Brevet FR2687114A1 — publié le 19930813

L'invention a pour objet une direction par exemple à crémail- lère assistée hydrauliquement pour véhicule automobile, du type à servocommande dans laquelle la timonerie de direction est actionnée par un vérin alimenté en fluide sous pression par un tiroir commandé par le volant de direction, équipée d'une part d'un dispositif de rappel asservi permettant d'exercer sur le volant de direction un couple de rappel fonction par exemple de la vitesse du véhicule et d-autre part d'un mécanisme de commande auxiliaire propre à commander la direction dans un virage ou en présence d-obstacles. Une direction du type à servo-commande est décrite dans le brevet français N O 2132948 Dans une telle direction, l'effort au volant pour déplacer les roues est pratiquement nul Il est donc connu d'exercer un couple de rappel, fonction par exemple de la vitesse du véhicule, sur le volant de direction au moyen d'un vérin agissant sur un ensemble came-galet relié à la colonne de direction et soumis à une pression hydraulique établie par une électrovanne proportionnelle commandée par un calculateur électronique réagissant à différents paramètres; comme la vitesse du véhicule, l'état du sol. On connaît par ailleurs des dispositifs de commande auxiliaire de direction propres à agir sur la direction du véhicule, par exemple en cas de détection d'obstacles ou de virage Dans ces dispositifs, des moyens de coupure entre le volant de direction et la colonne de direction sont prévus, de manière que le système de commande auxiliaire puisse agir sans avoir à vaincre d'effort supplémentaire Dans ces conditions, lorsque la direction est entraînée par le système de commande auxiliaire, la liaison entre le volant de direction et la colonne de direction étant interrompue, le conducteur ressent une impres- sion désagréable du fait du volant fou. L'invention a donc pour objet une direction par exemple à crémaillère assistée hydrauliquement pour véhicule automobile, du type à servo-commande dans laquelle la timonerie de direc- tion est actionnée par un vérin alimenté en fluide sous pres- sion par un tiroir commandé par le volant de direction, équipée d-une part d-un dispositif de rappel asservi permettant d'exercer sur le volant de direction un couple de rappel fonction par exemple de la vitesse du véhicule et d'autre part d'un mécanisme de commande auxiliaire propre à agir sur la direction en fonction d'ordres émis par un calculateur élec- tronique en cas de détection d'obstacles ou de virages, des moyens de coupure étant prévus entre un premier arbre de la colonne de direction lié au volant de direction et un deuxième arbre de la colonne de direction relié au pignon engrenant avec la crémaillère, de manière à interrompre sur un ordre reçu du calculateur électronique la liaison entre le volant et la colonne de direction lorsque la direction est commandée par le dispositif de commande auxiliaire. La direction selon l-invention est caractérisée en ce que le mécanisme de commande auxiliaire comporte un moteur électri- que propre à être commandé par des signaux émis par le calcu- lateur électronique et relié au deuxième arbre de la colonne de direction par un train d-engrenages, et en ce qu-un premier capteur est prévu pour transmettre au calculateur électroni- que un signal représentant la position du moteur et un deuxième capteur est prévu pour transmettre au calculateur électronique la position du deuxième arbre de la colonne de direction et par suite de la crémaillère. La direction selon l'invention comporte de préférence un dispositif de rappel asservi prévu sur le premier arbre de la colonne de direction entre le volant de direction et le dispo- sitif de coupure, ce dispositif étant commandé sur un signal émis par le calculateur électronique simultanément au signal émis pour commander le moteur électrique de la commande auxi- liaire. La direction selon l invention comporte un capteur prévu pour transmettre au calculateur électronique la position du premier arbre de la colonne de direction et par suite du volant de direction. De préférence, le dispositif de rappel asservi comporte un ensemble came- galet disposé dans un boîtier et propre à exercer sur le premier arbre de la colonne de direction un couple de rappel fonction de l'effort exercé par un vérin soumis à la pression régulée délivrée par une électrovanne proportionnelle commandée par le calculateur électronique en fonction de paramètres tels que la vitesse du