Brevet FR2851539A1 — publié le 20040827

PALIER D'ARTICULATION D'UN ELEMENT DE DIRECTION La présente invention concerne les systèmes de direction de véhicule automobile, et plus particulièrement les systèmes de direction à quatre roues directrices. Un tel système permet une modification de l'angle de braquage des roues arrières. En cas d'un braquage des roues avants inférieur à un certain 1o degré de braquage, ce qui est généralement représentatif d'un déplacement à grande vitesse, les roues arrières sont orientées dans la même direction. En cas d'un braquage des roues avants supérieur à ce même degré de braquage, ce qui est généralement représentatif d'un déplacement à petite vitesse et d'un besoin accru de maniabilité lors par exemple d'un rangement en stationnement, les 1 5 roues arrières sont orientés dans la direction opposée. Selon une conception connue, des systèmes à quatre roues directrices sont réalisées de manière purement mécanique, par l'intermédiaire d'une colonne de direction reliant longitudinalement le boîtier de direction avant au boîtier de direction arrière. De plus, un pilotage indépendant de la roue arrière droite par rapport à 20 la roue arrière gauche a été recherché, afin de permettre par exemple de contrôler la pince au freinage, (à savoir un freinage lors duquel chacune des roues arrière pivote vers l'intérieur du véhicule) pour améliorer la stabilité du véhicule sur tout type d'adhérence. La publication US'4781261 décrit et représente un système hydraulique 25 positionné sur une biellette transversale de direction arrière. Un tel vérin d'assistance de direction arrière pour véhicule à quatre roues directrices fait pivoter les roues arrière d'un angle petit, de quelques degrés au maximum, dans un sens ou dans l'autre. Cette solution présente l'inconvénient majeur, en cas de panne du circuit hydraulique, d'engendrer un contrôle flou de la biellette de direction concernée et donc de comporter potentiellement un risque pour les occupants du véhicule. De plus, un tel système est relativement lourd et difficile à mettre en place. Un des objectifs de l'invention est donc de proposer un système de 5 pilotage de la direction associée aux roues arrière qui ne présente pas les inconvénients cités ci-dessus. Un second objectif de l'invention est de proposer un système de pilotage de la direction associée aux roues arrières, partageant un calculateur commun avec une direction assistée électrique. En réponse à des objectifs que l'on retrouve invariablement chez les différents constructeurs automobiles, la présente invention se veut également peu coteuse et peu encombrante. Pour répondre à ces objectifs, l'invention propose un palier d'articulation d'un élément de direction relié à un support de roue arrière, en 15 liaison avec un axe d'articulation monté à rotation sur des premiers paliers de maintien solidaires d'une chape fixée à la caisse d'un véhicule, le mouvement de rotation de l'axe d'articulation engendrant un mouvement du palier. Ce dispositif est caractérisé en ce que l'axe d'un motoréducteur est en prise avec l'axe d'articulation. Selon une caractéristique de l'invention, un axe d'entraînement est disposé entre l'axe d'articulation et l'axe du motoréducteur, l'axe d'entraînement étant solidaire de l'axe d'articulation et en liaison avec l'axe du motoréducteur par un jeu d'engrenages. De plus, le motoréducteur est supporté par un boîtier solidarisé à la chape et l'axe d'entraînement est porté par des 25 seconds paliers de maintien intégrés dans ce boîtier. Selon l'invention, la liaison entre le palier et l'axe d'articulation peut être de plusieurs types: d'une part cette liaison peut être une liaison de type vis-écrou auquel cas, à titre d'exemple, l'élément de direction correspondant est un bras longitudinal. D'autre part, l'axe d'articulation peut être un axe 30 excentrique sur lequel est monté à rotation le palier, auquel cas, avantageusement, l'élément de direction correspondant est un bras longitudinal ou une biellette de direction supérieure transversale. L'invention concerne également un train arrière de véhicule automobile, comportant un bras longitudinal et deux biellettes de direction transversales, 5 respectivement liés au support de roue, caractérisé en ce qu'un palier d'articulation comportant une liaison de type vis-écrou est associé au bras longitudinal et un palier d'articulation comportant un excentrique est associé à la biellette de direction supérieure. Dans le but d'optimiser l'action du pilotage du palier, la biellette de 1o direction supérieure est décalée longitudinalement par rapport à un axe vertical passant par l'axe des roues arrière. L'invention concerne enfin un véhicule automobile comportant des dispositifs électriques de direction ou de stabilisation de ce véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un palier d'articulation selon 15 l'invention, et en ce que le motoréducteur associé au palier et le calculateur associé à ces