Brevet FR2814136A1 — publié le 20020322

SERVODIRECTION L'invention concerne une servodirection pour véhicules automobiles, comprenant un levier de direction destiné à l'actionnement d'un émetteur de valeurs de consigne pour le réglage d'un angle de braquage déterminé sur les roues du véhicule, un émetteur de valeurs réelles destiné à détecter la valeur réelle de l'angle de braquage et un dispositif de commande pour le pilotage d'un dispositif actionneur pour les roues du véhicule, comprenant au moins un servomoteur et une soupape de commande. Un dispositif de direction pour véhicule automobile du type ci-dessus est connu par le document DE 195 41 752 C2. Le brevet cité décrit un dispositif de direction pour véhicules automobiles dans lequel un émetteur de valeurs de consigne est actionné au moyen d'un levier de direction qui est dépourvu de couplage forcé avec les roues dirigées du véhicule. L'émetteur de valeurs de consigne est incorporé dans un circuit d'asservissement qui, en comparant la valeur de consigne du moment à la valeur réelle de l'angle de braquage, commande une servosoupape et, de cette façon, actionne le servomoteur ainsi que la direction du véhicule qui est reliée cinématiquement à ce dernier. Grâce à l'absence de la colonne de direction, on a besoin de beaucoup moins de place pour le montage et on supprime une pluralité de paliers de rotation sujets à usure. Le servomoteur décrit dans le document DE 195 41 752 C2 est relié cinématiquement à une soupape à tiroir tournant. Un inconvénient consiste en ce que le moteur doit être très gros afin de pouvoir surmonter avec une forte probabilité les éventuels phénomènes de coincement de la soupape qui peuvent se produire, par exemple sous l'effet d'encrassement. Ceci est nécessaire parce que toute défaillance du système doit être évitée de façon fiable. A ce sujet, les servodirections se voient imposer de strictes prescriptions réglementaires. Le moteur qui doit être de très forte dimension génère ici des coûts directs et indirects d'un niveau d'autant plus élevé. Du fait que, dans les servodirections, les forces de braquage sont exclusivement produites par une ou plusieurs installations d'alimentation en énergie et que, de cette façon, la liaison mécanique entre le volant et la roue peut être supprimée, il est nécessaire de prendre des dispositions appropriées pour que le véhicule puisse encore être dirigé même dans le cas d'apparition d'un défaut ou d'une défaillance. Selon l'état de la technique, ceci n'est rendu possible que par des systèmes possédant une redondance suffisante. Pour cette raison, les systèmes concernant la sécurité sont prévus en double ou en triple. Lorsqu'un signal de défaut ou analogue est produit par un capteur, une unité ou un ordinateur, des décisions de majorité sont prises au moyen des deux autres systèmes redondants. Un inconvénient qu'on trouve dans le document du type ci-dessous, de même que dans le reste de l'état de la technique, réside dans les soupapes de commande qui, dans la plupart des cas, sont constituées par des soupapes de commande à tiroir tournant. Si le mécanisme de fermeture des soupapes de commande est bloqué par un copeau ou par une autre souillure, la soupape de commande ne peut plus se fermer. La modification des conditions de pression dans les chambres de travail du cylindre, qui est nécessaire pour les mouvements de direction, n'est donc plus possible. La pression reste dans la chambre de travail (le demi-cylindre) qui était sollicitée avant le blocage. En général, dans ce cas, la pression hydraulique est tellement forte que le moteur, calculé de la façon traditionnelle, qui a seulement à commander l'hydraulique de la façon envisagée, ne peut pas travailler à lui seul à l'encontre de la pression. Une possibilité pour la résolution de ce problème peut consister, par exemple, dans le fait qu'un accouplement mécanique est établi entre le levier de direction et les roues dirigées pour pouvoir exécuter un mouvement de direction à l'encontre de la pression hydraulique. Toutefois, un inconvénient consiste en ce que, pour cela, il est nécessaire de prévoir des composants mécaniques qui, en soi, peuvent être supprimés dans une servodirection. Une autre possibilité pour la résolution du problème peut consister dans le fait qu'il est prévu un moteur redondant ou un moteur suffisamment fort, qui puisse surmonter la pression hydraulique et, ainsi, rendre possible la commande des roues dirigées. Toutefois, un tel système n'est ni économique ni particulièrement fiable. L'invention a donc pour but de résoudre le problème consistant à créer une servodirection pour véhicules automobiles qui résolve les inconvénients cités de l'état de la technique et qui, en particulier, permette un braquage dépourvu de commande forcée, économique, fiable et sûr, des roues dirigées du véhicule. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'actionnement de la soupape de commande est effectué par un stator du servomoteur. Du fait que l'actionnement de la soupape de commande est exécuté par un stator du servomoteur, il est possible d'obtenir une commande de la soupape de commande qui soit particulièrement fiable, économique et simple. La soupape de commande a seulement à décrire des courses de commande. Ceci apporte des avantages correspondants sous l'aspect de la durée de vie de la soupape de commande. Une commande de la soupape de commande par le stator du servomoteur permet de réaliser des soupapes simples, dépourvues de commandes forcées. On peut donc avantageusement utiliser, par exemple, des soupapes de commande linéaires qui sont beaucoup moins coûteuses du point de vue de la fabrication, en particulier aussi parce qu'il s'agit ici de pièces tournées. L'actionnement de la soupape de commande par un stator permet par ailleurs que les soupapes de commande ne soient plus nécessairement des tiroirs tournants ou analogues. Ceci évite l'encrassage ou le coincement, et donc le blocage, de la soupape de commande, qui peut conduire aux problèmes de braquage des roues du véhicule qui ont été cités plus haut. Il est avantageux que le stator soit monté rotatif dans un roulement. Ce roulement est avantageusement formé d'un roulement à aiguilles. Selon une forme de réalisation préférée, le stator peut tourner d'un angle de 2 à 10 et de préférence de 6 . Pour le réglage angulaire des roues du véhicule, le servomoteur doit développer un couple. Le couple de réaction est alors absorbé en général par le stator du servomoteur. Le fait que le stator soit monté rotatif au moyen d'un roulement rend ici possible une certaine liberté de mouvement du stator, qui peut avantageusement être utilisée pour la commande de la soupape de commande. Le mouvement du stator peut ici être utilisé d'une façon simple pour l'actionnement d'une soupape de commande linéaire. Au moyen du mouvement qui résulte du montage rotatif du stator, on peut commander des soupapes de commande linéaires simples à fabriquer et donc économiques. Du reste, on peut réaliser des soupapes de commande à clapets, d'une construction simple, ce qui apporte une nouvelle réduction des coûts. Dans une forme de construction de l'invention, il peut par ailleurs être prévu que le stator présente un doigt de commande qui agit sur un piston de soupape d'au moins une soupape de commande. La construction du stator avec un doigt de commande rend possible une action sur un piston de soupape de commande qui est particulièrement avantageuse et simple à réaliser. Dans une forme de réalisation de l'invention, il peut être prévu par ailleurs que le dispositif actionneur comprenne deux soupapes de commande qui agissent chacune sur une chambre de travail d'un cylindre de commande et que le doigt de commande du stator agisse sur les pistons des soupapes de commande indépendamment l'un de l'autre. L'indépendance de l'action du doigt de commande du stator sur les pistons des soupapes de commande et l'action des soupapes de commande sur des chambres de travail respectives du cylindre de commande ont pour effet qu'en cas d'encrassage ou de coincement d'une des soupapes de commande, l'autre soupape de commande peut développer une force antagoniste neutralisante. De cette façon, la pression hydraulique dans une chambre de travail qui est chargée par une pression sous l'effet d'un défaut ne doit pas nécessairement être surmontée par le servomoteur. Une modification souhaitée du braquage des roues du véhicule produit, dans la chambre de travail concernée, une pression correspondante qui neutralise la pression dans la chambre de travail chargée sous l'effet d'un défaut et permet ainsi que le servomoteur ait seulement à braquer les roues du véhicule. De cette façon, il n'est pas nécessaire que le servomoteur surmonte la pression de défaut régnant dans une chambre de travail, comme cela est indispensable dans l'état de la technique. Le servomoteur peut être réalisé sous une forme d'autant plus réduite et plus économique. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les soupapes de commande travaillent donc indépendamment l'une de l'autre. Elles sont de préférence dépourvues de liaison mécanique rigide entre elles. Selon un mode de réalisation préféré, au moins une soupape de commande est formée d'une soupape linéaire. La commande des deux chambres de travail du cylindre de commande peut de préférence s'effectuer indépendamment l'une de l'autre. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le servomoteur est construit pour une fonction de direction de secours. La servodirection selon l'invention peut également comporter un servomoteur redondant ou deuxième servomoteur. La présente invention et ses avantages seront mieux compris en référence à la description d'un mode de réalisation préféré de l'invention et aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'une servodirection selon l'invention * la figure 2 est une vue en coupe d'un servomoteur comprenant un stator et un doigt de commande; et * la figure 3 est une vue de dessus d'un servomoteur muni d'un doigt de commande et de deux pistons de soupapes de commande adjacents à ce doigt. Comme on peut le voir sur la figure 1, la servodirection pour véhicules automobiles selon l'invention comprend un levier de direction 1, constitué dans le présent exemple de réalisation, par un volant de direction destiné à actionner deux émetteurs de valeurs de consigne 2. En principe, un émetteur de valeurs de consigne 2 serait suffisant pour le bon fonctionnement d'une servodirection, mais, en raison des spécifications de sécurité imposées aux servodirections, les éléments relevant de la sécurité sont par principe prévus en double ou en triple. Les émetteurs de valeurs de consigne 2 sont incorporés dans un circuit d'asservissement qui, après comparaison de la valeur de consigne avec la valeur réelle de l'angle de braquage, qui est détectée au moyen de deux émetteurs de valeurs réelles 3, actionne un servomoteur 4. Naturellement, la servodirection peut aussi être réalisée avec deux servomoteurs 4. Un deuxième servomoteur 4 ou un servomoteur 4 redondant respecte alors les spécifications de technique de sécurité dans une mesure particulièrement élevée. Le servomoteur 4 représenté, qui peut être constitué, par exemple, par un moteur électrique, est relié cinématiquement aux roues 5 du véhicule. Pour le réglage d'un angle de braquage donné sur les roues 5 du véhicule, le servomoteur 4 doit développer un couple. Le couple de réaction correspondant est alors absorbé par un stator 6 du servomoteur 4, comme on peut le voir sur la figure 2. La commande du servomoteur 4 est assurée par un dispositif de commande 7, qui est prévu en double dans le présent cas et qui, sur la base des données de l'émetteur de valeurs de consigne 2 et de l'émetteur de valeurs réelles 3, effectue une comparaison "valeur de consigne-valeur réelle". Dans le dispositif de commande 7 ou dans les dispositifs de commande 7, un signal correspondant est calculé et envoyé au servomoteur 4. Le braquage des roues 5 du véhicule s'effectue en rendant égaux l'angle de braquage calculé par le dispositif de commande 7 et la valeur réelle. Les dispositifs de commande 7 comprennent un dispositif 8 de surveillance de batteries et deux batteries 9 qui ont pour fonction de garantir que, même en cas de défaillance d'une batterie 9 ou d'un circuit électrique, I'alimentation électrique de la servodirection soit garantie. Comme on peut le voir sur la figure 2, le stator 6 du servomoteur 4 est monté de façon à pouvoir tourner au moyen d'un roulement constitué par un roulement à aiguilles 10. Sous l'effet du couple de réaction et du roulement à aiguilles 10, il peut donc se produire un mouvement du stator 6. De cette façon, une soupape de commande 11 représentée sur la figure 1 peut être actionnée par le stator 6 du servomoteur 4. Dans l'exemple de réalisation représenté, il est prévu ici deux soupapes de commande réalisées