Brevet FR2931436A1 — publié le 20091127

Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs permettant la commande d'une direction active. Les directions actives sont des organes de conduite d'un véhicule qui permettent de corriger un ordre de braquage apporté par le conducteur lorsque cet ordre risque de compromettre la stabilité du véhicule. On connaît ainsi par le brevet FR2681449 un dispositif dans lequel un calculateur évalue à partir d'une mesure de la vitesse angulaire de lacet une consigne de survirage potentielle et il détermine une consigne de contre braquage qui est appliquée à l'organe de conduite pour corriger le braquage. Cette correction est le plus souvent apportée au niveau d'un différentiel mécanique. En effet un tel équipement permet de combiner un ordre de consigne donné (par exemple par un volant) avec un ordre de correction donné par un moteur qui est piloté par le calculateur en fonction des mesures de roulis qui sont effectuées. Le brevet US7063636 décrit un tel dispositif de direction active dans lequel le volant agit sur une entrée d'un différentiel tandis qu'un moteur électrique de correction de braquage agit sur le porte satellite de ce différentiel. Avec un tel dispositif le pilotage reste possible, même en cas de défaillance du moteur de correction. Il y a en effet une liaison directe via le différentiel entre le volant et la sortie commandant les roues. Cependant un tel dispositif est associé à une direction hydraulique assistée qui permet de compenser dans une certaine mesure les chocs ou retour d'efforts qui pourraient être communiqués au volant lors des mises en route du moteur de compensation. Un tel dispositif de direction assistée n'est pas toujours mis en œuvre, notamment dans les véhicules à 2 pilotage par ripage, tels que les véhicules chenillés ou à roues non directrices. En effet, dans ces véhicules la commande de direction est amplifiée à l'aide d'un moyen spécifique qui est le groupe hydrostatique de commande de direction (GHD). Ce moyen est disposé en aval du différentiel de pilotage et il ne peut amortir les chocs provoqués par le moteur de correction de braquage. L'invention a pour but de proposer un dispositif de commande d'une direction active qui permette d'assurer la commande directe de la direction à partir du volant, même en cas de défaillance du moteur de correction. Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'éviter un retour de chocs vers le volant malgré l'absence de mécanisme 15 de direction hydraulique assistée. L'invention trouve plus particulièrement application pour la commande en direction des véhicules chenillés ou à roues non directrices Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de commande 20 d'une direction active, dispositif comprenant un différentiel de pilotage qui est interposé entre un volant et un moyen de commande de direction, différentiel qui reçoit par ailleurs au niveau d'une première entrée une commande de contre braquage fournie par un moteur de correction de virage, 25 dispositif caractérisé en ce que le volant est relié à une deuxième entrée du différentiel par un moyen anti retour permettant d'empêcher une remontée d'effort du différentiel vers le volant. Selon un premier mode de réalisation, le moyen anti 30 retour comprend un système à pignon et vis sans fin interposé entre le volant et la deuxième entrée du différentiel. Selon un deuxième mode de réalisation, le moyen anti retour comprend un système vis écrou couplé à un 3 convertisseur de mouvement linéaire / rotatif tel qu'un système bielle manivelle. Selon un troisième mode de réalisation, le moyen anti retour comprend un boîtier de transfert comprenant un arbre de renvoi portant deux pignons, un premier pignon étant couplé au volant et le deuxième pignon couplé à la deuxième entrée du différentiel, l'arbre de renvoi étant par ailleurs actionnable par un moteur de contre couple qui est actionné par le calculateur de commande. Le moteur de contre couple sera avantageusement relié à l'arbre de renvoi par l'intermédiaire d'un moyen d'amortissement. Le moteur de contre couple pourra être relié à l'arbre de renvoi par l'intermédiaire d'un coupleur à rupture calibrée. Selon une variante de l'invention, le dispositif pourra comprendre un moyen de freinage à manque de courant interposé entre la première entrée et le moteur de correction de virage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 est un schéma cinématique général d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est un schéma simplifié d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est un schéma simplifié d'un troisième mode 30 de réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1, un dispositif 1 de commande d'une direction active de véhicule selon l'invention. Ce dispositif comprend un différentiel de pilotage 2 qui est interposé entre un volant 3 et un moyen de commande de direction 4. Le véhicule considéré est ici un véhicule à direction par ripage (véhicule chenillé ou bien véhicule à roues non directrices). Le moyen de commande de direction 