Brevet FR2661386A1 — publié le 19911031

i La présente invention se rapporte à un dispositif de direction pour roues arrière de véhicules à moteur comportant un mécanisme de direction des roues avant orientable relié à un mécanisme de direction des roues arrière orientables au moyen d'une articulation à pivotement constituée par un arbre qui est monté à pivotement sur le châssis du véhicule et relié au mécanisme de direction des roues avant orientables et un carter solidarisé à l'arbre disposé dans une direction transversale, dans lequel un pivot solidarisé à un bras est agencé en pouvant basculer, le bras étant agencé avec la première articulation pour être relié à une extrémité de la biellette de liaison et l'autre extrémité est reliée par la seconde articulation au mécanisme de direction des roues arrière, ce mécanisme étant caractérisé en ce que la position de la première articulation par rapport à l'axe du palier de l'arbre de l'articulation à pivotement est susceptible d'être réglé au moyen d'un dispositif de réglage supplémentaire orientable, dans lequel l'axe du palier tourillonnant oscil- lant dans le carter vient dans la position de conduite directe d'origine des roues via la seconde articulation de façon à relier la bielle de liaison avec le mécanisme de direction des roues arrière, et l'axe de l'arbre touril- lonnant dans le châssis du véhicule vient par l'intermédiaire de la première articulation dans la position originale de conduite directe des roues. Certains types de véhicules à moteur à deux essieux exigent qu'une possibilité soit donnée au conducteur d'orien- ter les roues de l'essieu arrière en même temps que les roues de l'essieu avant Les mécanismes de direction habituels traitent ce problème au moyen d'une fermeture hydraulique et mécanique en position centrale pour les essieux arrière non- orientés ou bien d'un mécanisme interrupteur Ces mécanismes sont compliqués, encombrants, exigent de l'entretien et procurent une fiabilité relativement faible de l'orientation directionnelle du fait des tolérances La plage de rapport de rotation exigée pour les roues de l'essieu avant et les roues de l'essieu arrière est faible La rotation maximale des roues de l'essieu arrière ne dépasse pas 100. On connait un mécanisme de direction pour roues arrière de véhicule automobile, par exemple par le brevet DE-3 728 594, comportant un arbre de pivotement entraîné par la timonerie directionnelle des roues avant, dans lequel une articulation est solidarisée à un bras et est agencée trans- versalement aux axes de l'arbre pivotant A l'extrémité du bras se trouve une articulation destinée à relier une extrémité d'une biellette de liaison et son autre extrémité est reliée au mécanisme de direction des roues arrière Le pivot oscillant est relié au châssis du véhicule au moyen de biellettes de guidage d'une façon telle que l'articulation destinée à la liaison de l'extrémité de la biellette est écartée des axes de l'arbre pivotant dans la position d'origine et pendant la rotation des roues avant, il vient plus près de l'axe de l'arbre pivotant De cette façon, on peut réaliser une rotation uniforme des roues avant et arrière au début du déplacement, et la rotation dans des directions opposées des roues avant et arrière peut être réalisée à la fin du mouvement du mécanisme de direction pendant la rotation maximale des roues avant Ce mécanisme ne présentant qu'un certain type de commande par engrenage entre les roues avant et arrière ne peut toutefois influencer l'orientation des roues arrière et la commande par engrenage du mouvement entre les roues arrière et avant ne peut être modifié à volonté en fonction des conditions de conduite ou du souhait du conducteur. L'invention a pour objet un mécanisme de direction pour roues arrière de véhicules à moteur, faisant tourner les roues arrière en fonction de la rotation des roues avant par une commande par engrenage que l'on peut modifier à volonté dans les deux sens et pour chaque position des roues avant au moyen d'un mécanisme simple économisant de la place et facile à commander. Outre ce qui a été exposé ci-dessus, le mécanisme de direction pour roues arrière de véhicules à moteur, selon l'invention, est en outre remarquable par les points sui- vants: on a prévu, agencée entre le carter et le pivot ou tourillon, une commande par engrenage entre un premier engre- nage, solidarisé