Brevet FR2744413A1 — publié le 19970808

L'invention concerne une direction pour véhicules automobiles comportant un organe manuel de direction actionné par le conducteur, notamment un volant de direction, qui est couplé selon un couplage hydraulique forcé aux roues orientables du véhicule, par le fait qu'un transmetteur hydrostatique relié mécaniquement selon une liaison d'entraînement à l'organe manuel de direction et un récepteur hydrostatique relié mécaniquement selon une liaison d'entraînement aux roues orientables du véhicule sont reliés entre eux par l'intermédiaire de canalisations hydrauliques, et un système de servocommande, qui est séparé du couplage hydraulique forcé et peut être commandé, en fonction des forces ou des couples qui sont transmis entre l'organe manuel de direction et le transmetteur. Une telle direction fait l'objet de la demande de brevet allemand DE 41 33 726 Al. Dans des directions aujourd'hui usuelles dans des véhicules automobiles, le volant de direction est couplé mécaniquement selon un couplage forcé aux roues orientables du véhicule par l'intermédiaire de ce qu'on appelle une colonne de direction. Un espace de construction important est nécessaire pour la colonne de direction. En outre des constructions comparativement coûteuses sont nécessaires pour éviter de façon sûre, dans le cas d'accidents avec le véhicule automobile, que la colonne de direction puisse repousser le volant de direction contre le conducteur dans l'habitacle du véhicule. Un autre problème réside dans le fait que des modifications de construction comparativement importantes sont nécessaires lorsqu'un véhicule automobile doit être fabriqué aussi bien avec une direction à gauche qu'avec une direction à droite. Grâce à la liaison hydraulique d'entraînement entre le volant de direction et les roues orientables du véhicule conformément à la demande de brevet allemand DE 41 33 726 Al, il n'est pas nécessaire de trouver une place pour la colonne de direction. Les canalisations hydrauliques prévues à la place de cette dernière peuvent être logées pratiquement comme on le désire. En dépit de ces avantages manifestes, les directions du type décrit dans la demande de brevet allemand DE 41 33 726 A1 n'ont pas pu être utilisées jusqu'alors dans des véhicules automobiles, par manque d'autorisation légale. A cet égard, ce sont des conditions de sécurité qui devraient être déterminantes en premier lieu. Une autre direction du type indiqué plus haut fait l'objet de la demande de brevet allemand publié N 22 61 144, mais dans ce document, le système de servocommande est intégré dans le système de couplage hydraulique forcé. La demande de brevet britannique GB-A 977 193 fait simplement un système de direction comportant une liaison hydraulique d'entraînement entre le volant de direction et les roues orientables du véhicule, sans système de servocommande. La demande de brevet allemand DE 37 14 833 A1 concerne une direction assistée comportant une liaison mécanique d'entraînement entre le volant de direction et des roues orientables du véhicule et deux systèmes de servocommande disposés en parallèle. Dans le cas o une servosoupape hydraulique normalement active tombe en panne, un servomoteur électrique peut être mis en action. L'invention a pour but de garantir une sécurité particulièrement élevée dans une direction du type indiqué plus haut. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que le transmetteur est sollicité dans une position centrale par des ressorts. L'invention est basée sur l'idée générale d'agencer la direction indiquée plus haut de manière que, dans le cas d'un réglage du transmetteur à l'aide de l'organe manuel de direction, il faut vaincre manuellement une force plus ou moins grande, qui est prédéterminée par des ressorts pratiquement indestructibles et sûrs contre toute défaillance. En raison de la commande du système de servocommande qui est indépendant de la liaison hydraulique d'entraînement entre l'organe manuel de direction et les roues orientables du véhicule, en fonction des forces qui agissent entre l'organe manuel de direction et le transmetteur, même dans le cas d'une défaillance totale de la liaison hydraulique d'entraînement en raison d'une fuite, une force de servocommande convenant pour actionner les roues orientables du véhicule peut encore être produite et commandée. Dans le cas d'une transmission hydraulique d'entraînement apte à fonctionner, le système de servocommande sert par conséquent à accroître le confort, alors que dans le cas o la transmission hydraulique d'entraînement est interrompue, ce système est utilisé pour maintenir la manoeuvrabilité du véhicule. Les canalisations hydrauliques de liaison peuvent être dimensionnées de manière à produire un effet d'étranglement ou être équipées de soupapes d'étranglement de manière à obtenir, sans autres dispositions, l'effet d'un amortisseur de direction. Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, il est prévu que le système hydraulique est maintenu en permanence sous une précontrainte hydraulique. D'une part ceci permet de garantir une absence totale de jeu. D'autre part on peut contrôler une éventuelle chute de pression dans le système, avec la possibilité de production d'un signal d'avertissement dès que la surpression hydraulique tombe au-dessous d'une valeur de seuil, pour laquelle un fonctionnement sûr de la direction est encore garanti pendant un assez long intervalle de temps. Selon une autre caractéristique de l'invention le transmetteur et le récepteur hydrostatiques sont agencés sous la forme d'unités volumétriques de déplacement à double effet. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu des unités à piston et cylindre à double effet. Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison hydraulique d'entraînement est placée sous précontrainte hydraulique. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins une canalisation entre le transmetteur et le récepteur est reliée à un accumulateur de pression hydraulique par l'intermédiaire d'une soupape antiretour qui s'ouvre en direction de ladite canalisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un interrupteur actionné par une pression, qui sert à produire un signal d'avertissement dans le cas o la pression tombe au-dessous d'une valeur de seuil prédéterminée. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans les canalisations entre le transmetteur et le récepteur sont disposées des soupapes d'étranglement ou des soupapes d'amortissement servant à réaliser un amortissement de la direction. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un système de servocommande hydraulique, dont la servosoupape peut être commandée en fonction des forces ou des couples transmis entre l'organe manuel de direction et le transmetteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un système de servocommande électrique, dont le servomoteur électrique peut être commandé en fonction de signaux d'un capteur de couple ou de force, qui enregistre les forces ou couples transmis entre l'organe manuel de direction et le transmetteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le volant de direction prévu en tant qu'organe manuel de direction actionne le transmetteur par l'intermédiaire d'un pignon, qui lui est raccordé selon une liaison d'entraînement, et une crémaillère qui engrène avec ce pignon. 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 est une représentation sous la forme d'un schéma d'une première forme de réalisation de la direction selon l'invention d'un véhicule sans ou avec une assistance par servocommande; et - la figure 2 est une representation correspondante d'une forme de réalisation modifiée comportant un système d'assistance par servocommande électrique. Un véhicule automobile non représenté de façon détaillée comporte des roues orientables 1, qui sont reliées d'une manière fondamentalement usuelle, par l'intermédiaire de barres d'accouplement 2 ou analogues à la tige de piston 3 d'une unité à piston et cylindre 4 à double effet de sorte que lors du déplacement de la tige de piston 3 à partir de la position représentée de déplacement en ligne droite, les roues orientables 1 du véhicule sont braquées vers la droite ou vers la gauche ou bien des mouvements de braquage des roues orientables 1 du véhicule conduisent à un déplacement de la tige de piston 3. Un volant de direction 5 est relié selon une liaison d'entraînement par l'intermédiaire d'un arbre 6 à un pignon 7 qui engrène avec une crémaillère 8. La cré- maillère 8 est reliée - de préférence d'un seul tenant - à la tige de piston 9 d'une autre unité à piston et cylindre 10, de sorte que lors de la rotation du volant de direction 5, la tige de piston 9 doit se déplacer nécessairement dans un sens ou dans l'autre ou les déplacements de la tige de piston 9 conduisent à une rotation correspondante du volant de direction 5. La crémaillère 8 ainsi que la tige de piston 9 sont sollicitées dans la position centrale représentée à l'aide de ressorts hélicoïdaux de pression 11. Chaque côté de l'unité à piston et cylindre 10 est relié hydrauliquement par l'intermédiaire de canalisations respectives 12 et 13 à un côté de l'unité à piston et cylindre 4 de sorte que les roues orientables 1 du véhicule sont orientées vers la droite lors d'une rotation du volant de direction 5 vers la droite et en sens opposé lors d'une rotation du volant de direction 5 vers la gauche. La canalisation 12 est reliée par l'intermédiaire d'une soupape antiretour 14, qui autorise uniquement un écoulement en direction de la canalisation 12, à un accumulateur de pression 15, qui est relié, par l'intermédiaire d'une autre soupape antiretour 16, qui autorise seulement un écoulement en direction de l'accumulateur de pression 15 et s'ouvre uniquement pour une surpression côté entrée d'une valeur d'environ 5.105 Pa, ainsi que par l'intermédiaire d'une soupape de limitation de pression 17, qui est disposée en amont de la soupape antiretour 16 dans la direction d'écoulement et se ferme sur son côté sortie dans le cas d'une pression d'environ 106 Pa, au côté refoulement d'une pompe hydraulique 18 (ou à une autre source de pression), qui est raccordée, côté aspiration, à un réservoir hydraulique 19. A