Brevet FR2741028A1 — publié le 19970516

L'invention concerne une direction assistée pour véhicules automobiles, comportant une servo-soupape agencée sous la forme d'un dispositif à tiroir rotatif et dont les éléments de commande mobiles en rotation les uns par rapport aux autres, sont couplés selon une liaison motrice au moyen d'un système formant ressort agencé de préférence sous la forme d'une barre de torsion et qui tend à placer les éléments de commande dans une position normale les uns par rapport aux autres, et comportant un mécanisme de direction, qui est disposé de manière à réaliser une transmission d'entraînement entre l'un des éléments de commande et les roues orientables du véhicule et est relié directement ou indirectement, selon une liaison motrice, à un servo-moteur hydraulique commandé par la servo-soupape. De telles directions assistées sont connues d'une manière générale et montées en série dans des véhicules automobiles. L'autre élément de commande est relié selon une liaison menée à une manette ou à un volant de direction de sorte que des couples, qui apparaissent entre le volant et le mécanisme de direction, conduisent à un déplacement relatif en rotation des éléments de commande de la servo- soupape, ce qui a pour effet que le servo-moteur hydraulique est commandé de telle sorte qu'il produit une force de servo-commande assistant la manoeuvre respective de braquage et au moyen de laquelle la force manuelle devant être appliquée à la manette ou au volant de direction est réduite. Dans de telles directions assistées connues, entre la manette ou le volant de direction et les roues orientables du véhicule il est prévu une transmission mécanique forcée dans le sens d'un couplage mécanique force. Il est également connu, dans son principe, d'actionner à l'aide d'une manette uniquement un générateur de valeur de consigne qui alors pour sa part coopère, par l'intermédiaire de cette régulation, avec un dispositif d'entraînement de servo-commande, dont la course de réglage est réglée par une comparaison valeur de consigne - valeur réelle et est essentiellement analogue à la course de réglage de la manette ou du volant de commande. De tels concepts de commande, dans lesquels on utilise des sections de régulation électronique sont utilisés par exemple dans des avions pour actionner des volets d'ailes et des empennages de profondeur ainsi que des gouvernails de dérive. Ces installations de commande, également désignées sous l'expression"Fly- by-Wyre" sont devenues entre-temps sûres au point qu'on les utilise non seulement dans des avions militaires, mais également dans des avions civils. L'invention a pour but d'appliquer un tel concept également dans le cas d'une direction d'un véhicule automobile et d'utiliser un nombre aussi grand que possible de pièces testées de directions assistées usuelles. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'un volant actionne un générateur de valeur de consigne, qui coopère, par l'intermédiaire d'une section de régulation avec un moteur de réglage qui est relié selon une liaison motrice à l'autre élément de commande et/ou est disposé entre les éléments de commande pour leur déplacement réciproque en rotation. L'invention part de l'idée générale qui est de séparer le couplage forcé usuel entre la manette ou le volant de direction et les roues orientables du véhicule et selon une autre variante, d'actionner à l'aide de la manette ou du volant de direction et de la section de régulation un moteur de réglage situé en position éloignée et qui pour sa part est relié selon une liaison motrice à l'autre élément de commande de la soupape de commande et par conséquent également aux roues orientables du véhicule qui sont braquées sous l'effet des déplacements de réglage du moteur de réglage, auquel cas, pour des couples assez élevés transmis entre le moteur de réglage et les roues orientables du véhicule, la servosoupape est déplacée de façon forcée et par conséquent le servomoteur est commandé pour assister le moteur de réglage. Par conséquent en principe, dans cette variante de réalisation, le servo- moteur accouple de la même manière que dans le cas d'une direction assistée usuelle, le volant de direction aux roues orientables du véhicule de sorte que des parties importantes de la direction assistée selon l'invention sont agencées entièrement de la même manière que dans le cas de directions assistées usuelles. En raison de l'absence d'une colonne de direction par ailleurs habituellement présente entre le volant de direction et le mécanisme de direction, un espace de montage nettement plus petit est nécessaire et simultanément une multiplicité de paliers tournants affectés d'un frottement sont supprimes. Conformément à une seconde variante de réalisation de l'invention, le moteur de réglage est disposé entre les éléments de commande de la soupape d'asservissement, de sorte que