Brevet FR2890631A1 — publié le 20070316

Système de direction de type sans liaison mécanique et véhicule associé DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un système de direction pour un véhicule et plus particulièrement un système de direction dit by-wire , ou sans liaison mécanique , c'est-à-dire pour lequel il n'existe aucune 10 liaison mécanique entre le volant et le dispositif d'actionnement des roues. ETAT DE LA TECHNIQUE Les systèmes de direction dits by-wire , ou sans liaison 15 mécanique , sont par exemple des systèmes pour lesquels la liaison entre le volant et le dispositif d'actionnement des roues est de type filaire. Un dispositif d'actionnement des roues est en général constitué d'un restituteur, d'au moins un actionneur de roue, et d'un système de pilotage 20 du dispositif d'actionnement des roues. Le restituteur permet au conducteur du véhicule de ressentir les réactions et l'adhérence de son véhicule sur la route. L'actionneur de roue permet quant à lui de faire tourner les roues directrices. Enfin, le système de pilotage du dispositif d'actionnement des roues gère les signaux reçus et émis à la fois du restituteur et de 25 l'actionneur de roue en fonction de différentes stratégies de pilotage. On s'intéresse dans cette invention plus particulièrement aux actionneurs de roue de ces dispositifs d'actionnement des roues dans des systèmes de direction de type by-wire , c'est à dire de type sans liaison mécanique. 2890631 2 Parmi les systèmes de direction existants, on connaît des solutions de direction by-wire dans lesquels les roues sont liées. Ces solutions utilisent par exemple des crémaillères motorisées. Néanmoins, ces solutions limitent à la fois les développements supplémentaires et l'apparition de nouvelles architectures de blocs avant. En effet, dans les solutions proposées, il existe toujours un élément qui traverse le bloc avant, cet élément est d'ailleurs plus volumineux que les crémaillères utilisées actuellement dans les directions classiques qui comprennent un lien mécanique entre le volant et le dispositif d'actionnement des roues. Il existe par ailleurs des systèmes à roues indépendantes pilotées par deux actionneurs distincts. Le document FR-2 812 264-Al propose par exemple des systèmes de direction comprenant un dispositif d'actionnement des roues avec un actionneur prévu pour chaque roue directrice, chacun des actionneurs étant composé d'un dispositif de motorisation agissant sur une biellette de direction couplée à la roue. Le dispositif de motorisation peut être soit un moteur électrique, soit un dispositif électrohydraulique. Le document US-2002/0066614-Al présente un actionneur pour un système de direction de type by-wire . Le document décrit en effet un actionneur électromécanique permettant la rotation d'une roue par l'intermédiaire d'un bras de manivelle couplé à un levier de direction. Selon ce document, l'actionneur est solidaire de la caisse du véhicule. Enfin, le document FR-2 810 615-Al présente un dispositif d'actionnement des roues dans un système de direction de type by-wire pour un véhicule automobile. Le système proposé est composé de deux actionneurs électrohydrauliques agissant chacun sur une roue directrice. Les actionneurs sont fixés d'une part sur les leviers de direction des roues 2890631 3 directrices, et d'autre part sur l'essieu. En outre, une barre relie les deux leviers de direction pour assurer un mode dégradé en cas de défaillance d'un des actionneurs. Un but de la présente invention est de fournir un système de direction de type by-wire comprenant un dispositif d'actionnement des roues plus simple et présentant un agencement moins volumineux. EXPOSE DE L'INVENTION 10 A cet effet, on prévoit selon l'invention un système de direction de type sans liaison mécanique pour un véhicule comprenant un train de roues, le système de direction comprenant un dispositif d'actionnement des roues incluant un actionneur d'une première roue, et étant caractérisé en ce que l'actionneur est relié au reste du véhicule exclusivement par l'intermédiaire du train de roues. En cela, l'actionneur est entièrement intégré dans ledit train de roues et ne comporte donc aucune liaison directe avec le reste du véhicule, notamment avec la caisse du véhicule. Des aspects préférés