dispositifs électriques échangent et partagent des informations. Ces informations sont constituées par au moins le transfert vers le calculateur d'une valeur de position angulaire du motoréducteur donnée par un capteur intégré dans ce motoréducteur et représentative de l'angle de braquage de la 20 roue associée. Le partage des informations permet ainsi une limitation du nombre d'éléments à intégrer pour obtenir cette prestation et le retour d'informations effectué par le motoréducteur permet aux dispositifs électriques déjà en place sur le véhicule d'obtenir des éléments utiles pour leur rendement optimal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un demi-train de roue arrière gauche, selon l'état de l'art. - la figure 2 est un schéma du dispositif de pilotage du palier selon un premier mode de réalisation de l'invention, représentatif d'une commande axiale du palier. - la figure 3 est un schéma du dispositif de pilotage du palier selon un 5 deuxième mode de réalisation de l'invention, représentatif d'une commande radiale du palier. - la figure 4 est un schéma du demi train arrière gauche selon l'invention, la biellette de direction supérieure étant décalé par rapport à un plan transversal comprenant l'axe des roues. - la figure 5 est un schéma bloc représentatif de l'algorithme de commande du motoréducteur. Dans la description qui va suivre, les éléments identiques ou similaires seront représentés par les mêmes chiffres de références. De plus, on adoptera à 15 titre non limitatif une orientation longitudinale, verticale et transversale selon l'orientation traditionnellement utilisée dans l'automobile et indiquée par le trièdre L, V, T de la figure 1. Un demi-train de roue arrière 10, selon l'état de l'art, est représenté à la figure 1. Par symétrie, les caractéristiques développées par la suite, concernant 20 un demi-train arrière gauche, sont à étendre au demi-train arrière droit correspondant. Une roue 1 1 est montée par l'intermédiaire d'un axe de roue 13 sur un support 15. Ce support de roue 15 est prolongé, selon un axe longitudinal et vers l'avant du véhicule, par un bras longitudinal 17. D'autre part, ce support 25 de roue 15 est lié par deux articulations élastiques 24 à deux biellettes de direction 19 et 21, d'axe sensiblement transversal et dites biellette de direction inférieure 19 et biellette de direction supérieure 21. Ces deux biellettes 19 et 21 sont généralement disposées dans un plan sensiblement vertical, passant par l'axe des roues 11. Chacune de ces biellettes 30 de direction, inférieure 19 et supérieure 21, est reliée à la caisse 12 par une chape 23, la chape 23 étant fixée solidairement à la caisse. Un palier d'articulation transversal 25 est intercalé entre l'extrémité libre de chaque biellette de direction 19, 21 et la chape 23. De même, le bras longitudinal 17 est relié à la caisse 12 par une chape équivalente 23 et un palier d'articulation s 25 longitudinal. La conception de ces paliers dans l'état de l'art est telle qu'à titre d'exemple, le palier d'articulation longitudinal est emmanché à l'extrémité libre du bras longitudinal et présente une liaison vissée entre la bague intérieure de l'articulation et les deux flancs du palier. Selon la présente invention, représentée à la figure 2, le palier d'articulation longitudinal 25 1o présente, à l'extrémité libre du bras longitudinal 17, une liaison de type visécrou avec un axe d'articulation 27, monté à rotation sur des premiers paliers de maintien solidaires de la chape 23, ce qui permet la rotation du bras longitudinal 17 autour de cet axe d'articulation 27. Selon une caractéristique de l'invention, telle que représenté à la figure 15 2, un boîtier 24 est greffé à chaque chape 23. Ce boîtier 24 sert de support à un motoréducteur 29 qui, par l'intermédiaire des roues d'entraînement 31, est relié à une vis d'entraînement 33 solidaire de l'axe d'articulation 27. D'autre part, le boîtier 24 est pourvu d'une portée 35 munie de seconds paliers de maintien 36 dans lesquels repose la vis d'entraînement 33, afin de pouvoir 20 générer une liaison sans jeu entre le motoréducteur 29 et l'axe d'articulation 27. Un bouchon d'étanchéité 37 est utilisé afin d'assurer la qualité de la lubrification nécessaire au mécanisme d'entraînement. Sur la face 26 du boîtier 24 sur laquelle a été implanté le bouchon d'étanchéité 37, et qui correspond à la face dont l'accessibilité n'est pas gênée par le mouvement du bras 17, des 25 alésages sont réalisés afin de permettre d'une part l'arrivée d'informations au motoréducteur 29, à savoir les commandes 52 en tension ou en intensité, et d'autre part le retour d'informations 50, à savoir la valeur mesurée par un capteur, non représenté, de position angulaire du motoréducteur 29. La mise en rotation de l'axe d'articulation 27 imposée par le 30 motoréducteur 29 engendre par l'intermédiaire de la liaison vis-écrou un déplacement axial du bras longitudinal 17 ou de la biellette de direction 19, 