Brevet FR2812849A1 — publié le 20020215

SYSTEME DE DIRECTION D'UN VEHICULE L'invention concerne un système de direction d'un véhicule comportant un dispositif de direction manoeuvré par le conducteur, en particulier un volant, ainsi qu'un dispositif réglant motorisé, comme un vérin hydraulique qui est associé aux roues directrices du véhicule, auquel est positivement relié, par l'intermédiaire d'une ligne de régulation, le dispositif de direction dont le régulateur est relié, du côté entrée, à un émetteur de valeur prescrite, comme un détecteur de l'angle du volant, manoeuvré par le dispositif de direction ainsi qu'à un émetteur de valeur réelle, comme un détecteur de l'angle des roues directrices, qui enregistre l'angle d'orientation des roues directjices du véhicule. Des véhicules de tourisme et véhicules à moteur semblables sont actuellement généralement équipés de directions hydrauliques assistées dans le cas desquelles le volant est obligatoirement couplé mécaniquement aux roues directrices du véhicule, c'est-à-dire qu'il y a un entraînement mécanique continu entre le volant et les roues directrices du véhicule. En outre les roues directrices du véhicule y sont reliées, au point de vue entrainement, à un dispositif réglant motorisé qui est commandé en fonction des forces ou des moments transmis entre le volant et les roues directrices du véhicule. Dans le cas de ces systèmes de direction, des forces, réduites de façon appropriée, sont rétro-transmises, par les dispositifs mécaniques, du mécanisme de direction au volant. De même la butée d'extrémité du vérin réglant hydraulique peut se sentir par un accroissement de la pression et par la force que l'on peut sentir en conséquence sur le volant. Entre temps on connaît également déjà pour des véhicules à moteur des systèmes de direction, également désignés sous le nom de systèmes Steer-by-Wire/direction par conducteur électrique, dans le cas desquels le volant ne produit, au moyen d'un détecteur sur le volant, que le signal de valeur prescrite pour la manoeuvre de direction. Le vérin réglant hydraulique prévu pour l'orientation des roues directrices est manoeuvré au moyen d'un ou de plusieurs robinets à action proportionnelle qui est, ou sont, commandés par un 2 2812849 ordinateur pour l'orientation des roues. Un tel système est par exemple présenté dans le document EP 0898539 B1 avec les circuits de robinetterie appropriés au point de vue sécurité et avec deux circuits hydrauliques indépendants. La pompe hydraulique standard, entrainée par le moteur à combustion interne, alimente le système de direction en service normal. En cas de défaillance du système de direction un circuit hydraulique de secours, alimenté par une pompe entraînée par un moteur électrique, entre en service. Dans ce document le volant n'est décrit que pour la manoeuvre de l'émetteur de valeur prescrite pour le circuit de régulation de direction. Dans ce document il n'est pas mentionné de rétro-signalisation, au volant et donc au conducteur, des forces agissant sur les roues directrices et/ou du fait qu'est atteinte la butée d'extrémité des roues, ni de rétro-signalisation de cette d'extrémité. On connaît en outre dans le domaine des directions assistées des systèmes de direction comportant des butées d'extrémité qui exercent un moment de rotation par voie électromotorisée ou sont exécutées avec un verrou mécanique. Pour que des moteurs électriques puissent exercer le moment de rotation demandé (maintien constant) l'emploi d'importants moteurs électriques est nécessaire, bien que la puissance convertie ne soit que très faible. Le moteur est coûteux, encombrant et lourd. Des verrous mécaniques donnent un mauvais sentiment de l'orientation des roues, produisent des bruits et sont sujets à usure. En premier lieu les deux systèmes interviennent unidirectionnellement du mécanisme de direction au volant. Si survient une défaillance de la production de la force du mécanisme de direction, ces deux systèmes ne peuvent pas être employés comme système de direction en secours. Le but de l'invention est donc de créer un système de direction qui soit relié hydrauliquement au volant et dans le cas duquel la rétrointervention d'un moment sur le volant soit possible par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique. 3 2812849 Selon l'invention, on atteint ce but par le fait qu'un système de direction d'un véhicule comportant un dispositif de direction manoeuvré par le conducteur, en particulier un volant, ainsi qu'un dispositif réglant motorisé qui est associé aux roues directrices du véhicule et auquel est positivement