Brevet FR2914898A3 — publié le 20081017

FR 2914898 A3 20081017 FR 0754490 A 20070416 La présente invention est relative à un train directeur pour véhicule automobile et plus particulièrement à un tel train directeur doté d'une direction du type "Steer-by-Wire" (direction à commande électrique) dans lequel l'actionneur de commande tel qu'un volant ou un "Joystick" (manche de commande) est découplé de ou des actionneurs de direction qui provoquent le braquage des roues du train directeur. Un train directeur doté de la fonction "Steer-by-wire" présente essentiellement deux avantages. D'une part, le fait de supprimer tout lien mécanique entre l'actionneur de 1 o commande et l'actionneur de braquage des roues, permet de concevoir des épures pour le train directeur indépendantes des contingences géométriques liées à la présence d'une barre de direction attachée à un élément inférieur de chaque ensemble de roue directrice. D'autre part, avec une timonerie classique de direction reliée à 15 l'actionneur de commande par une colonne de direction, il est très difficile de positionner la crémaillère de direction à un niveau dans la carrosserie situé plus haut que celui des fusées des roues directrices non seulement pour des raisons de cinématique de la colonne de direction, mais également en raison de l'implantation du groupe motopropulseur. Un train directeur doté d'une 20 commande électrique ne présente pas ce genre de contraintes. Au contraire, avec un tel train directeur, il devient envisageable de situer l'ensemble de la timonerie de direction à un niveau nettement plus haut, c'est à dire entre le groupe motopropulseur et le pare-brise du véhicule. Pour parvenir à ce résultat, on a déjà proposé (voir brevet français n 25 FR 2 672 266) de munir la fusée de chaque roue directrice d'une jambe de force s'étendant vers le haut à partir de l'axe de la roue, cette jambe de force étant aménagée pour former le cylindre de l'amortisseur de suspension de la roue. Le piston de l'amortisseur est à son tour solidaire de la rotule d'un palier 30 à rotule dont la bague externe est solidaire de la caisse du véhicule. De la sorte, l'ensemble constitué de la roue, de la fusée, de la jambe de force et de l'amortisseur peut pivoter autour de l'axe de l'amortisseur pour obtenir le braquage de la roue, tandis qu'un mouvement limité d'oscillation est possible pour que l'ensemble puisse débattre latéralement autour du centre du 35 palier à rotule et ainsi absorber les irrégularités de la route. Cette construction connue s'intègre bien dans les suspensions du type Mac-Pherson. En l'occurrence, dans le brevet précité, la fusée de la roue s'appuie sur l'un des sommets d'un triangle de suspension dont les deux autres sommets sont, de façon classique, articulés sur la caisse du véhicule autour d'un axe s'étendant horizontalement et longitudinalement par rapport à ce dernier. Pour commander le braquage de la roue, le brevet précité prévoit de prolonger le piston de l'amortisseur au-delà de la rotule du palier sphérique situé en haut de la construction et de le connecter à une bielle de la timonerie de direction. L'actionnement de la bielle permet ainsi de faire tourner l'ensemble autour de l'axe de l'amortisseur et donc d'imprimer les mouvements de braquage à la roue. On notera cependant, que la construction ainsi conçue nécessite une solidarité en rotation du cylindre et du piston de l'amortisseur sans quoi, l'action de braquage ne pourrait être transmise de la bielle à la roue. Le concepteur de la construction connue a résolu cette difficulté en prévoyant sur le piston et dans le cylindre de l'amortisseur des cannelures axiales complémentaires autorisant un coulissement relatif entre le piston et le cylindre mais interdisant un mouvement de rotation relatif de ces deux éléments. Cette solution présente un inconvénient majeur qui la rend pratiquement inapplicable surtout dans les véhicules légers dans lesquels les amortisseurs de la suspension assurent pour une grande part le confort des occupants. C'est que les cannelures complémentaires du piston et du cylindre opposent un frottement très important aux mouvements axiaux du piston dans le cylindre, surtout si, par les aléas de la surface de la route, il y a un léger gauchissement du piston dans le cylindre pendant les débattements de la roue. L'effet