Brevet FR2579552A1 — publié le 19861003

1i 2579552 Dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule. La présente invention concerne un dispositif de direction des roues arrière et avant pour véhicule tels que des véhicules à quatre roues. La présente demanderesse a proposé précédemment un dispositif de direction pour véhicule qui dirige les roues arrière en fonction de la direction des roues avant selon la vitesse du véhicule, dans les demandes de brevets français également en cours d'examen numéros 86 00 943, 86 00 945, 86 00 940, 86 00 944, 86 00 941, 86 00 942, qui ont été déposés le 23 Janvier 1986 et cédés au même cessionnaire. Conformément à ces dispositifs, les roues arrière sont généralement dirigées avec la même relation de phase ou sans aucune relation de phase dans une gamme de vitesses élevées et sont dirigées avec une relation de phase opposée dans une gamme de faibles vitesses. Le rapport des angles de braquage est une fonction continue de la vitesse du véhicule, le rapport des angles de braquage prenant une valeur positive ou la même relation de phase lorsque la vitesse du véhicule est supérieure à une certaine valeur, et prenant une valeur négative ou une relation de phase opposée lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à celle-ci (voir "Q" dans la figure 5), le fonctionnement du dispositif de direction étant adapté à la fois aux gammes des vitesses élevées et des faibles vitesses. Il en résulte que l'angle minimal de braquage et la différence des rayons de braquage du véhicule sont tous deux sensiblement réduits et que la manoeuvrabilité du véhicule, et en particulier dans la gamme des faibles vitesses, lorsqu'on gare le véhicule dans un garage, lorsqu'on conduit l'automobile dans des allées étroites 2 2579552 ou sinueuses et lorsqu'on *effectue des virages en U, est sensiblement améliorée avec l'avantage supplémentaire d'une amélioration de la réponse latérale dynamique du véhicule dans la gamme des vitesses éLevées, par exemple lorsqu'on change de file. Ce système de direction des quatre roues est particulièrement approprié lorsqu'on conduit dans des rues étroites et lorsqu'on gare l'automobile dans un espace limité, dans la gamme des faibles vitesses, par ajustement du rapport de braquage selon la relation de phase opposée et par réduction de la différence des rayons de braquage, mais présente l'inconvénient que La partie arrière du véhicule oscilLe latéralement lorsqu'on effectue un virage et qu'on gare le véhicule le long d'un trottoir, et le changement de position Latérale du véhicule dans un espace limité devient difficile. En conséquence, il est souhaitable que Le rapport des angles de braquage puisse être ajusté manuellement à environ 1,0 selon La même relation de phase dans la gamme des faibles vitesses, lorsque cela est nécessaire. Cependant, dans ce cas, le conducteur doit cesser d'effectuer la sélection manuelle avant que La vitesse du véhicule n'ait dépassé une certaine limite, car la conduite du véhicule, en particulier lors d'un virage, devient difficile si le rapport de braquage est d'environ 1,0 selon la même relation de phase, et cette nécessité d'interrompre le réglage manuel est une charge imposée au conducteur, car le fait de ne pas interrompre le réglage manuel conduit à des difficultés de manoeuvre du véhicule, en particulier dans la gamme des vitesses faibles à moyennes. Compte-tenu de ces problèmes, un but principal de l'invention est de fournir un système de direction des roues avant et arrière pour véhicule, destiné à ajuster de façon variable le rapport des angles de braquage des roues arrière par rapport à l'angle de braquage des roues avant, selon une certaine fonction mathématique de la vitesse du véhicule, de telle manière que les roues avant soient braquées selon une relation de phase opposée d'une gamme de faibles vitesses et- selon la même relation de phase à hautes vitesses, au moyen duquel le parquage de l'automobile le long d'un trottoir et le changement de la position latérale du véhicule, peuvent être facilement effectués, étant donné que cette nécessité apparaît dans une gamme de vitesses extrêmement faibles. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif de direction des roues avant et arrière muni d'un moyen manuel pour fixer le rapport des angles de braquage des roues arrière de façon à ce qu'elles présentent la même relation de phase dans une gamme de vitesses extrêmement faibles. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif de direction des roues avant et arrière muni d'un moyen manuel de ce type mais n'imposant aucune charge au conducteur. Conformément à l'invention, ce but est atteint par un dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule destiné à l'ajustement variable du rapport des angles de braquage des roues arrière par rapport à l'angle de braquage des roues avant selon une certaine fonction mathématique de la vitesse du véhicule, de telle manière que les roues arrière soient braquées selon une relation de phase opposée dans une gamme de faibles vitesses et selon la même relation de phase dans une gamme de vitesses élevées, comprenant: un moyen de sélection pour sélectionner manuellement une fonction mathématique spéciale pour une gamme de vitesses extrêmement faibles, qui conduit à une relation de phase identique à vitesses extrêmement faibles, et à un passage régulier à cette fonction mathématique. En conséquence, comme Le rapport des angles de braquage des roues arrière peut être ajusté de façon à ce qu'il présente La même relation de phase et comme le véhicule peut avancer ou reculer en oblique, le parquage du véhicule le long d'un trottoir ou d'un mur et le changement de la position latérale du véhicule (en avançant obliquement et reculant de nouveau obliquement) deviennent tous deux simples dans une gamme de vitesses extrêmement faibles. Selon un certain aspect de la présente invention, comme la sélection manuelle de la gamme de vitesses extrêmement faibles est automatiquement interrompue lorsque la vitesse du véhicule a dépassé une certaine valeur, le conducteur n'aura aucune difficulté à manoeuvrer le véhicule dans une gamme de vitesses faibles à élevées, même s'il n'a pas pu interrompre manuellement la sélection manuelle. Par conséquent, comme le conducteur peut accélérer sans interrompre la sélection manuelle, aucune charge ne lui est imposée et néanmoins, la manoeuvrabilité du véhicule dans une gamme de faibles vitesses est conservée. La fonction mathématique spéciale correspondant à la gamme de vitesses extrêmement faibles qui permet d'obtenir la même relation de phase dans la gamme de vitesses extrêmement faibles, se raccorde à la fonction mathématique normale de façon régulière qu'elle passe ou non par une zone o la relation de phase est opposée. Les façons dont se raccorde la fonction mathématique spéciale à la fonction mathématique normale, peuvent être sélectionnées selon les souhaits, soit par le concepteur du véhicule, soit par le conducteur du véhicule. 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 représentant La structure de base généraLe d'un véhicule muni d'un dispositif de direction des roues avant et arrière auquel la présente invention s'applique; La figure 2 est une vue en perspective agrandie du système de direction des roues arrière; Les figures 3 (a), (b) et (c) sont des vues schématiques illustrant le principe de fonctionnement du système de direction des roues arrière; La figure 4 est un schéma fonctionnel de l'ordinateur monté dans le véhicule; et La figure 5 est un graphique montrant les propriétés du rapport des angles de braquage du mode de réalisation mentionnés ci-dessus. Les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation de la structure du dispositif de direction des roues avant et arrière auquel la présente invention s'applique. Une colonne de direction 2 d'un volant de direction 1 est reliée à un engrenage du type à crémaillère 3 et une paire de barres d'accouplement 5 sont reliées aux deux extrémités d'un 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 puissent être braquées dans la direction déterminée par le volant de direction 1, de la manière connue. En outre, un arbre de crémaillère 8 s'étend depuis le train d'engrenage 3 vers l'arrière et un arbre de liaison 10 est relié aux extrémités arrière de l'arbre de crémaillère 8 par l'intermédiaire d'un joint universel 9. De plus, un arbre d'entrée 12 est 6 2579552 relié à l'extrémité arrière de l'arbre de liaison 10 par l'intermédiaire d'un autre joint universel 11. Cet arbre d'entrée 12 est disposé le long de la ligne centrale longitudinale de la partie arrière du véhicule et est supporté en rotation par un plateau de palier 13. Un arbre oscillant 15 qui est décrit de façon plus détaillée dans la figure 2, est en outre relié à l'extrémité arrière de l'arbre d'entrée 12 par l'intermédiaire d'une chape 14, et un élément de jonction 16 est monté librement sur une partie médiane de l'arbre oscillant 15. Les deux extrémités latérales de l'élément de jonction 16 sont reliées à des barres d'accouplement 25 par l'intermédiaire de joints sphériques 26, respectivement, et l'élément de jonction 16 est monté de façon fixe dans une partie médiane d'un bras 17 qui est disposé dans le sens de la largeur du véhicule. Une extrémité du bras 17 est reliée au châssis du véhicule par l'intermédiaire d'une biellette 18 et d'un support de biellette 19 alors que l'autre extrémité du bras 17 est reliée