21. Ces déplacements axiaux permettent d'orienter la roue 1 1 dans le sens désiré. Par exemple, afin d'obtenir de la pince au freinage (à savoir que le plan de roue des roues arrière 11 soit orienté vers l'intérieur du véhicule par rapport à 5 son plan longitudinal), le motoréducteur 29 associé au palier d'articulation longitudinal 25 engendre un effort en rotation apte à déplacer ce palier d'articulation 25 vers l'intérieur du véhicule. Le bras longitudinal 17 solidaire est contraint par ce déplacement et engendre ainsi une déformation du support de roue 15 qui s'oriente dans l'axe du bras 17 et offre donc un plan de roue 1o propice à la pince en freinage. Selon une autre caractéristique de l'invention, telle que représentée à la figure 3, le motoréducteur 29 associé à la chape 23 permet de piloter le mouvement de l'axe d'articulation 27 en radiale. Le palier d'articulation 25 est monté libre en rotation autour d'un excentrique 39 entraîné par le 15 motoréducteur 29. La mise en rotation de l'axe d'articulation 27 imposée par le motoréducteur 29 engendre par l'intermédiaire de l'excentrique 39 un déplacement radial du bras longitudinal 17 ou de la biellette de direction 19, 21. Ces déplacements radiaux permettent d'orienter la roue 1 1 dans le sens désiré. Par exemple, afin d'obtenir un effet de carrossage (à savoir que le plan 20 de roue des roues arrière soit orienté vers l'intérieur du véhicule par rapport à un plan vertical perpendiculaire au sol), le motoréducteur 29 associé au palier d'articulation transversal supérieur 22 engendre un effort en rotation apte à déplacer ce palier d'articulation 22 en rotation autour de l'axe d'articulation 27. La biellette de direction supérieure 21, solidaire, est contraint par ce 25 déplacement et engendre ainsi une déformation du support de roue 15 qui s'oriente dans l'axe de la biellette 21 et offre donc un plan de roue propice à du carrossage. Il est à noter que ce mode de réalisation avec un excentrique 39 peut être implanté au niveau des deux biellettes de direction 19 et 21 et du bras 30 longitudinal 17. Cette utilisation sur le bras longitudinal 17 pennet une gestion du débattement de la roue 11. De manière plus générale, le palier d'articulation selon l'invention pourra être utilisé sur tout bras longitudinal ou transversal permettant de contrôler la pince ou le carrossage. Avantageusement, le pilotage du palier d'articulation des biellettes de 5 direction ne sera utilisé que pour la biellette de direction supérieure 21, la biellette inférieure 19 pouvant être soumise à des efforts trop contraignants lors de chocs contre les trottoirs. Selon un autre mode de réalisation, tel que représenté à la figure 5, la position des deux biellettes de direction 19 et 21 est modifiée par rapport à la 10 position, connue dans l'état de l'art, dans laquelle les deux biellettes sont situées dans un plan sensiblement vertical passant par l'axe des roues. Ainsi, la biellette de direction supérieure 21 peut être déplacé vers l'avant ou vers l'arrière du véhicule par rapport au plan vertical initial des biellettes. Un tel emplacement de la biellette supérieure 21, cumulé à l'utilisation d'un 15 excentrique 39 dans le palier transversal supérieur 22, permet d'influer simultanément sur le carrossage et le braquage des roues 11. Le choix d'un déplacement de la biellette de direction supérieure 21 vers l'avant ou l'arrière sera dépendant de l'épure du train et de l'emplacement restant. L'implantation du motoréducteur 29 peut également être modifiée. 20 Ainsi, l'axe du motoréducteur 29 peut être vertical, tel que représenté aux figures 2 et 3, ou horizontal. De même, l'axe du motoréducteur 29 peut être disposé transversalement à l'axe de la vis d'entraînement 33, tel que représenté aux figures 2 et 3, ou disposé dans le prolongement de l'axe de la vis d'entraînement 33. Le boîtier 24 support du motoréducteur 29, présenté dans cette description, permet, par des alésages effectués sur l'une de ses faces, d'une part l'arrivée d'informations au motoréducteur 29, à savoir les commandes 50 en tension ou en intensité, et d'autre part le retour d'informations, à savoir la valeur 52 mesurée par un capteur, non représenté, de position angulaire du 30 motoréducteur 29. Cet échange d'informations a lieu avec un calculateur s embarqué 54 sur le véhicule, représenté à la figure 6. Ce calculateur 54 va transformer des informations représentatives de l'état du véhicule et de la volonté du conducteur en une commande de pilotage du palier d'articulation par l'intermédiaire du motoréducteur 29. Les informations en entrée sont les 5 suivantes: l'angle volant 56, la vitesse du véhicule 58, les différentes positions des pédales de frein 60 et d'accélérateur 62, l'accélération transversale 64 du véhicule. Il est à noter que cette liste n'est représentative que d'un mode de réalisation de l'invention et que certaines valeurs peuvent être prises en compte en plus de celles citées, à titre d'exemple