sous la forme de soupapes de commande linéaires 11. Pour la commande des soupapes de commande linéaires 11, le stator 6 présente un doigt de commande 12. Le doigt de commande 12 agit ici sur les pistons 13 des soupapes de commande linéaires 11, comme on peut le voir sur la figure 3. Le dispositif actionneur 14, formé du servomoteur 4 et de deux soupapes de commande linéaires 11 dans l'exemple de réalisation, est ici constitué de manière que chacune des soupapes de commande linéaires 11 agisse sur une chambre de travail, connue dans la technique traditionnelle et non représentée, d'un cylindre de commande. Comme ceci ressort de la figure 3, le doigt de commande 12 agit sur les pistons 13 des soupapes de commande linéaires 11 indépendamment l'un de l'autre. De cette façon, les soupapes de commande linéaires 11 peuvent travailler indépendamment l'une de l'autre. Comme on peut le voir sur la figure 3, les soupapes de commande linéaires 11 sont réalisées sans liaison mécanique rigide l'une par rapport à l'autre. De cette façon, la commande des chambres de travail du cylindre de commande peut s'effectuer indépendamment l'une de l'autre. Les phénomènes de coincement qui se produisent lors de l'actionnement d'une chambre de travail ou d'un demi-cylindre peuvent être neutralisés ou compensés par l'actionnement des autres éléments de soupapes ou de l'autre soupape de commande linéaire 11 et par l'application résultante d'une pression à l'autre chambre de travail ou à l'autre demi-cylindre. Etant donné que, de cette façon, les pressions dans les deux chambres de travail du cylindre de commande sont ainsi compensées, le nécessaire mouvement de braquage des roues 5 du véhicule peut être directement exécuté sans obstacle par le servomoteur 4. Ici, il est prévu qu'en présence d'un phénomène de coincement, soit activé un programme de conduite de secours avec lequel il est possible de s'arrêter en sécurité ou de se rendre à l'atelier le plus proche. Un équilibrage des pressions dans les chambres de travail du cylindre de commande est rendu avantageusement possible par la commande indépendante des chambres de travail du cylindre de commande. A la différence de l'état de la technique, le servomoteur 4 doit seulement être calculé de manière qu'on puisse obtenir un braquage normal des roues 5 du véhicule. Grâce à la construction indépendante, sans commande forcée, des soupapes de commande linéaires 11, il n'est pas nécessaire de donner au servomoteur 4 des dimensions telles que les forces antagonistes hydrauliques de défaut doivent elles aussi être surmontées. La mise en oeuvre et la disposition des soupapes de commande linéaires 11 a en outre l'avantage consistant en ce que les soupapes de commande linéaires 11 ont seulement à décrire des courses de commande. Il en résulte des avantages relatifs à la durée de vie. Par ailleurs, les soupapes de commande non commandées de façon forcée peuvent être construites "silencieuses après défaillance". Une telle mise en oeuvre et une telle disposition des soupapes de commande linéaires 11 est rendue possible grâce à l'actionnement par le doigt de commande 12 du stator 6. On a constaté dans des essais qu'il est possible d'assurer un actionnement particulièrement avantageux des pistons 13 des soupapes de commande, et donc des soupapes de commande linéaires 11 si le stator 6 est monté rotatif sur un angle de + 3 . Un montage rotatif correspondant du stator 6 est ici rendu possible d'une façon simple au moyen du roulement à aiguilles 10. Comme on le voit sur la figure 2, le servomoteur 4 présente d'une façon connue un arbre de moteur 15, un rotor 16, une douille de roulement 17 et un boîtier 18. La figure 3 représente une disposition possible en principe, des soupapes de commande linéaires 11 qui sont simplement indiquées à titre d'exemple avec les pistons 13 de soupapes de commande et les garnitures d'étanchéité 19. Naturellement, la construction des soupapes de commande ne se limite pas à des soupapes linéaires 11. Dans des variantes de réalisation, on peut aussi utiliser d'autres soupapes de commande qui ne sont pas à commande forcée, comme, par exemple, des soupapes de commande à tiroir. Comme on le voit sur la figure 1, la commande hydraulique comporte une pompe 20 entraînée par un moteur, qui est traditionnelle et qu'on