au châssis du véhicule par l'intermédiaire d'une paire de biellettes 20 et 21 et d'un support de biellette 22. L'axe de pivotement 23 de la biellette 21 du côté du support 22 peut tourner de façon solidaire avec la biellette 21. Les extrémités externes des barres d'accouplement 25 sont reliées aux bras de fusée 28 qui supportent les roues arrière 27 de la façon représentée dans la figure 1. Un moteur 31 est monté dans une partie du châssis du véhicule située du côté de l'autre extrémité du bras 17 et un arbre de sortie du moteur 31 est muni de façon fixe d'un engrenage à vis sans fin 32 qui est lui-même en prise avec un engrenage à secteurs 24 solidaire de l'axe de pivotement 23 de la biellette 21. Une manivelle 37 (figure 2) qui peut être montée à l'autre extrémité 36 de l'arbre de sortie 31, est destinée à permettre de rétablir manuellement l'angle de braquage des roues arrière en cas de panne du système de braquage des roues arrière. De plus, le véhicule est muni d'un ordinateur 33 qui reçoit des signaux en provenance d'un capteur de vitesses du véhicule 34 destiné à la détection de la vitesse du véhicule et d'un capteur de position 35 qui détecte la position angulaire de l'axe de pivotement 23 de la biellette 21 et envoie un signal de commande approprié au moteur 31 en fonction de la vitesse du véhicule pour commander la rotation du moteur 31. L'ordinateur 33 est en outre connecté à un commutateur de sélection manuel 41 de façon à ce-que la commande du rapport des angles de braquage des roues arrière puisse être effectuée selon une fonction mathématique sélectionnée sur le commutateur de sélection manuelle 41. On décrit ci-après le fonctionnement mécanique du système de direction des roues arrière en se référant en particulier aux figures 3(a) à 3(c). Lorsque le point de pivotement P de la biellette 16 coïncide avec le centre O de l'arbre d'entrée 12 comme illustré dans la figure 3(a), l'arbre d'entrée 12 et l'abre oscillant 15 tournent coaxialement, et par conséquent, la biellette 16 n'oscille pas latéralement et les barres d'accouplement 25 restent stationnaires, de sorte que seules les roues avant 7 sont dirigées et que les roues arrière 27 ne sont dirigées d'aucune manière, comme dans le cas d'un véhicule classique. Lorsque la biellette 21 tourne vers le bas sous l'effet de la rotation du moteur 31 par l'intermédiaire de l'engrenage à vis sans fin 32 et de l'engrenage à secteur 24 qui s'engrène avec celui-ci, le bras 17 s'incline de telle manière que son extrémité gauche s'abaisse de la façon représentée dans la figure 3(b). Du fait de cette inclinaison du bras 17, le point de pivotement est situé sous le centre axial O de l'arbre d'entrée 12 et, si l'arbre d'entrée 12 tourne par exemple dans le sens contraire des aiguilles d'une montre d'un angle theta, les barres d'accouplement 25 se déplacent vers la droite comme indiqué par les lignes discontinues de la figure 3(b), afin que les roues arrière 27 soient braquées dans une direction opposée à la direction de braquage des roues avant 7. Lorsque la biellette 21 est mise en rotation vers le haut sous l'effet d'une rotation en sens inverse du moteur 31, le bras 17 s'incline de telle manière que son extrémité gauche s'élève de la façon représentée dans la figure 3(c). Du fait de cette inclinaison du bras 17, le point de pivotement P est situé au-dessus du centre axial O et, si l'arbre d'entrée 12 est mis en rotation, par exemple également dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, d'un angle theta les barres d'accouplement 25 se déplacent vers la gauche, contrairement au cas précédent, comme indiqué par les lignes discontinues de la figure 3(c), afin que les roues arrière 27 soient braquées dans la même direction que les roues avant 7. On décrira ci-après l'action de commande du mode de réalisation décrit cidessus en se référant aux figures 4 et 5. La figure 4 représente la structure fonctionnelle de l'ordinateur 33. Le signal de vitesse du véhicule détecté par le capteur de vitesse du véhicule 34 est fourni à l'ordinateur 33 en tant que signal u représentatif d'une certaine vitesse du véhicule. Ce signal de vitesse du véhicule u est converti en un signal de rapport d'angles de braquage prédéterminés ko (=f(u)) par un processus de conversion (a). Dans ceprocessus de conversion (a), le signal de vitesse de véhicule u 9 2579552 est converti en une donnée de rapports d'angles de braquage selon l'une d'une pluralité de propriétés de conversion représentées dans la figure 5, sur la base d'une pluralité de données de fonctions mathématiques fl, f2, . stockées dans la mémoire (b) de l'ordinateur 33. L'information de sélection b2 sélectionnée sur le commutateur de sélection 41 est fourni au processus