relié, par l'intermédiaire d'une ligne de régulation, le dispositif de direction dont le régulateur est relié, du côté entrée, à un émetteur de valeur prescrite manoeuvré par le dispositif de direction ainsi qu'à un émetteur de valeur réelle qui enregistre l'angle d'orientation des roues directrices du véhicule, dans lequel le dispositif réglant motorisé est manoeuvré hydrauliquement ou par un fluide sous pression et dans lequel le dispositif de direction ou le volant est positivement relié à un second moteur ou à une pompe, qui est manoeuvré par le fluide sous pression et qui est monté en parallèle ou en série avec le premier moteur hydraulique du dispositif réglant. Selon l'invention, une rétro-intervention de la force sur le volant se fait par l'intermédiaire du moteur hydraulique. On préfère un système de direction d'un véhicule dans lequel la rétro-intervention de la force se fait par l'intermédiaire d'une pression intervenant dans le moteur hydraulique. Dans une forme de réalisation préférée, la rétrointervention de la force ou la pression produit sur le volant un moment de rotation. Dans une forme de réalisation préférée, le moment de rotation reproduit sur le volant, pour le conducteur, les rapports de force existant sur le dispositif réglant ou sur le mécanisme de direction. Dans une autre forme de réalisation conforme à l'invention, le moment de rotation reproduit sur le volant le fait que soit atteinte la butée d'extrémité du mécanisme de direction. On préfère un système de direction d'un véhicule dans lequel la position angulaire de la butée est variable en fonction d'autres paramètres, comme par exemple l'état de marche. On préfère un système de direction d'un véhicule dans lequel la pression dérive du mécanisme de direction, par exemple du premier moteur hydraulique. Dans le cas d'une autre forme de réalisation conforme à l'invention, la pression est produite indépendamment de la pression régnant dans le mécanisme de direction, par exemple par une motopompe électrique distincte. 4 2812849 On préfère également un système de direction du véhicule dans lequel, en cas de défaillance du système normal d'approvisionnement en pression comme pompe, robinets, conduites ou circuit électronique etc., le moteur hydraulique puisse servir de pompe de direction de secours pour produire les forces nécessaires pour la direction du véhicule. Par ailleurs, en ce qui concerne des caractéristiques préférées on renvoie à l'explication, qui suit, du dessin, à l'aide duquel sont décrites des variantes de réalisation particulièrement préférées. La figure est une représentation schématique d'une forme de réalisation du système de direction conforme à l'invention. Selon la figure, un véhicule à moteur, non reproduit en détail pour le reste, possède deux roues directrices 1 dont le mouvement d'orientation est activé par un dispositif réglant comme par exemple un vérin réglant hydraulique 2. Les deux chambres 3 et 4 du vérin de positionnement 2 sont reliées, par l'intermédiaire d'un robinet 5 qui est ici conçu sous forme d'un robinet à action proportionnelle et par l'intermédiaire de conduites hydrauliques appropriées, à une pompe 6 et à un réservoir de fluide 7. En outre les chambres de travail 3 et 4, que l'on vient de mentionner, du vérin de positionnement hydraulique sont reliées par l'intermédiaire de robinets 8 et 9 à un moteur hydraulique 10 de sorte que les pressions intervenant dans les chambres 3 et/ou 4 du vérin interviennent dans le moteur hydraulique 10 par l'intermédiaire des conduites hydrauliques et des robinets 8 et 9. A nouveau le moteur hydraulique 10 est relié au volant 12 par l'intermédiaire de la colonne de direction 11. Le volant 12, avec la colonne de direction 11 et le moteur hydraulique , comporte, dans la zone de ce mécanisme dit mécanisme réglant, un détecteur 13 de l'angle de rotation du volant qui fournit le signal de valeur prescrite pour le circuit de régulation représenté ici par le mécanisme de direction dit Steer-by-Wire/direction par conducteur électrique. Le détecteur 13 de l'angle de rotation du volant transmet le signal de l'angle de rotation du volant, par l'intermédiaire d'une ligne de commande 14, à une unité électronique de commande ou à un ordinateur 15. En outre un détecteur 26 de l'angle d'orientation 2812849 des roues transmet à l'ordinateur 15, par l'intermédiaire d'une ligne de signaux 27, le signal de valeur réelle, la position des roues 1 du véhicule. En fonction d'autres paramètres concernant l'état de marche du véhicule et provenant d'autres détecteurs, l'ordinateur 15 crée, pour le robinet à commande