véhicule. La direction selon l'invention comporte de préférence un deuxième dispositif de rappel asservi constitué de manière connue en soi par un ensemble came-galet disposé dans le boîtier d'assistance hydraulique et propre à exercer sur le deuxième arbre de la colonne de direction un couple de rappel fonction de 1-effort exercé par un vérin soumis à la pression délivrée par une électrovanne proportionnelle commandée par le calculateur électronique en fonction de la vitesse du véhicule et en en ce que simultanément au signal émis pour commander le moteur électrique de la commande auxiliaire, le calculateur électronique émet un signal à l Vélectrovanne proportionnelle de manière à ce qu'elle ne délivre plus de pression au vérin, et que le couple de rappel asservi soit supprimé. On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation d'une direction par exemple à crémaillère assistée hydrauliquement conforme à 1-invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente un premier mode de réalisation de la direction; la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation. La figure 1 montre une direction à crémaillère assistée hydrauliquement du type à servo-commande et comportant un volant de direction 1, une colonne de direction 2 constituée d'un premier arbre 2 a relié au volant 1 et un deuxième arbre 2 b portant le pignon de crémaillère 3 coopérant avec la crémail- lère 4, un embrayage électromagnétique 5 de coupure, nor- malement fermé, étant prévu entre les arbres 2 a et 2 b de la colonne de direction 2. Le dispositif d'assistance hydraulique comporte de manière connue, par exemple par le brevet français N O 2132948, un boîtier d-assistance 6 susceptible de délivrer du fluide sous pression dans la chambre 7 a d'un vérin 7 dans lequel se déplace un piston 8 lié par une tige 9 à la crémaillère 4, la cham- bre 7 b étant alimentée par la source de fluide sous pression. Le dispositif de rappel asservi destiné à exercer sur le volant un couple de rappel fonction par exemple de la vitesse du véhicule comporte, de manière connue, un vérin 10 propre à agir sur la colonne de direction 2 b (par exemple par l'intermédiaire d-un ensemble came-galet, non représenté, disposé à l'intérieur du boîtier d'assistance 6) et soumis à une pression hydraulique régulée établie par une électrovanne proportionnelle 11 Cette électrovanne 11 est connectée à un calculateur électronique 12 qui reçoit différentes informations, telles qu'en 13 un signal représentant la vitesse du véhicule et en 14 un signal repré- sentant le régime moteur ou l'état du sol L'électrovanne 11 peut donc être parcourue par un courant fonction de ces para- mètres du véhicule,par exemple la vitesse, et délivrer une pression hydraulique dans la chambre du vérin 10 fonction de la vitesse du véhicule. Le mécanisme de commande auxiliaire comporte un moteur élec- trique 15, par exemple un moteur pas à pas, relié par un train d'engrenages 16-17 à l'arbre 2 b de la colonne de direction Le moteur 15 est connecté au calculateur électronique 12 Ce dernier reçoit par ailleurs en 18 et 19 des signaux représentant par exemple les informations transmises par un système de vision détectant la position du véhicule par rapport à la route ou par tout système de détection de position du véhicule lié à l'infrastructure du réseau routier. Le calculateur électronique reçoit en outre en 20 un signal transmis par le capteur 21 et représentant la position du moteur électrique 15 et en 22 un signal transmis par le capteur 23 et représentant la position de la crémaillère 4. L'embrayage est connecté en 24 au calculateur électronique 12. Un deuxième dispositif de rappel asservi est prévu sur l'ar- bre 2 a de la colonne de direction entre le volant i et 1-em- brayage 5 Ce deuxième dispositif comporte un vérin 25 propre à exercer un effort par un ensemble came-galet (non représenté) disposé dans un boîtier 27, sur l'arbre 2 a fonction par exemple de la vitesse du véhicule et soumis à une pression régulée hydraulique fournie par un électrovanne proportionnelle (non représentée) connectée au calculateur électronique 12 qui délivre un courant fonction de la vitesse du véhicule Un capteur 26 est prévu pour transmettre au calculateur 12 un signal représentant la position de l'arbre 2 a et par suite du volant de direction 1. Le fonctionnement de la direction décrite ci-dessus est le suivant: En fonctionnement normal, le volant de direction entraîne l'arbre 2 a qui entraîne J/arbre 2 b, l'embrayage 