Brevet FR2928605A3 — publié le 20090918

FR 2928605 A3 20090918 FR 0851587 A 20080312 SYSTÈME ET PROCEDE DE DIRECTION POUR VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne, de façon générale, un système et un procédé de direction pour véhicule 5 automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un système de direction pour véhicule automobile comprenant : un volant de direction, 10 des roues directionnelles, des moyens motorisés de génération d'efforts au volant ; le système adoptant sélectivement une configuration de découplage mécanique entre le volant et les roues et 15 une configuration de couplage mécanique entre le volant et les roues, les moyens motorisés de génération d'effort au volant étant agencés de façon à générer un effort opposé au sens de déplacement du volant quand le système est en configuration de découplage. 20 L'invention concerne également un procédé de commande d'un système de direction pour véhicule automobile comprenant : - un volant de direction, - des roues directionnelles, 25 -des moyens motorisés de génération d'efforts au volant ; Le système étant adapté pour adopter sélectivement une configuration de découplage mécanique entre le volant et les roues et une configuration de couplage mécanique 30 entre le volant et les roues, pour la mise en oeuvre du procédé on fait en sorte de générer à l'aide des moyens motorisés de génération d'effort au volant : un effort au volant opposé au sens de déplacement du volant (s'opposant au déplacement du volant) quand le système est en configuration de découplage ; un effort au volant allant dans le sens de déplacement du volant (favorisant le déplacement volant) quand le système est en configuration de couplage mécanique entre le volant et les roues. Les véhicules dotés du système de direction précités ou mettant en oeuvre le procédé précité permettent un découplage mécanique entre le volant de direction et les roues directionnelles du véhicule. Sur de tels véhicules les roues directionnelles sont orientées grâce à un mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles sans que le volant soit forcément couplé à ces roues. Lorsque le volant est découplé les roues directionnelles peuvent donc être orientées sans pour autant que le volant soit orienté. De même lorsque le volant est découplé vis-à-vis des roues directionnelles ces dernières peuvent conserver une orientation fixe malgré un changement d'orientation au volant. Ce découplage peut être utile pour améliorer la stabilité du véhicule en fonction des conditions de roulage. Pour le confort de l'utilisateur du véhicule lorsque les roues sont mécaniquement découplées du volant (c'est-à-dire lorsque le système est en configuration découplée) on utilise des moyens motorisés pour générer des efforts au niveau du volant et ainsi simuler au niveau du volant des efforts sensés provenir des roues de direction du véhicule, comme une résistance à l'orientation des roues ou des chocs générés sur les roues lors du roulage. En cas de défaillance du système en configuration de découplage, par exemple lorsqu'on n'arrive plus à orienter les roues découplées du volant, on couple alors mécaniquement le volant aux roues directionnelles, ce qui permet au conducteur d'orienter les roues en orientant le volant via une liaison mécanique roues/volant. Dans cette configuration de couplage un inconfort est alors ressenti par le conducteur car les efforts perçus au volant diffèrent entre le moment où le système est en configuration de couplage et le moment où le système est en configuration de découplage. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un système et un procédé de direction pour véhicule automobile améliorant le confort de conduite lorsque les roues sont couplées mécaniquement au volant. A cette fin, le système de direction pour véhicule automobile de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce que les moyens motorisés de génération d'efforts au volant sont agencés de façon à générer un effort allant dans le sens de déplacement du volant quand le système est en configuration de couplage mécanique entre le volant et les roues. A cette même fin le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce qu'on fait en sorte de générer à l'aide des moyens motorisés de génération d'efforts au volant un effort au volant allant dans le sens de déplacement du 10 volant quand le système est en configuration de couplage mécanique entre le volant et les roues. Grâce à l'invention, lorsque le système est en configuration de couplage on génère des efforts