4 est donc un groupe hydrostatique de commande de direction. Un tel groupe de commande de direction est bien connu. Il utilise la puissance d'un moteur thermique 5 pour gérer le différentiel de vitesse entre une chenille droite 6a et une chenille gauche 6b (ou un train de roues droit et un train de roues gauche pour un véhicule à roues non directrices). La consigne de ripage est fournie par l'arbre de sortie 7 du différentiel de pilotage 2. Le groupe 4 ne fait pas l'objet de la présente invention et il est donc inutile de le décrire ici en détails. La consigne de direction fournie par le dispositif 1 est donc utilisée par le groupe 4 pour commander la direction par ripage. On pourrait bien entendu mettre en oeuvre le dispositif 1 pour commander un braquage de roues mettant en oeuvre un moyen de commande de direction 4 plus conventionnel, tel une tringle de direction agissant sur des roues directrices. Le différentiel 2 reçoit au niveau d'une première entrée 8 une commande de contre braquage fournie par un moteur 9 de correction de virage. Ce moteur 9 est commandé par un calculateur 10 qui utilise les signaux fournis par des capteurs 11, 12, 13, 14. Ces capteurs pourront comprendre un gyromètre 11 fournissant la vitesse angulaire instantanée du véhicule, et des accéléromètres ou des jauges de contraintes 12,13,14 permettant de mesurer les efforts de réaction exercés par le sol sur les moyens de mobilité (ce qui permettra d'estimer l'adhérence). Le traitement de ces différents signaux pour en déduire une consigne de contre braquage est décrit par le brevet FR2681449 et il n'est donc pas nécessaire de le décrire ici plus en détails. 5 Le volant 3 est par ailleurs relié à une deuxième entrée 15 du différentiel 2 par l'intermédiaire d'un moyen anti retour 16 permettant d'empêcher une remontée d'efforts du différentiel 2 vers le volant 3. La figure 1 montre l'architecture interne du différentiel 2. On voit que la deuxième entrée 15 est reliée à un premier porte satellites 16 tandis que la sortie 7 est reliée à un deuxième porte satellites 17. Les deux porte satellites engrènent sur la couronne 18 et le rapport de réduction entre l'entrée 15 et la sortie 7 est donc en principe de 1:1 lorsque les deux solaires 19 et 20 sont bloqués. Le premier solaire 19 est solidaire du carter du différentiel 2. Le deuxième solaire 20 est entraîné en rotation par le moteur de contre braquage 9 par l'intermédiaire de la première entrée 8 qui est raccordée à un pignon 21 engrenant sur le deuxième solaire 20. La consigne de braquage qui est donnée par le différentiel 2 est donc une consigne qui est corrigée par le moteur de contre braquage 9 en tenant compte des mesures d'adhérence et de comportement du véhicule qui sont faites à l'aide du calculateur 10 (qui a reçu une programmation appropriée). On remarque sur la figure 1 qu'un frein 22 est interposé entre le moteur de contre braquage 9 et la première entrée 8. Ce frein 22 est un frein à manque de courant. Il assure le blocage de la première entrée 8 lorsque le moteur 9 n'est plus alimenté (par exemple comme suite à un incident électrique). Une telle disposition permet d'éviter, en cas de défaillance du moteur 9, que la commande du volant 3 ne provoque le pivotement de l'arbre du moteur 9 plutôt que celui de l'arbre de sortie 7. Il serait possible à titre de variante de remplacer le frein à manque de courant 22 par un moyen anti retour tel une 5 liaison vis écrou. Conformément à l'invention le volant 3 est donc relié à la deuxième entrée 15 du différentiel 2 par l'intermédiaire du moyen anti retour 16. Un tel moyen permet d'empêcher une remontée d'efforts du différentiel 2 vers le volant 3. 10 Une telle remontée d'efforts intervient principalement lors des chocs occasionnés par la mise en action du moteur de contre braquage 9. Plusieurs modes de réalisation de ces moyens anti retour vont maintenant être décrits en référence aux figures 2 à 4. 15 La figure 2 montre un premier mode de réalisation dans lequel le moyen anti retour 16 comprend un système associant un pignon 23 solidaire de la deuxième entrée 15 et une vis sans fin 24 solidaire du volant 3. Les couples parasites reçus par le pignon 23 sont arrêtés 20 au niveau de la vis 24 en raison de l'irréversibilité de ce montage. On pourra par ailleurs prévoir un moyen d'amortissement 25 interposé entre la deuxième entrée 15 et le pignon 23, par exemple un arbre de torsion. Une telle disposition permettra d'amortir les chocs reçus et limitera 25 les matages et la dégradation mécanique du pignon 23 et de la vis 24. On pourra prévoir par ailleurs un montage réducteur (non représenté) entre le pignon 23 et la deuxième entrée 15 afin de limiter la démultiplication d'angle de pivotement qui est 30 provoquée par un montage pignon / vis sans fin. La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation dans lequel le moyen anti retour 16 comprend un système associant une vis 26 solidaire du volant 3 et un écrou 27. L'écrou 27 entraîne un convertisseur de mouvement linéaire / rotatif 28 du type bielle/manivelle. Ce