les éléments de commande sont déplaçables l'un par rapport à l'autre et qu'en définitive le servomoteur est actionné dans un sens ou dans l'autre, par analogie à la course de réglage de la manette ou du volant de direction. Conformément à une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, on peut également réaliser les deux variantes simultanément, auquel cas on prévoit alors deux moteurs de réglage séparés. Le premier moteur de réglage, qui est relié uniquement à l'autre élément de commande de la servo- soupape est utilisé pour l'exécution de déplacements de braquage "normaux" conformément à la prescription de la course de réglage de la manette ou du volant de direction. Au contraire l'autre moteur de réglage, qui peut seulement déclencher une rotation relative entre les éléments de commande de la servo-soupape, est utilisé dans une large mesure pour des actions de braquage produites par un système de commande autonome du véhicule, par exemple pour la correction d'influences d'un vent latéral ou pour l'absorption des mouvements de dérapage du véhicule, etc. C'est seulement dans le cas d'une perturbation du premier moteur de réglage que la manoeuvre de braquage "normale" est également déclenchée par le second moteur de réglage. Le premier moteur de réglage est de préférence un moteur électrique. Comme second moteur de réglage, on prévoit de préférence une unité hydraulique. Selon une autre caractéristique de l'invention, entre les éléments de commande agit une unité hydraulique de refoulement, qui est couplée selon un accouplement forcé aux éléments de commande de telle sorte que les éléments de commande pivotent l'un par rapport à l'autre lors de courses de refoulement. Selon une autre caractéristique de l'invention, un moteur de réglage, qui entraîne l'autre élément de commande est commandé essentiellement seulement en fonction des valeurs de consigne prédéterminées au moyen du volant, tandis qu'un moteur de réglage agissant entre les éléments de commande sert à réaliser une correction automatique de direction. Selon une autre caractéristique de l'invention, la servo-soupape possède une position médiane ouverte. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prises en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe d'une première forme de réalisation, dans laquelle un moteur électrique de réglage actionne, par l'intermédiaire d'un dispositif de servo-soupape intercalée dans la liaison motrice, actionne la direction du véhicule tout en commandant simultanément le servomoteur; - la figure 2 représente une vue en coupe qui correspond à la figure 1, d'une forme de réalisation modifiée, dans laquelle les éléments de commande d'un dispositif de servo-soupape peuvent être déplacés l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'une unité de réglage hydraulique, de sorte qu'un servomoteur actionnant la direction du véhicule est commandé pour des déplacements de réglage; et - la figure 3 représente une vue en coupe d'une troisième forme de réalisation, dans laquelle les possibilités de commande des formes de réalisation des figures 1 et 2 sont combinées. Conformément à la figure 1, dans un boîtier 1 est disposée une servosoupape usuelle 2 agencée à la manière d'un dispositif à tiroir rotatif et qui est constituée essentiellement par un élément de tiroir rotatif 2' ainsi qu'une douille de tiroir rotatif 2" coaxiale à l'élément de tiroir rotatif. Cette servo-soupape 2 possède un raccord de pression 3, qui est relié au côté refoulement d'une servo- pompe 5 reliée, côté aspiration, à un réservoir hydraulique 4. D'autre part, la servo-soupape 2 possède un raccord à basse pression 6, qui communique avec le réservoir 4, et deux raccords 7 et 8 pour le moteur, qui sont reliés à un côté respectif d'une unité à piston et cylindre à double effet, prévue en tant que servomoteur 9. La servo- soupape 2 possède ce qu'on appelle un centre ouvert, c'est-à-dire que tous les raccords 3 et 6 à 8 communiquent entre eux lorsque l'élément 2' du tiroir rotatif et la douille 2" du tiroir rotatif prennent une position médiane l'un par rapport à l'autre. Si l'élément 2' du tiroir rotatif et la douille 2' du tiroir rotatif pivotent l'un par rapport à l'autre dans un sens ou dans l'autre part rapport à la positon médiane, lorsque la servo-pompe 5 travaille il apparaît, entre les raccords 7 et 8 du moteur, une différence de pression commandable plus ou moins élevée, dans une direction ou dans l'autre, avec comme conséquence le fait que le servomoteur 9 produit pour sa part une force de réglage intense correspondante dans un sens ou dans l'autre. L'élément 2' et la douille 2" du tiroir rotatif sont reliés entre eux par une barre de torsion 10 disposée dans un perçage axial de ces éléments et qui tend à maintenir les deux éléments 2' et 2" dans leur position médiane réciproque. Sur l'extrémité de gauche sur la figure 1 de l'élément 2' du