qui vont dans le sens du déplacement du volant, ce qui constitue une assistance à la direction du véhicule mise en oeuvre via les moyens motorisés de génération d'efforts au volant. Les moyens motorisés de génération d'efforts au volant sont donc utilisés : simuler un effort au volant lorsque le configuration de découplage, en s'opposant du volant ; et assister le déplacement du volant et donc des roues lorsque le système est en en cas de On peut également faire en sorte que le système de direction de l'invention comprenne un mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles et un embrayage 20 mobile entre des positions de couplage et de découplage, le système étant en configuration de couplage lorsque l'embrayage est en position de couplage et en configuration de découplage lorsque l'embrayage est en position de découplage et on fait en sorte que le 25 mécanisme motorisé d'orientation des roues soit agencé entre l'embarillage et les roues. Grâce à l'agencement du mécanisme motorisé entre l'embrayage et les roues, le mécanisme motorisé d'orientation des roues se trouve découplé mécaniquement 30 du volant lorsque le système est en configuration découplée (c'est-à-dire lorsque l'embrayage est en position de découplage) et se trouve couplé au volant pour système est en au déplacement - pour l'orientation 15 configuration de couplage, c'est-à-dire défaillance du système de direction. lorsque le système est en configuration couplée (c'est-à-dire lorsque l'embrayage est en position de couplage). Le passage du système d'une configuration de couplage à une configuration de découplage se fait donc en choisissant sélectivement l'une ou l'autre des positions de couplage ou de découplage de l'embrayage. On peut également faire en sorte que le système de direction de l'invention comporte des moyens de mesure de déplacement du volant et une unité de commande électronique reliée : - au dit moyen de mesure de déplacement du volant pour recevoir un signal représentatif du déplacement du volant ; - aux moyens motorisés de génération d'efforts au 15 volant pour commander la génération d'effort au volant ; et - au mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles pour commander l'orientation des roues au moins lorsque le système est en configuration découplée. 20 L'unité de commande électronique permet donc plusieurs fonctions : de génération d'effort au volant en commandant les moyens motorisés de génération d'effort au volant, - d'orientation des roues directionnelles en 25 commandant le mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles et/ou les moyens motorisés de génération d'efforts au volant dans le cas où le système est en configuration de couplage. On peut également faire en sorte que l'embrayage 30 soit relié à l'unité de commande et soit adapté à passer en position de couplage et/ou en position de découplage à réception d'un signal de commande généré par l'unité de commande. Grâce à ce mode de réalisation on commande alors le passage du système de sa configuration de couplage à sa configuration de découplage via l'unité de commande. Par exemple le passage en configuration de couplage peut se faire si l'unité de commande détecte un disfonctionnement du système afin de permettre au conducteur de conserver la fonction d'orientation des roues directionnelles, y compris si le/les moteurs des moyens motorisés d'orientation des roues est/sont hors service. On peut également faire en sorte que l'embrayage comporte une première pièce d'embrayage assemblée au mécanisme motorisé d'orientation des roues et une seconde pièce d'embrayage assemblée au volant, ces pièces d'embrayage étant mobiles l'une par rapport à l'autre de manière à être en contact l'une contre l'autre lorsque l'embrayage est en position de couplage et à être éloignée l'une de l'autre lorsque l'embrayage est en position de découplage. Ce mode de réalisation de l'embrayage est économique. Préférentiellement la première pièce d'embrayage est un disque monté coulissant sur un axe d'embrayage à l'extrémité duquel se trouve un engrenage d'embrayage engrenant sur une crémaillère appartenant au mécanisme motorisé d'orientation des roues. Préférentiellement la seconde pièce d'embrayage est 30 également un disque relié au volant via une colonne de direction servant d'axe de rotation du volant. On peut également faire en sorte que l'embrayage comporte des moyens commandés adaptés pour déplacer les première et seconde pièces d'embrayage à réception d'une commande de déplacement générée par l'unité de commande. On peut