et arrière dans lesquels les roues avant et arrière sont commandées hydrauliquement et dans les- quels l'information d'angle de braquage des roues avant est transmise par une pression hydraulique, dans lesquels une structure mécanique permettant la variation du rapport des angles de braquage est prévue sur les roues arrière afin que les roues arrière puissent être braquées par la force de rotation qui est transmise mécaniquement en provenance des roues avant. De plus, le moyen-réducteur de vitesse du servomécanisme permettant le braquage des roues arrière, peut être consitué par d'autres moyens mécaniques tels que des vis qui n'affectent pas l'angle de braquage des roues arrière du fait de forces externes. Par conséquent, conformément à la présente invention, comme l'erreur affectant la commande de l'angle de braquage des roues arrière est minimisée, la présente invention permet d'obtenir les avantages d'un dispositif de direction des roues avant et arrière, en ce sens que la réponse de conduite est favorable dans une gamme de vitesses élevées et que la manoeuvrabilité du véhicule est favorable dans une gamme de faibles vitesses. REVENDICATIONS 1. Dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule, destiné à l'ajustement de façon variable du rapport de l'angle de braquage des roues arrière par rapport à l'angle de braquage des roues avant, selon la vitesse du véhicule, caractérisé: en ce qu'un servo- mécanisme (8) pour le braquage des roues arrière comporte un moyen réducteur de vitesses mécaniques (9), et en ce qu'un déplacement du moyen réducteur de vitesse à son extrémité située sur la roue arrière est détecté en tant que signal d'entrée de comman- de d'un dispositif de commande (16) pour la commande du servo-mécanisme. 2. Dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le moyen réducteur de vitesse comprend un train d'engrenages à crémaillère et pignon (8) et en ce que le déplacement de la crémaillère (9) du train d'engrenagesest détecté par un capteur de déplacement (15).