Brevet FR2677445A1 — publié le 19921211

Dispositif de réglage automatique de la position angulaire d'une roue d'un véhicule automobile, appliqué au réglage du parallélisme des roues. La présente invention se rapporte à un dispositif de réglage automatique du parallélisme des roues avant, ou avant et arrière d'un véhicule automobile. En ce qui concerne les roues avant, le réglage du parallélisme s'effectue par modification de la longueur de chaque biellette de direction reliant une roue et la crémaillère de direction. Cette biellette est constituée de deux éléments coaxiaux vissés l'un dans l'autre, le premier étant une tige filetée et le deuxième étant un pivot relié au porte-fusée de la roue, fendu à une extrémité et muni de deux oreilles recevant une vis de blocage assurant l'immobilisation de la tige dans le pivot. En ce qui concerne les roues arrière, celles-ci sont généralement non réglables et un seul réglage des roues avant est alors nécessaire. Mais dans le cas de véhicules à roues arrière directrices, ou dans le cas de véhicules tout terrain, par exemple, la position angulaire des roues arrière doit être réglée. Ces véhicules comportent alors des biellettes, également constituées de deux éléments coaxiaux vissés l'un dans l'autre, et installées entre une roue et une crémaillère dans le cas des véhicules à roues arrière directrices, et entre une roue et la caisse du véhicule dans le cas des véhicules tout terrain. Le dispositif de l'invention peut donc s'appliquer non seulement au seul réglage des roues avant, mais également au réglage des roues avant et arrière. Actuellement, ce réglage est fait manuellement et dans un environnement difficile. C'est une opération relativement longue et délicate qui comporte des risques d'erreur, l'opérateur devant desserrer la vis de blocage montée sur le pivot, lire sur un écran de visualisation la valeur de la position angulaire de la roue, cette valeur étant mesurée par l'intermédiaire d'un dispositif de palpage, visser ou dévisser la biellette de un ou plusieurs tours au moyen d'une clef plate (ce qui nécessite de nombreuses séquences angulaires), tout en surveillant l'affichage de la position pour arrêter la manoeuvre lorsque la bonne position angulaire est obtenue. Il doit enfin prendre une deuxième clef plate dynamométrique pour serrer la vis de blocage au couple déterminé, tout en vérifiant que la position angulaire ne change pas au cours de cette dernière opération. La présente invention a pour but de fournir un dispositif qui permet de gagner du temps, de supprimer un opérateur, d'améliorer la précision et de réduire les possibilités d'erreur, car grâce à ce dispositif, toutes les opérations sont automatisées. La présente invention a pour objet un dispositif de réglage automatique de la position angulaire d'une roue d'un véhicule automobile, cette roue étant reliée au véhicule par l'intermédiaire d'une biellette de longueur réglable, soit à une crémaillère de direction du véhicule dans le cas de roues directrices, soit directement au véhicule, cette biellette comportant un pivot fixe en rotation, une tige filetée tournante et une vis de blocage en rotation de la tige filetée par rapport au pivot. Selon l'invention, ce dispositif de réglage comporte une structure mobile et motorisée portant un dispositif de manoeuvre de la biellette, ce dispositif de manoeuvre comportant deux pinces, l'une maintenant le pivot et l'autre manoeuvrant la tige filetée, et une visseuse manoeuvrant la vis de blocage. Selon une caractéristique de l'invention, la structure est mobile selon six axes servo-motorisés afin d'approcher le dispositif de manoeuvre de la biellette, après mise en place du véhicule sur un banc de réglage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte des systèmes assurant une mobilité selon cinq axes de liberté, intercalés entre la structure mobile et le dispositif de manoeuvre, afin d'assurer l'auto-alignement du dispositif de manoeuvre sur la biellette. il est décrit ci-après à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, un dispositif de réglage selon l'invention. La figure 1 est le schéma d'une installation complète pour véhicules tout terrain, à