Brevet FR2758514A1 — publié le 19980724

L'invention concerne un dispositif de commande de l'angle de braquage (de changement d'orientation des roues directrices) d'un véhicule à moteur, comprenant un élément de commande actionnable par l'utilisateur, un système de détection de la vitesse longitudinale du véhicule et un dispositif pour régler ou imprimer aux roues directrices l'angle de braquage voulu, appelé dispositif de braquage, qui est couplé au système de détection de la vitesse longitudinale du véhicule et à l'élément de commande, de manière que la (valeur de) consigne de l'angle de braquage soit spécifiée en fonction de l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande et de la vitesse longitudinale détectée du véhicule. Dans de tels dispositifs, utilisés par exemple pour des automobiles, la consigne de l'angle de braquage, à appliquer au dispositif de braquage, est spécifiée, de façon variable, en fonction à la fois de l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande et de la vitesse longitudinale instantanée du véhicule. De tels dispositifs, remplaçant par exemple une direction conventionnelle possédant un volant et une timonerie de direction accouplée mécaniquement à lui dans le cas d'automobiles, permettent d'obtenir des courses de réglage ou de 2 0 positionnement relativement petites et des vitesses de réglage ou de positionnement relativement élevées. Les éléments de commande du type utilisé par la présente invention, dont l'effort d'actionnement exercé sur eux influence la fixation de la consigne de l'angle de braquage, sont désignés par "éléments de commande isométriques". Suivant que l'élément de commande est disposé fixe ou de façon qu'il puisse être dévié (déplacé) en vue de la fourniture d'une information de retour palpable se rapportant à une ou plusieurs grandeurs de la dynamique de marche, il est désigné par "élément de commande passif" ou alors par "élément de commande actif". Comme on le sait, ces propriétés de 3 0 l'élément de commande sont de préférence combinées, afin d'obtenir une fonctionnalité de direction satisfaisante, avec ce qu'on appelle un rapport de conversion de direction fonction de la vitesse, d'après lequel la consigne de l'angle de braquage est déterminée en plus en fonction de la vitesse longitudinale actuelle du véhicule. Comme, dans le cas de ces dispositifs de commande de l'angle de braquage, il n'existe pas de liaison mécanique directe entre l'élément de commande du dispositif de braquage et les roues braquées par eux, l'information de retour que le conducteur reçoit en cas d'utilisation d'une direction classique, en ce qui concerne l'orientation instantanée de la direction (des roues directrices), est perdue. On a déjà tenté de différentes manières de compenser cet inconvénient. Dans U. Bolte, "Das aktive Stellteil - ein ergonomisches Bedienkonzept", Fortschr.-Ber. VDI Reihe 17, Nr. 75, D sseldorf, VDI-Verlag 1991, il est proposé par exemple d'utiliser, en tant qu'information de retour, la déviation de l'élément de commande en fonction de la vitesse de lacet. Cependant, comme cette vitesse dépend linéairement de la vitesse longitudinale du véhicule, la 1 0 déviation de l'élément de commande, servant d'information pour le conducteur, change déjà lors d'un freinage ou d'une accélération dans une courbe à rayon constant, ce qui est inhabituel pour le conducteur. Dans une commande de l'angle de braquage décrite par le brevet DE 196 00 139 C1, non soumis à l'Inspection Publique, une force de réaction 1 5 s'opposant à l'effort d'actionnement est exercée sur l'élément de commande, force qui augmente à la fois à mesure que l'angle de braquage devient plus grand et à mesure que la vitesse longitudinale du véhicule s'élève. Le brevet des E.U.A. 3 022 850 divulgue un dispositif dans lequel un manche à balai sert notamment au réglage de l'angle de braquage. Dans ce but, il est proposé d'amplifier le signal de déviation correspondant du manche de façon variable en fonction de la vitesse, de préférence de façon inversement proportionnelle au carré de la vitesse longitudinale, de telle sorte qu'une déviation déterminée du manche conduise, indépendamment de la vitesse longitudinale du véhicule, à une accélération transversale restant essentiellement la même. La demande de brevet DE 44 03 379 A1, soumise à l'Inspection Publique, divulgue un système de direction avec lequel le rapport entre l'angle de rotation d'un volant de direction et l'angle de braquage ou de 3 0 changement d'orientation ainsi produit de roues directrices peut être changé en fonction de la vitesse longitudinale du véhicule, de manière qu'une réaction sensible de la direction soit obtenue dans une plage de vitesse basse à moyenne et qu'une bonne stabilité de la direction soit obtenue dans une plage de vitesse élevée. Dans ce but, on agit