convertisseur 28 comprend un jeu de biellettes 29, 30, articulées en 31, et faisant pivoter un pignon conique 32. Le pignon conique 32 engrène sur un pignon orthogonal 33 qui est solidaire de la deuxième entrée 15. Une telle solution permet, sous une forme relativement compacte et présentant des frottements réduits, d'assurer l'anti retour en évitant toute démultiplication. On aura ainsi aisément un rapport de 1:1 entre le pivotement du volant 3 et le pivotement de la deuxième entrée 15. La figure 4 montre enfin un troisième mode de réalisation dans lequel le moyen anti retour comprend un boîtier de transfert 16 renfermant un arbre de renvoi 34 portant deux pignons. Un premier pignon 35 est couplé au volant 3 et le deuxième pignon 36 est couplé à la deuxième entrée 15 du différentiel 2. Pour assurer ces couplages le volant 3 est relié à un engrenage d'entrée 37 qui coopère avec le premier pignon 35 et la deuxième entrée 15 porte un engrenage 38 qui coopère avec le deuxième pignon 36. Le rapport de réduction de ce boîtier de transfert 16 est ici choisi voisin de 1:1. Il pourra être modifié et adapté en fonction de la démultiplication voulue sur le volant. L'arbre de renvoi 34 est par ailleurs couplé à un moteur de contre couple 39 qui est actionné par le calculateur de commande 10. Le calculateur 10 reçoit une programmation appropriée lui permettant de déterminer quelle valeur de couple il est nécessaire d'appliquer au niveau de l'arbre de renvoi 34 par le moteur 39 pour compenser le couple parasite provoqué par le moteur de correction de virage 9. 8 Le moteur de contre couple 9 assure ainsi, dans une certaine mesure, l'irréversibilité de la liaison entre le volant 3 et la deuxième entrée 15. Le moteur de contre couple 39 est relié à l'arbre de renvoi 34 par l'intermédiaire d'un moyen d'amortissement 40, par exemple une barre de torsion. Une telle disposition permet dans une certain mesure d'amortir (voire de bloquer) les chocs remontant vers le volant 3 par la deuxième entrée 15. Il est également possible de disposer la barre de torsion 40 (ou une autre barre de torsion) entre l'arbre 34 et le pignon 35. La barre de torsion permet d'amortir la remontée de couple venant de la deuxième entrée 15, ce qui permet de minimiser le moteur 39. Enfin on prévoit un moyen de sécurité 41 entre le moteur 30 et l'arbre de renvoi 34. Ce moyen sera constitué par exemple par un coupleur ayant une résistance calibrée à un couple maximal donné. Ainsi en cas de blocage du moteur de contre couple 39,on pourra (par une action sur le volant 3) assurer une rupture de la liaison 41 entre le moteur 39 et l'arbre de renvoi. Le volant 3 ne sera donc pas bloqué par le moteur de contre couple 39 et le pilotage du véhicule restera possible malgré cette défaillance électrique. REVENDICATIONS1- Dispositif (1) de commande d'une direction active, dispositif comprenant un différentiel de pilotage (2) qui est interposé entre un volant (3) et un moyen (4) de commande de direction, différentiel qui reçoit par ailleurs au niveau d'une première entrée (8) une commande de contre braquage fournie par un moteur (9) de correction de virage, dispositif caractérisé en ce que le volant (3) est relié à une deuxième entrée (15) du différentiel (2) par un moyen anti retour (16) permettant d'empêcher une remontée d'effort du différentiel (2) vers le volant (3). 2- Dispositif de commande d'une direction active selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen anti retour (16) comprend un système à pignon (23) et vis sans fin (24) interposé entre le volant (3) et la deuxième entrée (15) du différentiel. 3- Dispositif de commande d'une direction active selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen anti retour (16) comprend un système vis écrou (26,27) couplé à un convertisseur (28) de mouvement linéaire / rotatif tel qu'un système bielle manivelle. 4- Dispositif de commande d'une direction active selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen anti retour (16) comprend un boîtier de transfert (16) comprenant un arbre de renvoi (34) portant deux pignons, un premier pignon (35) étant couplé au volant (3) et le deuxième pignon (36) couplé à la deuxième entrée (15) du différentiel, l'arbre de renvoi étant par ailleurs actionnable par un moteur de contre couple (39) qui est actionné par le calculateur de commande (10). 5- Dispositif de commande d'une direction active selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moteur de contrecouple (39) est relié à l'arbre de renvoi (34) par l'intermédiaire d'un moyen d'amortissement (40). 6- Dispositif de commande d'une direction active selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le 5 moteur de contre couple (39) est relié à l'arbre de renvoi (34) par l'intermédiaire d'un coupleur à rupture calibrée (41). 7- Dispositif de commande d'une direction active selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il 10 comprend un moyen de freinage (22) à manque de courant interposé entre la première entrée (8) et le moteur de correction de virage (9).