roues arrière réglables, cette installation comportant quatre dispositifs de réglage assurant chacun le réglage de la position angulaire d'une roue; les figures 2 et 3 montrent une biellette d'articulation, la figure 3 étant une coupe selon III de la figure 2; la figure 4 est une vue en perspective d'un seul dispositif de réglage, dans ce cas, le dispositif de réglage de la roue avant droite du véhicule de la figure 1; la figure Sa est une vue en coupe longitudinale de l'extrémité de la structure mobile; la figure 5b est un détail de la figure Sa; la figure 6 est une vue de dessus du dispositif de manoeuvre; la figure 7 est une vue de côté avec arrachement, du dispositif de manoeuvre; la figure 8 représente l'extrémité de la visseuse, cette visseuse étant visible dans la figure 7. Dans la figure 1, un véhicule 3 est en place, après sa sortie des chaînes d'assemblage, sur un banc de réglage comportant quatre dispositifs 1 de réglage selon l'invention, un pour chaque roue 2 du véhicule 3. Ces quatre dispositifs sont identiques. Le véhicule est repéré par ses deux axes habituels, l'axe longitudinal central X et l'axe transversal Y passant par l'axe des roues avant. Ces roues avant sont commandées en direction par une crémaillère 4, une biellette 5 assurant la liaison entre chaque roue et une extrémité de la crémaillère 4. Chaque roue est associée à un dispositif 6 de palpage électronique, muni chacun d'un palonnier 7 en appui sur la roue. Ce dispositif de palpage, qui a déjà fait l'objet d'une demande de brevet portant le n" FR-2 621 389, est associé à un dispositif d'affichage, et permet de connaître la position angulaire de la roue. Ce dispositif de palpage peut aussi être associé au dispositif de réglage de l'invention pour commander ce dispositif de réglage lorsque la valeur programmée de la position angulaire de la roue est atteinte. Chaque dispositif de réglage 1 comprend une structure mobile 10 et un dispositif de manoeuvre 90. Une structure mobile se compose d'un cadre mécano soudé 11, d'un chariot transversal 20, d'un chariot vertical 30, d'un plateau 40, d'un chariot 50, d'un palier orientable 60, d'une chape 70 et d'un poignet articulé 80, tous ces éléments étant vus en figure 4. Un dispositif de manoeuvre se compose de deux pinces 91,92 et d'une visseuse 104 visible dans les figures 6, 7 et 8. La pince 91 assure le vissage d'une tige filetée de la biellette 5, tandis que la pince 92 assure le maintien du pivot de la biellette dans lequel se visse la tige filetée. La figure 2 montre une biellette de roue 5, comportant une tige filetée Sa et un pivot 5b. Le pivot 5b comporte deux oreilles 8 et une vis transversale 9 qui permet de serrer les deux oreilles 8, donc de bloquer la tige filetée Sa dans le pivot 5b. Le réglage des roues consiste donc à débloquer pour chaque biellette 5, la vis 9 à l'aide de la visseuse 104, et à régler la position de la roue par déplacement de la tige par rapport au pivot, à l'aide des pinces 91,92 et sous le contrôle du dispositif de palpage 6, puis à rebloquer la vis 9. La figure 4 montre un dispositif de réglage, celui de la roue avant droite. Ce dispositif de réglage comporte onze axes de mobilité définis comme suit, et en fonction des axes véhicule X,Y,Z représentés sur cette figure 4: Les six axes A1 à A6 sont servo-motorisés et permettent au dispositif de réglage d'atteindre une position théorique, programmée en fonction du véhicule. Les cinq axes A6',A7,A8,A9 et A10 constituent des libertés de mouvement d'amplitudes limitées et verrouillables. Ces cinq axes de liberté permettent au dispositif de manoeuvre de s'aligner sur la position réelle de la biellette à régler, sans introduire de contraintes sur cette biellette. Plus précisément: - l'axe A1 est une translation qui permet le positionnement en Y; - l'axe A2 est une translation qui permet le positionnement en Z; - l'axe A3 est une articulation qui permet de régler l'angle de pénétration du dispositif de réglage sous le véhicule; - l'axe A4 est une translation oblique qui permet le positionnement en X par combinaison avec l'axe A3. ll permet également le dégagement du dispositif à chaque cycle pour libérer le véhicule