de l'articulation, et un second engrenage, solidarisé à l'arbre, qui est monté à pivotement dans les paliers du carter, la position de l'arbre étant susceptible d'être réglée par des moyens hydrauliques, électriques ou mécaniques; le mécanisme de commande disposé entre le châssis du véhicule et la biellette de liaison comporte un carter monté par l'intermédiaire d'une articulation sur le châssis du véhicule, et une biellette mobile dans le carter et connectée au moyen d'un joint à la bielle de connexion, la position de ladite biellette dans le carter étant susceptible d'être commandée; la position du premier joint est réglable pour chaque position des roues avant, en fonction d'un ou de plus d'un des paramètres suivants: position des roues avant, * modification de vitesse de la position des roues avant, vitesse du véhicule, vitesse de rotation du véhicule autour des axes verticaux, * accélération centripète de la conduite du véhicule. la position du premier joint par rapport aux axes du tourillon du joint de pivot est réglable à la main dans la position originale de conduite directe des roues. On réalise grâce aux caractéristiques de la présente invention, un plus grand rapport de rotation des roues de l'essieu avant et de l'essieu arrière que dans les mécanismes de direction connus La plage peut habituellement se situer de 1, qui est la rotation inverse des roues avant et arrière pour un petit rayon de braquage, jusqu'à + 1 qui est une rotation parallèle des roues avant et arrière pour uniquement un type de traction du mouvement du véhicule ainsi dénommé "marche en crabe" La capacité de manoeuvre du véhicule est améliorée du fait que le dispositif permet une rotation d'angle maximale des roues de l'essieu arrière, qui est la même que la rotation des roues de l'essieu avant Le dispositif est simple, fiable et facile de montage sur un véhicule. Outre la rotation maximale des roues avant et arrière dans les deux sens, ce qui permet une capacité de manoeuvre étendue du véhicule à moteur pourvu du mécanisme de direction des roues arrière selon l'invention, ledit méca- nisme rend possible de corriger la position des roues arrière sans modifier la position des roues avant Ceci est particu- lièrement important pour une stabilité plus élevée de la conduite des véhicules à moteur ou pour éviter le basculement des véhicules pendant des conditions variables de conduite dynamique La commande par engrenage n'affecte pas la position des roues dans la position d'origine des roues avant La position des roues arrière est encore parallèle à celle des roues avant En même temps, le dispositif permet un positionnement parallèle des roues avant et arrière dans la position d'origine des roues avant Dans une autre position de fonctionnement des roues avant, qui est différente de la position d'origine, on peut faire pivoter de façon indépen- dante les roues arrière même sans actionnement du mécanisme de direction des roues avant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la descrip- tion non limitative suivante d'une forme de réalisation de mécanisme de direction pour roues arrière de véhicule automobile, en référence aux dessins annexés dans lesquels Figure 1 est une illustration schématique d'un dispositif de direction des roues arrière, le mécanisme de direction des roues avant et arrière étant relié conjoin- tement avec une biellette de liaison dont la position peut être modifiée à volonté par rapport au châssis au moyen d'une biellette de longueur variable; Figure 2 est une illustration schématique d'un dispositif de direction des roues arrière comportant un dispositif de commande orientable pour le positionnement de l'articulation oscillante; et Figure 3 est une illustration schématique fonction- nelle du dispositif de direction des roues arrière pourvu d'un système d'analyse. Si l'on se réfère à la Figure 1, on voit que la commande d'engrenage 1 de type courant, destinée à entraîner en rotation le bras principal de direction 2 au moyen d'une biellette de liaison 3, est reliée au bras de direction 4 de l'essieu avant qui est monté sur le châssis du véhicule (non représenté aux dessins) Les roues 7 de l'essieu avant sont entraînées en rotation autour des pivots de direction 6 au moyen de la biellette de liaison 5 à partir du bras de direction 4 de l'essieu avant Une extrémité de la biellette de liaison 8 est articulée au bras de