Brevet FR2884794A1 — publié le 20061027

L'invention concerne les dispositifs de centrage directionnel de train de roues orientables de véhicule. On sait que sur les véhicules dont le train arrière supporte une orientation des roues, appelés communément quatre roues directrices ou 4RD, un des modes refuge en cas de défaillance est l'arrêt de l'actionneur associé au train. Dans un tel cas, le véhicule doit rester stable et contrôlable par son conducteur. A cette fin, une des possibilités consiste à recentrer le train et par conséquent à provoquer un réalignement des roues. L'invention dont il va être question s'applique seulement aux systèmes train-actionneur de type réversible. En effet, dans le cas d'un système dit irréversible , le train reste naturellement bloqué dans la position d'arrêt et ne peut pas se recentrer sans apport d'énergie. Un dispositif pour assurer le recentrage du train est par exemple connu du document EP-0 345 555. Dans ce document, en cas de défaillance, un pion vient en contact avec une pièce rotative commandant l'orientation des roues de façon à pénétrer dans une encoche de cette pièce lorsqu'elle passe en regard du pion. La position de cette encoche correspondant à une position centrée des roues, les roues se trouvent bloquées dans cette position. Néanmoins, un inconvénient de ce dispositif est que, si les efforts appliqués sur le train par la route sont trop importants, le train de roues peut provoquer la sortie du pion hors de l'encoche sans que ce mouvement soit piloté par l'actionneur, en particulier si celui-ci est arrêté. De plus, cette solution nécessite d'attendre que le train revienne en position centrale pour qu'il se trouve bloqué. Or, il peut toujours repartir et s'écarter du centre avant de l'avoir atteinte et d'y être bloqué par le pion. Enfin, la vitesse de passage du train au centre doit être suffisamment lente pour permettre au pion d'entrer dans le trou de centrage. Un but de l'invention est de fournir un dispositif de centrage 30 directionnel plus avantageux. A cet effet, on prévoit selon l'invention un dispositif de centrage directionnel d'un train de roues orientables de véhicule, comprenant un centreur et au moins une butée, et agencé de sorte que la butée autorise son franchissement par le centreur lorsque ce dernier sollicite une première face de la butée, mais forme un obstacle au franchissement lorsque le centreur sollicite une deuxième face de la butée. Ainsi, sous l'effet des sollicitations subies par les roues, le centreur peut être amené à franchir spontanément la cale ou certaines des cales, ce qui tend à centrer les roues. La ou chaque cale ne pouvant pas ensuite être franchie en sens opposé par le centreur, le centrage ne se trouve pas dégradé par la suite, même si la route fait subir d'importants efforts aux roues. Le dispositif selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - il est agencé de sorte que la ou chaque butée se déplace sous l'effet de la sollicitation sur la première face; - la ou chaque butée est montée mobile à rotation; - il est agencé de sorte que la ou chaque butée demeure immobile sous l'effet de la sollicitation sur la deuxième face; - la ou chaque butée est associée à des moyens de rappel de la butée, notamment des moyens de rappel jusqu'à une position dans laquelle la butée demeure immobile sous l'effet de la sollicitation sur la deuxième face; - la première face est inclinée par rapport à une direction de déplacement relatif du centreur; - il est agencé de sorte qu'une extrémité libre du centreur vient en contact avec la première face lors de la sollicitation sur la première face; - le centreur présente une première face agencée pour venir en contact avec une première face de la butée et inclinée par rapport à une direction de déplacement relatif du centreur; - la deuxième face est perpendiculaire à une direction de déplacement relatif du centreur; - il est agencé de sorte qu'une base du centreur vient en contact avec la deuxième face lors de la sollicitation sur la deuxième face; - le centreur présente une deuxième face agencée pour venir en contact avec la deuxième face de la butée et localement perpendiculaire à une direction de déplacement relatif du centreur; - il comporte au moins deux butées dont les premières faces sont orientées en sens opposés; - il comporte au moins deux butées dont les premières faces sont orientées dans le même sens; - il comprend un équipage portant soit la ou les butées soit le centreur, l'équipage étant monté mobile entre une position dans