qui vient d'être réglé; - l'axe AS est une rotation du palier 60; - l'axe A6 est une rotation de la chape 70, ces deux articulations orthogonales A6 et A7 permettant d'orienter le dispositif de manoeuvre en double inclinaison; - l'axe A6' est une rotation permettant un léger déplacement angulaire de la chape 70;; - l'axe A7 est une translation du poignet 80, qui est articulé et équilibré par un ressort non représenté, pour limiter l'effort de poussée du dispositif de réglage sur la biellette; - l'axe A8 est une translation, orthogonale à l'axe A7; - l'axe A9, visible en figure 7, est une rotation du dispositif de manoeuvre 90, assuré par un pivot 93. Ce pivot 93 est donc relié au poignet 80, de manière articulée, selon les axes A8 et A10; - l'axe A10 est une rotation, ces axes A7, A8, A9 et A10 permettant au dispositif de réglage de s'aligner sur la biellette au moment de la fermeture des pinces 91 et 92. Ces deux libertés de mouvement A8 et A10 sont obtenues par des moyens classiques, et bloquables par des bagues hydrauliques connues. En ce qui concerne la structure motorisée 10 du dispositif de réglage 1, celle-ci se compose principalement d'un cadre mécanosoudé 11 relié au banc de réglage non représenté, d'un chariot transversal 20 coulissant selon l'axe Al, d'un chariot vertical 30 coulissant selon l'axe A2, d'un plateau 40 pivotant selon la rotation A3, d'un chariot 50 coulissant le long du plateau selon l'axe A4, d'un palier 60 orientable sur le chariot selon l'axe AS, d'une chape 70 orientable selon les axes A6 et A6'. Cette chape 70 porte un poignet articulé 80, mobile par rapport à la chape 70 selon l'axe A7. Le cadre 1 1 est équipé de deux rails de guidage 12, d'un servomoteur 13, d'une vis à billes 14 assurant le mouvement selon l'axe Al, ainsi que trois détecteurs de proximité classiques non représentés. Ce cadre 11 est également équipé de deux détecteurs de fin de course et d'un détecteur médian d'initialisation, ces trois détecteurs n'étant pas représentés. Le chariot transversal 20 est équipé de quatre guides à billes 21 coulissant sur les rails 12 du cadre 11, de deux rails de guidage 22, d'un servo-moteur 23, d'une vis à billes 24 et de trois détecteurs également non représentés. Le chariot vertical 30, également mécano-soudé, est équipé de quatre guides à billes 31 coulissant sur les rails 22 du chariot 20, d'une cage 32 recevant l'axe de rotation du plateau pivotant 40, et d'un servo-moteur 33 assurant le déplacement angulaire du plateau 40, selon l'axe A3. La figure 5 est une vue en coupe partielle du plateau pivotant 40, du chariot 50, du palier orientable 60 et de la chape 70. Cette figure 5 montre l'entraînement du chariot 50 le long du plateau 40, l'entraînement du palier 60 et de la chape 70. Le plateau pivotant 40 est équipé de deux rails de guidage 41, d'un servo-moteur non représenté, d'un réducteur également non représenté, d'une poulie motrice 44, d'une poulie de tension située à l'opposé de la poulie 44 et d'une courroie 46 reliée à un attelage 52 du chariot 50, afin de réaliser le mouvement selon l'axe A4. Ce plateau 40 comporte également trois détecteurs non représentés. Le chariot 50 est équipé de quatre guides à billes 51 coulissant sur les rails 41 du plateau 40 et de l'attelage 52 fixé à la courroie d'entraînement 46. Le chariot 50 comporte, pour assurer le mouvement selon l'axe AS, un roulement 53 maintenu en place par une bride 54, le palier 60 étant en appui sur le roulement 53 et maintenu à l'aide d'une plaque 61. Le palier 60 est entraîné en rotation par une vis à billes et un écrou à billes commandé par un servo-moteur, ces éléments étant classiques et non représentés. Le palier orientable 60 assure à la chape 70 un débattement angulaire pour réaliser le mouvement selon l'axe A6. Ce mouvement est assuré par un servo-moteur 62, un pignon 63 et un secteur denté 64 relié à un arbre 67 sur lequel est fixé la chape 70 par l'intermédiaire d'un écrou 69. Ce palier 60 comporte également un système permettant à la broche de tourner de plus ou moins quelques degrés par rapport au secteur denté, pour assurer le mouvement selon l'axe A6' appelé "compliance". Ce système de compliance