l'accumulateur de pression 15 est associé un interrupteur 20 actionné par une pression et qui produit un signal d'avertissement dès que la pression tombe au-dessous d'une valeur de consigne prédéterminée, par exemple la pression d'ouverture de la soupape antiretour 16. Le système décrit précédemment fonctionne de la manière suivante: lors de l'actionnement du volant de direction 5, la tige de piston 9 de l'unité à piston et cylindre 10 se déplace avec comme conséquence le fait que la tige de piston 3 de l'unité à piston et cylindre 4 se déplace également de façon correspondante et que les roues orientables 1 du véhicule sont déviées dans un sens ou dans l'autre en fonction du sens de rotation du volant de direction 5. La transmission d'entraînement entre le volant de direction 5 et les roues orientables 1 du véhicule s'effectue pratiquement sans jeu étant donné que la liaison hydraulique d'entraînement entre les unités à piston et cylindre 4 et 10 est placée en surpression. Si une fuite venait à se produire d'un côté des unités à piston et cylindre 10, l'accumulateur de pression 15 délivrerait une quantité correspondante du fluide hydraulique, auquel cas l'accumulateur de pression 15 est rechargé d'une manière plus précoce ou plus tardive ou bien l'interrupteur 20 actionné par la pression répond et produit un signal d'avertissement. La pompe hydraulique 18 peut être utilisée éventuellement pour alimenter un système de servocommande hydraulique qui peut posséder une structure fondamentalement usuelle. Un servomoteur 22, qui est relié selon une liaison d'entraînement à la tige de piston 3, est chargé par une différence de pression plus ou moins grande. Comme cela est représenté, le servomoteur 22 peut être agencé sous la forme d'une unité à piston et cylindre, dont la tige de piston est formée par la tige de piston 3 de l'unité à piston et cylindre 4. Pour la commande de la servosoupape 21, l'arbre 6 est subdivisé en deux parties, qui peuvent tourner d'une manière limitée l'une par rapport à l'autre et sont reliées entre elles selon une liaison d'entraînement par un système formant ressort, par exemple une barre de torsion, qui tend à retenir les deux parties de l'arbre l'une par rapport à l'autre dans une position centrale. Par conséquent lors de mouvements de braquage, les parties de l'arbre 6 exécutent l'une par rapport à l'autre, une rotation plus ou moins grande, qui dépend des forces transmises entre le volant de direction 5 et le pignon 7. Cette rotation relative commande la soupape de servocommande 21 avec comme conséquence le fait que le servomoteur 22 produit une force de servocommande moins grande pour assister le mouvement de braquage respectif. Il en résulte par conséquent que la force manuelle devant être appliquée au volant de direction 5 est plus ou moins fortement réduite. Le système de servocommande représenté peut être réalisé sous la forme d'un système de direction de secours si la liaison hydraulique d'entraînement entre les unités à piston et cylindre 4 et 10 venait à être complètement défaillante en raison d'une fuite. De même si les deux unités à piston et cylindre 4 et 10 venaient à être entièrement découplées l'une de l'autre en raison d'une fuite, on peut faire tourner le volant de direction 5 uniquement avec une force manuelle prédéterminée par les ressorts hélicoïdaux de pression 11, c'est-à-dire qu'en raison de la présence des ressorts 11, lors de la rotation du volant de direction 5 un couple plus ou moins grand agit toujours entre le volant de direction 5 et le pignon 7, couple qui conduit à une rotation relative des parties de l'arbre 6 et par conséquent à un déplacement correspondant de la soupape de servocommande 21. Ceci a en outre alors comme conséquence le fait que le servomoteur 22 est chargé par une différence de pression hydraulique correspondante et applique une force de rappel correspondante aux roues orientables 1 du véhicule. La forme de réalisation représentée sur la figure 2 diffère de la forme de réalisation de la figure 1 essentiellement par le fait qu'il est prévu un système de servocommande électrique. Entre l'arbre 6 et le pignon 7 est disposé un détecteur de couple 23, dont les signaux reproduisent la grandeur et la direction du couple agissant respectivement entre l'arbre 6 et le pignon 7 et sont envoyés à l'unité de commande 24. L'unité de commande 24 commande, en fonction de ces signaux, un moteur électrique sans autoblocage 25, qui est relié selon une liaison d'entraînement, par l'intermédiaire d'un pignon 26 qu'il entraîne, à une crémaillère 27 disposée ou formée sur la tige de piston 3. Le moteur électrique 25 est commandé par l'unité de commande 24 en fonction du couple enregistré au moyen du détecteur de couple 23 et qui est transmis entre le volant de direction et le pignon 7, de telle sorte que ce moteur produit une force de servocommande plus ou moins élevée pour assister la manoeuvre respective de braquage. Ce système de servocommande électrique peut également travailler en tant que système de direction de secours si la liaison hydraulique d'entraînement entre les unités à piston et cylindre 