proportionnelle 5, des signaux de commande qui sont transmis, par les lignes de signaux 16 et 17, aux électroaimants à action proportionnelle 18 et 19 du robinet à action proportionnelle. En fonction des signaux de commande, le robinet à action proportionnelle 5 opère en continu un coulissement du piston du robinet qui fait que le flux de fluide produit par la pompe 6 et le flux de fluide qui reflue dans le réservoir 7 conduisent à une différence de pression plus ou moins importante dans les chambres 3 et 4 du vérin réglant et donc à un mouvement des roues motrices 1. Comme déjà mentionné précédemment, cette différence de pression intervient sur le moteur hydraulique 10 par l'intermédiaire de la ligne de commande 20, du robinet 9 et de la ligne de commande 21 ainsi que de la ligne de commande 22, du robinet 8 et de la ligne de commande 23. Dans le cas d'une forme de réalisation de cette rétro-intervention hydraulique, le moteur hydraulique 10 peut être dimensionné de façon que toutes les différences de pression, survenant en service, du mécanisme de direction, réduites sur le volant aux efforts manuels autorisés, soient transmises par le volant au conducteur sous forme d'un moment de rotation de rétro-action. Mais l'invention peut également être réalisée de façon qu'à partir d'une pression de rétroaction maximale autorisée, déterminée, pour le moteur hydraulique 10, les robinets 8 et/ou 9 réduisent la pression derrière le robinet, c'est-àdire dans les conduites 23 ou 21, de sorte que soit réglable une limitation du moment de rotation ou une interruption de la pression pour le moteur hydraulique. Ceci peut s'obtenir par le moyen que les robinets 8 et/ou 9 sont conçus sous forme de robinets à action proportionnelle ou même sous forme de robinets à soupape de réduction de la pression à action proportionnelle, qui limitent la pression agissant sur le robinet en fonction de sa valeur prescrite. Les robinets y sont reliés à l'ordinateur 15 par les lignes de signaux 6 2812849 24 et 25. Avec ce type d'influence du moment de rotation sur le volant on peut produire des caractéristiques de direction quelconques, mais à côté de ce type de rétro-intervention hydraulique, ce système peut également présenter un autre mode d'utilisation, c'est-à-dire un autre avantage. Dans le cas d'une éventuelle défaillance de l'alimentation principale en pression par la pompe 6, le moteur hydraulique 10 peut par exemple être utilisé comme pompe auxiliaire de direction de secours en ce sens qu'à la suite de la rotation du volant 12, le moteur hydraulique 10 peut en outre activer un flux d'huile dans le mécanisme de direction. Dans ce but les robinets 8 et 9, éventuellement conçus sous forme de robinets à soupape de réduction de la pression, doivent permettre chacun un rétro-flux de l'huile en provenance du moteur hydraulique 10, maintenant utilisé comme pompe hydraulique, en direction du mécanisme de direction. Ceci doit pouvoir se faire soit au moyen de robinets de dérivation appropriés soit au moyen de fonctions supplémentaires, non prévues dans uri robinet à soupape de réduction de la pression standard, dans les robinets existants. Si l'on prend des robinets à action proportionnelle pure sous forme de robinets à tiroir à action proportionnelle qui ne sont commandés que par les signaux électriques provenant de l'ordinateur, ce rétro-flux peut se faire sans autre mesure. Le flux d'huile produit par le moteur hydraulique 10, qui travaille maintenant comme pompe, peut maintenant intervenir dans les moitiés 3 et 4 du vérin avec une réduction appropriée de la vitesse d'orientation des roues, si le robinet à action proportionnelle 5 a tout d'abord été amené dans une position de sécurité, comme simplement représenté ici en position médiane et si le flux volumique d'huile déplacé par le moteur hydraulique 10 déplace de façon appropriée les volumes d'huile existant dans les moitiés 3 et 4 du vérin. Pour motif de simplicité, des dispositifs complémentaires de compensation de volume, comme compensation de température ou compensation de fuite, qui peuvent être prévus dans le cas d'un système hydraulique de ce type, ne sont pas représentés. Il ne s'agit ici que de la représentation de principe de la fonction des rétro-actions hydrauliques sur le volant et de la fonction de la pompe auxiliaire de secours hydraulique depuis le volant. La fonction de la pompe auxiliaire de secours peut également être réalisée par un moteur électrique à mettre en circuit. Les revendications déposées avec la demande sont des propositions de formulation sans préjudice de l'obtention d'un complément