Brevet FR2947796A1 — publié le 20110114

Dispositif de direction pour véhicule automobile et agencement d'un tel dispositif pour des configurations de conduite à gauche ou à droite La présente invention concerne un dispositif de direction pour 5 véhicule, notamment pour véhicule automobile. Elle se rapporte plus particulièrement aux dispositifs de direction d'un train directeur de véhicule à moteur, n'utilisant pas de système de pignon/crémaillère de direction. Les systèmes pignon/crémaillère transforment la rotation du volant de 10 direction en un mouvement de translation qui est transmis aux pivots de roues via des biellettes de direction. Ces systèmes engendrent une démultiplication importante entre l'angle de volant et l'angle de braquage des roues. De plus ces systèmes nécessitent des capacités d'usinage importantes pour réaliser le pignon et la 15 crémaillère. La présente invention consiste à transmettre le mouvement aux biellettes de direction, non plus par une crémaillère se déplaçant en translation mais par un bras de levier relié directement à l'axe de la colonne de direction. 20 On connaît, notamment du document FR 2 526 388, un dispositif de direction sans crémaillère d'un train avant directeur, comportant un mécanisme de direction relié à un premier levier qui agit sur une première biellette de direction pour faire pivoter une des roues du train dans la direction donnée par le sens de rotation d'un mécanisme de direction. Le 25 premier levier est relié à un deuxième levier de direction, identique au premier, disposé symétriquement du premier par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, par l'intermédiaire d'un arbre de liaison. Ce deuxième levier peut pivoter par rapport au châssis sur lequel il est fixé et il agit sur une deuxième biellette de direction pour faire pivoter l'autre 30 roue du train, dans la même direction que la première roue. Le premier levier de direction comporte un bras principal se terminant par une liaison pivot relié au mécanisme de direction. Le bras principal du deuxième levier, identique au premier, se termine également par une liaison pivot mais qui et reliée au châssis du véhicule 5 comme indiqué ci-dessus. La liaison pivot entre le mécanisme de direction et le premier levier introduit une imprécision sur l'angle de braquage de la roue, imprécision qui se répercute sur l'autre roue du train. L'épure du train n'est donc pas garantie ou tout au moins difficile à garantir. 10 Par épure du train, on entend l'architecture retenue par le train qui permet de garantir que les deux roues d'un même train ont le même comportement en dynamique lors du braquage. La présente invention a notamment pour but de pallier cette imprécision en proposant un dispositif de direction comportant un premier ensemble de 15 commande de direction comportant un levier de direction qui est directement relié à l'extrémité inférieure de la colonne de direction et donc pratiquement sans démultiplication. Le débattement du levier décrit un arc de cercle centré sur l'axe de la colonne quand on tourne le volant qui est disposé directement sur l'extrémité supérieure de la colonne. 20 Les transmissions de mouvement sont réalisées par de simples liaisons à rotule. La réalisation d'un dispositif selon l'invention ne nécessite pas d'usinage compliqué comme c'est le cas dans une direction à pignon/crémaillère. 25 Un autre but de la présente invention est de proposer un deuxième ensemble de commande de direction, symétrique au premier par rapport à l'axe longitudinal du véhicule pour pouvoir, d'une part agir sur l'autre roue d'un même train directeur et d'autre part, de pouvoir disposer, à moindre coût, d'une architecture permettant de passer rapidement, sans démontage 30 important, d'une configuration de conduite à direction à gauche vers une configuration de conduite à direction à droite. A cet effet, la présente invention a pour premier objet un dispositif de direction d'un train directeur d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, sans crémaillère de direction, comportant un premier ensemble de commande de direction comportant une première colonne de direction comportant un arbre de colonne monté à rotation dans un fourreau fixé au châssis du véhicule, l'extrémité supérieure de l'arbre recevant un volant de direction, ledit premier ensemble de direction comportant en outre un premier levier de direction qui est directement fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre de la première colonne de direction, dans lequel le débattement du premier levier décrit un arc de cercle centré sur l'axe de la première colonne quand on tourne le volant, et dans lequel l'angle de débattement du levier correspond à l'angle de braquage du volant ; le débattement étant transmis au pivot d'au moins une roue directrice montée sur le train, par l'intermédiaire d'une biellette dont les deux extrémités sont articulées respectivement sur l'extrémité