Brevet FR2639894A1 — publié le 19900608

L'invention concerne un mécanisme de direction pour les roues directrices d'un véhicule automobile, en particulier pour les roues arrière d'une voiture de tourisme, comprenant un arbre de direction et un levier de commande orientant les roues. Un mécanisme de direction de ce type est connu (DE-AS-1 605 911). Un tel mécanisme est habituellement destiné aux roues avant directrices d'un véhicule automobile. Ces derniers temps, il existe.cependant aussi des véhicules présentant des roues arrière directrices en plus des roues avant directrices. Une telle direction supplémentaire pour les roues arrière permet, dans certaines situations, une meilleure manoeuvrabilité d'un véhicule. En tant que mécanismes de direction pour les roues arrière, on connait déjà: 1. un mécanisme à crémaillère avec des étages réducteurs d'entrée et une commande électrique; 2. une direction à recyclage de billes à commande électrique de la vis ou de l'écrou de la vis à billes; et 3. une direction purement mécanique sur l'essieu arrière, mais avec une construction très compliquée. L'un des buts de l'invention est d'éviter les inconvé- nients des mécanismes connus et d'apporter un mécanisme de direc- tion de construction simplifiée. A cet effet, selon l'invention, un mécanisme de direction comme défini au début est caractérisé en ce qu'une bague servant de palier oscillant ou palier en nutation, est disposée sur l'arbre de direction avec son axe incliné par rapport à L'axe de l'arbre de direction et le levier de commande est monté rotatif sur cette bague, de préférence avec interposition d'un roulement. En comparaison avec l'art antérieur, un tel mécanisme a notamment l'avantage que sa construction est très simple. Plus précisément, il transforme un mouvement rotatif par les moyens les plus simples en un mouvement quasi-longitudinal, permettant d'obtenir un angle de rotation du levier de commande d'environ 10 à pour une rotation d'environ 90 de L'arbre de direction. Des perfectionnements avantageux prévoient, par exemple, que le palier oscillant peut être commandé par un moteur élec- trique, notamment par L'intermédiaire d'un engrenage démultipLica- teur. La vitesse de rotation du moteur électrique peut ainsi être réduite, en deux étages par exemple, suivant le rapport approxima- tif 20: 1. Selon un autre perfectionnement avantageux, l'arbre de direction est commandé directement, mécaniquement, par la rotation de la colonne de direction commandée par le volant pour les roues avant directrices. Une telle commande mécanique du mécanisme pour les roues arrière est extrêmement simple et économique. D'autres perfectionnements, décrits plus en détail dans ce qui va suivre, prévoient que l'angle d'oscillation ou de nutation du palier oscillant est variable entre de larges limites, par exemple de 0 à 20 . L'angle de rotation maximal de l'arbre de direction peut ainsi être changé par des moyens simples. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un mécanisme de direction selon l'invention; - la figure 2 montre l'allure de la courbe course du levier de commande en fonction de l'angle de rotation de l'arbre de direction; - la figure 3 montre la relation entre l'angle de braquage des roues avant et celui des roues arrière; - la figure 4 représente une version perfectionnée du mode de réalisation du mécanisme de direction selon la figure 1; - la figure 5 représente un détail du mécanisme selon la figure 4; - la figure 6 représente un autre montage rotatif du levier de commande; et - la figure 7 est un diagramme relatif au mode de réalisation selon la figure 6. La figure 1 montre un arbre de direction 1 monté rotatif au moyen de deux roulements 2 et 3. Une extrémité de l'arbre porte une roue dentée 4 engrenant avec un pignon 5. Celui-ci est calé sur un arbre auxiliaire 6, monté également rotatif au moyen de deux roulements 7 et 8. L'arbre auxiLiaire 6 porte une roue dentée 9 engrenant avec un pignon 10 porté par L'arbre 11 d'un moteur électrique 12. Les pièces 4 à 10 forment un engrenage démultiplica- teur 13 à deux étages, réduisant la vitesse de rotation du moteur électrique 12 suivant un rapport d'environ 20: 1. A la place de l'engrenage démultiplicateur 13 avec le moteur électrique séparé 12, il est possible aussi de commander l'arbre de direction 1 au moyen d'une roue dentée conique indiquée schématiquement en 14 et qui est accouplée directement, mécanique- ment, à la timonerie de direction de l'essieu avant. Les braquages des roues avant et des roues arrière sont ainsi couplés entre eux. L'arbre de