tiroir rotatif est disposé un rotor d'un moteur électrique 11 disposé dans le boîtier 1 et qui, lors de l'alimentation en courant, peut faire tourner l'élément 2' du tiroir rotatif et, par l'intermédiaire de la barre de torsion 10, également la douille 2' du tiroir rotatif dans un sens ou dans l'autre. La douille 2" du tiroir rotatif porte un pignon 12 qui engrène avec une crémaillère 13 qui pour sa part est reliée, d'une manière connue dans son principe, selon une liaison motrice aux roues orientables non représentées d'un véhicule automobile et par conséquent exécute des courses de déplacement analogues pour le braquage respectif de ces roues. La crémaillère 13 est couplée directement ou indirectement de façon forcée au servomoteur 9 de sorte que la crémaillère 13 et le piston du servomoteur 9 se déplacent respectivement en commun dans un sens ou dans l'autre. Le dispositif de la figure 1 fonctionne comme suit: un générateur de valeur de consigne 15, dont les signaux fixent par avance respectivement une valeur de consigne pour l'angle de braquage devant être réglé des roues orientables du véhicule et sont envoyés à une entrée d'un circuit de régulation 16, est actionné au moyen d'un volant de direction 14 actionné par le conducteur du véhicule respectif. Le circuit de régulation 16 compare la valeur de consigne à la valeur réelle respective, qui est détectée au transmetteur de valeur réelle 17, qui coopère avec une partie du mécanisme de direction, qui est couplée de façon forcée aux roues orientables du véhicule, ou bien avec le pignon 12 et/ou la crémaillère 13. En fonction du résultat de la comparaison valeur de consigne - valeur réelle, le circuit de régulation 16 commande le moteur électrique 11 de telle sorte que ce dernier tourne dans un sens ou dans l'autre en fonction de la variation devant être réglée de l'angle de braquage. En fonction du couple qui agit entre le moteur électrique 11 et le pignon 12, l'élément 2' et la douille 2" du tiroir rotatif pivotent l'un par rapport à l'autre plus ou moins fortement à l'encontre de la force de la barre de torsion 10 de sorte qu'une différence de pression plus ou moins élevée produite entre les raccords 7 et 8 du moteur, et que le servomoteur 9 assiste le déplacement respectif de réglage du moteur électrique 11 avec une force plus ou moins élevée. La forme de réalisation de la figure 2 diffère de la forme de réalisation représentée sur la figure 1 essentiellement par le fait que le moteur électrique 11 est absent et qu'à l'intérieur du boîtier 1 est prévu un espace annulaire 18, dont la paroi circonférentielle intérieure est formée par une section axiale cylindrique de l'élément 2' du tiroir rotatif et dont la paroi circonférentielle extérieure est formée par la paroi intérieure du boîtier 1. Cet espace annulaire 18 est subdivisé en deux chambres annulaires au moyen d'un piston annulaire 19 déplaçable axialement. Le piston annulaire 19 possède un prolongement cylindrique 20, qui est équipé, aussi bien sur le côté extérieur que sur le côté intérieur, de rainures ou de barrettes orientées obliquement entre elles. Ces rainures ou barrettes engrènent avec des rainures et barrettes opposées correspondantes, qui sont disposées d'une part sur une section axiale de la circonférence extérieure de l'élément 2' du tiroir rotatif et d'autre part sur une partie de la circonférence intérieure de la douille 2" du tiroir rotatif. Etant donné que les barrettes ou les rainures situées sur la face extérieure du prolongement 20 s'étendent obliquement par rapport aux rainures ou aux barrettes situées sur la face intérieure du prolongement , le prolongement 20 ainsi que le piston annulaire 19 exécutent de façon forcée une course de déplacement axial et que l'élément 2' et la douille 2" du tiroir rotatif tournent l'un par rapport à l'autre. De façon correspondante, les éléments 2' et 2" tournent de façon forcée l'un par rapport à l'autre dans un sens ou dans l'autre, lorsque le piston annulaire 19 a été déplacé axialement dans un sens ou dans l'autre. Les chambres annulaires qui sont séparées l'une de l'autre par le piston annulaire 19 dans l'espace annulaire 18 peuvent être raccordées par l'intermédiaire de canalisations 21 et 22 ainsi que d'une soupape de commande 24 à une pompe 25 ainsi qu'au réservoir hydraulique 4, de sorte que dans le cas o une soupape de commande 24 est actionnée de façon correspondante, une différence de pression plus ou moins élevée peut être établie dans un sens ou dans l'autre entre les deux chambres annulaires formées dans l'espace annulaire 18. De ce fait, le piston annulaire 19 peut être déplacé dans un sens axial ou dans l'autre avec comme consequence le fait que la servo-soupape 2 est déplacée et qu'une différence de pression est établie entre les raccords 7 et 8 du servomoteur 9. De cette manière, le servomoteur 9 peut exécuter une course de réglage, sous