de façon 3 5 adéquate sur la démultiplication d'un engrenage de direction associé. Le brevet DE 196 25 498 C1, non soumis à l'Inspection Publique, décrit, à côté d'autres exemples, un exemple d'un dispositif de commande de direction dans lequel la consigne de l'angle de braquage est spécifiée unLiquement en fonction de l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande et dans lequel sont prévus des moyens de déviation qui dévient l'élément de commande en conformité avec l'angle de braquage réel instantané. Le problème technique à la base de l'invention est la mise à disposition d'un dispositif de commande de l'angle de braquage, du type mentionné au début, avec lequel on puisse obtenir une commande de l'angle de braquage offrant un grand confort de commande et une haute 1 0 fiabilité fonctiomnelle. Partant d'un dispositif du type générique défini au début, on obtient ce résultat par le fait que le dispositif comporte en outre des moyens de déviation qui dévient l'élément de commande en conformité avec l'angle de braquage réel instantané. 1 5 Avec ce dispositif, d'une part, la consigne de l'angle de braquage est spécifiée, de façon variable, à la fois en fonction de l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande et en fonction de la vitesse longitudinale instantanée du véhicule, d'autre part, des moyens de déviation adéquats dévient l'élément de commande en conformité avec l'angle de braquage réel instantané, donc indépendamment de la vitesse longitudinale du véhicule. La conséquence est que la fixation de la consigne pour l'angle de braquage en fonction de la vitesse longitudinale, ce qui est désiré, est obtenue sans que l'information de retour relative à l'orientation instantanée de la direction (des roues directrices), laquelle 2 5 est transmise à l'élément de commande, soit influencée par la vitesse longitudinale. Il est ainsi possible, sous certaines conditions, telles que des angles de marche en biais restant les mêmes et une tendance de direction neutre du véhicule, que cette réaction ne change pas - ce qui est un avantage important - au passage d'une courbe à rayon constant, même si 3 0 la vitesse longitudinale du véhicule change pendant ce temps. Un perfectionnement de l'invention prévoit que le dispositif de braquage comprenne un capteur dynamométrique couplé à l'élément de commande, Lun générateur de consigne d'angle de braquage, sur lequel agissent le signal de sortie du capteur dynamométrique et le système de détection de la vitesse longitudinale du véhicule, une unité de commande de direction prévue à la suite du générateur de consigne d'angle de braquage et une unité de mécanisme de direction pilotée par l'unité de commande de direction et possédant un engrenage ou un mécanisme analogue manoeuvré par un actionneur, ainsi qu'une barre d'accouplement reliée aux roues directrices du véhicule, et que les moyens de déviation de l'élément de commande comprennent un système de détection de course détectant le mouvement de la barre d'accouplement et une unité de déviation qui dévie l'élément de commande en conformité avec le mouvement de la barre d'accouplement détecté par le système de détection de course. Selon ce perfectiormement, l'angle de braquage réel est détecté par un système adéquat de détection de course qui surveille le mouvement d'une barre d'accouplement reliée, en tant que partie du dispositif de braquage, aux roues directrices du véhicule. La consigne de l'angle de braquage est spécifiée à l'aide d'un générateur adéquat qui reçoit, à cet effet, les informations relatives à l'effort d'actionnement de l'élément de 1 5 commande à partir d'un capteur coordormnné et celles relatives à la vitesse longitudinale du véhicule à partir d'un système de détection de cette vitesse. Un développement de ce dispositif prévoit que le système de détection de course soit formé par une unité de mesure de course à vérin 2 0 hydraulique et l'unité de déviation soit formée par une unité d'actionneur à vérin hydraulique, lesquels vérins sont reliés entre eux par des conduites hydrauliques associées. Selon ce développement, le système de détection de course, surveillant le mouvement de la barre d'accouplement, est formé par un vérin hydraulique mesureur de course et les moyens de déviation de l'élément de commande comportent en outre un vérin hydraulique conçu comme un actionneur et couplé hydrauliquement à ce vérin mesureur de course. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront 3 0 plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation avantageux, mais nullement limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est un schéma fonctionnel d'un dispositif de commande de l'angle de braquage pour une automobile. Le dispositif de commande de l'angle de braquage montré par la 3 5 figure comporte, en tant qu'élément de commande, un manche à balai 1 actionnable d'une main par le conducteur et monté au bout d'un levier 2 qui est supporté mobile en inclinaison autour d'un axe d'inclinaison 3 - lui-même porté par la carrosserie du véhicule - dans une zone située entre les deux extrémités du levier. Un capteur dynamométrique 4 est installé sur ou à proximité du levier 2, de manière qu'il détecte l'effort d'actionnement exercé sur le manche 1. Le signal de sortie du capteur 4 est envoyé à un générateur de consigne d'angle de braquage 5, auquel est envoyée en plus, par un système coordonné 6 de détection de la vitesse longitudinale, une information relative à la vitesse longitudinale que présente à ce moment le véhicule. En fonction des informations qui lui sont ainsi transmises, le générateur de consigne 5 détermine la consigne de l'angle de braquage à spécifier pour la commande de la direction, par exemple à l'aide d'un diagramme caractéristique mémorisé, lequel fixe la consigne de l'angle de braquage en fonction d'une part de l'effort d'actionnement du manche 1 et d'autre part de la vitesse longitudinale détectée du véhicule. 1 5 L'information relative à la consigne de l'angle de braquage, ainsi déterminée, est envoyée par le générateur de consigne 5 à une unité de commande de direction 7 prévue à la suite et ayant par exemple la forme d'un régulateur de direction. En fonction de la consigne qui lui a ainsi été spécifiée pour l'angle de braquage, cette unité commande un engrenage 2 0 ou un mécanisme de direction analogue 8, plus exactement un actionneur non représenté de cet engrenage. Suivant la manoeuvre de cet engrenage 8 par ledit actionneur, l'engrenage agit sur une barre d'accouplement 9 prévue à sa sortie et dont les extrémités sont reliées de façon habituelle à deux roues avant directrices 10a et 10b du véhicule. 2 5 Dans le cas du dispositif montré, l'angle de braquage réel, imprimé aux roues directrices 10a, 10b, est détecté par le biais du mouvement de la barre d'accouplement 9. Dans ce but, la tige de piston 11 d'un vérin hydraulique 12 est reliée à la barre 9 et le cylindre 13 de ce vérin est monté fixe sur la carrosserie du véhicule. Ce vérin agit ainsi comme une unité de mesure de la course du mouvement de la barre d'accouplement. Le piston de cette unité de mesure de course 12, monté au bout de la tige de piston 11, partage l'espace intérieur du cylindre en deux chambres de travail, de chacune desquelles part une conduite hydraulique 14a ou 14b. Ces conduites mènent à deux chambres de travail correspondantes d'un autre vérin hydraulique 15 qui sert d'actionneur pour dévier le manche 1 en fonction de l'angle de braquage réel, détecté par le biais du mouvement de la barre d'accouplement 9. A cet effet, le cylindre de ce vérin 15 est de nouveau monté fixe sur la carrosserie du, véhicule, tandis que sa tige de piston 16 est articulée sur l'extrémité éloignée du manche 1 du levier 2. L'autre bout de la tige de piston 16 porte de nouveau un piston partageant l'espace intérieur du vérin en lesdites deux chambres de travail. Les deux vérins hydrauliques 12, 15 forment donc, ensemble avec les conduites hydrauliques 14a, 14b qui les relient, des moyens de déviation par lesquels le manche 1 est dévié uniquement en fonction de l'angle de braquage réel. La position instantanée du manche 1 représente 1 0 ainsi une indication palpable par le conducteur du braquage ou de l'orientation des roues 10a, 10b. En effet, des mouvements de la barre d'accouplement dans l'une ou l'autre direction, entraînant des mouvements correspondants des roues directrices, produisent des déplacements du piston de l'unité de mesure de course 12, avec le résultat 1 5 qu'à travers les conduites hydrauliques 14a, 14b, du fluide hydraulique est expulsé d'une chambre de travail et aspiré dans l'autre chambre. De façon correspondante, du fluide hydraulique est refoulé dans l'une des chambres de travail du vérin 15 servant d'actionneur, et aspiré hors de l'autre chambre, de sorte que le piston de ce vérin, donc aussi sa tige de 2 0 piston 16, se déplace. Ce mouvement de la tige de piston 16 provoque, par l'intermédiaire du levier 2, une inclinaison donc une déviation correspondante du manche 1. La position instantanée de ce dernier est, par conséquent, indépendante de la vitesse longitudinale à laquelle roule à ce moment le véhicule, vitesse qui, ensemble avec l'effort 2 5 d'actionnement exercé sur le manche 1, détermine le braquage des roues. Pour le conducteur, on a donc conservé, par la position palpable du manche, pour un angle de braquage réel donné, par exemple au passage d'une courbe à rayon constant, une information invariable quant à l'orientation instantanée de la direction (des roues directrices), même au 3 0 cours d'accélérations et de décélérations éventuelles. Il va de soi que l'information