également faire en sorte que le mécanisme motorisé d'orientation des roues comporte une crémaillère et un moteur d'orientation doté d'un axe moteur rotatif portant un engrenage de moteur, cet engrenage de moteur engrenant avec ladite crémaillère de manière à l'entrainer. On peut également faire en sorte que le système de direction de l'invention comporte un détecteur d'état de fonctionnement du mécanisme motorisé relié à l'unité de commande électronique, ce détecteur d'état étant adapté à transmettre un signal de disfonctionnement du mécanisme motorisé en cas de disfonctionnement de ce mécanisme et que l'unité de commande soit adaptée à commander le passage du système en configuration de couplage mécanique entre le volant et les roues à réception dudit signal de disfonctionnement. Ce mode de réalisation permet d'une part la surveillance de l'état de fonctionnement du mécanisme motorisé d'orientation des roues et d'autre part le passage en configuration de couplage en cas de disfonctionnement du mécanisme d'orientation des roues. On peut également faire en sorte que le détecteur d'état de fonctionnement du mécanisme motorisé soit adapté à transmettre un signal de bon fonctionnement du mécanisme motorisé et que l'unité de commande soit adaptée à commander le passage du système en configuration de découplage mécanique entre le volant et les roues à réception dudit signal de bon fonctionnement. Ce mode de réalisation permet donc au système d'osciller entre une configuration de couplage et de découplage en fonction de l'état de fonctionnement du mécanisme motorisé d'orientation des roues. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue schématique du système de l'invention ; la figure 2 représente le fonctionnement schématique du système de l'invention en configuration de découplage, c'est-à-dire lorsque les roues sont orientées par le mécanisme motorisé d'orientation des roues découplé mécaniquement du volant ; la figure 3 représente le fonctionnement schématique du système de l'invention en configuration de couplage, c'est-à-dire lorsque les roues sont orientées par le mécanisme motorisé d'orientation des roues et par le volant qui est couplé mécaniquement aux roues via le mécanisme d'orientation, les figures 2 et 3 illustrant ainsi le procédé de l'invention. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un système de direction de roues directionnelles de véhicule automobile et un procédé d'orientation de roues directionnelles de véhicule automobile. Le système de l'invention comporte un volant de direction 2 permettant au conducteur du véhicule d'interagir avec le système du véhicule afin d'orienter les roues directionnelles 3a, 3b. Les roues directionnelles 3a, 3b du système sont liées à un mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles 5 via des pièces de renvoi permettant au moteur du mécanisme 5 de faire varier l'orientation des roues 3a et 3b. Le système comporte également des moyens motorisés de génération d'efforts au volant 4, en l'occurrence un moteur relié au volant via des pignons d'entrainement. Un embrayage 6 est disposé entre le mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles 5 et le volant de manière à soit coupler mécaniquement le volant au mécanisme, soit le découpler mécaniquement. Le couplage mécanique du volant implique qu'à toute orientation angulaire du volant corresponde un transfert mécanique de mouvement au mécanisme d'orientation des roues induisant une orientation des roues et vis versas. A contrario le découplage mécanique du volant vis-à-vis du mécanisme d'orientation des roues 5 implique qu'il existe aucun lien mécanique entre le volant et les roues permettant de transférer (uniquement via des éléments mécaniques) un effort entre le volant et les roues. Le passage de l'embrayage 6 en position de couplage correspond au passage du système de l'invention en configuration de couplage. Inversement le passage de l'embrayage 6 en position de découplage correspond au passage du système de l'invention en configuration de découplage. Le système comprend en outre : une unité de commande électronique ECU permettant de recevoir et émettre des signaux et réaliser un traitement de ces signaux selon le procédé de l'invention ; -des moyens de mesure de déplacement du volant 7 qui comprennent en l'occurrence un capteur magnétique ou optique traduisant l'orientation angulaire du volant en un signal représentatif du déplacement du volant 2, ce signal étant transmis à l'unité ECU. L'unité de commande est prévue pour transmettre : - aux moyens