mais non limitatifs du système de direction selon l'invention sont les suivants: le train de roues comprend une première et une deuxième pièce associées à la première roue, la deuxième pièce étant liée à la première roue, et l'actionneur s'étendant entre la première et la deuxième pièce pour déplacer la deuxième pièce par rapport à la première pièce; les première et deuxième pièces du train de roues sont couplées entre elles, la première pièce étant un premier bras et la deuxième 30 pièce étant un porte-moyeu de la première roue; 2890631 4 l'actionneur comprend un vérin, le vérin étant couplé d'une part au premier bras et d'autre part au porte-moyeu de la première roue de façon à ce qu'un mouvement de translation du vérin entraîne un mouvement de rotation du porte-moyeu de la première roue; le vérin, qui peut être un vérin électrique, est couplé au porte-moyeu de la première roue par l'intermédiaire d'une rotule et peut être couplé au premier bras par l'intermédiaire d'un cardan; le premier bras est formé et agencé de manière à former une première rotule, il peut par exemple être triangulaire; le premier bras est situé au-dessus de l'axe de la première roue; - le train de roues comprend un deuxième bras couplé au porte-moyeu de la première roue, le deuxième bras étant situé au-dessous de l'axe de la première roue, et agencé de manière à former une deuxième rotule, ce deuxième bras pouvant étant triangulaire; - le train de roues comprend un deuxième bras et un troisième bras agencés de manière à former une deuxième rotule, la deuxième rotule étant fictive, et formant avec la première rotule un ensemble pivot semi-fictif; - le système de direction comprend en outre un dispositif de pilotage de carrossage de la première roue étant intégré dans le train de roues et comprenant un vérin, ledit vérin étant couplé à un palonnier, ledit palonnier étant en outre couplé au premier bras; le vérin étant couplé au palonnier peut être couplé d'autre part à la caisse du véhicule ou au deuxième bras; - le vérin du dispositif de pilotage de carrossage est agencé de manière à ce qu'un mouvement de translation du vérin entraîne un mouvement transversal du premier bras; le dispositif d'actionnement des roues comprend en outre un actionneur pour une deuxième roue indépendant de l'actionneur pour la première roue, l'actionneur pour la deuxième roue étant 2890631 5 identique à l'actionneur pour la première roue, et agencé de la même manière que ce dernier; - le système de direction comprend en outre un dispositif de pilotage de carrossage de la deuxième roue identique au dispositif de pilotage de carrossage de la première roue, et agencé de la même manière que ce dernier. On prévoit en outre un train de roues d'un véhicule intégrant un dispositif d'actionnement des roues d'un système de direction selon l'invention. On prévoit enfin un véhicule comprenant un système de direction selon l'invention. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue au regard des dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 est une représentation schématique d'un système de direction de type sans liaison mécanique, ou by-wire ; La figure 2 est une vue en perspective d'un système de direction selon l'invention; La figure 3 est une vue de dessus d'un système de direction selon 25 l'invention; - Les figures 4a à 4c illustrent la cinématique d'actionnement d'une roue avec un système de direction selon l'invention; La figure 5 illustre le déport fusée sur un système de direction selon l'invention; - Les figures 6a et 6b illustrent le pilotage du carrossage d'une roue avec un système de direction selon l'invention. 2890631 6 DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION La figure 1 est une représentation schématique d'un système de 5 direction de type sans liaison mécanique, ou by-wire , qui comprend un dispositif d'actionnement des roues. Conformément à ce qui a été décrit plus haut, le dispositif d'actionnement des roues comprend un restituteur, un dispositif de pilotage, 10 et au moins un actionneur. Les interactions entre le conducteur et le dispositif d'actionnement des roues se fait par l'intermédiaire d'un module IHM (Interface HommeMachine). Ainsi, la volonté du conducteur, comme par exemple le désir de faire tourner son véhicule, va