laquelle la ou chaque butée s'étend à distance d'une trajectoire relative du centreur et une position dans laquelle la ou chaque butée s'étend dans la trajectoire; - il est agencé de sorte que l'équipage se trouve ou se place dans la deuxième position en l'absence d'une condition de fonctionnement normal prédéterminée; - il comprend des moyens commandables pour placer l'équipage dans l'une ou l'autre des positions; - les moyens commandables sont agencés de sorte que l'équipage se trouve ou se place dans la deuxième position en cas de manque de courant électrique; et - les moyens commandables comprennent un électroaimant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation et d'une variante donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif selon un mode préféré de réalisation de l'invention en position de fonctionnement normal; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues de différentes parties du dispositif de la figure 1; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 1 montrant le dispositif lors du passage en mode dégradé avant centrage; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 montrant le dispositif en mode dégradé après centrage; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 1 illustrant une variante de réalisation; et - les figures 8 à 10 montrent trois exemples d'emplacement pour le dispositif au sein du véhicule. En référence aux figures 1 à 4 qui illustrent un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif de centrage directionnel est ici destiné à équiper un train arrière de roues orientables de véhicule automobile. Ce train comprend un actionneur connu en lui-même et qui ne sera pas décrit ici, destiné à commander l'orientation des roues du train en fonction de commandes provenant notamment du conducteur. Le dispositif comprend une pièce allongée rectiligne 2 montée coulissante suivant une direction parallèle à son axe longitudinal 3. Cette pièce est reliée à la sortie linéaire de l'actionneur. Le mouvement de cette pièce commande l'orientation angulaire des roues du train. Cette pièce 2 peut être reliée à l'actionneur soit directement soit par l'intermédiaire d'un lien mécanique. Le dispositif comprend un centreur 4 formé en l'espèce par un ergot. Dans le présent exemple, cet ergot est fixé rigidement à la pièce 2, sur la face latérale de cette dernière. Le dispositif comprend un boîtier 6, par exemple en forme de parallélépipède rectangle, présentant deux parois 8 opposées l'une à l'autre et munies d'orifices 9 traversés par la pièce 2 de sorte que l'ergot s'étend à l'intérieur du boîtier 6. Le dispositif 2 comprend un équipage 10 monté mobile à coulissement dans le boîtier 6 et par rapport à ce dernier suivant une direction indiquée sur la figure 1 par la double flèche 13. Cette direction est perpendiculaire à celle de l'axe 3 de la pièce 2 et intercepte cet axe. Le guidage de mouvement de coulissement est ici assuré par complémentarité de formes entre des faces de l'équipage et les faces internes du boîtier d'une façon classique. L'équipage 10 comprend en particulier une platine 12 formant la paroi supérieure de l'équipage. L'équipage 10 est sollicité en direction de la pièce 2 par des moyens de rappel tels que, dans le présent exemple, des ressorts 14 reliant la platine 12 à une paroi 15 du boîtier. Le dispositif comprend des moyens agencés pour retenir l'équipage à l'encontre de ces moyens de rappel. Ces moyens 16 sont formés ici par un électroaimant fixé à la paroi 15 du boîtier faisant face à la platine 12. Cet électroaimant 16 associé à une bobine 18, lorsqu'il est alimenté en courant, retient l'équipage 10 en contact avec l'électroaimant et à distance de la pièce 2 à l'encontre du rappel exercé par les ressorts 14. On va maintenant décrire plus en détail la structure de l'équipage 10. Cet équipage porte au moins une butée 20 et en l'espèce plusieurs butées qui sont ici au nombre de dix. En référence à la figure 3, chaque butée a ici une forme générale d'équerre. Elle présente ainsi une première face latérale plane 22, inclinée en direction de la pièce 2 vers le bas sur la figure 3. Elle présente également une deuxième face latérale plane 24 appartenant à un côté de la butée opposé à celui dont fait partie la première face 22. La deuxième face 24 est parallèle à la direction 13, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction de l'axe 3 de la pièce 2. Enfin, le troisième côté de la butée 22 qui en constitue ici le sommet est globalement parallèle à l'axe 3 de la pièce 2. Chaque