de conversion (a) par l'intermédiaire d'un processus de sélection (d) et l'une de la pluralité de courbes représentées dans la figure 5 est sélectionnée, c'est-à-dire en d'autres termes, que l'une des propriétés prédéterminées représentées par des fonctions de rapports..DTD: d'angles de braquage 1K, 2K,... nK, *K, est sélectionnée. Ces différentes propriétés correspondent aux boutons poussoirs respectifs 36 à 40 du commutateur de sélection 41 et le processus de conversion (a) convertit la vitesse instantanée du véhicule en données de rapports d'angles de braquage correspondantes selon les propriétés sélectionnées parmi les propriétés de conversion représentées dans la figure 5. Ces boutons-poussoirs 36 à 40 sont des boutons poussoirs lumineux, ce qui permet au conducteur de reconnaître facilement laquelle des fonctions de rapports d'angles de braquage est sélectionnée. Le capteur de position 35 détecte la position de rotation de la biellette 21, qui est proportionnelle au rapport d'angles de braquage lors d'un braquage instantané et le résultat détecté est fourni à l'ordinateur 33 en tant que rapport d'angles de braquage instantané km. Une différence relative delta k = km - ko est obtenue par un processus de comparaison (c) . Cette différence delta k est fournie par l'ordinateur 33 à un dispositif de commande de sortie 42 en tant que donnée correspondant à la correction du rapport d'angles de braquage qui est nécessaire pour obtenir le rapport d'angles de braquage souhaité. L'extrémité de sortie du dispositif de commande de sortie 42 est reliée au moteur 31 et le dispositif de commande de sortie 42 Lui fournit un signal de commande s correspondant à la différence delta k. Par conséquent, le moteur 31 est mis en rotation dans la direction qui permet de réaliser le rapport d'angles de braquage correspondant à la vitesse instantanée du véhicule. Comme le montre la figure 5, les propriétés des fonctions reliant le rapport d'angles de braquage et la vitesse du véhicule, sont sélectionnées de telle manière qu'eLLes peuvent être exprimées par une pluralité de courbes parallèles les unes aux autres et se ramifiant à partir d'une courbe correspondant à nK et les courbes se trouvant sur le côté de la courbe 1K représentent une conduite sportive alors que les courbes portant des nombres plus élevés représentent une conduite plus facile. En particulier, conformément à la présente invention, le bouton poussoir "*" 40 est prévu pour permettre le déplacement du véhicuLe latéralement et son parquage le long d'un trottoir et l'abaissement de ce bouton poussoir a pour effet que le rapport des angles de braquage est représenté par une courbe ayant un rapport approximativement égal à 1,0 correspondant à la même relation de phase, dans la gamme des vitesses extrêmement faibles et, après pression sur une ligne horizontale correspondant à un rapport d'angles de braquage nul lorsque la vitesse du véhicule augmente, celle-ci se raccorde progressivement à la courbe nK. Comme il ne se produit aucune variation de la propriété de braquage du véhicule dans les gammes de vitesses moyennes à élevées, même lorsque cette propriété d'angles de braquage est sélectionnée, le conducteur n'a pas à interrompre cet état sélectionné et la manoeuvrabilité du véhicule n'est pas perturbée. La propriété correspondant à cette fonction mathématique spéciale pour la gamme des vitesses extrêmement faibles, peut-être sélectionnée selon les besoins et peut conduire à une relation de phase opposée dans une gamme de vitesses moyennes ou à la même relation de phase dans toute la gamme des vitesses moyennes, comme indiqué par les lignes imaginaires représentées dans la figure 5. De même, le rapport des angles de braquage à vitesses extrêmement faibles peut ne pas être égal à 1, mais peut avoir n'importe quelle autre valeur comprise entre 0 et 1,0. En outre, si la vitesse du véhicule doit être réduite après que celle-ci ait atteint une valeur élevée, un rapport d'angles de braquage normal, par exemple celui qui est représenté par la courbe nK, est automatiquement sélectionné, même à vitesses extrêmement faibles, sauf si le bouton-poussoir "*" est de nouveau abaissé. Par conséquent, même si la même relation de phase dans la gamme des vitesses extrêment faibles a été sélectionnée, les avantages d'un système de direction à quatre roues dans la gamme des vitesses moyennes à élevées sont conservés et, lorsque la vitesse du véhicule est de nouveau réduite, la relation de phase opposée initiale est rétablie. Cela est réalisé par sélection dans la mémoire (b) d'une fonction mathématique correspondant à la propriété du rapport d'angles de braquage spéciale décrite précédemment et représentée par *k dans la figure 5, en