d'amortissement de l'amortisseur risque ainsi d'être sinon nul, du moins fortement compromis. L'invention vise à fournir un train directeur du type général décrit ci-dessus qui soit dépourvu de l'inconvénient précité. On atteint ce but de l'invention avec un train directeur à roues dépendantes pour véhicule automobile comprenant un dispositif de commande destiné à engendrer des ordres de braquage, une timonerie de direction destinée à recevoir les ordres de braquage dudit dispositif de commande et à transformer ces ordres en des mouvements mécaniques de braquage desdites roues, et deux demi-trains directeurs comprenant chacun: - une fusée de roue connectée à la caisse du véhicule par un amortisseur comportant un piston et un cylindre, la connexion entre ladite caisse et ledit amortisseur étant réalisée par l'intermédiaire d'un palier sphérique traversé par une extrémité du piston de l'amortisseur, et ledit cylindre étant solidaire de ladite fusée, - un organe mécanique de transmission agencé pour transmettre lesdits mouvements de braquage demandés par ladite timonerie audit amortisseur, ledit organe mécanique de transmission étant situé au-dessus du niveau de l'extrémité supérieure dudit amortisseur, et - des moyens de solidarisation en rotation dudit organe mécanique de transmission et du cylindre dudit amortisseur pour assurer le braquage desdites roues, lesdits moyens de solidarisation autorisant un mouvement relatif axial dudit piston par rapport audit cylindre, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation en rotation sont agencés à l'extérieur dudit amortisseur en s'étendant latéralement le long de celui-ci. Grâce à ces caractéristiques, le piston et le cylindre de l'amortisseur peuvent présenter des surfaces de contact mutuel lisses, ce qui réduit les frottements entre ces deux éléments pendant les débattements longitudinaux de l'amortisseur, alors que les moyens de solidarisation situés à l'extérieur de l'amortisseur peuvent facilement être conçus pour n'opposer qu'un frottement négligeable au débattement de l'amortisseur. Celui-ci peut donc exercer pleinement sa fonction d'amortissement. Par ailleurs, le train directeur selon l'invention conserve l'avantage de permettre l'implantation de la timonerie de direction à un niveau élevé dans la caisse du véhicule, c'est-à-dire entre le groupe motopropulseur et un niveau qui correspond au bord inférieur du pare-brise. Avantageusement, lesdits moyens de solidarisation en rotation comprennent un compas dont les branches sont articulées entre elles par l'une de leurs extrémités et dont les extrémités opposées sont articulées respectivement sur ledit organe de transmission et sur un point d'articulation solidaire dudit cylindre, les axes d'articulation dudit compas étant parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe longitudinal dudit amortisseur. Selon un autre aspect de l'invention, le piston dudit amortisseur est immobilisé en rotation en étant fixé à ladite caisse par l'intermédiaire de la rotule dudit palier sphérique, cette rotule étant à son tour fixée sur ladite caisse, et ledit organe mécanique de transmission est fixé sur la bague extérieure dudit palier sphérique. En outre, avantageusement, lorsque ladite timonerie de direction est du type à crémaillère, ledit organe de transmission comporte un point d'articulation qui est excentré par rapport à l'axe dudit amortisseur et qui est articulé sur une tringle de ladite timonerie de direction à crémaillère. De préférence, ledit organe de transmission présente la forme d'une roue disposée coaxialement à l'axe dudit amortisseur. Dans ce dernier cas, il peut alors être avantageux de munir ladite roue 1 o d'une denture externe à sa périphérie et de prévoir pour ladite timonerie de direction une courroie dentée passant autour de ladite roue pour la transmission des mouvements de braquage. Selon un autre aspect de l'invention, ledit organe de transmission en forme de roue comporte un rebord périphérique coaxial audit amortisseur et un 15 fond qui est solidaire de ce rebord en occupant une position inclinée par rapport audit axe d'un angle prédéterminé et qui est fixé sur la bague extérieure dudit palier sphérique, et ledit demi-train directeur comprend un ressort de suspension hélicoïdal placé autour dudit amortisseur et emprisonné entre une première cuvette d'appui fixée sous le fond de ladite roue de 20 transmission avec sa concavité dirigée vers le bas et une seconde cuvette d'appui fixée autour du cylindre dudit amortisseur avec sa concavité dirigée vers le haut, lesdites cuvettes étant inclinées dudit angle prédéterminé par rapport à l'axe dudit amortisseur. De préférence, ledit point d'articulation solidaire dudit cylindre est prévu 25 sur la périphérie de ladite seconde cuvette d'appui dudit ressort. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique, partiellement en 30 perspective, d'un premier mode de réalisation du train directeur selon l'invention, le demi-train avant gauche étant représenté plus en détail; - la figure 2 est une vue schématique en plan du demi-train avant gauche représenté en détail sur la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe, prises selon les lignes 35 A-A et B-B respectivement, de la figure 2; et - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'un second mode de réalisation de l'invention. On va tout d'abord se référer à la figure 1 sur laquelle on a représenté le train directeur selon l'invention partiellement par des blocs fonctionnels, une autre partie du train directeur étant représentée plus en détail par une vue en perspective. Ainsi, cette dernière vue représente le demi-train A correspondant à la roue avant gauche du véhicule, l'avant étant tourné vers l'observateur. Le demi-train avant droit B présente une construction spéculaire semblable en tout point à celle du demi-train avant gauche A et il est symbolisé sur la figure par un rectangle. Pour simplifier les dessins les roues du train directeur n'ont pas été dessinées. 1 o Les demi-trains A et B sont fixés à la caisse H du véhicule qui est simplement ébauchée par des traits mixtes dans les parties où elle concerne le demi-train avant A. Par ailleurs, les deux demi-trains sont reliés entre eux par une timonerie de direction C comprenant notamment un actionneur D connecté par une liaison filaire E à un actionneur de commande F associé à 15 un volant de direction G ou à tout autre organe analogue. On va maintenant décrire le demi-train avant gauche A en se référant aux figures 1 à 4. On notera tout d'abord que, dans les modes de réalisation décrits et représentés, l'invention est appliquée à un train directeur à suspension dite de 20 Mac Pherson, bien connue des spécialistes. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à un type de suspension particulier. Le demi-train avant A comprend un triangle inférieur 1 dont deux sommets 2 et 3 sont articulés sur la caisse H autour d'un axe X-X orienté horizontalement et longitudinalement par rapport à l'ensemble du véhicule. 25 Le troisième sommet 4 du triangle 1 sert d'appui à une jambe de force 5 sur laquelle est fixée une fusée 6 de la roue (non représentée) du demi-train avant A. Cette jambe de force 5 présente grosso modo la forme d'un L inversé, sa branche horizontale 7 étant conformée pour recevoir le cylindre 8 d'un amortisseur 9. Ce cylindre 8 définit un axe Y-Y orienté à peu près 30 verticalement. L'amortisseur 9 comprend également un piston 10 qui y est monté de manière à pouvoir se déplacer selon l'axe Y-Y avec l'effet d'amortissement souhaité, obtenu par tout moyen connu en soi, non décrit en détail. Il convient de souligner cependant que le cylindre 8 est libre en rotation autour de l'axe Y- 35 Y par rapport au piston 10. L'extrémité supérieure filetée du piston 10 est engagée dans la rotule 11 d'un palier sphérique 12. Elle est rendue solidaire de cette rotule 11 par un 6 écrou 13 avec interposition d'une coupelle 14 et d'une partie de tôle 15 (figure 2) de la caisse H du véhicule. Par conséquent, le piston 10 est immobilisé par rapport à cette dernière. La bague extérieure 16 du palier sphérique 12 est fixée dans le fond 17 d'une roue de transmission 18 destinée à transmettre la commande de braquage à la jambe de force 6. Cette roue de transmission 18 comporte un rebord annulaire 19 présentant une hauteur variable selon la périphérie de la roue. De la sorte, le fond 17 de cette roue est incliné par rapport à l'axe du rebord annulaire 19. 