être transmise au module IHM, par l'intermédiaire d'un volant par exemple, le module IHM restituant ensuite cette volonté du conducteur au dispositif d'actionnement des roues de manière que les roues soient effectivement tournées conformément au désir du conducteur. L'information issue du module IHM est donc transmise au dispositif de pilotage qui, en fonction de différentes stratégies de pilotage, va envoyer un signal aux différents actionneurs afin que ces derniers fassent tourner les roues selon la volonté du conducteur. En même temps que les actionneurs agissent sur les roues, le restituteur transmet un retour d'effort au conducteur afin que celui-ci puisse ressentir les réactions et l'adhérence de son véhicule sur la route. Il est à noter que sur le dispositif d'actionnement des roues tel qu'illustré à la figure 1, chacune des roues à faire tourner est pourvue d'un 2890631 7 actionneur distinct, les roues sont donc actionnées indépendamment l'une de l'autre. Les figures 2 et 3 représentent le système de direction selon 5 l'invention, respectivement selon une vue en perspectives et selon une vue de dessus. Le système de direction représenté aux figures 2 et 3 est de type sans liaison mécanique, ou by-wire , qui comprend un dispositif 10 d'actionnement des roues prévu pour agir sur des roues indépendantes. Les figures 2 et 3 représentent ainsi un actionneur 1 du dispositif d'actionnement des roues pour agir sur une roue 2. La roue 2 est portée par un moyeu 3, le moyeu 3 étant quant à lui fixé à un porte-moyeu 4. Le porte-moyeu 4 constitue l'extrémité d'un train de roues portant notamment la roue 2. Le porte-moyeu 4 est couplé avec un premier bras 5 du train de roues. Le porte-moyeu 4 et le premier bras 5 sont liés entre eux par une liaison rotule 6. Le porte-moyeu 4 et le premier bras 5 sont en outre couplés à l'actionneur 1. En effet, l'actionneur 1 qui pourra être un vérin, et notamment un vérin électrique, comporte une extrémité couplée au porte- moyeu 4 par l'intermédiaire d'une rotule 7, tandis que sa deuxième extrémité est couplée au premier bras 5 par l'intermédiaire par exemple d'un cardan 8. Le porte-moyeu 4 et le premier bras 5 ont des formes telles que, selon l'agencement décrit ci-dessus avec l'actionneur 1, un mouvement de translation du vérin 1 entraîne la rotation du porte-moyeu 4 et donc de la 2890631 8 roue 2. Le premier bras 5 est un bras articulé pouvant par exemple avoir une forme triangulaire. Les figures 4a à 4c illustrent la cinématique de la roue avec cet agencement particulier. On constate qu'en fonction de la course du vérin 1, le braquage de la roue sera différent. Ainsi, en figure 4a, pour une course du vérin 1 minimale, la roue pivote pour se positionner dans une première position extrême. Dans la figure 4b, pour une course du vérin 1 intermédiaire, la roue reste dans l'axe, elle ne pivote donc pas. Enfin, selon la figure 4c, pour une course maximale du vérin 1, la roue pivote jusqu'à une seconde position extrême. Selon cet agencement, l'actionneur 1 est totalement intégré dans le train de roues puisque l'actionneur 1 est intercalé entre le porte-moyeu 4 et le premier bras 5. L'intégration de l'actionneur 1 dans le train de roues permet notamment un gain de place dans le coffre du moteur du véhicule. Ce type de direction peut par exemple s'intégrer sur un train à double triangle. Dans ce cas, le premier bras 5, de forme triangulaire, constitue le bras supérieur du train à double triangle, c'est-à-dire le bras situé au-dessus de l'axe 13 de la roue 2. Le premier bras 5 est constitué et agencé de manière à former une première rotule 6. Dans un train à double triangle, un deuxième bras de forme triangulaire est prévu. Ce deuxième bras constitue le bras inférieur du train à double triangle, c'est-à-dire qu'il est situé en dessous de l'axe 13 de la roue 2. Ce deuxième bras est constitué et agencé de manière à former une rotule. 