direction 4 de l'essieu avant L'autre extrémité est articulée au bras 9 du carter Le carter 10 de l'arbre 11 est monté sur le châssis du véhicule La seconde articulation 24 du bras 12 est agencé à rotation dans le carter 10 de façon que l'axe de rotation O de l'articulation est perpendiculaire à l'axe de l'arbre 11. Une première articulation à rotule 13 qui est sphériquement reliée à la biellette de liaison 14 est reliée au bras 12. L'autre extrémité de la biellette de liaison est sphérique- ment reliée par l'intermédiaire d'une seconde articulation à rotule 15 au bras de direction 16 de l'essieu arrière qui est monté sur le châssis du véhicule On fait tourner les roues d'essieu arrière 19 autour des articulations de direction 18 au moyen de la biellette de liaison 17 à partir du bras de direction 16 de l'essieu arrière Une troisième articulation 20 se trouve sur la biellette de liaison 14 tandis que la biellette 21 est montée dans le carter 22 d'une façon telle que ladite biellette 21 et le carter 22 forment une liaison télescopique, ladite biellette 21 étant montée sur l'articulation 20 Le carter 22 est monté, conjointement avec l'articulation 23, sur le châssis du véhicule La position de la biellette 21 par rapport au carter 22 est détectée par un capteur 29 La rotation des roues avant est détectée par un capteur 31. Si les roues de l'essieu avant 7 sont positionnées pour une commande directe du véhicule, on prévoit une seconde articulation à rotule 15 dont le centre se situe sur l'axe O de la seconde articulation 24 pour assurer une rotation du bras 12 par rapport au carter 10 Le bras 12 est dans une position telle par rapport au carter 10 que le centre de la première articulation à rotule 13 se situe sur l'axe Q de l'arbre 11 de rotation du carter 10 monté sur le châssis du véhicule Les roues de l'essieu arrière 19 sont également positionnées pour la conduite directe La liaison télesco- pique formée à partir de la biellette 21 et du carter 22 présente une longueur de base. Si l'on fait pivoter, selon cette longueur de base de la liaison télescopique, les roues de l'essieu avant 7, autour des articulations de direction 6 au moyen de la boîte de direction 1, du bras de direction 4 de l'essieu avant et de la biellette de liaison 5, alors la biellette de liaison 14 ne se déplace pas et les roues du moyen arrière ne sont pas entraînées en pivotement bien que l'arbre 11 fasse pivoter le carter 10 dans le châssis au moyen de la biellette de liaison 8 et du bras 9. Si l'articulation télescopique est raccourcie par déplacement de la biellette 21 vers le carter 21, on fait osciller le bras 12 à partir de la position de base par rapport au carter 10 Si les roues de l'essieu avant 7 sont positionnées pour une conduite directe, l'axe O de l'articu- lation 24 passe par le centre du joint à rotule 15, de sorte que la biellette de liaison 14, au moment de l'oscillation du bras 12, se déplace selon un cône dont le sommet se trouve dans l'articulation à rotule 15 La position du bras de direction 16 n'est pas modifiée et est telle que les roues de l'essieu arrière 19 sont également positionnées pour une conduite directe Si l'on fait pivoter les roues de l'essieu avant 7 au moyen d'un positionnement du bras de direction d'essieu avant 4 et d'un positionnement relatif du carter 10, la biellette de liaison 14 se déplace et fait pivoter le bras de direction de l'essieu arrière 16 de sorte que l'on fait pivoter les roues de l'essieu arrière 19 autour de leurs articulations de direction 18 dans la même direction de pivotement que les roues du moyeu avant 7. Si l'articulation télescopique est allongée par rapport à sa longueur de base au moyen d'un allongement de la biellette 21 à partir du carter 22, on fait osciller le bras 12 à partir de sa position de base Pendant la rotation des roues de l'essieu avant 7, les roues de l'essieu arrière 19 pivotent dans la direction opposée. Le rapport de rotation des roues de l'essieu avant 7 et des roues de l'essieu arrière 19 est déterminé par la longueur de l'articulation télescopique formée par la biellette 21 et le carter 22 La position inverse de la biellette 21 et du carter 22 peut être commandée de façon avantageuse au moyen d'une vis sans fin de type connu, ménagée sur la biellette 22, ce qui reliera de façon appro- priée le pignon à un arbre du moteur électrique (non repré- senté aux dessins) qui est