Brevet FR2810615A1 — publié le 20011228

La présente invention est relative à un dispositif de servo-direction de véhicule automobile, pour commander l'angle de braquage des roues gauche et droite d'au moins un essieu de direction dudit véhicule et, plus particulièrement, tel dispositif comprenant a) un organe de commande manuelle d'un générateur de valeur de consigne pour lesdits angles de braquage, b) des premier et deuxième actionneurs de braquage desdites roues gauche et droite, et c) moyens de régulation sensibles à ladite valeur de consigne pour commander lesdits actionneurs selon deux chaînes de commande distinctes. On connaît un dispositif de ce type de la demande de brevet français N 01417 déposée le 4 février 2000 par la demanderesse. Comme représente à la figure 1 du dessin annexé, ce dispositif comprend volant 1 constituant un organe de commande manuelle d'un générateur 2 d'une valeur de consigne pour l'angle de braquage des roues gauche et droite 5 et 5' respectivement, d'un essieu directeur du véhicule. Cette valeur est déterminée par le conducteur du véhicule, qui fait tourner le volant 1. Le générateur 2 peut être constitué par un capteur de position, de tout type connu, propre à former un signal représentatif de la position angulaire du volant. Ce signal est fourni à un régulateur 3 qui en tire une valeur de consigne de l'angle de braquage demandé par le conducteur. Le régulateur 3 commande aussi un variateur d'effort 12 agissant sur l'arbre du volant 1 pour que le conducteur retrouve, sur ce volant, les forces de frottement et de rappel qu'il éprouve lorsqu'il manoeuvre le volant d'un dispositif de direction classique, ces forces ne "remontant" plus sur le volant du dispositif de la figure 1, mécaniquement découplé des roues 5, 5' et des moyens utilisés pour les man#uvrer. Ces derniers sont constitués par des premier et deuxième actionneurs 9,9' agissant, dans le dispositif de la demande de brevet précitée, sur l'angle de braquage des roues 5, 5' respectivement. Comme cela apparaît aussi sur la figure 1, chacun des actionneurs 9, 9' prend la forme vérin monté sur l'essieu de roue lui-meme, entre un point d'articulation fixe 7, 7' sur cet essieu, respectivement et un bras 8, 8' de man#uvre d'une fusée, articulée en 6, 6' respectivement, sur laquelle est montée roue 5, 5' respectivement. Les bras 8, 8 sont reliés tiges 91, 9', des vérins 9, 9' respectivement, par des liaisons rigides 81, 8'1, respectivement. Ainsi les élongations des organes de sortie mobiles que constituent les tiges 91, 9'1 des vérins 9', fixent les angles de braquage des roues. Des capteurs de position 10, 10' sensibles à l'elongation des tiges des vérins 9, 9' respectivement, fournissent au régulateur 3 des signaux 1, l' représentatifs de ces élongations. Le régulateur 3 assure l'asservissement de ces élongations à des valeurs de consigne 1,, l' ,:, correspondant aux angles de braquage recherchés pour les roues 5, 5'. L'asservissement est assuré par une commande appropriée de l'énergie E, E' délivrée aux vérins 9, 9' pour manceuvrer les tiges 91, 9'1 respectivement, cette énergie étant prélevée sur une source énergie 11 embarquée dans le véhicule. Le régulateur est dûment programmé pour procéder aux calculs nécessaires à l'évaluation de ces quantités d'energie E, E' ainsi qu'à la formation signal de commande du variateur d'effort 12 agissant l'arbre du volant 1, comme on l'a vu plus haut. Il peut utiliser pour ce faire divers paramètres représentatifs de l'état du véhicule ou de son environnement, tels que la vitesse du véhicule, la charge de ce véhicule, le couple exercé par le conducteur sur le volant, la force du vent latéral, etc..., ces paramètres étant connus du régulateur 3 grâce à des capteurs appropriés, symbolisés globalement par l'entrée sur la figure 1. La source d'énergie 11 utilisée pour alimenter les actionneurs est une source d'énergie électrique telle qu'un alternateur entraîné par le moteur thermique du véhicule, assisté par une batterie en cas d'arret du moteur de défaillance de l'alternateur. L'élongation des tiges des vérins est donc commandée à l'aide d'une énergie tirée de cette source. Les vérins peuvent être des vérins électromécaniques à vis à bille ou des vérins électrohydrauliques à pompe hydraulique animée un moteur électrique. Le dispositif de servo-direction décrit dans la demande de brevet précitée comprend deux chaînes de commande (3, E, 9) et (3, E', 9') agissant indépendamment sur le braquage des roues 5 et 5' respectivement. En cas de défaillance de l'une de ces deux chaînes de commande, la directivité du véhicule ne dépend plus que d'une seule des deux roues de l'essieu directeur, ce qui est préjudiciable à la sécurité de fonctionnement du véhicule et donc à la sécurité des passagers de ce véhicule. La présente invention a précisément pour but de réaliser un dispositif de servo-direction du type décrit ci-dessus, à sécurité de fonctionnement amélioré. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif de servo-direction du type décrit en préambule de la présente description, remarquable en ce qu'il comprend en outre, en combinaison: 1 ) des moyens de diagnostic de l'occurrence d'un fonctionnement défectueux de l'une quelconque des chaînes de commande de braquage des roues, 2 ) des moyens, commandés par lesdits moyens de diagnostic, pour désactiver l'actionneur formant partie de la chaîne défaillante, et 3 ) un mécanisme de couplage des braquages des deux roues, pour assurer le braquage de la roue associée à la chaîne défaillante, sous la commande de la chaîne non défaillante associée à l'autre roue. Comme on le verra plus loin en détails, grâce à ces moyens de couplage, les deux roues de l'essieu peuvent être braquées par un seul des actionneurs, en cas de défaillance de l'autre, ce qui améliore la sureté de fonctionnement de la servo-direction du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma du dispositif de servo-direction suivant la présente invention, déjà partiellement décrit en préambule de la présente description, et - la figure 2 représente, agrandi, le detail A de la figure 1. Le dispositif représenté aux figures 1 et 2 du dessin annexé se distingue de celui de la demande de brevet français précitée, décrit en préambule de la présente description, en ce qu'il comprend tout d'abord des moyens de diagnostic 3' d'une défaillance d'une des deux chaînes de commande de braquage associées aux roues et 5' respectivement. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, ces moyens de diagnostic 3' sont incorporés au régulateur 3, classiquement constitués par un calculateur dûment programmé pour commander boucle fermée le braquage des roues 5, 5', à partir de la consigne fixée par le conducteur, et pour exécuter les opérations nécessaires au diagnostic du fonctionnement des deux chaînes de commande de braquage. Ces moyens de diagnostic 3' analysent en permanence les performances du dispositif de servo-direction de manière à en déduire l'état de fonctionnement des divers éléments des deux chaînes de commande. Quand cette analyse révèle que l'un des actionneurs 9, 9', par exemple est défaillant, et donc que la chaîne de commande dont il fait partie n'est pas fiable, les moyens de diagnostic 3' émettent un signal dl, d2 respectivement de commande d' moyen de désactivation 14, 14' de cet actionneur 9, 9', respectivement. Sur la figure 2 on a représenté en plus de détails l'actionneur 9 et ses équipement périphériques, étant entendu que l'actionneur 9' ses propres équipements périphériques sont identiques ' ceux décrits ci-dessous et fonctionnent de même. L'actionneur 9 représenté est du type électro hydraulique, constitué d'un vérin à deux chambres 15, 16 et d'une pompe P animée par moteur électrique M pour faire passer un liquide hydraulique d'une chambre dans l'autre et ainsi déplacer, dans un sens ou dans l'autre, la tige 91 du vérin commandant le braquage de la roue 5. Le moteur 18 est évidemment commandé par le régulateur 3. Suivant la présente invention, le moyen de désactivation est constitué par une électrovanne 14 à deux voies et deux positions, montées dans un conduit 22 de fluide raccordant les deux chambres 15, 16. Quand elle est commandée par le signal dl émis par les moyens de diagnostic 3', l'électrovanne 14 passe d'une position où elle coupe le conduit 22 à une position où elle met les deux chambres en communication de fluide, par ce conduit 22. Un fonctionnement de la pompe P, éventuellement erratique du fait de la défaillance détectée de la chaîne de commande de braquage de la roue 5, est alors sans influence sur la position de la tige 91, le liquide déplacé circulant en boucle dans le vérin, grâce au conduit 22. L'activation de l'électrovanne 14 désactive donc complètement la chaîne de commande du braquage de la roue 5. Suivant la présente invention, la commande braquage de cette roue reste cependant assurée grâce à mécanisme de couplage des braquages des deux roues permettant de transmettre à la roue 5 un effort braquage développé dans la chaîne de commande de la roue 5', l'actionneur 9' formant partie de cette chaîne. Dans le mode de réalisation du dispositif suivant l'invention représenté aux figures 1 et 2, ce mécanisme couplage est constitué par une barre rigide 23 couplant les deplacements des tiges 91, 9'i des vérins 9, 9', extrémités de cette barre étant articulée sur ces tiges niveau des liaisons rigides 8,, 8',, par exemple. Grâce à cette barre 23, l'un des vérins 9, 9' peut commander à la fois le braquage des deux roues, en cas de défaillance