a donc omis de décrire de façon plus détaillée, et un réservoir d'huile 21. La commande des soupapes de commande linéaires 11 peut être assurée selon un schéma de montage 22 suffisamment connu. Comme on peut également le voir de la figure 1, une force antagoniste à la force de direction du conducteur peut être produite et introduite dans le volant de direction 1 au moyen d'un générateur de couple de volant 23, par exemple, d'un moteur électrique. De cette façon, on peut transmettre au conducteur une certaine sensation de la situation réelle de conduite. Le générateur de couple de volant 23 peut être commandé par le dispositif de commande 7 en fonction de différents paramètres. Dans le fonctionnement de conduite normale, l'excursion du stator 6 et des soupapes de commande linéaires 11 engendre une servopression correspondante. Le mouvement de direction du servomoteur 4 est ainsi assisté par la charge du côté correspondant des pistons. Le servomoteur électrique 4 est ici construit ou amplifié par un servomoteur 4 redondant, de manière que des mouvements de direction restent possibles, même en cas de défaillance du système hydraulique, par exemple si la pompe entraînée par le moteur ne refoule pas de courant de fluide par suite d'un défaut. La servodirection selon l'invention peut être utilisée dans tous les domaines d'utilisation qu'on peut imaginer pour les servodirections. En particulier, une utilisation de la servodirection peut être avantageuse sur des essieux traînés ou des essieux poussés sur les camions. La servodirection apporte d'importants avantages relatifs à la dynamique de la conduite et, en particulier, elle rend possible une réaction rapide à des situations de conduite variables. REVENDICATIONS 1. Servodirection pour véhicules automobiles, comprenant un levier de direction destiné à l'actionnement d'un émetteur de valeurs de consigne pour le réglage d'un angle de braquage déterminé sur les roues du véhicule, un émetteur de valeurs réelles destiné à détecter la valeur réelle de l'angle de braquage et un dispositif de commande pour le pilotage d'un dispositif actionneur pour les roues du véhicule, comprenant au moins un servomoteur et une soupape de commande, caractérisée en ce que l'actionnement de la soupape de commande (11) est exécuté par un stator (6) du servomoteur (4). 2. Servodirection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le stator (6) est monté rotatif dans un roulement (10). 3. Servodirection selon la revendication 2, caractérisée en ce que le roulement est formé d'un roulement à aiguilles (10). 4. Servodirection selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisée en ce que le stator (6) peut tourner d'un angle de 2 à 10 , de préférence de 6 . 5. Servodirection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le stator (6) comporte un doigt de commande (12) qui agit sur un piston de soupape (13) d'au moins une soupape de commande (11). 6. Servodirection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif actionneur (14) comprend deux soupapes de commande (11) qui agissent chacune sur une chambre de travail d'un cylindre de commande. 7. Servodirection selon la revendication 5, caractérisée en ce que le doigt de commande (12) du stator (6) agit sur les pistons de soupape (13) des soupapes de commande (11) indépendamment l'un de l'autre. 8. Servodirection selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les soupapes de commande (11) travaillent indépendamment l'une de l'autre. 9. Servodirection selon l'une des revendications 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que les soupapes de commande (11) sont dépourvues de liaison mécanique rigide entre elles. 10. Servodirection selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au moins une soupape de commande est formée d'une soupape linéaire (11). 11. Servodirection selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que la commande des deux chambres de travail du cylindre de commande s'effectue indépendamment l'une de l'autre. 12. Servodirection selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le servomoteur (4) est construit pour une fonction de direction de secours. 13. Servodirection selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'il comporte un servomoteur redondant ou deuxième servomoteur (4).