motorisés de génération d'efforts au volant 4 des signaux pour générer sélectivement les efforts Cl et C2 au volant 2 en fonction de la configuration dans laquelle se trouve le système et de signaux représentatifs du déplacement du volant2 ; - au mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles 5 des signaux pour orienter les roues 3a, 3b au moins lorsque le système est en configuration découplée. L'embrayage 6 est relié à l'unité de commande ECU et comporte une première pièce d'embrayage 8 assemblée au mécanisme motorisé d'orientation des roues 5 et une seconde pièce d'embrayage 9 assemblée au volant 2. L'embrayage comporte également des moyens commandés 10 en l'occurrence des électroaimants adaptés pour déplacer les première et seconde pièces d'embrayage 8, 9 l'une par rapport à l'autre à réception d'une commande de déplacement générée par l'unité de commande ECU. Le déplacement des pièces d'embrayage entraine le passage sélectif de l'embrayage en position découplé lorsque ces première et seconde pièces sont éloignées l'une de l'autre et en position couplé lorsque ces pièces sont en contact l'une contre l'autre. Lorsque les pièces 8 et 9 sont en contact l'une contre l'autre le déplacement d'une pièce entraine le déplacement de l'autre et vis-versas, ce qui permet de transmettre mécaniquement des efforts entre les roues et le volant via l'embrayage 6. Le mécanisme motorisé d'orientation des roues 5 comporte une crémaillère 11 montée coulissante sur un bloc et reliée à chacune de ses extrémités à des pièces de renvoi d'efforts vers les roues directionnelles. L'embrayage 6 comporte un axe principal par rapport auquel coulisse la pièce 8 en forme de disque. Un moteur d'orientation 12 appartenant au mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles est couplé avec l'axe d'embrayage afin de l'entrainer à rotation. L'axe d'embrayage ainsi motorisé porte un engrenage engrenant avec ladite crémaillère 11 de manière à lier en mouvement l'axe d'embrayage motorisé et la crémaillère 11. Le système comporte également un détecteur d'état de fonctionnement du mécanisme motorisé 5 relié à l'unité de commande électronique ECU. Ce détecteur peut par exemple mesurer que le déplacement de la crémaillère 11 est bien conforme à une consigne de déplacement transmise par l'unité de commande UCE au moteur du mécanisme d'orientation 5. En cas de dysfonctionnement ce détecteur d'état transmet un signal de disfonctionnement du mécanisme motorisé à l'unité de commande ECU qui commande ainsi le passage du système en configuration de couplage mécanique entre le volant 2 et les roues 3a, 3b. L'unité de commande transmet alors aux moyens commandés 10 de l'embrayage une commande de couplage des pièces 8 et 9 de l'embrayage, le système est alors en configuration de couplage. Le détecteur d'état de fonctionnement du mécanisme motorisé 5 est également adapté à transmettre un signal de bon fonctionnement du mécanisme motorisé à l'unité de commande qui commande alors aux moyens motorisés 10 de l'embrayage l'éloignement des pièces 8 et 9 de l'embrayage. Le système passe alors en configuration de 10 découplage mécanique. Lorsque le système est en configuration de découplage le moyen de génération d'effort au volant commandé par l'unité de commande génère un effort Cl, en l'occurrence un couple s'opposant à ce déplacement du 15 volant et donc au couple Cv appliqué par l'utilisateur sur le volant. Lorsque le système est en configuration de couplage le moyen de génération d'effort au volant commandé par l'unité de commande génère un effort C2, en l'occurrence 20 un couple, allant dans le sens du déplacement du volant, c'est-à-dire accompagnant ce déplacement et donc le couple Cv appliqué par l'utilisateur sur le volant. REVENDICATIONS 1) Système de direction (1) pour véhicule automobile comprenant : - un volant de direction (2), - des roues directionnelles (3a, 3b), - des moyens motorisés de génération d'efforts au volant (4) ; le système adoptant sélectivement une configuration de découplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b) et une configuration de couplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b), les moyens motorisés de génération d'effort au volant (4) étant agencés de façon à générer un effort (Cl) opposé au sens de déplacement du volant quand le système est en configuration de découplage, caractérisé en ce que les moyens motorisés de génération d'efforts au volant (4) sont agencés de façon à générer un effort (C2) allant dans le sens de déplacement du volant (2) quand le système est en configuration de couplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b). 2) Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles (5) et un embrayage (6) mobile entre des positions de couplage et de découplage, le système étant en configuration de couplage lorsque l'embrayage (6) est en position de couplage et en configuration de découplage lorsque l'embrayage (6) est en position de découplage et le mécanisme motorisé d'orientation des roues (5) étant agencé entre l'embarillage (6) et les roues (3a, 3b). 3) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de déplacement du volant (7) et une unité de commande électronique (ECU) reliée : - au dit moyen de mesure de déplacement du volant (7) pour recevoir un signal représentatif du déplacement du volant (2) ; - aux moyens motorisés de génération d'efforts au volant (4) pour commander la génération d'effort (Cl, C2) au volant (2) ; et - au mécanisme motorisé d'orientation des roues directionnelles (5) pour commander l'orientation des roues (3a, 3b) au moins lorsque le système est en configuration découplée. 4) Système selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'embrayage (6) est relié à l'unité de commande (ECU) et est adapté à passer en position de couplage et/ou en position de découplage à réception d'un signal de commande généré par l'unité de commande (ECU). 5) Système selon l'une au moins des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'embrayage (6) comporte première pièce d'embrayage (8) assemblée au mécanisme motorisé d'orientation des roues (5) et une seconde pièce d'embrayage (9) assemblée au volant (2), ces pièces (8, 9) étant mobiles l'une par rapport à l'autre de manière à être en contact lorsque l'embrayage (6) est en position de couplage et à être éloignée l'une de l'autre lorsque l'embrayage est en position de découplage. 6) Système selon les revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'embrayage (6) comporte des moyens commandés (10) adaptés pour déplacer les première et seconde pièces d'embrayage (8, 9) à réception d'unecommande de déplacement générée par l'unité de commande (ECU). 7) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme motorisé d'orientation des roues (5) comporte une crémaillère (11) et un moteur d'orientation (12) doté d'un axe moteur rotatif portant un engrenage de moteur, cet engrenage de moteur engrenant avec ladite crémaillère de manière à l'entrainer. 8) Système selon les revendications 3 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur d'état de fonctionnement du mécanisme motorisé (5) relié à l'unité de commande électronique (ECU), ce détecteur d'état étant adapté à transmettre un signal de disfonctionnement du mécanisme motorisé en cas de disfonctionnement de ce mécanisme (5) et l'unité de commande (ECU) étant adaptée à commander le passage du système en configuration de couplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b) à réception du dit signal de disfonctionnement. 9) Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le détecteur d'état de fonctionnement du mécanisme motorisé (5) est adapté à transmettre un signal de bon fonctionnement du mécanisme motorisé et en ce que l'unité de commande est adaptée à commander le passage du système en configuration de découplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b) à réception du dit signal de bon fonctionnement. 10) Procédé de commande d'un système de direction pour véhicule automobile (1) comprenant : - un volant de direction (2), - des roues directionnelles (3a, 3b),- des moyens motorisés de génération d'efforts au volant (5) ; le système étant adapté pour adopter sélectivement une configuration de découplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b) et une configuration de couplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b), le procédé de commande étant tel qu'on fait en sorte de générer à l'aide des moyens motorisés de génération d'effort au volant (4) . un effort au volant (Cl) opposé au sens de déplacement du volant (2) quand le système est en configuration de découplage ; un effort au volant (C2) allant dans le sens de déplacement du volant (2) quand le système est en configuration de couplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b) ; caractérisé en ce qu'on fait en sorte de générer à l'aide des moyens motorisés de génération d'efforts au volant (4) un effort au volant (C2) allant dans le sens de déplacement du volant (2) quand le système est en configuration de couplage mécanique entre le volant (2) et les roues (3a, 3b).