de protection. La demanderesse se réserve de revendiquer encore une autre combinaison de caractéristiques qui n'apparaît jusqu'ici que dans la description et/ou sur les dessins. Des références employées dans les sous-revendications attirent l'attention sur l'autre conception de l'objet de la revendication principale grâce aux caractéristiques de la sous-revendication respective; elles ne doivent pas être comprises comme une renonciation à l'obtention d'une protection propre, concrète pour les combinaisons de caractéristiques des sous-revendications référencées. Du fait que les objets des sous-revendications peuvent, au regard de la technique à la date de priorité, constituer des inventions propres et indépendantes, la demanderesse se réserve d'en faire l'objet de revendications indépendantes ou de demandes divisionnaires. Elles peuvent en outre contenir également des inventions propres présentant une construction indépendante des objets des sous-revendications indépendantes. Les exemples de réalisation ne sont pas à considérer comme limitation de l'invention. Bien plutôt dans le cadre du présent exposé, de nombreuses variantes et modifications sont possibles, en particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matériaux qui, par exemple par combinaison des modifications de certains éléments en liaison avec les caractéristiques ou éléments ou pas de procédé décrits dans la description générale et dans les formes de réalisation ainsi que dans les revendications et contenues sur le dessin, peuvent faire l'objet d'une conclusion de l'homme de l'art eu égard à la solution permettant d'atteindre le but et conduisent, par des caractéristiques pouvant se combiner, à un nouvel objet ou à de nouveaux pas de procédé ou à de nouvelles séquences de 8 2812849 procédé, également dans la mesure o ils concernent des procédés de réalisation, de contrôle et de travail. REVENDICATIONS 1. Système de direction d'un véhicule comportant un dispositif de direction manoeuvré par le conducteur, en particulier un volant, ainsi qu'un dispositif réglant motorisé qui est associé aux roues directrices du véhicule et auquel est positivement relié, par l'intermédiaire d'une ligne de régulation, le dispositif de direction dont le régulateur est relié, du côté entrée, à un émetteur de valeur prescrite manoeuvré par le dispositif de direction ainsi qu'à un émetteur de valeur réelle qui enregistre l'angle d'orientation des roues directrices du véhicule, dans lequel le dispositif réglant motorisé est manoeuvré hydrauliquement ou par un fluide sous pression, caractérisé par le fait que le dispositif de direction ou le volant est positivement relié à un second moteur (10), ou une pompe, qui est manoeuvré par le fluide sous pression et qui est monté en parallèle ou en série avec le premier moteur hydraulique (2) du dispositif réglant. 2. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, par l'intermédiaire du second moteur hydraulique (10), il se fait une rétro-intervention de la force sur le volant (12). 3. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la rétro- intervention de la force se fait par l'intermédiaire d'une pression qui intervient dans le second moteur hydraulique (10). 4. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la rétro- intervention de la force ou la pression produit sur le volant (12) un moment de rotation. 5. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le moment de rotation produit sur le volant (12) communique au conducteur les rapports de force sur le dispositif réglant ou sur le mécanisme de direction ou sur les roues directrices (1) du véhicule. 6. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le moment de rotation reproduit le fait qu'est atteinte la butée d'extrémité du dispositif réglant ou du mécanisme de direction. 7. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la position angulaire de la butée est variable en fonction d'autres paramètres, comme par exemple de l'état de marche. 8. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pression dérive du mécanisme de direction, par exemple du premier moteur hydraulique (2). 9. Système de direction d'un véhicule, en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pression est produite indépendamment de la pression régnant dans le mécanisme de direction. O10.Système de direction d'un véhicule, en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'en cas de défaillance du système normal d'approvisionnement en pression, le second moteur hydraulique (10) peut servir de pompe de direction de secours pour produire les forces d'orientation du véhicule.