solidarisé au carter 22 Une commande d'engrenage en concordance est avantageuse du fait qu'elle arrête tout mouvement pendant l'arrêt de l'arbre du moteur électrique La commande de la position inverse de la biellette 21 et du carter 22 peut être réalisée par d'autres moyens connus, par exemple la biellette 21 peut être réalisée sous la forme d'un piston monté à coulissement dans le carter 22 conformé en cylindre dont la position est commandée de manière hydraulique ou par tout autre moyen. La forme de réalisation représentée sur la Figure 2 comporte une première roue d'engrenage 25 d'une commande d'engrenage auto-bloquante, reliée à la seconde articulation 24 par rotation du bras 12 dans le carter 10 Une seconde partie de la commande d'engrenage est réalisée par une seconde roue d'engrenage 26 montée en travers de l'arbre 27 dans le palier 28 du carter 10. Dans la position de base de la commande d'engrenage , 26, le bras 12 est positionné de façon que l'axe Q de l'arbre 11 passe à travers le centre de la première articula- tion à rotule 13 Si les roues de l'essieu avant 7 sont positionnées pour une conduite directe, l'axe O de l'articu- lation 24 passe à travers l'articulation à rotule 15 le long du bras de direction 16 de l'essieu arrière Pendant le pivotement du carter 10 dans le châssis du véhicule par l'intermédiaire de l'arbre 11, la biellette de liaison 14 ne se déplace pas et les roues 19 ne pivotent pas Pendant le pivotement de l'arbre 27 par rapport au carter 10, la commande d'engrenage 25, 26 pivote et on fait osciller la seconde articulation 24 conjointement avec la première roue d'engrenage 25 La seconde articulation est reliée au bras 12 et on la fait pivoter à partir de la position de base. Ensuite, pendant le pivotement du carter 10 au moyen du bras 9 du fait du déplacement du bras de liaison 8 pendant le pivotement des roues de l'essieu avant 7, on déplace la biellette de liaison 14 et elle fait pivoter les roues de l'essieu arrière 19 par l'intermédiaire du bras de direction 16 et de la biellette de liaison 17. La roue 25 est plus avantageusement pourvue d'une vis sans fin engrenant avec la roue d'engrenage 26 qui est solidarisée à l'arbre 27, sa position pouvant être avantageu- sement commandée par un moteur électrique pas à pas Du fait d'un rapport d'engrènement élevé entre la roue à vis sans fin et la roue d'engrenage 26 et du fait de son caractère auto-bloquant, aucun moteur électrique habituel ne peut être utilisé La position de l'arbre 27 peut être commandée par des moyens hydrauliques Le pivotement de l'articulation 24 par rapport au carter 10 est détecté par le capteur 30 Le pivotement des roues avant est détecté par le capteur 31. Le schéma de base de régulation du dispositif de direction pour roues arrière de véhicules automobiles selon la Figure 1 ou la Figure 2 est illustré sur la Figure 3 Le bras 32 est positionné pour être facilement accessible pour le conducteur Sa position est détectée par le capteur 33 Le système d'analyse 34 compare les données du capteur 33 aux données du capteur 29 Le capteur 29 détecte la position de la biellette 21 par rapport au carter 22 (voir Figure 1) ou bien la donnée est comparée avec la donnée du capteur 30, qui représente la position du pivot 24 par rapport au carter 10 (voir Figure 2) Le système d'analyse envoie alors une commande au système de gestion 35 pour une modification éventuelle de la position de la biellette 21 par rapport au carter 22 (voir Figure 1) ou bien de la position de l'articu- lation 24 par rapport au carter 10 (voir Figure 2). Le conducteur peut modifier le rapport de rotation entre les roues de l'essieu avant et de l'essieu arrière en modifiant la position du bras 32. Le rapport peut être modifié automatiquement sans intervention du conducteur, par rapport à une donnée et une période de temps appropriées en fonction du pivotement B de la roue de l'essieu avant 7 qui est détecté par le capteur 32 par la vitesse angulaire d B/dt des roues de l'essieu avant 7, de la vitesse v du véhicule, par pivotement de l'axe longitudinal du véhicule d E/dt, par l'accélération centri- fuge dy, etc, selon les commandes programmées dans le système d'analyse. Le dispositif de direction pour roues arrière de véhicules à moteur selon la présente invention peut être utilisé pour différents types de véhicules, la meilleure application étant pour les véhicules