l'effet de laquelle la direction du véhicule ainsi que la crémaillère 13 peuvent être déplacées. Le dispositif de la figure 2 travaille comme suit: une valeur de consigne pour l'angle de braquage devant être réglé des roues orientables du véhicule est à nouveau prédéterminée par le transmetteur de valeur de consigne 15 actionné au moyen du volant de direction 14. Le circuit de régulation 16 compare à nouveau cette valeur de consigne à la valeur réelle signalée par le transmetteur de valeur réelle 17 et actionne la soupape 24 lors de l'apparition d'un écart entre la valeur de consigne et la valeur réelle. En fonction du sens de l'écart valeur de consigne valeur réelle, la soupape de commande 24 est alors déplacée dans un sens ou dans l'autre, avec comme conséquence le fait que le piston annulaire 19 se déplace dans un sens ou dans l'autre, ce qui a pour effet qu'une différence de pression plus ou moins élevée est réglée dans un sens ou dans l'autre au niveau des raccords 7 et 8 du servomoteur 9, et que le servomoteur 9 exécute une course de réglage pour compenser l'écart valeur de consigne - valeur réelle. Dans le cas de la forme de réalisation de la figure 3, on a représenté les deux possibilités de commande de la servo-soupape 2 conformément aux figures 1 et 2. La forme de réalisation de la figure 3 travaille de préférence comme suit: le circuit de réglage 16 compare à nouveau la valeur de consigne délivrée par le transmetteur de valeur de consigne 15 situé sur le volant de direction 14 à la valeur réelle signalée par le transmetteur de valeur réelle 17 et commande le moteur électrique 11 dans le sens d'une suppression de l'écart valeur de consigne - valeur réelle. En outre, le circuit de réglage 16 est relié à d'autres capteurs 26, qui peuvent "identifier" des situations de déplacement particulières, ou des forces dues au vent latéral ou des mouvements de lacet du véhicule ou analogue. En fonction de ces derniers signaux, le circuit de régulation 16 peut alors exécuter de façon autonome une manoeuvre de braquage particulière et actionner à cet effet les soupapes 23 et 24 de telle sorte que le piston annulaire 19 parcourt une course de réglage, qui conduit alors à un déplacement (éventuellement supplémentaire) de la servo-soupape 2 et par conséquent à une force de réglage modifiée du servomoteur 9. Par ailleurs il existe la possibilité, dans le cas de perturbations de fonctionnement du moteur électrique 11, d'actionner la direction du véhicule au moyen d'une commande correspondante des soupapes 23 et 24 conformément aux explications indiquées précédemment en référence à la figure 2. La redondance ainsi obtenue accroît fortement la sécurité du système. REVENDICATIONS 1. Direction assistée hydraulique pour véhicules automobiles, comportant une servo-soupape agencée sous la forme d'un dispositif à tiroir rotatif et dont les éléments de commande mobiles en rotation les uns par rapport aux autres, sont couplés selon une liaison motrice au moyen d'un système formant ressort agencé de préférence sous la forme d'une barre de torsion et qui tend à placer les éléments de commande dans une position normale les uns par rapport aux autres, et comportant un mécanisme de direction, qui est disposé de manière à réaliser une transmission d'entraînement entre l'un des éléments de commande et les roues orientables du véhicule et est relié directement ou indirectement, selon une liaison motrice, à un servomoteur hydraulique commandé par la servo-soupape, caractérisée en ce qu'un volant (14) actionne un générateur de valeur de consigne (15), qui coopère, par l'intermédiaire d'une section de régulation (16), avec un moteur de réglage (11;18,19) qui est relié selon une liaison motrice à l'autre élément de commande (2') et/ou est disposé entre les éléments de commande (2',2") pour leur déplacement réciproque en rotation. 2. Direction assistée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un moteur électrique (11) est disposé sur l'autre élément de commande (2'). 3. Direction assistée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'entre les éléments de commande (2',2") agit une unité hydraulique de refoulement (18,19), qui est couplée selon un accouplement forcé aux éléments de commande (2',2") de telle sorte que les éléments de commande pivotent l'un par rapport à l'autre lors de courses de refoulement. 4. Direction assistée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un moteur de réglage (11), qui entraîne l'autre élément de commande (2") est commandé essentiellement seulement en fonction des valeurs de consigne prédéterminées au moyen du volant (14), tandis qu'un moteur de réglage (18,19) agissant entre les éléments de commande (2',2") sert à réaliser une correction automatique de direction. 5. Direction assistée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la servo- soupape (2) possède une position médiane ouverte.