1 o Une cuvette 20 inversée est fixée contre le fond 17 de la roue de transmission 18, en présentant sa concavité vers le bas. Cette cuvette 20 sert d'appui supérieur à un ressort hélicoïdal 21 dont l'appui inférieur est assuré par une cuvette 22 tournant sa concavité vers le haut. Cette cuvette 22 est fixée sur le cylindre 8 de l'amortisseur 9 en présentant son rebord d'appui 23 selon 15 un axe Z-Z qui est incliné par rapport à l'axe Y-Y et qui coïncide avec celui du fond incliné 17 de la roue de transmission 18. Les deux cuvettes ont donc un même angle d'inclinaison par rapport à l'axe Y-Y que le fond de la roue de transmission 18. Ainsi, le ressort 21 occupe également une position inclinée vers 20 l'extérieur à partir du haut par rapport à l'axe Y-Y (vertical au repos de l'ensemble). Le degré d'inclinaison de l'axe Z-Z par rapport à l'axe Y-Y est détermine par les caractéristiques de l'épure du demi-train avant 1. La roue de transmission 18 comprend une patte 24 s'étendant latéralement vers l'extérieur et formant un point d'articulation. Une tringle 25 25 est articulée sur cette patte latérale 24 et sert de connexion à un mécanisme à crémaillère 26 de la direction du véhicule. On notera que la tringle 25 et le mécanisme à crémaillère 26 peuvent être prévus transversalement dans la caisse H du véhicule à un niveau relativement haut permettant un passage de ces éléments entre le bord inférieur du pare-brise et le groupe motopropulseur 30 du véhicule. Selon une variante de l'invention non représentée aux dessins, l'organe de transmission peut être réalisé sous la forme d'une pièce rectiligne formant levier et fixée dans une position diamétrale sur la bague extérieure 16 du palier sphérique 12 en étant articulée par son extrémité extérieure sur la tringle 25 du 35 mécanisme à crémaillère 26. Le demi-train avant A selon l'invention comprend également des moyens 27 de solidarisation en rotation de la roue de transmission 18 et du cylindre 8, ces moyens assurant la transmission de la commande de direction à la fusée 6 par l'intermédiaire de la jambe de force 5 et du cylindre 8 de l'amortisseur 9. Ces moyens de solidarisation 27 sont conçus de telle façon qu'ils admettent un débattement axial du cylindre 8 sur le piston 10 afin que l'amortisseur 9 puisse faire son office. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens 27 de solidarisation en rotation comprennent un compas 28 à deux branches ou biellettes 29 et 30 articulées entre elles à l'une de leurs extrémités. L'extrémité opposée de la biellette 29 est articulée en 31 sur le rebord annulaire 19 de la 1 o roue 18, tandis que l'extrémité opposée de la biellette 30 est articulée en 32 sur une extension latérale en forme d'équerre 33 de la cuvette inférieure 22. Les trois axes d'articulation de ce compas sont parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe Y-Y de l'amortisseur 9. Les moyens 27 de solidarisation en rotation qui viennent d'être décrits 15 n'opposent que très peu d'énergie de frottement à un libre débattement axial de l'amortisseur 9 qui peut ainsi fonctionner correctement dans les mêmes conditions qu'un amortisseur prévu sur une suspension classique pour véhicule automobile. Le second mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 5 20 est construit de la même façon que le mode de réalisation des figures 1 à 4 à l'exception du fait que l'on prévoit une roue de transmission 18a dont le rebord 19a est pourvu d'une denture extérieure 33 avec laquelle peut engrener une courroie dentée 34 passant également sur la roue de transmission 18a (non visible sur le dessin) de l'autre demi-train avant du véhicule. Dans ce cas, la 25 courroie dentée 34 coopère avec un actionneur 35 muni pour assurer le braquage sous la commande d'un actionneur (non représenté) connecté à l'actionneur 35 par une liaison filaire et associé au volant de direction de la manière représentée sur la figure 1. Dans les deux modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, les 30 organes transversaux qui assurent la commande de braquage des deux demi-trains directeurs du véhicule sont placés à un niveau élevé et peuvent ainsi passer dans un espace situé au-dessus du groupe motopropulseur et en-dessous du bord inférieur du pare-brise du véhicule. REVENDICATIONS 1. Train directeur à roues dépendantes pour véhicule automobile comprenant un dispositif de commande (F, G) destiné à engendrer des ordres de braquage, une timonerie de direction (C, D) destinée à recevoir les ordres de braquage