4 et 10 venait être complètement défaillante en raison d'une fuite. Si, dans le cas d'une telle fuite, les deux unités à piston et cylindre 4 et 10 venaient à être complètement découplées l'une de l'autre, on peut à nouveau faire tourner le volant de direction 5 uniquement à l'aide d'une force manuelle prédéterminée par les ressorts hélicoïdaux de pression 11, c'est-à-dire qu'en raison de la présence des ressorts 11, le capteur de couple 23 transmet un couple, qui augmente lorsque la déviation de la crémaillère 8 par rapport à la position centrale représentée augmente, dans un sens ou dans l'autre de sorte que l'unité de commande 24 commande le moteur électrique 25 pour la production d'une force correspondante dans un sens ou dans l'autre. I1 en résulte que le moteur électrique 25 charge alors les roues orientables 20 avec une force de réglage correspondante, c'est-à-dire que les roues orientables 1 suivent la prescription de braquage du volant de direction 5. Dans le cas de la figure 2, on n'a représenté aucune possibilité de recharge automatique de l'accumulateur de pression 15. Une telle opération est cependant en principe possible comme dans le cas de la forme de réalisation de la figure 1. Pour effectuer une inspection ou lors du montage, un fluide hydraulique peut être introduit ou évacué par l'intermédiaire de soupapes d'évacuation 28 aussi bien dans la forme de réalisation de la figure 1 que dans la forme de réalisation de la figure 2. Dans le cas de la forme de réalisation représentée sur la figure 2, la soupape de servocommande possède ce qu'on appelle un centre fermé, c'est-à-dire que lorsque la soupape 21 est dans la position centrale représentée, le côté refoulement de la pompe 18 est séparé du réservoir 19. En principe il est également possible d'utiliser une servosoupape 21 comportant ce qu'on appelle un centre ouvert, c'est-à-dire que lorsque la soupape 21 est dans la position centrale, tous ses raccords selon sont reliés entre eux selon une liaison ouverte. REVENDICATIONS 1. Direction pour véhicules automobiles comportant un organe manuel de direction actionné par le conducteur, notamment un volant de direction, qui est couplé selon un couplage hydraulique forcé aux roues orientables du véhicule, par le fait qu'un transmetteur hydrostatique relié mécaniquement selon une liaison d'entraînement à l'organe manuel de direction et un récepteur hydrostatique relié mécaniquement selon une liaison d'entraînement aux roues orientables du véhicule sont reliés entre eux par l'intermédiaire de canalisations hydrauliques, et un système de servocommande, qui est séparé du couplage hydraulique forcé et peut être commandé, en fonction des forces ou des couples qui sont transmis entre l'organe manuel de direction et le transmetteur, caractérisé en ce que le transmetteur (10) est sollicité dans une position centrale par des ressorts (11). 2. Direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que le transmetteur et le récepteur hydrostatiques sont agencés sous la forme d'unités volumétriques de déplacement à double effet (4,10). 3. Direction selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'il est prévu des unités à piston et cylindre à double effet (4,10). 4. Direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la liaison hydraulique d'entraînement est placée sous précontrainte hydraulique. 5. Direction selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'au moins une canalisation (12) entre le transmetteur et le récepteur (4,10) est reliée à un accumulateur de pression hydraulique (15) par l'intermédiaire d'une soupape antiretour (14) qui s'ouvre en direction de ladite canalisation. 6. Direction selon l'une des revendications 4 ou , caractérisée en ce qu'il est prévu un interrupteur (20) actionné par une pression, qui sert à produire un signal d'avertissement dans le cas o la pression tombe au-dessous d'une valeur de seuil prédéterminée. 7. Direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que dans les canalisations (12,13) entre le transmetteur et le récepteur (4,10) sont disposées des soupapes d'étranglement ou des soupapes d'amortissement servant à réaliser un amortissement de la direction. 8. Direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'il est prévu un système de servocommande hydraulique (21,22), dont la servosoupape (21) peut être commandée en fonction des forces ou des couples transmis entre l'organe manuel de direction (5) et le transmetteur (10). 9. Direction selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'il est prévu un système de servocommande électrique (23, 24, 25), dont le servomoteur électrique (25) peut être commandé en fonction de signaux d'un capteur de couple ou de force (23), qui enregistre les forces ou couples transmis entre l'organe manuel de direction (5) et le transmetteur (10). 10. Direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le volant de direction (5) prévu en tant qu'organe manuel de direction actionne le transmetteur (10) par l'intermédiaire d'un pignon (7), qui lui est raccordé selon une liaison d'entraînement, et une crémaillère (8) qui engrène avec ce pignon.