Brevet FR2744977A1 — publié le 19970822

L'invention concerne des systèmes de direction pour des véhicules sur roues à plusieurs voies. Dans des directions usuelles de véhicules rou- tiers, un volant de direction est couplé selon un couplage forcé au moyen d'un système d'entrainement mécanique direct, aux roues orientables du véhicule. Par ailleurs, des systèmes de direction ont été conçus sans couplage mécanique forcé de cette sorte entre l'organe manuel de direction et les roues orientables du véhicule. Dans des systèmes plus simples, un système hydraulique de couplage forcé peut être prévu entre l'organe manuel de direction et les roues orientables du véhicule. Mais on développe égale- ment des systèmes, dans lesquels il faut se passer de tout couplage forcé entre l'organe manuel de direction et les roues orientables du véhicule. Au contraire, l'organe manuel de direction actionne un générateur de valeurs de consigne, qui fait partie d'une section de régulation élec- tronique, qui, pour sa part, commande alors un servomoteur actionnant les roues orientables du véhicule, en fonction d'une comparaison valeur de consigne - valeur réelle, ainsi qu'un régulateur de la force manuelle qui, au niveau de l'organe manuel de direction, règle une force de réaction pouvant être prédéterminée, qui dépend en général de l'état de conditions de conduite. De cette manière, on peut obte- nir, au moyen d'une technique de régulation, un comporte- ment pratiquement quelconque de la direction, auquel cas il existe également notamment la possibilité d'exécuter, dans des situations de conduite particulières, des actions de braquage autonomes en fonction de paramètres devant être évalués. De tels systèmes peuvent être en principe agencés de manière à être très sûrs. Dans tous les cas, on utilise des systèmes similaires dans leur principe déjà pour actionner des plans stabilisateurs ou des empennages sur des avions, pour lesquels s'est imposée la désignation en langue anglaise "Fly by Wire". La sécurité de tels systèmes est garantie par un agencement redondant d'une manière mul- tiple. L'invention a pour but d'indiquer, dans des véhi- cules, une possibilité avantageuse de redondance. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que le système de direction comporte, en dehors d'un système principal de direction, qui commande les roues orientables du véhicule moyennant une modifica- tion de l'angle de braquage, un système de direction de secours, qui peut être activé en cas de défaillance du sys- tème principal de direction ou se branche automatiquement et qui actionne différemment les freins de roues sur des côtés différents du véhicule en fonction de l'actionnement d'un organe manuel de direction. L'invention est basée sur l'idée générale d'uti- liser des systèmes de freinage connus dans leur principe et réglés électroniquement et qui, pour éviter des freinages avec blocage, permettent une régulation, indépendante au niveau des roues, des forces de freinage pour réaliser une répartition différente commandable des forces de freinage entre les roues de côtés différents du véhicule, pour per- mettre encore, en cas d'urgence, des manoeuvres de bra- quage, par exemple un changement de voie de circulation. Dans la mesure o, conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention, les roues orientables du véhicule possèdent un rayon de braquage suffisant, on peut également obtenir une modification de l'angle de bra- quage et par conséquent un braquage "classique" de ces roues au moyen d'une commande correspondante différente des freins de ces roues. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système principal de direction comprend un organe manuel de direction sans transmission mécanique directe avec les roues orientables du véhicule, et l'organe manuel de direc- tion actionne un générateur de valeurs de consigne, qui est prévu en tant que partie d'une section de régulation qui est associée au système principal de direction et au moyen de laquelle un servomoteur pour les roues orientables du véhicule peut être actionné sur la base d'une comparaison valeur de consigne - valeur réelle, et les signaux de ce générateur de valeur de consigne et/ou d'un générateur parallèle de valeurs de consigne commandent les freins de roues lors d'un fonctionnement du système de direction de secours. Selon une autre caractéristique de l'invention, aux freins de roues est associé un système de régulation de la force de freinage qui, sur la base de l'exploitation de signaux provenant de capteurs de roues, empêche un blocage des roues et par conséquent évalue les vitesses de roues de telle sorte qu'une valeur réelle du rayon de virage de la trajectoire parcourue par le véhicule est déterminée et, pour la régulation des forces appliquées aux freins de roues, est comparée aux signaux de valeurs de consigne de l'un desdits générateurs de valeurs de consigne. Selon une autre caractéristique de l'invention, les roues orientables possèdent un rayon de braquage suffi- sant de sorte qu'une variation de l'angle de braquage peut être obtenue au moyen d'une commande, différente au niveau des côtés, des freins de roues associés. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence au dessin annexé, dont la figure unique représente une vue en plan très schématique d'un véhicule comportant un système de direction selon l'invention. Conformément à la figure, le véhicule automobile non représenté par ailleurs de façon détaillée possède, d'une manière qui est fondamentalement connue, un essieu avant comportant des roues avant orientables 1, qui sont actionnées d'une manière qui va être représentée ci-après, à l'aide d'un volant de direction 2. En outre, le véhicule possède un essieu arrière comportant des roues arrière non orientables 3, qui peuvent cependant également posséder éventuellement une direction supplémentaire, au moyen de laquelle on peut régler des angles de braquage limités. Les roues avant sont couplées mécaniquement selon un couplage forcé au moyen de barres d'accouplement 5 à une crémaillère 6, qui engrène avec un pignon 8 entraîné par un moteur électrique 7 sans blocage automatique. Lors de l'actionnement du moteur électrique 7 dans un sens ou dans l'autre, la crémaillère 6 est par conséquent déplacée dans un sens ou dans l'autre, de sorte que les roues avant 1 sont braquées dans un sens ou dans l'autre autour d'axes essentiellement verticaux de braquage 9. Entre le moteur électrique 7 et le volant de direction 2 est disposée une section de régulation comportant un régulateur électronique qui est relié, côté entrée, à un générateur de valeurs de consigne 11, qui reproduit l'angle de braquage des roues avant 1, et un générateur de valeurs de consigne 12, qui est relié selon une liaison d'entraînement au volant de direction 2. Côté sortie, le régulateur 10 commande le moteur électronique 7 ainsi qu'un régulateur de force manuelle 13 qui est couplé selon une liaison d'entraînement au volant de direction 2, de sorte qu'au niveau du volant de direction 2 on peut détecter une force d'actionnement qui varie avec la force d'actionnement du moteur électrique 7. Si ce système principal de direction venait à être le siège d'une perturbation ou venait à être défail- lant, un système de direction de secours est activé automa- tiquement. Pour ce système de direction de secours, le générateur de valeurs de consigne 12 et/ou un générateur de valeurs de consigne 20 branché en parallèle avec le précé- dent est/sont utilisé(s) pour envoyer à une entrée du sys- tème 21 de régulation de la force de freinage un signal reproduisant la valeur de consigne respective de l'angle de braquage. Le système 21 de régulation de la force de frei- nage est relié côté sortie aux freins 22 des roues avant et des roues arrière 1 et 3 et commande différemment ces freins de roues 22 en fonction de la valeur de consigne de l'angle de braquage sur le côté droit et le côté gauche du véhicule de sorte que le véhicule tend à se déplacer selon une courbe en raison de l'action de freinage différente sur les côtés opposés du véhicule. Au niveau des roues avant 1, des freins de roues 22, qui sont actionnés avec des intensités différentes, conduisent nécessairement à des couples de braquage par rapport aux axes de braquage 9 étant donné que les roues avant 1 sont disposées, par rap- port à ces axes de braquage 9, avec un rayon de braquage plus grand, c'est-à-dire avec une distance radiale plus grande par rapport auxdits axes 9. Il en résulte qu'il se produit une modification de l'angle de braquage des roues avant 1 lors d'un actionnement correspondant différent de freinage. Le système 21 de régulation de la force de frei- nage reçoit en permanence, de la part de capteurs de roues 23, des signaux qui reproduisent les vitesses de roues. Ces signaux sont évalués d'une manière connue dans son principe pour empêcher un blocage des roues 1 et 3 lors du freinage. De même lors du freinage, les roues 1 et 3 peuvent par conséquent présenter seulement un glissement limité, avec comme conséquence le fait que le rayon respectif de virage peut être calculé à partir des différences des vitesses de rotation entre les roues 1 et 3 sur le côté droit du véhi- cule et entre les roues correspondantes sur l'autre côté du véhicule. Conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention, il est prévu que le système 21 de régula- tion de la force de freinage possède un calculateur ayant une capacité suffisante, pour déterminer le rayon de virage. Cette valeur réelle du rayon de virage est comparée alors à une valeur de consigne correspondante, qui est déterminée sur la base des signaux des générateurs de5 valeurs de consigne 12 et 20. De ce fait, le véhicule est dirigé au moyen d'une régulation, différente entre les côtés, des forces de freinage appliquées aux roues. REVENDICATIONS 1. Système de direction pour véhicule sur roues à plusieurs voies comprenant un système principal de direction, qui commande les roues orientables du véhicule en modifiant l'angle de braquage, caractérisé en ce qu'il est prévu un système de direction de secours, qui peut être activé en cas de défaillance du système principal de direction et actionne différemment des freins de roues (22) sur des côtés différents du véhicule en fonction de l'actionnement d'un organe manuel de direction (2). 2. Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système principal de direction comprend un organe manuel de direction (2) sans transmis- sion mécanique directe avec les roues orientables (1) du véhicule, et que l'organe manuel de direction (2) actionne un générateur de valeurs de consigne (12), qui est prévu en tant que partie d'une section de régulation (10,11,12) qui est associée au système principal de direction et au moyen de laquelle un servomoteur (7) pour les roues orientables (1) du véhicule peut être actionné sur la base d'une compa- raison valeur de consigne - valeur réelle, et que les signaux de ce générateur de valeur de consigne (12) et/ou d'un générateur parallèle de valeurs de consigne (20) com- mandent les freins de roues (22) lors d'un fonctionnement du système de direction de secours. 3. Système de direction selon l'une des revendi- cations 1 ou 2, caractérisé en ce qu'aux freins de roues (22) est associé un système (21) de régulation de la force de freinage qui, sur la base de l'exploitation de signaux provenant de capteurs de roues (23), empêche un blocage des roues (1,2) et par conséquent évalue les vitesses de roues de telle sorte qu'une valeur réelle du rayon de virage de la trajectoire parcourue par le véhicule est déterminée et, pour la régulation des forces appliquées aux freins de roues, est comparée aux signaux de valeurs de consigne de l'un desdits générateurs de valeurs de consigne (12,20). 4. Système de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les roues orientables (1) possèdent un rayon de braquage suffisant de5 sorte qu'une variation de l'angle de braquage peut être obtenue au moyen d'une commande, différente au niveau des côtés, des freins de roues associés (22).