2890631 9 L'actionneur 1 pourra aussi par exemple être intégré dans un train de roues dit train à pivot semi-fictif comme illustré à la figure 5. De la même façon que dans un train à double triangle, le premier bras 5, de forme triangulaire, constitue une première rotule dite rotule supérieure, puisqu'elle est placée au-dessus de l'axe 13 de la roue 2. Par contre, à la différence du train à double triangle, le train à pivot semi-fictif comprend un troisième bras 10 venant en complément du deuxième bras 9, ces deuxième et troisième bras étant situés tous deux au- dessous de l'axe 13 de la roue 2. Les deuxième et troisième bras (9,10) sont agencés de manière à former une rotule fictive avec le porte-moyeu 4. La rotule (fictive) est donc décalée par rapport à la rotule formée par le bras inférieur d'un train à double triangle. Ainsi, la rotule (fictive) formée par les deuxième et troisième bras (9,10) est extériorisée. On dit que la rotule inférieure fictive et la rotule supérieure physique forment un pivot semi-fictif d'où l'appellation de ce train comme un train à pivot semi-fictif. La rotule supérieure physique étant relativement extériorisée du fait des contraintes issues de l'intégration de l'actionneur 1, et la rotule inférieure fictive étant extériorisée par construction, le déport fusée de ce train est plus faible (cf. figure 5), la position de l'actionneur 1 pouvant permettre d'obtenir un déport fusée positif ou négatif. On rappelle ici que le déport fusée représente la distance entre le centre de la roue et l'intersection entre l'axe de la roue et la droite reliant la première et la deuxième rotule. En outre, le fait d'avoir un actionneur 1 entièrement intégré sur le train de roues, que ce dernier soit par exemple un train à double triangle ou 2890631 10 un train à pivot semi-fictif, permet de faciliter le pilotage du carrossage de la roue. On rappelle ici que le carrossage correspond à l'inclinaison des roues par rapport à la verticale. Ainsi, le dispositif de direction de type sans liaison mécanique, ou bywire , selon l'invention peut aussi comprendre un dispositif de pilotage de carrossage de roue. Chaque roue peut donc être associée à la fois à l'actionneur 1 mais aussi à un dispositif de pilotage de carrossage. De la même manière que l'actionneur 1 est intégré à un demi train de roues, le dispositif de pilotage de carrossage de roue est aussi intégré à ce même demi train de roues. On prévoit donc un dispositif de pilotage de carrossage de roue qui comprend un vérin 11. La première extrémité de ce vérin 11 est couplée directement à la caisse du véhicule ou, comme dans le mode de réalisation des figures 6a et 6b, à la deuxième barre 9 du train de roues, ce couplage pouvant se faire par l'intermédiaire d'une liaison pivot. La deuxième extrémité du vérin est quant à elle fixée à un palonnier 12, lequel palonnier 12 est couplé au premier bras 5 du train de roues. Contrairement aux trains de roues dans lesquels le bras supérieur est fixé sur la structure du véhicule, la fixation du premier bras 5 est ici embarquée sur le palonnier 12, le mouvement du vérin 11 permettant ainsi de piloter le carrossage de la roue. En effet, l'agencement du dispositif de pilotage de carrossage de 30 roue est tel que le mouvement de translation du vérin 11 entraîne un mouvement transversal du premier bras 5, et donc une inclinaison de la 2890631 11 roue par rapport à la verticale, comme cela est illustré dans les figures 6a et 6b. La configuration de ce dispositif de pilotage de carrossage de roue, qui est totalement intégré dans le train de roues au niveau de la roue, implique un gain de place supplémentaire dans le coffre du moteur notamment. De plus, ce système de pilotage de carrossage (vérin 11 et palonnier 12) est compact verticalement. Tout le système est situé en dessous de l'articulation entre le premier bras 5 et le palonnier 12, ce qui est avantageux en cas de choc piétons. En outre, selon le système de direction tel qu'exposé ci-dessus, le dispositif d'actionnement des roues est totalement indépendant du dispositif de pilotage du carrossage de roue. Ainsi, il est possible de piloter le carrossage de roue sans que l'actionneur du dispositif d'actionnement des roues n'ait à fonctionner pour conserver l'angle de braquage. En effet, ce système de variation du carrossage par le vérin 11 n'induit pas de variation de braquage des roues et ne nécessite donc pas de correction de ce braquage. Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décris ici. Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l'intérieur de la portée du système de direction de type sans liaison mécanique et du train de roues tels qu'ils sont définis dans les revendications jointes. 