libre du levier et sur le pivot de roue. Selon une caractéristique, les articulations de la biellette sont des articulations de type rotule. Selon une autre caractéristique, l'arbre de la colonne de direction du premier ensemble de commande de direction comporte un arbre, dit arbre bas de colonne, monté à rotation à l'intérieur du fourreau relié au châssis du véhicule, et un arbre dit haut de colonne, couplé en rotation à l'arbre bas de colonne et recevant le volant de direction. Selon un mode de réalisation préféré, reprenant la caractéristique mentionnée ci-dessus, le dispositif selon l'invention comporte un deuxième ensemble de commande de direction, dépourvue d'arbre haut de colonne et disposé symétriquement du premier ensemble de commande de direction par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, les extrémités libres des premier et deuxième leviers des premier et deuxième ensembles de commande de direction étant reliés entre elles par un arbre de liaison permettant de synchroniser les débattements des première et deuxième colonnes de direction ; l'extrémité libre du deuxième levier étant reliée au pivot de l'autre roue directrice du train directeur par une deuxième biellette. Selon une caractéristique de ce mode de réalisation, le dispositif comporte un système de direction assisté intercalé coaxialement entre l'arbre haut de colonne et l'arbre bas de colonne de la colonne de direction. Elle a également pour objet un train avant directeur d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, comportant au moins un dispositif de direction selon le mode de réalisation préféré, caractérisé en ce que dans une première configuration de conduite, un premier ensemble de commande de direction, équipé d'un volant, est disposé à proximité de la roue avant gauche du train directeur, et en ce que dans une deuxième configuration de conduite, un premier ensemble de commande de direction, équipé d'un volant, est disposé à proximité de la roue avant droite du train directeur ; le passage de la première configuration de conduite à la deuxième configuration de conduite s'effectuant en désaccouplant l'arbre haut de colonne, équipé du volant, d'un des ensembles de commande de direction pour ensuite l'accoupler sur l'autre ensemble de commande de direction. Elle a enfin pour objet, un véhicule automobile comportant un train avant directeur tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre une vue en perspective d'un train avant directeur équipé d'un dispositif de direction selon l'invention ; - la figure 2 une vue de détail d'une colonne de direction équipée d'un système de direction assistée ; et - la figure 3 une vue en coupe de la colonne illustrée à la figure 2, selon l'axe de coupe III-III. Sur ces figures, les mêmes références numériques sont utilisées pour 30 désigner les mêmes éléments. Le dispositif de direction selon l'invention, tel qu'illustré à la figure 1, est représenté dans une configuration de conduite à gauche. Il comporte une première colonne de direction 1, proche de la roue avant gauche 2 d'un train roulant avant directeur 3, et qui supporte sur son extrémité supérieure un volant 4, dont la forme générale se rapproche de celle d'un guidon. La roue avant gauche 2 est représentée par sa fusée supportant le disque de frein 5, les bras de suspension 6 et le pivot de roue 7. La partie inférieure de la première colonne 1 est solidaire d'un premier 10 levier 8 qui est directement relié à la première colonne 1. Le premier levier de commande 8 est formé d'une plaque, de préférence métallique, rapportée sur l'extrémité inférieure de la première colonne 1 et qui présente une forme générale de triangle isocèle. Le premier levier 8 s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe ZZ' de 15 la colonne de direction 1. L'axe ZZ' de la colonne 1 passe à proximité du centre de la base du triangle donc du levier 8 et le diamètre de l'arbre 9 de la colonne reste inscrit dans le contour du levier (voir figure 2). La première colonne 1 et le premier levier 8 qui lui est associé, définissent un premier ensemble de commande de direction 10 et plus 20 précisément un ensemble de commande de direction à gauche dans l'exemple considéré. La pointe du triangle, correspondant à l'extrémité libre 11 du levier 8, supporte une première et une deuxième têtes de rotule 12 et 13 coopérant respectivement avec un premier et un deuxième sièges de rotule 14 et 15 25 montés respectivement sur les extrémités d'une première et une deuxième liaisons 16 et 17. La première tête de rotule 12 est disposée sur la partie extrême de la pointe 11 du triangle. La deuxième tête de rotule 13 est disposée à proximité et derrière la 30 première tête de rotule 12. Les couples tête de rotule/siège de rotule définissent respectivement une première et une deuxième articulations 18 et 19 qui, pour faciliter la description seront appelées respectivement articulation avant et articulation arrière. L'articulation avant 18 participe à la première liaison 16 entre le premier levier 8 et le pivot 7 de la roue avant gauche. Cette première liaison 16 est matérialisée par une première biellette de direction. L'articulation arrière 19 participe à la deuxième liaison 17 entre premier levier 8 et le pivot de la roue avant droite (non représenté). Comme la première colonne de direction 1 est décentrée par rapport à l'axe longitudinal XX' du véhicule, la deuxième liaison 17 est naturellement plus longue que la première 16. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, un deuxième ensemble de commande de direction 10', identique au premier ensemble de commande de direction 10, comportant une colonne direction 1' et un levier 8', est disposé symétriquement au premier 10 par rapport à l'axe longitudinal XX' du véhicule. La partie supérieure de la colonne 1' du deuxième ensemble de direction 10' est laissée libre pour pourvoir recevoir le volant 4 dans une configuration de conduite à droite. La deuxième liaison 17 comporte deux segments : un premier segment 20 relie les deux ensembles de direction 10 et 10' via leurs articulations arrière 15 et 21. Ce premier segment 20 est matérialisé par un arbre de liaison ; - un deuxième segment 22 relie l'articulation avant 23 du deuxième levier 8' avec le pivot de roue de la roue avant droite (non représentée). Ce deuxième segment 22 est matérialisé par une deuxième biellette. Le pivotement de la roue droite (non représentée) est réalisé par le même ensemble de commande de direction 10' disposé symétriquement par rapport à l'axe longitudinal XX' du véhicule. Le mouvement entre les deux ensembles de commande de direction 10 et 10' est synchronisé par l'arbre de liaison 20. En tournant le volant 4, on agit directement sur le premier levier 8 qui décrit alors le même angle que le volant 4. La longueur du premier levier 8, s'étendant de la base du triangle vers sa pointe, doit être à peu près la même que celle du bras de levier sur le pivot de roue 7 afin de conserver un rapport de démultiplication proche de 1:1. L'angle de braquage maximum des roues est obtenu avec un faible débattement angulaire du volant 4, qui est par exemple de l'ordre de 40°. Du fait de la faible démultiplication, on peut prévoir d'équiper la colonne de direction 1 d'un système de direction assistée 24, par exemple de type DAE (Direction Assistée Electrique) ou autre. Dans l'exemple décrit, le système d'assistance 24 est disposé coaxialement sur la colonne 1, dans sa partie haute, à proximité du volant 4. II est intercalé ente le volant 4 et la partie haute de la colonne de direction. Les figures 2 et 3 permettent d'illustrer précisément, d'une part, la structure du premier ensemble de direction 10 du dispositif selon l'invention équipé et, d'autre part, le montage du système de direction assisté sur la colonne de direction du premier ensemble de commande de direction 10. La colonne 1 comporte, dans sa partie basse, un arbre 25 (arbre bas de colonne) et un fourreau 26 à l'intérieur duquel est monté tournant l'arbre bas de colonne 25 via des paliers à roulement. L'arbre bas de colonne 25 traverse le fourreau 26 de part en part. Le fourreau 26 est fixé au châssis du véhicule (non représenté) et le levier 8 est fixé en bout de l'extrémité de l'arbre bas de colonne 25. L'extrémité supérieure de l'arbre bas de colonne 25 reçoit le système de direction assistée 24 qui est connu en soi et qui ne sera donc pas décrit avec précision. Le système de direction assistée 24 assure l'interface mécanique entre la partie haute de la colonne de direction 1 supportant le volant 4, et l'extrémité supérieure de l'arbre bas de colonne 25 dépassant du fourreau 26. Cette partie haute comporte un arbre (arbre haut de colonne) 27 dont l'extrémité supérieure supporte le volant 4 et dont l'extrémité inférieure est couplée au système d'assistance 24. Le volant 4, représenté par son manchon, est lié en rotation sur l'arbre 5 haut de colonne 27, de manière connue, par des cannelures ou tout autre moyen de liaison en rotation d'un volant sur un arbre. Le support 28 du système d'assistance 24 est fixé au châssis du véhicule (non représenté). II se prolonge dans sa partie supérieure d'une partie formant fourreau 29 pour l'arbre haut de colonne 29 et le manchon 4. 10 Avec un dispositif selon l'invention qui comporte un premier ensemble de commande de direction 10 recevant le volant 4, et qui est associé à un deuxième ensemble de direction 19 identique au premier 10 et adapté pour recevoir le volant 4, il est très facile de passer d'une configuration de commande de direction à gauche à une configuration de commande de 15 direction à droite. En effet, comme les premier et deuxième ensembles de direction 10 et 19 sont identiques (même partie basse colonne et même levier), il suffit de désaccoupler l'arbre haut de colonne 29, supportant le volant 4, (équipé ou non d'un système d'assistance 24) de l'extrémité supérieure de l'arbre bas 20 de colonne 25 du premier ensemble de direction 10, pour le fixer sur l'extrémité supérieure de l'arbre bas de colonne du deuxième ensemble de direction 19. D'autres variantes peuvent être apportées au dispositif de direction selon l'invention. 