d'une des chaînes de commande, apres désactivation de la chaîne de commande défaillante comme décrit ci-dessus. Bien entendu l'effort développé alors sur chaque roue par vérin restant actif est divisé par deux, rapport à l'effort exercé en fonctionnement normal du dispositif suivant l'invention. La dégradation des performances du dispositif suivant l'invention, en cas de braquage des roues d'un véhicule immobile ne se retrouve pas, cependant, quand le véhicule roule, l'effort de braquage à exercer alors sur les roues étant beaucoup moins important. De toute façon, les inconvénients de la dégradation signalée ci-dessus sont plus que largement compensés par les avantages que l'on tire, suivant l'invention, d'un sensible accroissement de la sûreté de fonctionnement du dispositif de braquage du véhicule, notamment dans le cas important du véhicule roulant, cas ou en outre l'inconvénient relevé disparait pratiquement. Le taux de défaillance de l'électrovanne 14 et du calculateur constituant 1e régulateur 3 et les moyens de diagnostic 3' sont déterminables par des tests exécutés périodiquement. Il est donc possible de comparer la sûreté de fonctionnement du dispositif suivant l'invention, à celle des dispositifs de servo-direction de la technique antérieure, à direction découplée du volant de direction et comprenant un ou deux actionneurs. La probabilité d'une perte de contrôle du véhicule équipé du dispositif suivant l'invention est liée à celle une défaillance simultanée des deux actionneurs, d'un actionneur et de son électrovanne de désactivation, ou encore d'un actionneur et des moyens de diagnostic de fonctionnement défectueux (panne). La probabilité perte contrôle d'un véhicule à dispositif de servo-direction à actionneur unique est beaucoup plus grande. La probabilité d'une indisponibilité du véhicule due à une défaillance du dispositif de servo-direction suivant l'invention est bien plus faible que dans le d'un dispositif à actionneur unique. La probabilité d'une telle indisponibilité pour un dispositif à deux actionneurs, non couplés par une barre de liaison, est beaucoup plus forte dans le cas de la présente invention, où cette indisponibilité ne peut découler que de la panne simultanée des deux chaînes de commande. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le dispositif suivant l'invention pourrait être équipé d'actionneurs constitués par des vérins électromécaniques à vis à bille, en lieu et place de vérins électro-hydrauliques tels que celui schématisé à la figure 2. Dans ce cas l'électrovanne de désactivation de l'actionneur peut être remplacée par un embrayage commandé, interposé entre le moteur électrique animant l'actionneur et la vis/tige de celui-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif de servo-direction de véhicule automobile, pour commander l'angle de braquage des roues gauche (5) et droite (5') d'au moins un essieu direction dudit véhicule, comprenant a) un organe de commande manuelle (1) d'un générateur (2) de valeur de consigne pour lesdits angles de braquage, b) des premier (9) et deuxième (9') actionneurs braquage desdites roues gauche (5) et droite (5'), c) des moyens de régulation (3) sensibles à ladite valeur consigne pour commander lesdits actionneurs (9, 9') selon deux chaînes de commande distinctes, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend en outre, en combinaison d) moyens de diagnostic (3') de l'occurrence d'un fonctionnement défectueux de l'une quelconque desdites chaînes de commande, e) des moyens (14, 14') commandés par lesdits moyens de diagnostic pour désactiver l'actionneur (9, 9') formant partie la chaîne défaillante, et d) mécanisme (23) de couplage des braquages des deux roues (5, 5'), pour assurer le braquage de la roue (5, 5') associée à la chaîne défaillante, sous la commande de la chaîne non défaillante associée à l'autre roue (5', 5). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mécanisme de couplage est constitué par une barre rigide (23) interconnectant des organes de sortie mobiles (91, 9'1) desdits actionneurs (9, 9T). 3. Dispositif conforme à l'une quelconque revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits actionneurs (9, 9') sont des vérins électrohydrauliques et en ce que lesdits moyens de désactivation de chacun desdits vérins comprennent une électrovanne (14, 14' permettant de mettre sélectivement en communication de fluide les deux chambres (15, 16) d'un vérin (9, 9') associé. 4. Dispositif conforme à 1 une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits actionneurs sont des vérins électromécaniques et en ce que lesdits moyens de désactivation de chacun desdits vérins comprennent un embrayage commandé, pour isoler sélectivement le vérin associé d' moteur électrique d'animation dudit vérin.