dudit dispositif de commande et à transformer ces ordres en des mouvements mécaniques de braquage desdites roues, et deux demi-trains directeurs (A, B) comprenant chacun: - une fusée de roue (6) connectée à la caisse (H) du véhicule par un amortisseur (9) comportant un piston (10) et un cylindre (8), la connexion 1 o entre ladite caisse (H) et ledit amortisseur (9) étant réalisée par l'intermédiaire d'un palier sphérique (12) traversé par une extrémité du piston (10) de l'amortisseur (9), et ledit cylindre (8) étant solidaire de ladite fusée (6), - un organe mécanique de transmission (18; 18a) agencé pour transmettre lesdits mouvements de braquage demandés par ladite timonerie 15 (C, D) audit amortisseur (9), ledit organe mécanique de transmission étant situé au-dessus du niveau de l'extrémité supérieure dudit amortisseur (9), et -des moyens (27) de solidarisation en rotation dudit organe mécanique de transmission (18; 18a) et du cylindre (8) dudit amortisseur (9) pour assurer le braquage desdites roues, lesdits moyens de solidarisation 20 autorisant un mouvement relatif axial dudit piston (10) par rapport audit cylindre (8), caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation en rotation (27) sont agencés à l'extérieur dudit amortisseur (9) en s'étendant latéralement le long de celui-ci. 25 2. Train directeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation en rotation (27) comprennent un compas (28) dont les branches (29, 30) sont articulées entre elles par l'une de leurs extrémités et dont les extrémités opposées sont articulées respectivement sur ledit organe de transmission (18; 18a) et sur un point d'articulation (32) solidaire dudit 30 cylindre (8), et en ce que les axes d'articulation dudit compas sont parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe longitudinal (Y-Y) dudit amortisseur (9). 3. Train directeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le piston (10) dudit amortisseur (9) est immobilisé en rotation en étant fixé à ladite caisse (H) par l'intermédiaire de la rotule (11) dudit palier 35 sphérique (12), en ce que cette rotule est à son tour fixée sur ladite caisse (H), et en ce que ledit organe mécanique de transmission (18; 18a) est fixé sur la bague extérieure (16) dudit palier sphérique (12). 9 4. Train directeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce ladite timonerie de direction (26) est du type à crémaillère, et en ce que ledit organe de transmission (18) comporte un point d'articulation (24) qui est excentré par rapport à l'axe (Y-Y) dudit amortisseur (9) et qui est articulé sur une tringle (25) de ladite timonerie de direction à crémaillère (26). 5. Train directeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit organe de transmission (18; 18a) présente la forme d'une roue disposée coaxialement à l'axe (Y-Y) dudit amortisseur (9). 6. Train directeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite roue (18a) comporte une denture externe (33) à sa périphérie et en ce que ladite timonerie de direction comprend une courroie dentée (34) passant autour de ladite roue (18a) pour la transmission des mouvements de braquage. 7. Train directeur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit organe de transmission en forme de roue (18, 18a) comporte un rebord périphérique (19; 19a) coaxial audit amortisseur (9) et un fond (17) qui est solidaire de ce rebord en occupant une position inclinée par rapport audit axe (Y-Y) d'un angle prédéterminé et qui est fixé sur la bague extérieure (16) dudit palier sphérique (12), et en ce que ledit demi-train directeur (A, B) comprend un ressort de suspension hélicoïdal (21) placé autour dudit amortisseur (9) et emprisonné entre une première cuvette d'appui (20) fixée sous le fond (17) de ladite roue de transmission (18; 18a) avec sa concavité dirigée vers le bas et une seconde cuvette d'appui (22) fixée autour du cylindre (8) dudit amortisseur (9) avec sa concavité dirigée vers le haut, lesdites cuvettes (20, 22) étant inclinées dudit angle prédéterminé par rapport à l'axe (Y-Y) dudit amortisseur (9). 8. Train directeur selon revendication 7 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que ledit point d'articulation (32) solidaire dudit cylindre (8) est prévu sur la périphérie (23) de ladite seconde cuvette d'appui (22) dudit ressort (21).