est constitué d'un doigt 66 traversant le secteur denté 64 et vissé dans une broche 71 coulissant axialement dans l'arbre 67. Un ressort 73 est intercalé entre cette broche 71 et une pièce de butée 72 solidaire de l'arbre 67 mais réglable.Le doigt 66 traverse le secteur denté 64 par l'intermédiaire d'une boutonnière triangulaire 65 (visible en figure 5b) et traverse l'arbre 67 par l'intermédiaire d'une boutonnière axiale 68 (également visible en figure 5b). Ce système permet à la broche 71 de tourner de plus ou moins quelques degrés par rapport au secteur denté 64 pour assurer le mouvement selon l'axe A6'. A partir d'un couple, déterminé par le tarage du ressort 73, au moyen de la pièce de butée 72, et exercé sur l'arbre 67 par la chape 70 lors de l'introduction du dispositif de manoeuvre sur la biellette à régler, suivi de la fermeture des pinces, la boutonnière 68 entraîne en rotation le doigt 66 qui est contraint d'avancer par pression sur un flanc de la boutonnière triangulaire 65. 1l décrit de ce fait un mouvement hélicoïdal et sa liaison à la broche 71 impose la compression du ressort 73. La compression de ce ressort permet en fin d'opération, après déblocage de la broche 71 par la bague hydraulique 74, de remettre la broche 67 dans sa position initiale par rapport au secteur denté 64. La figure 6 montre, vu de dessus, le dispositif de manoeuvre 90, composé d'une pince de vissage 91, d'une pince d'orientation et de maintien 92 et d'une visseuse 104. Le dispositif de manoeuvre 90 est articulé sur le pivot 93. La pince de vissage 91, qui a déjà fait l'objet d'une demande de brevet portant le nO FR-2 649 348, comporte également des pivots 93a et 93b, et ainsi la pince 92 et la visseuse 104 sont articulées sur ces pivots 93a et 93b, le déplacement de l'ensemble, pince 92 et visseuse 104, étant assuré par un vérin 94. Ceci permet à la pince 92 et à la visseuse 104 de suivre le déplacement linéaire du pivot lors du vissage ou du dévissage de la tige filetée. La pince de maintien 92 comporte à sa partie avant, deux doigts 95,96 disposés en forme de V pour faciliter son engagement sur le pivot 5b de la biellette 5. Parallèlement et à côté de ces deux doigts, sont installées deux mâchoires 97 et 98 articulées et entaillées en V à 900, comme le montre également la figure 7, pour épouser la section carrée du pivot 5b. Les talons de ces mâchoires sont taillés pour engrèner respectivement avec deux pignons 99 et 100 qui sont en prise entre eux, un seul étant entraîné par une crémaillère 101 reliée à un vérin 102 par l'intermédiaire d'une tige de liaison 103, comme le montre la figure 7. La figure 6 montre également, entre la pince 91 et la pince 92, une visseuse 104 comportant deux douilles 105,106. Dans cette vue de dessus, une seule douille 106 est visible, mais les deux douilles sont visibles en figure 8, la figure de côté 7 ne permettant pas de voir ces deux douilles. Elles sont en effet cachées par la pince 92. Ces deux douilles sont toutes deux montées à l'extrémité d'un arbre 107,108 visible en figure 7. Ces deux arbres 107,108 comportent chacun un pignon 109 et 110, ces deux pignons engrènant ensemble pour assurer la rotation simultanée des deux douilles, un des deux arbres, l'arbre 109, étant entraîné par l'arbre télescopique 111 d'un moteur 112. Les deux pignons 109 et 110 sont montés dans un carter coulissant 113, ce carter étant entraîné en translation lors de l'actionnement de la visseuse, par un vérin 114 comme le montre la figure 6.Ce vérin assure donc l'engagement de la douille 105 ou de la douille 106 sur la vis de blocage 9, tandis que le moteur 112 assure la rotation des deux douilles. Ces deux douilles 105 et 106 tournent en sens inverse, du fait de l'engrènement direct des pignons 109 et 110, sans pignon intermédiaire. L'utilisation de deux douilles tournant en sens inverse pour ne dévisser qu'une seule vis, est rendue nécessaire par le fait que la vis 9, de par la conception du véhicule, peut se trouver soit en face d'une douille, soit en face de l'autre. Il suffit de programmer le dévissage et le vissage de la vis de blocage 9 en fonction de sa position. De tels dispositifs de réglage fonctionnent de