butée est montée mobile à rotation par rapport à la platine 10 autour d'un axe 26 perpendiculaire à la direction 13 et à l'axe 3 de la pièce 2. Toutefois, sur chaque butée, un épaulement recevant une cale 30 entame une partie du côté supérieur de la butée située du côté de la première face. La cale 30 interdit la rotation de la butée dans un des deux sens de rotation possibles à partir de sa position de repos stable illustrée sur les figures dans laquelle la face 24 est perpendiculaire à l'axe 3 de la pièce 2. La rotation de la cale est cependant permise dans l'autre sens. Des moyens de rappel sont prévus pour, une fois cette rotation accomplie, assurer le retour de la butée 20 dans la position de repos précitée. Ces moyens comprennent en l'espèce une membrane élastique 32 recouvrant l'ensemble des troisième côtés des butées et s'étendant en regard de la platine à l'intérieur de l'équipage. Cette membrane peut se déformer pour permettre le mouvement de chaque butée comme illustré à la figure 5. Mais par son élasticité, elle ramène chaque butée dans la position initiale à l'issue de ce mouvement. Comme on le voit sur les figures 1, 3 et 5, les butées 20 sont réparties en deux groupes comprenant le même nombre de butées et disposés symétriquement l'un de l'autre de part et d'autre d'un plan vertical médian du dispositif. Ainsi, les cinq butées de droite occupent des positions homologues les unes des autres en ayant toutes leur première face 22 orientée vers la droite. Symétriquement, les cinq butées de gauche ont leur première face 22 orientée vers la gauche. On va maintenant illustrer le fonctionnement du dispositif en référence aux figures 1, 5 et 6. Lorsque la faculté d'orientation des roues du train arrière du véhicule est utilisée, le dispositif se trouve dans la configuration de la figure 1. L'électroaimant étant alimenté, l'équipage 10 est retenu dans une position éloignée de la pièce 2 et à l'encontre des moyens de rappel 14. Les butées 20 s'étendent alors en-dehors de la trajectoire de l'ergot 4 qui se déplace avec la pièce 2 qui le porte. On suppose maintenant que l'électroaimant 16 n'est plus alimenté en courant. Il s'agit soit d'une situation de panne correspondant donc à un mode dégradé de fonctionnement du dispositif, soit par exemple d'une situation dans laquelle le conducteur du véhicule ne souhaite pas que les roues du train arrière soient directionnelles. Lorsque cette situation survient, l'orientation des roues du train arrière est a priori quelconque de sorte que l'ergot 4 ne se trouve pas nécessairement dans la position centrée illustrée à la figure 6 qui correspond à celle où les roues ont une orientation droite, l'ergot se trouvant entre les deux groupes de cinq butées. Comme illustré à la figure 5, lorsque l'alimentation en courant de l'électroaimant n'a pas lieu, l'équipage 10 se trouve en position basse de sorte que les butées 20 s'étendent dans la trajectoire de l'ergot. Grâce à la forme et au montage de chaque butée, chaque butée peut être déplacée à rotation autour de son axe 26 dans un seul sens de rotation qui correspond à une sollicitation sur la première face 22. Ainsi, les butées de droite peuvent être chacune déplacées dans le sens horaire, vers la gauche au niveau de leur partie basse. En revanche, une sollicitation sur la deuxième face 24 de chaque butée ne permet pas de la faire tourner en sens opposé (ou antihoraire), la butée demeurant immobile grâce à l'action de blocage procuré par la cale 30. II en est de même et symétriquement pour les cinq butées de gauche qui ne peuvent tourner qu'en sens inverse des butées de droite. Si l'ergot 4 se trouve dans une position décentrée par rapport au dispositif comme illustré à la figure 5, les divers efforts qu'il subit en raison du mouvement du véhicule et de la route tendent à le déplacer vers la gauche et vers la droite. Toutefois, lorsque l'ergot se trouve encadré par des butées du groupe de droite, son mouvement vers la droite est interdit car les butées se trouvant à sa droite, ne pouvant tourner, forment obstacle à leur franchissement par l'ergot. Précisément, dans cette position, la deuxième face 24 vient en contact avec la base cylindrique 7 de l'ergot dont le profil est localement parallèle à la face 24. A l'inverse, les butées immédiatement à gauche de l'ergot autorisent le déplacement vers la gauche de l'ergot lorsque celui-ci les sollicite. En effet, les premières faces 22 sont orientées en direction de la base de l'ergot et agencées pour venir en contact avec l'extrémité 