direction 1 porte un palier oscillant 15 dont l'axe est incliné d'environ 10 à 15 par rapport à l'arbre de direction. Le palier 15 comporte plus précisément une bague support 16 montée directement et solidaire en rotation sur l'arbre de direction 1. La bague 16 porte deux roulements 17 et 18 disposés à distance l'un de l'autre et autour desquels est monté un levier de commande 19, les roulements 17 et 18 étant situés dans un alésage 20 du levier 19. Ce dernier est muni d'une rotule d'articulation 21 destinée à être reliée par l'intermédiaire d'une biellette de connexion aux roues arrière non représentées du véhicule. Un palier longitudinal, indiqué schématiquement en 22, sert à empêcher la rotation du levier de commande 19 autour de l'axe de la bague support 16 lors de son mouvement de va-et-vient. Il ressort de la description qui précède et du dessin que lors d'une rotation de l'arbre de direction 1, le levier de commande 19 exécute un mouvement de va-et-vient à peu près sinusoîdal, comme représenté sur la figure 2. Lorsque l'arbre 1 a été tourné de 90 , le levier de commande s'est déplacé de 15 mm, ce qui correspond à sa course totale (voir figure 2). Avec un couplage mécanique en particulier de la timonerie de direction des roues avant et de la timonerie de direction des roues arrière, on obtient les courbes selon la figure 3. Il en ressort que lorsque le volant est tourné de 90 , les roues avant sont braquées de 15 et les roues arrière sont braquées de 5 . Pour obtenir ce résultat, il faut une démultiplication d'environ 2: 1 entre L'angle de rotation de la colonne de direction et l'arbre de direction pour les roues arrière. En cas de faibles mouvements de braquage, les roues arrière sont orientées dans le même sens que les roues avant. La stabilité de marche est ainsi accrue. Après une rotation du volant sur 90 , le braquage des roues arrière diminue en raison du palier oscillant. Apres une rotation du volant de 180 , les roues arrière sont revenues à la position zéro. Si le volant est tourné davantage, les roues arrière sont orientées dans l'autre sens, ce qui revient à dire qu'elles sont contre-braquées par rapport aux roues avant. Le véhicule peut ainsi virer dans un cercle plus petit. Il en résulte l'avantage que Lors de rotations relative- ment importantes du volant, comme elles sont habituelles pour le parcage, les roues arrière servent à faciliter le parcage. Il est cependant à noter que l'objet de l'invention permet également toute autre orientation angulaire et toute autre dépendance du braquage des roues avant. De plus, la commande séparée par moteur électrique permet tout mouvement spécial du levier de commande 19 et, par suite, toute autre orientation des roues reliées à ce levier. Au cas o l'angle de rotation de l'arbre 1 est relative- ment petit, de 5 à 10 par exemple, la relation avec le mouvement du levier de commande est à peu près linéaire. En cas d'utilisation de l'engrenage démultiplicateur 13, il s'établit un jeu de quelques dixièmes de millimètre si l'on ne veut pas mettre en oeuvre des moyens techniques particuliers et disproportionnés pour le réduire. Selon l'invention, ce jeu est fortement réduit par la seule réduction au faible mouvement du levier de commande 19 par rapport à l'arbre de direction 1. Il est encore à noter que le moteur électrique 12 peut être raccordé aussi à toute commande électronique prévue sur le véhicule et peut être surveillé par celle-ci. Si L'amplitude du mouvement d'oscillation ou de nutation du palier 15 doit pouvoir être modifiée, il est proposé d'utiliser une exécution selon La figure 4. On voit sur cette figure qu'une bague d'un palier oscillant 25 est divisée en deux parties ou bagues élémentaires 26 et 27 qui peuvent être tournées l'une par rapport à l'autre. Cette rotation permet de changer l'angle entre un arbre de direction 28 et le palier oscillant 25 (la bague élémentaire externe 27). Le dispositif prévu à cet effet comporte une denture interne 29 avec laquelle est en prise une roue dentée conique 30 disposée coaxia- lement sur l'arbre de direction 28. Ce dernier est muni d'un manchon 31 qui porte la roue conique 30 et est monté rotatif au moyen d'un roulement 32. La figure 5 montre que l'arbre de direction 28 et le manchon 31 présentent chacun une fente 33 ou 34 s'étendant oblique- ment. Ces fentes sont disposées en croix et sont traversées par une cheville diamétrale 35 portée par un poussoir 36 disposé sur le même axe que l'arbre 28 et le manchon 31. Les pièces 29 à 36 constituent le dispositif pour tourner les bagues 26 et 27 l'une par