la manière suivante: le véhicule est placé sur le banc et mis en configuration de réglage avec ses axes X,Y,Z repérés et mémorisés, on engage les dispositifs de réglage sous le véhicule jusqu'à ce que chaque dispositif de manoeuvre 90 soit en prise sur la biellette, les mouvements selon les axes Al à A6 étant programmés en fonction de chaque type de véhicule, - pour chaque dispositif:: 1) on recherche la position en Y de la vis de blocage 9 par détection du bord du pivot 5b, au moyen du vérin 94, 2) on oriente le pivot 5b pour aligner la vis de blocage 9 avec l'axe d'une douille de la visseuse, 3) on desserre la vis de blocage 9 au moyen de la visseuse 104, 4) on palpe la roue au moyen du dispositif de palpage 6 pour connaître sa position angulaire donnée par le préréglage, 5) on visse ou on dévisse la tige filetée 5a par l'intermédiaire de la pince 91 tout en maintenant le pivot par l'intermédiaire de la pince 92, jusqu'à ce que le dispositif de palpage indique que la roue est correctement orientée, 6) on resserre la vis de blocage 9, 7) on réalise un palpage de contrôle pour vérifier que la position angulaire obtenue est dans les limites de la valeur programmée. Si la position est hors des limites, on recommence les opérations 3 à 7 pour parfaire le réglage et, si la position est bonne, on dégage les dispositifs de réglage pour sortir le véhicule. Un autre véhicule est mis en place et les opérations de réglage peuvent recommencer, et de manière complètement automatisée, grâce aux dispositifs de réglage selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage automatique de la position angulaire d'une roue (2) d'un véhicule automobile (3), cette roue étant reliée au véhicule par l'intermédiaire d'une biellette (5) de longueur réglable, cette biellette comportant un pivot (5b) fixe en rotation, une tige filetée toumante (Sa) et une vis de blocage (9) en rotation de la tige filetée par rapport au pivot, caractérisé en ce qu'il comporte une structure (10) mobile et motorisée portant un dispositif de manoeuvre (90) de la biellette, ce dispositif de manoeuvre comportant deux pinces (91,92), l'une maintenant le pivot (5b) et l'autre manoeuvrant la tige filetée (Sa), et une visseuse (104) manoeuvrant la vis de blocage (9). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure (10) est mobile selon six axes servo-motorisés (A1-A6) afin d'approcher le dispositif de manoeuvre de la biellette, après mise en place du véhicule sur un banc de réglage. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des systèmes assurant une mobilité selon cinq axes de liberté (A6',A7,A8,A9,A10), intercalés entre la structure (10) et le dispositif de manoeuvre (90), afin d'assurer l'auto-alignement du dispositif de manoeuvre sur la biellette (5). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un système assure une rotation (A6') de faible amplitude d'une chape (70) portant un poignet articulé (80), ce système étant constitué de deux boutonnières (65,68), l'une triangulaire et l'autre longitudinale. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pince (92) assurant le maintien du pivot (5b) est articulée en rotation sur l'autre pince (91), afin de suivre le déplacement linéaire du pivot lors du vissage ou du dévissage de la tige filetée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pince (92) assurant le maintien du pivot, comporte deux mâchoires mobiles (97,98) comportant chacune une empreinte en V, afin d'orienter et d'immobiliser le pivot à section carrée. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque mâchoire (97,98) comporte en sa partie arrière un secteur denté en prise avec un pignon (99,100), les deux pignons engrènant l'un avec l'autre, l'un (99) étant entraîné par une crémaillère (101). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la visseuse (104) est placée entre les deux pinces (91,92) et portée par la pince (92) assurant le maintien du pivot. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la visseuse (104) comporte deux broches parallèles (107,108), reliées entre elles en permanence par l'intermédiaire de deux pignons engrènant l'un avec l'autre (109,110), l'un des pignons étant moteur.