9 de l'ergot qui a ici une forme tronconique (allant en se rétrécissant à partir de l'extrémité supérieure de la base cylindrique). Cette extrémité est localement parallèle à la face 22 avec laquelle elle vient en contact, ce qui facilite la mise en rotation de la butée correspondante sous l'effet de la sollicitation. L'ergot est donc autorisé à faire tourner successivement les butées de gauche de ce groupe afin de les franchir. Il parvient donc tôt ou tard dans la position centrale illustrée à la figure 6. Une fois cette position atteinte, l'ergot est maintenu à cet emplacement car il ne peut solliciter ni franchir la butée qui est à sa gauche et la butée qui est à sa droite. Bien entendu, si l'ergot se trouve initialement dans cette position, il est contraint d'y rester. On remarquera que, dans la position de la figure 1, l'équipage 10 n'entre à aucun moment en contact avec l'ergot 4 ni la pièce 2 au cours du mouvement de ces derniers. On fera en sorte de prévoir l'espacement entre les deux butées les plus proches du centre de sorte que l'ergot puisse se loger entre elles avec un certain jeu afin d'éviter d'avoir un système hyperstatique. Comme on le voit, l'électroaimant et les ressorts permettent de mettre l'équipage en position basse lorsque l'électroaimant n'est pas alimenté. On configure ainsi le dispositif sous la forme d'un système dit à manque de courant . Un tel agencement présente de nombreux avantages, en particulier il ne met pas en oeuvre un grand nombre de pièces mobiles et réduit les risques de panne et de grippage. En prévoyant un fonctionnement de type électrique, la consommation électrique de plus peut être relativement faible une fois l'équipage en contact avec l'électroaimant. Dans la variante de réalisation de la figure 7, on a remplacé l'actionneur à électroaimant par un ensemble bielle-manivelle 40 comprenant un moteur 42. Une extrémité de la bielle 40 est fixée de façon décentrée à un arbre du moteur, tandis que son autre extrémité est fixée à l'équipage 10. Le moteur sera par exemple un motoréducteur électrique et en l'espèce un moteur pas à pas possédant une facilité intrinsèque de maintien dans une position fixe. Une telle propriété permet en effet de conserver la fonctionnalité caractérisant un système du type à manque de courant . Les autres parties du dispositif sont inchangées. Alternativement, on pourrait encore remplacer l'électroaimant par un système pignon-crémaillère apte à transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation. Le dispositif peut être placé soit sur l'arbre de sortie de l'actionneur linéaire du train, soit déporté sur le train entre un point fixe et un point entraîné par l'actionneur. C'est ainsi que plusieurs exemples de positionnement du dispositif au sein du véhicule ont été illustrés sur les figures 8 à 10. Comme illustré sur la figure 8, le dispositif 2 peut être disposé en étant adjacent à l'actionneur 50, entre ce dernier et un palonnier 52 commandant un ensemble de tringleries 54 actionnant les roues gauche 56 et droite 58. Comme illustré à la figure 9, le dispositif 2 peut être disposé sur un côté du véhicule opposé à l'actionneur 50 de l'autre côté du palonnier 52. On se situe ici dans le cas d'un essieu souple braqueur. La pièce 2 se trouve donc reliée d'un côté à l'actionneur 50 et de l'autre au châssis du véhicule par une liaison de type translation. Enfin, dans le cas de la figure 10, il s'agit d'un train dit multibras . Le dispositif 1 peut être disposé sur la barre 60 mobile en translation qui permet l'orientation des deux roues. Le dispositif selon l'invention permet le recentrage d'un train directionnel sans qu'il soit besoin de prévoir un organe d'accumulation d'énergie passive (ressort, etc.) ou active (aimants, moteur, etc.) excepté pour son enclenchement ou son déclenchement. Le dispositif selon l'invention utilise en effet le mouvement d'auto-alignement naturel du train pour son fonctionnement. Le dispositif est applicable aussi bien pour des trains à essieu souple que pour des trains dits multibras . Comme on le voit, le dispositif ne nécessite pas de surdimensionner l'actionneur du train, io ni de prévoir une procédure de réarmement en après-vente comme c'est le cas pour certains dispositifs de l'art antérieur qui nécessitent une mise sous contrainte d'un ressort par exemple. Le dispositif met en oeuvre un recentrage du train sans que ce dernier ne puisse s'éloigner à nouveau de la position centrale. Le fonctionnement par manque de courant permet d'avoir un comportement sain de sûreté de fonctionnement. Le dispositif a un fonctionnement réversible dans la mesure où, par simple mouvement de l'équipage 10 vers le haut, il peut passer d'un état de recentrage à un état libre sans intervention mécanique. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. On pourra modifier le nombre et la disposition des butées, en particulier en fonction de la longueur prévue pour la trajectoire de l'ergot. Les butées seront disposées généralement de façon symétrique par rapport à la position de centrage destinée à être atteinte par l'ergot mais cela n'est pas une obligation. C'est ainsi que cette position pourrait être décalée vers la gauche ou vers la droite. On pourra remplacer la membrane commune 32 assurant le retour en position de chaque butée par des ressorts associés individuellement à chaque butée. L'invention est également applicable au domaine du steer-by-wire. Il REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de centrage directionnel d'un train de roues orientables (56, 58) de véhicule, comprenant un centreur (4), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une butée (20) et est agencé de sorte que la butée autorise son franchissement par le centreur lorsque ce dernier sollicite une première face (22) de la butée, mais forme un obstacle au franchissement lorsque le centreur sollicite une deuxième face (24) de la butée. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est agencé de sorte que la ou chaque butée (20) se déplace sous l'effet de la sollicitation sur la première face (22). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque butée (20) est montée mobile à rotation. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé de sorte que la ou chaque butée (20) demeure immobile sous l'effet de la sollicitation sur la deuxième face (24). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque butée (20) est associée à des moyens de rappel (32) de la butée, notamment des moyens de rappel jusqu'à une position dans laquelle la butée demeure immobile sous l'effet de la sollicitation sur la deuxième face (24). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première face (22) est inclinée par rapport à une direction de déplacement relatif du centreur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé de sorte qu'une extrémité libre du centreur (4) vient en contact avec la première face lors de la sollicitation sur la première face (22). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le centreur (4) présente une première face (9) agencée pour venir en contact avec une première face (22) de la butée (20) et inclinée par rapport à une direction de déplacement relatif du centreur. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième face (24) est perpendiculaire à une direction de déplacement relatif du centreur (4). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé de sorte qu'une base (7) du centreur vient en contact avec la deuxième face (24) lors de la sollicitation sur la deuxième face. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le centreur (4) présente une deuxième face (7) agencée pour venir en contact avec la deuxième face (24) de la butée (20) et localement perpendiculaire à une direction de déplacement relatif du centreur. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux butées (20) dont les premières faces (22) sont orientées en sens opposés. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux butées (20) dont les premières faces (22) sont orientées dans le même sens. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un équipage (10) portant soit la ou les butées (20) soit le centreur (4), l'équipage étant monté mobile entre une position dans laquelle la ou chaque butée s'étend à distance d'une trajectoire relative du centreur et une position dans laquelle la ou chaque butée s'étend dans la trajectoire. 15. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est agencé de sorte que l'équipage se trouve ou se place dans la deuxième position en l'absence d'une condition de fonctionnement normal prédéterminée. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens commandables (16; 42) pour placer l'équipage (10) dans l'une ou l'autre des positions. 17. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens commandables (16; 42) sont agencés de sorte que l'équipage (10) se trouve ou se place dans la deuxième position en cas de manque de courant électrique. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que les moyens commandables (16) comprennent un électroaimant.