2890631 12 REVENDICATIONS 1. Système de direction de type sans liaison mécanique pour un véhicule comprenant un train de roues, le système de direction comprenant un dispositif d'actionnement des roues incluant un actionneur (1) d'une première roue (2), et étant caractérisé en ce que l'actionneur (1) est relié au reste du véhicule exclusivement par l'intermédiaire du train de roues. 2. Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train de roues comprend une première et une deuxième pièce associées à la première roue (2), la deuxième pièce étant liée à la première roue, et l'actionneur (1) s'étendant entre la première et la deuxième pièce pour déplacer la deuxième pièce par rapport à la première pièce. 3. Système de direction selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et deuxième pièces du train de roues sont couplées entre elles, la première pièce étant un premier bras (5) et la deuxième pièce étant un porte-moyeu (4) de la première roue (2). 4. Système de direction selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'actionneur (1) comprend un vérin (1), le vérin (1) étant couplé d'une part au premier bras (5) et d'autre part au porte-moyeu (4) de la première roue (2) de façon à ce qu'un mouvement de translation du vérin (1) entraîne un mouvement de rotation du porte-moyeu (4) de la première roue (2). 5. Système de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vérin (1) est couplé au porte-moyeu (4) de la première roue (2) par l'intermédiaire d'une rotule (7). 6. Système de direction selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le vérin (1) est couplé au premier bras (5) par l'intermédiaire d'un cardan (8). 7. Système de direction selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le vérin (1) est un vérin électrique. 8. Système de direction selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que le premier bras (5) est formé et agencé de manière à former une première rotule. 2890631 13 9. Système de direction selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier bras (5) est situé au-dessus de l'axe (13) de la première roue (2). 10. Système de direction selon la revendication 9, caractérisé en ce que le train de roues comprend un deuxième bras couplé au porte-moyeu (4) de la première roue, le deuxième bras étant situé au-dessous de l'axe (13) de la première roue et agencé de manière à former une deuxième rotule. 11. Système de direction selon la revendication 9, caractérisé en ce que le train de roues comprend un deuxième bras (9) et un troisième bras (10) agencés de manière à former une deuxième rotule, la deuxième rotule étant fictive, et formant avec la première rotule un ensemble pivot semi-fictif. 12. Système de direction selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de pilotage de carrossage de la première roue (2), le dispositif de pilotage de carrossage étant intégré dans le train de roues et comprenant un vérin (11), ledit vérin (11) étant couplé à un palonnier (12), ledit palonnier (12) étant en outre couplé au premier bras (5). 13. Système de direction selon la revendication 12, caractérisé en ce que le vérin (11) du dispositif de pilotage de carrossage est agencé de manière à ce qu'un mouvement de translation du vérin (11) entraîne un mouvement transversal du premier bras (5). 14. Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement des roues comprend en outre un actionneur pour une deuxième roue indépendant de l'actionneur (1) pour la première roue (2). 15. Système de direction selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'actionneur pour la deuxième roue est identique à l'actionneur (1) pour la première roue (2), et agencé de la même manière que ce dernier. 16. Système de direction selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de pilotage de carrossage de la deuxième roue identique au dispositif de pilotage de carrossage de la première roue (2), et agencé de la même manière que ce dernier. 2890631 14 17. Train de roues d'un véhicule intégrant un dispositif d'actionnement des roues d'un système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes. 18. Véhicule comprenant un système de direction selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 15.