de retour de l'angle de braquage réel au manche 1, sous la forme d'une déviation de celui-ci, peut être transmise non seulement par un système hydraulique tel que celui représenté sur la figure, mais aussi, par exemple, par uin couplage mécanique. Dans les deux cas, on obtient, comme avantage supplémentaire, la propriété que le véhicule reste manoeuvrable lors d'un fonctionnement de secours dans lequel le trajet de commande normal de la direction, allant du capteur dynamométrique 4 à l'engrenage ou autre mécanisme de direction 8, est défaillant, du fait que l'angle de braquage réel des roues peut dans ce cas être produit directement par une déviation manuelle adéquate du manche 1. Il suffit pour cela de prévoir une roue libre appropriée dans l'engrenage ou autre mécanisme de direction 8. Une inclinaison du manche 1 par le conducteur produit alors, par l'intermédiaire du couplage hydraulique ou mécanique, un mouvement correspondant de la barre d'accouplement 9 et, par conséquent, le changement d'orientation désiré des roues 10a, 10b. Il est possible, suivant l'application, de prévoir une information de retour, appliquée au manche 1, sur d'autres grandeurs de la dynamique de marche. Une telle disposition est opportune surtout au cas o le véhicule à diriger ne dispose pas d'un dispositif de stabilisation automatique de la dynamique transversale, mais cette tâche de stabilisation doit être accomplie par le conducteur. Comme autre exemple d'exécution d'un dispositif selon l'invention, la dépendance fonctionnelle de la consigne de braquage vis-à-vis de la vitesse longitudinale du véhicule est réalisable aussi par la transmission directe de l'information de la vitesse longitudinale à l'engrenage de direction et 2 0 par la prévision, sur cet engrenage ou autre mécanisme, de moyens conventionnels qui modifient la démultiplication de ce mécanisme en fonction de l'information de vitesse appliquée. Dans ce cas, les influences de la vitesse longitudinale du véhicule d'une part et de l'effort d'actionnement exercé sur le manche 1 d'autre part, ne se superposent pas, comme représenté, dès le générateur de consigne de braquage, a l'intérieur de celui-ci, mais seulement dans le mécanisme de direction lui-même. De plus, il va de soi qu'à côté du manche représenté, des éléments de commande d'autres types sont utilisables aussi dans le dispositif selon l'invention, comme par exemple un volant de direction 3 0 qui n'est pas accouplé mécaniquement de façon rigide aux roues directrices du véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de l'angle de braquage (de changement d'orientation des roues directrices) d'un véhicule à moteur, comprenant un élément de commande (1) actionnable par l'utilisateur, un système de détection (6) de la vitesse longitudinale du véhicule et un dispositif pour régler ou imprimer aux roues directrices l'angle de braquage voulu, appelé dispositif de braquage (4, 5, 7, 8, 9), qui est couplé au système de détection de la vitesse longitudinale du véhicule et à l'élément de commande, de manière que la (valeur de) consigne de l'angle de braquage soit spécifiée en fonction de l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande et de la vitesse longitudinale détectée du véhicule, caractérisé par des moyens (11 à 16) de déviation de l'élément de commande, qui dévient l'élément de commande (1) en conformité avec i 5 l'angle de braquage réel instantané. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le dispositif de braquage (4, 5, 7, 8, 9) comprend un capteur dynamométrique (4) couplé à l'élément de commande (1), un générateur de consigne d'angle de braquage (5), sur lequel agissent le signal de sortie 2 O du capteur dynamométrique (4) et le système de détection (6) de la vitesse longitudinale du véhicule, une unité de commande de direction (7) prévue à la suite du générateur de consigne d'angle de braquage et une unité de mécanisme de direction pilotée par l'unité de commande de direction et possédant un engrenage ou un mécanisme analogue (8) 2 5 manoeuvré par un actionneur, ainsi qu'une barre d'accouplement (9) reliée aux roues directrices (10a, 10b) du véhicule, et que les movens (11 à 16) de déviation de l'élément de commande comprennent un svstème de détection de course (12) détectant le mouvement de la barre d'accouplement (9) et une unité de déviation (15) qui dévie l'élément de commande (1) en conformité avec le mouvement de la barre d'accouplement détecté par le système de détection de course. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que le système de détection de course est formé par une unité de mesure de course (11 à 13) à vérin hydraulique et l'unité de déviation est formée par une unité d'actionneur (15, 16) à vérin hydraulique, lesquels vérins sont reliés entre eux par des conduites hydrauliques (14a, 14b) associées.