utilitaires La méthode peut être également utilisée pour les véhicules de traction. Dans le cas d'une distance importante entre le mécanisme de commande des roues avant orientables et le mécanisme de commande des roues arrière orientables, il n'est pas néces- saire de relier l'arbre 11 au mécanisme de commande des roues avant orientables par l'intermédiaire de l'arbre de liaison 8 Toute autre commande cinématique par engrenage est possible. Il est clair que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites cidessus en référence aux dessins annexés, mais qu'elle englobe toutes les modifica- tions et variantes à la portée de l'homme de l'art C'est ainsi que les références numériques des revendications ne sont données qu'à titre purement illustratif de l'invention et ne la limitent en aucune façon. il REVENDICATIONS 1 Dispositif de direction pour roues arrière de véhicules à moteur comportant un mécanisme de direction des roues avant orientables connecté avec un mécanisme de direction des roues arrière orientables au moyen d'une articulation à pivotement formée d'un arbre qui est monté à pivotement sur le châssis du véhicule et connecté au méca- nisme de direction des roues avant orientables et un carter solidarisé à l'arbre, monté transversalement, dans lequel une articulation solidarisée à un bras est montée de façon à pouvoir osciller, le bras étant adapté avec la première articulation destinée à être reliée à une extrémité de la biellette de liaison tandis que l'autre extrémité est connec- tée par le second joint au mécanisme de direction des roues arrière, caractérisé en ce que la position de la première articulation ( 13) par rapport à l'axe (Q) du bras tourillon- nant ( 11) de l'articulation à pivotement est susceptible d'être réglée au moyen d'un dispositif de commande orientable supplémentaire ( 25, 26, 27, 28; 20, 21, 22, 23) respective- ment, dans lequel l'axe (O) du palier oscillant de l'articu- lation ( 24) dans le carter ( 10) vient dans la position d'ori- gine de conduite directe des roues ( 7, 19) par l'intermé- diaire de la seconde articulation ( 15) afin de relier la biellette de liaison ( 14) avec le mécanisme de direction des roues arrière ( 19), et l'axe (Q) du palier de l'arbre oscillant ( 11) dans le châssis du véhicule vient par l'inter- médiaire de la première articulation ( 13) dans la position d'origine de conduite directe des roues ( 7, 19). 2 Dispositif de direction pour roues arrière de véhicules à moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande ( 25, 26, 27, 28) agencé entre le carter ( 10) et l'articulation ( 24) est réalisé sous la forme d'une commande par engrenage entre la roue d'engre- nage ( 25) solidarisée de l'articulation ( 24), et la roue d'engrenage ( 26), solidarisée à l'arbre ( 27) qui est monté à pivotement dans le palier de carter ( 10, 28) respectivement, dans lequel la position de l'arbre ( 27) est réglable par des moyens hydrauliques, électriques ou mécaniques. 3 Dispositif de direction pour roues arrière de véhicules à moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de commande ( 20, 21, 22, 23) agencé entre le châssis du véhicule et la biellette de liaison ( 14) est constitué d'un carter ( 22), monté par l'intermédiaire d'une articulation ( 23) sur le châssis du véhicule, et d'une biellette ( 21) mobile dans le carter ( 22) et reliée au moyen d'une articulation à la biellette de liaison ( 14), la position de la biellette ( 21) dans le carter ( 22) étant susceptible d'être réglée. 4 Dispositif de direction pour roues arrière de véhicules à moteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la position de la première articulation ( 13) est susceptible d'être réglée pour chaque position des roues avant ( 7), en fonction d'un ou de plus d'un paramètres, à savoir la position des roues avant ( 7), la modification de vitesse de la position des roues avant ( 7), la vitesse du véhicule, la vitesse de rotation du véhicule autour des axes verticaux, l'accélération centripète de la conduite du véhicule. Dispositif de direction pour roues arrière de véhicules à moteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la position de la première articulation ( 135 par rapport à l'axe (Q) du palier de l'arbre pivotant ( 11) de l'articulation à pivotement est susceptible d'être réglée à la main dans la position d'origine de conduite directe des roues ( 7; 19).