25 Par exemple, le système de direction assisté 24 peut être monté sur l'extrémité supérieure de l'arbre bas de colonne du deuxième ensemble de direction 19 ; le premier ensemble de direction 10 supportant seulement le volant 4. Dans une autre configuration, sans deuxième colonne de direction 10', 30 le système d'assistance 24 peut être directement couplé au deuxième levier 8' du deuxième ensemble de commande de direction 10' ; l'arbre de sortie 29 du système d'assistance 24 étant alors fixé dans le deuxième levier 8', par exemple, dans le même orifice destiné à recevoir l'extrémité inférieure de l'arbre bas de colonne 25. On peut également prévoir d'intercaler, entre le volant et l'arbre de 5 colonne 29, un double cardant afin d'introduire plus de facilité d'implantation du volant ou du système levier/ biellette. On peut prévoir également une configuration à un seul ensemble de direction et donc sans arbre de liaison. Dans cette configuration, les deux biellettes 16 et 22 sont raccordées directement au levier 8 de l'ensemble de 10 direction 10. REVENDICATIONS1. Dispositif de direction d'un train directeur d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, sans crémaillère de direction, comportant un premier ensemble de commande de direction (10) comportant une première colonne de direction (1) comportant un arbre de colonne monté à rotation dans un fourreau (26) fixé au châssis du véhicule, l'extrémité supérieure de l'arbre recevant un volant de direction (4), ledit premier ensemble de direction (10) comportant en outre un premier levier de direction (8) qui est directement fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre de la première colonne de direction (1), dans lequel le débattement du premier levier (8) décrit un arc de cercle centré sur l'axe (ZZ') de la première colonne (1) quand on tourne le volant (4), et dans lequel l'angle de débattement du levier (8) correspond à l'angle de braquage du volant (4) ; le débattement étant transmis au pivot (7) d'au moins une roue directrice (2) montée sur le train, par l'intermédiaire d'une biellette (16) dont les deux extrémités sont articulées respectivement sur l'extrémité libre (11) du levier (8) et sur le pivot (7) de roue (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les articulations de la biellette (16) sont des articulations de type rotule. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arbre de la colonne de direction (1) du premier ensemble de commande de direction (10) comporte un arbre (25), dit arbre bas de colonne, monté à rotation à l'intérieur du fourreau (26) relié au châssis du véhicule, et un arbre dit haut de colonne (27), couplé en rotation à l'arbre bas de colonne (25) et recevant le volant de direction (4). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième ensemble de commande de direction (10') , dépourvue d'arbrehaut de colonne (27) et disposé symétriquement du premier ensemble de commande de direction (10) par rapport à l'axe longitudinal (XX') du véhicule ; les extrémités libres des premier et deuxième leviers (8 et 8') des premier et deuxième ensembles de commande de direction (10 et 10') étant reliés entre elles par un arbre de liaison (20) permettant de synchroniser les débattements des première et deuxième colonnes de direction (1 et 1') ; l'extrémité libre du deuxième levier (8') étant reliée au pivot de l'autre roue directrice du train directeur par une deuxième biellette (22). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte un système de direction assistée (24) intercalé coaxialement entre l'arbre haut de colonne (29) et l'arbre bas de colonne (25) de la colonne de direction (1). 6. Train avant directeur d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile comportant au moins un dispositif de direction selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que dans une première configuration de conduite, un premier ensemble de commande de direction (10) équipé d'un volant (4) est disposé à proximité de la roue avant gauche (2) du train directeur, et en ce que dans une deuxième configuration de conduite, un premier ensemble de commande de direction (10') équipé d'un volant (4) est disposé à proximité de la roue avant droite du train directeur ; le passage de la première configuration de conduite à la deuxième configuration de conduite s'effectuant en désaccouplant l'arbre haut de colonne (27), équipé du volant (4), d'un des ensembles de commande de direction (10 ou 10') pour ensuite l'accoupler sur l'autre ensemble de commande de direction (10' ou 10). 7. Véhicule automobile comportant un train avant directeur selon la revendication 6.