la vitesse de lacet. Un premier bloc d'identification 66 reçoit en entrée les valeurs de l'angle volant 56 et des positions de pédale 60 et 62 afin de permettre d'identifier la volonté du conducteur. Un second bloc d'identification 68, reçoit en entrée les valeurs de vitesse 58 et d'accélération transversale 64 du véhicule afin de permettre d'identifier la situation de conduite. Ces deux blocs 15 d'identification 66 et 68 sont reliés en sortie à un bloc de commande 70 qui en déduit une valeur d'angle de braquage 72 à appliquer à chacune des roues arrière l l. Ces valeurs 72, qui peuvent être similaires pour chacune des roues arrière l l dans le cas d'un braquage classique, ou de signes opposés si de la pince au freinage est recherchée, sont reçues par un bloc de traitement 74 20 propre à chaque roue arrière l l, et qui communique avec le motoréducteur 29 par les deux connections 50 et 52, précédemment citées. La position du palier d'articulation est donc ajusté à chaque pas de calcul en fonction d'une valeur d'angle de braquage 72 estimée adéquate par un calculateur intégré 54 et en fonction de la position de ce palier au pas précédent. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de pilotage d'un palier d'articulation de train selon l'invention peut être cumulé avec la présence d'une Direction Assistée Electrique (DAE). La DAE assure un lien mécanique pour respecter la volonté du conducteur, et le dispositif de pilotage selon l'invention permet alors de rajouter un braquage indépendant dans 30 certaines conditions. De telles associations du système de pilotage selon l'invention avec un système ESP et/ou une DAE permettent un partage des informations d'entrée et des blocs d'identifications, de la volonté conducteur comme de la situation de conduite. REVENDICATIONS 1.Palier d'articulation (25) d'un élément de direction, relié à un support de roue (15) et en liaison avec un axe d'articulation (27) monté à rotation sur des premiers paliers de maintien (28) solidaires d'une chape (23) fixée à la caisse (12) d'un véhicule, le mouvement de rotation de l'axe d'articulation (27) engendrant un mouvement du palier, caractérisé en ce que l'axe d'un 1o motoréducteur (29) est en prise avec l'axe d'articulation (27). 2.Palier d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un axe d'entraînement (33) est disposé entre l'axe d'articulation (27) et l'axe du motoréducteur (29), l'axe d'entraînement (33) étant solidaire de l'axe 15 d'articulation (27) et en liaison avec l'axe du motoréducteur (29) par un jeu d'engrenages (31). 3.Palier d'articulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le motoréducteur (29) est supporté par un boîtier (24) solidarisé à la chape (23). 20 4.Palier d'articulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe d'entraînement (33) est porté par des seconds paliers de maintien (36) intégrés dans le boîtier (24). 5.Palier d'articulation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre le palier (25) et l'axe d'articulation (27) est une liaison de type vis-écrou. 6.Palier d'articulation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe d'articulation (27) comporte une partie excentrique (39) sur lequel est monté à rotation le palier (25). 7.Palier d'articulation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de direction relié à un support de roue (15) est un bras longitudinal (17). 8.Palier d'articulation selon la revendication 6, caractérisé en ce que 1o l'élément de direction relié à un support de roue (15) est un bras longitudinal (17) ou une biellette de direction supérieure transversale (21). 9.Train arrière de véhicule automobile, comportant un bras longitudinal (17) et deux biellettes de direction transversales (19 et 21), respectivement liés 15 au support de roue (15), caractérisé en ce qu'un palier d'articulation selon la revendication 5 est associé au bras longitudinal (17) et un palier d'articulation selon la revendication 6 est associé à la biellette de direction supérieure (21). 1 O.Train arrière de véhicule automobile selon la revendication 20 précédente, caractérisé en ce que la biellette de direction supérieure (21) est décalée longitudinalement par rapport à un axe vertical passant par l'axe des roues arrière (11). 1 I.Véhicule automobile comportant des dispositifs électriques de 25 direction ou de stabilisation de ce véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un palier d'articulation selon Pune des revendications 1 à 8, et en ce que le motoréducteur (29) associé au palier d'articulation (25) et le calculateur (54) associé à ces dispositifs électriques échangent et partagent des infonnations. 12.Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'échange d'informations est constitué par au moins le transfert vers le calculateur (54) d'une valeur de position angulaire (52) du motoréducteur (29), donnée par un capteur intégré dans ce motoréducteur (29) et représentative de l'angle de braquage de la roue associée.