rapport à l'autre. Il permet de changer l'angle entre le palier oscillant 25 et l'arbre de direc- tion de 0o à 20 et de réaliser ainsi l'adaptation aux différents besoins, dépendant par exemple de la vitesse de marche du véhicule. La figure 6 montre une autre variante du mécanisme de direction, utilisant une vis à recyclage de billes 40 à la place des deux paliers à roulement 17 et 18. La vis à billes 40 produit un mouvement linéaire et est prévue sans butées. Avec une telle construction, on obtient que l'angle de braquage maximal des roues arrière lors du contre-braquage, par rapport aux roues avant, est plus grand que l'angle de braquage maximal des roues arrière lorsqu'elles sont braquées dans le même sens que les roues avant, la dernière opération demandant seulement un petit angle de braquage en cas de marche en ligne droite. Dans le diagramme de la figure 7, l'angle de braquage est indiqué en ordonnée (à gauche pour la roue avant et à droite pour la roue arrière) et les angles de rotation sont indiqués en abscisse (en haut pour l'arbre de direction et en bas pour le volant). Le diagramme de La figure 7 montre qu'une allure linéaire 42 de la vis à billes 40 vient se superposer dans ce cas à l'allure quasi-sinusoîdale 41 - résultant du palier oscillant du levier de commande. La vis à billes 40 peut être remplacée aussi par un mécanisme à vis ordinaire dans une exécution plus simple. La courbe résultante 43 montre l'allure de l'angle d'orientation des roues arrière, obtenue par cette construction particulière, en tant que somme des mouvements du palier oscillant et de la vis à billes. REVEND I CATIONS 1. Mécanisme de direction pour les roues directrices d'un véhicule automobile, en particulier pour Les roues arrière d'une voiture de tourisme, comprenant un arbre de direction et un levier de commande orientant les roues, caractérisé en ce qu'une bague servant de palier oscillant ou palier en nutation, est disposée sur l'arbre de direction (1, 28) avec son axe incliné par rapport à l'axe de l'arbre de direction (1, 28) et le levier de commande (19) est monté rotatif sur cette bague, de préférence avec interposition d'un palier à roulement (17, 18). 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de commande (19) est empêché de tourner par un palier longitudinal (22). 3. Mécanisme selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arbre de direction (1) peut ère commandé par un moteur électrique (12>. 4. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arbre de direction est commandé par l'intermédiaire d'un engrenage démultiplicateur (13). 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour des roues arrière directrices d'un véhicule automobile, carac- térisé en ce que l'arbre de direction (1) est accouplé directement à la colonne de direction commandée par le volant de direction de l'essieu avant, notamment par un engrenage démultiplicateur (14). 6. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications I à , caractérisé en ce que la bague du palier oscillant (25) est com- posée de deux bagues élémentaires (26, 27) et que ces deux bagues élémentaires peuvent être tournées l'une par rapport à l'autre pour changer l'angle entre l'arbre de direction (28) et la bague élémen- taire externe (27). 7. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bague élémentaire externe (27) est attaquée par un dispositif (29 à 36) possédant une denture interne (29) et une roue dentée conique (30) en prise avec elle, et que la roue conique (30) est portée par un manchon (31) monté coaxialement sur l'arbre de direc- tion, mais pouvant être tourné par rapport à lui. 8. Mécanisme selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'arbre de direction (28) et le manchon (31) sont pourvus chacun d'une fente (33, 34) s'étendant obliquement, que les fentes (33, 34) sont disposées en croix et qu'elles sont traversées par une cheville (35) déplaçable par un poussoir coaxial (36) dans le sens de l'axe de l'arbre (28) et du manchon (31) en vue de la rotation du manchon (31) par rapport à l'arbre (28). 9. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que le palier oscillant (15) est assembLé avec un mécanisme à recyclage de billes (40) ou analogue en vue de la superposition d'un mouvement linéaire (42) au mouvement sinusoidal (41) du palier oscillant. 10. Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que la valeur maximale de l'angle de braquage résultant des roues arrière est plus petite lors d'un braquage dans le même sens que les roues avant que lors d'un braquage en sens inverse des roues avant.