5 étant fermé. La crémaillère 4 est alors déplacée dans le sens voulu par l'intermédiaire du pignon de crémaillère 3, ce déplacement étant commandé par le dispositif de servo-commande disposé dans boîtier d'assistance 6 et délivrant du fluide sous pression dans la chambre 7 a du vérin 7 de manière à déplacer le piston 8 s 5 lié à la crémaillère 4 par la tige 9 dans le sens voulu. Par ailleurs, le calculateur électronique 12 transmet un courant fonction des différents paramètres du véhicule, par exemple la vitesse, à l'électrovanne 11 qui délivre ainsi dans la chambre du vérin 10 une pression hydraulique proportionnelle à la vitesse du véhicule Le vérin 10 peut donc exercer sur l-arbre 2 b de la colonne de direction et par suite sur le volant 1 un couple de rappel fonction de cette pression donc de la vitesse du véhicule. En cas d'anomalie, lorsque le calculateur électronique 12 reçoit en 18 ou 19 des signaux des dispositifs de détection indiquant par exemple une mauvaise position du véhicule par rapport à la voie matérialisée sur la chaussée, le calcula- teur 12 envoie alors un signal au moteur électrique 15 de manière à agir sur la crémaillère 4 par l-intermédiaire du train d'engrenages 16-17,de l'arbre 2 b de la colonne de direc- tion et du dispositif d'assistance 6. Simultanément, le calculateur envoie des ordres: A l'embrayage 5 de manière à interrompre la liaison entre l'arbre 2 a et l'arbre 2 b de la colonne de direction. A lélectrovanne 11 de manière à supprimer l'alimenta- tion du vérin 10 et par suite le couple de rappel qu'il exerce sur l'arbre 2 b de la colonne de direction L-effort nécessaire au moteur 15 pour entraîner l'arbre 2 b sera donc beaucoup plus faible, ce qui a pour avantage de diminuer la puissance nécessaire du moteur 15. A l'électrovanne délivrant au vérin 25 une pression hydraulique régulée fonction des différents paramètres du véhicule, par exemple la vitesse, de manière à exercer sur l'arbre 2 a et par suite sur le volant de direction 1 un couple de rappel fonction de la vitesse du véhicule Le volant 1 n'étant plus relié à la crémaillère, puisque l embrayage 5 est ouvert, le conducteur n'a pas ainsi la désagréable sensation d'un volant fou. Le calculateur 12 recevant par le capteur 26 un signal trans- mettant la position du volant, peut en fonction des autres signaux 18-19 et des signaux transmis par les capteurs 21 sur la position du moteur, et 23 sur la position de la crémaillère, piloter le moteur 15. Cette disposition est particulièrement avantageuse par le fait que l ensemble de rappel asservi est compact et nécessite très peu d-énergie Cette disposition, grâce à 1 Yembrayage 5, permet d'avoir une direction assistée classique Par ailleurs, elle diminue fortement le coût et la taille du moteur et des organes électroniques de commande De plus, l-inertie du moteur étant faible, elle n'est pas ressentie comme un gêne lors des mouve- ments rapides du volant de direction, le moteur étant alors entraîné par le train d-engrenage 16-17. La direction représentée à la figure 2 présente une coupure permanente entre les arbres 2 a et 2 b de la colonne de direction puisque l'embrayage 5 a été supprimé La crémaillère 4 est toujours entraînée par le moteur 15, par 1 intermédiaire du train d'engrenages 16- 17, le moteur 15 étant piloté par le calculateur électronique 12 qui reçoit les informations sur la position du volant par le capteur 26 L'arbre 2 b n'étant plus relié directement au volant, le dispositif de rappel asservi (électrovanne 11 et vérin 10 agissant sur 1 'ensemble came- galet) prévu au niveau du boîtier d'assistance 6 n'est plus nécessaire. Le fonctionnement d'une telle direction est le suivant: L'action du conducteur sur le volant est transmise au calcula- teur électronique 12 grâce au capteur de position 26 Le calculateur électronique 12 pilote le moteur 15 en fonction des informations reçues du capteur 26 sur la position du volant, du capteur 23 sur la position de la crémaillère 4, des signaux transmis en 18 et 19 pour les différents dispositifs de détec- tion, et en 13 et 14 sur la vitesse du véhicule, de l'état du sol ou du régime moteur, et par le capteur 21 sur la position du moteur 15- Le conducteur n-a pas la sensation d'un volant fou puisque le dispositif de rappel asservi fonction des différents paramètres du véhicule est prévu grâce au vérin 25 qui exerce sur l'ar- bre 2 a un couple de rappel par l'intermédiaire d-un ensemble came- galet (non représenté) disposé dans le boîtier 27 Le vérin 25 reçoit une pression régulée délivrée par une électro- vanne proportionnelle non représentée pilotée par le calcula- teur électronique 12 en fonction par exemple de la vitesse du véhicule. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être consi- dérée comme limitée aux modes de réalisation décrits et repré- sentés, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes Par exemple, dans le cas d-un véhicule à quatre roues directrices, les roues avant pourraient être commandées suivant la disposi- tion représentée à la figure 1 tandis que les roues arrière pourraient être commandées suivant la disposition représentée à la figure 2. REVENDICATIONS 1 Direction par exemple à crémaillère assistée hydrauliquement pour véhicule automobile, du type à servo-commande dans la- quelle la timonerie de direction est actionnée par un vérin alimenté en fluide sous pression par un tiroir commandé par le volant de direction, équipée d'une part d'un dispositif de rappel asservi permettant d'exercer sur le volant de direction un couple de rappel fonction de différents paramètres du véhicule, par exemple la vitesse, et d'autre part d-un méca- nisme de commandé auxiliaire propre à agir sur la direction en fonction d'ordres émis par un calculateur électronique en cas de détection dobstacles ou de virages, des moyens de coupure étant prévus entre un premier arbre de la colonne de direction lié au volant de direction et un deuxième arbre de la colonne de direction relié au pignon engrenant avec la crémaillère, de manière à interrompre sur un ordre reçu du calculateur élec- tronique la liaison entre le volant et la colonne de direction lorsque la direction est commandée par le dispositif de com- mande auxiliaire, caractérisée en ce que le mécanisme de commande auxiliaire comporte un moteur électrique ( 15) propre à être commandé par des signaux émis par le calculateur électro- nique ( 12) et relié au deuxième arbre ( 2 b) de la colonne de direction par un train d'engrenages ( 16-17), et en ce qu'un premier capteur ( 21) est prévu pour transmettre au calculateur électronique ( 12) un signal 20 représentant la position du moteur et un deuxième capteur ( 23) est prévu pour transmettre au calculateur électronique ( 12) un signal 22 représentant la position de 1-arbre ( 2 b) de la colonne de direction et par suite de la crémaillère ( 4). 2 Direction selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un dispositif de rappel asservi est prévu sur le premier ar- bre ( 2 a) de la colonne de direction entre le volant de direc- tion ( 1) et le dispositif de coupure ( 5), ce dispositif étant commandé par un signal émis par le calculateur électronique ( 12) simultanément au signal émis pour commander le moteur électrique ( 15) de la commande auxiliaire. 3 Direction selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- risée en ce qu'un capteur 26 est prévu pour transmettre au calculateur électronique la position de l'arbre 2 a de la colonne de direction et par suite du volant de direction. 4 Direction selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que le dispositif de rappel asservi comporte un ensemble came-galet disposé dans un boîtier 27 et propre à exercer sur l-arbre 2 a de la colonne de direction un couple de rappel fonction de l'effort exercé par un vérin 24 soumis à la pression régulée délivrée par une électrovanne proportionnelle commandée par le calculateur électronique 12 en fonction de paramètres tels que la vitesse du véhicule. Direction selon 1 June quelconque des revendications précé- dentes, caractérisée en ce qu'est prévu un deuxième dispositif de rappel asservi comportant de manière connue en soi un ensemble came-galet disposé dans le boîtier d'assistance hydraulique 6 et propre à exercer sur 1-arbre 2 b de la colonne de direction 2 un couple de rappel fonction de 1 ieffort exercé par un vérin 10 soumis à la pression délivrée par une électro- vanne proportionnelle 11 commandée par le calculateur électro- nique 12 en fonction de paramètres tels que la vitesse du véhicule et en en ce que simultanément au signal émis pour commander le moteur électrique 15 de la commande auxiliaire, le calculateur électronique 12 émet un signal à l'électrovanne 11 de manière à ce qu'elle ne délivre plus de pression au vé- rin 10, et que le couple de rappel asservi soit supprimé. 6 Direction selon l' une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les arbres 2 a et 2 b de la colonne de direction sont indépendants.