fonction de la sortie du processus de sélection (d) lorsque le boutonpoussoir "*" 40 est abaissé; par comparaison de la vitesse du véhicule à une certaine valeur de référence afin de détecter le passage de la vitesse du véhicule par la valeur de référence; et la modification de l'état sélectionné lorsque la vitesse du véhicule a dépassé la valeur 1 2 2 7579552 de référence afin que l'état séLectionné-représenté par *k puisse être remplacé par celui qui est représenté par nK dans la figure 5. Il en résulte que même lorsque la propriété qui conduit à la même relation de phase dans la gamme de vitesses extrêmement faibles est sélectionnée par abaissement du bouton-poussoir "*" 40, lorsque la vitesse du véhicule augmente au-delà de la valeur de référence et diminue de nouveau jusqu'à une gamme de faibles vitesses, le rapport des angles de braquage suit une relation de phase identique selon la propriété représentée par nK dans la figure 5. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les divers processus effectués par l'ordinateur 33 sont exécutés par un certain programme (logiciel) stockés par exemple dans la zone de mémoire de l'ordinateur 33, -mais on peut utiliser des circuits électriques ayant les mêmes fonctions pour effectuer les mêmes processus. De plus, le commutateur de sélection peut également être un commutateur à curseur capable d'une variation continue, au lieu du bouton-poussoir du mode de réalisation décrit ci-dessus. En outre, la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus, mais peut également être appliquée à des dispositifs de direction des roues avant et arrrière dans lesquels les roues avant et arrière sont commandées hydrauliquement et dans lequels l'information d'angles de braquage des roues avant est transmise par une pression hydraulique, ou dans lesquels l'angle de braquage des roues avant est transmis à l'ordinateur 33 sous forme d'un signal électrique. La présente invention peut donc fournir des propriétés de braquage qui sont favorables pour le déplacement latéral du véhicule et son parquage le long d'un trottoir, en plus des avantages fournis par un dispositif de direction des roues avant et arrière, c'est-à-dire une réponse de conduite favorable dans la gamme des vitesses élevées et une manoeuvrabilité favorable du véhicule à faibles vitesses. En outre, comme la propriété du rapport des angles de braquage ne subit pas une brusque variation et comme l'augmentation de la vitesse du véhicule ne pose aucun problème pour manoeuvrer le véhicule même lorsque cette propriété spéciale des angles de braquage est sélectionnée, la manoeuvrabilité et la maniabilité du véhicule à quatre roues directrices sont encore améliorées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule destiné à ajuster de façon variable le rapport des angles de braquage des roues arrière par rapport à l'angle de braquage des roues avant selon une certaine fonction mathématique (Q) de la vitesse du véhicule, de telle manière que les roues arrière soient dirigées selon une relation de phase opposée dans une gamme de faibles vitesses et selon la même relation de phase dans une gamme de vitesses élevées, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de sélection (40, 41) pour la sélection manuelle d'une fonction mathématique spéciale (P) pour une gamme de vitesses extrêmement faibles, qui conduit à une relation de phase identique à vitesse extrêmement faible et à une transition régulière vers la fonction mathématique (Q). 2. Dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de sélection manuelle peut conduire à un rapport des angles de braquage des roues arrière (12) par rapport aux roues avant (7) pratiquement égal à 1,0 selon la même relation de phase, dans la gamme des vitesses extrêmement faibles. 3. Dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lorsqu'une sélection manuelle est effectuée, le rapport des angles de braquage suit en permanence une relation de phase identique lorsque la vitesse du véhicule passe d'une valeur extrêmement faible à une valeur moyenne à élevée. 4. Dispositif de direction des roues avant et arrièr pour véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lorsque la sélection manuelle est effectuée, le rapport des angles de braquage passe d'une relation de phase identique, à une relation de phase opposée et revient à une relation de phase identique lorsque la vitesse du véhicule passe d'une valeur extrêmement faible à une valeur moyenne à élevée. 5. Dispositif de direction des roues avant et arrière pour véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de détection de la vitesse (34, 33) qui interrompt la sélection manuelle lorsque la vitesse du véhicule a dépassé une certaine vitesse de faible valeur.