Brevet FR3055291A1 — publié le 20180302

DISPOSITIF DE COUPLAGE EN ROTATION DE DEUX VOLANTS D'UN VÉHICULE VIA DES BOÎTIERS DE DIRECTION L'invention concerne les véhicules à deux volants, éventuellement de type automobile et éventuellement partiellement autonomes, et plus précisément les dispositifs assurant le couplage en rotation de ces volants. On notera que l'on entend ici par « véhicule partiellement autonome » un véhicule propre à être conduit manuellement pendant des phases de conduite manuelle et de façon automatisée pendant des phases de conduite autonome. Certains véhicules, par exemple dédiés à l'enseignement de la conduite (auto-école) ou à des fonctions particulières (comme par exemple le nettoyage de rues), comprennent un habitacle équipé de deux volants couplés en rotation par un dispositif de couplage. Plus précisément, de tels véhicules comprennent un premier volant solidarisé à une première colonne de direction couplée à un premier boîtier de direction, assurant un décalage du mouvement de rotation de la première colonne de direction suivant la direction verticale (du véhicule) et couplé à une barre de direction couplée indirectement à des roues directrices, un second volant solidarisé à une seconde colonne de direction couplée à un second boîtier de direction assurant un décalage du mouvement de rotation de la seconde colonne de direction suivant la direction verticale (identique à celui assuré par le premier boîtier de direction), et un dispositif de couplage assurant un couplage indirect des premier et second volants de sorte qu'une action sur l'un d'entre eux induise exactement et simultanément la même action sur l'autre et donc sur les roues directrices. Ce dispositif de couplage peut, par exemple, comprendre deux pignons solidarisés fixement et respectivement aux première et seconde colonnes de direction et couplés entre eux par une chaîne. En variante, il peut comprendre une barre dont les deux extrémités opposées sont pourvues d'un premier cône d'engrenage cranté, et deux seconds cônes 3055291 2 d'engrenage crantés solidarisés fixement aux extrémités des première et seconde colonnes de direction et engrenant respectivement les deux premiers cônes d'engrenage crantés. Dans une autre variante, il peut comprendre une barre dont les deux extrémités opposées sont pourvues 5 d'un premier cône d'engrenage cranté, et deux seconds cônes d'engrenage crantés couplés en rotation respectivement aux premier et second boîtiers de direction. Ce type de dispositif de couplage s'avère relativement fragile et/ou s'use assez rapidement et/ou génère du bruit et/ou s'avère difficile (voire 10 impossible) à loger dans une planche de bord ou un compartiment moteur et/ou s'avère insuffisamment stable et donc introduit un jeu relativement important. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un dispositif de couplage, d'une 15 part, destiné à coupler des premier et second volants d'un véhicule à roues directrices, le premier volant étant solidarisé à une première colonne de direction couplée à un premier boîtier de direction couplé à une barre de direction couplée indirectement aux roues directrices, le second volant étant solidarisé à une seconde colonne de direction couplée à un second boîtier de 20 direction, et, d'autre part, comprenant des moyens de couplage propres à coupler entre eux indirectement les premier et second volants de sorte qu'une action sur l'un d'entre eux induise exactement et simultanément la même action sur l'autre. Ce dispositif de couplage se caractérise par le fait que ses moyens de 25 couplage comprennent : - une crémaillère de couplage installée suivant une direction transversale du véhicule et comprenant des première et seconde extrémités munies de premiers crans, et - des premier et second axes installés parallèlement aux première et 30 seconde colonnes de direction et comprenant des deuxièmes crans, engrenant des premiers crans respectivement des première et seconde extrémités, et des troisièmes crans, couplés à des éléments de couplage des premier et second boîtiers de direction. 3055291 3 Grâce à l'utilisation d'une crémaillère de couplage couplée à des axes crantés parallèles aux première et seconde colonnes de direction les bruits générés et l'usure sont notablement réduits, et donc les moyens de couplage sont moins fragiles. Les différents constituants peuvent en outre être 5 dimensionnés pour tenir les efforts. Le dispositif de couplage selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : les éléments de couplage peuvent être des premiers pignons solidarisés 10 fixement et respectivement à des extrémités des première et seconde colonnes de direction ; les troisièmes crans peuvent faire partie de seconds pignons solidarisés fixement et respectivement aux premier et second axes et couplés en rotation aux éléments de couplage ; 15 - les seconds pignons peuvent engrener les premiers pignons. En variante, les moyens de couplage peuvent comprendre deux courroies crantées couplant chacune en rotation l'un des seconds pignons à l'un des premiers pignons ; - les seconds pignons peuvent être logés respectivement dans les 20 premier et second boîtiers de direction ; les deuxièmes crans peuvent être des dentures de pignon des extrémités des premier et second axes. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un premier volant solidarisé à une première 25 colonne de direction couplée à un premier boîtier de direction couplé à une barre de direction couplée indirectement à des roues directrices, un second volant solidarisé à une seconde colonne de direction couplée à un second boîtier de direction, et un dispositif de couplage du type de celui présenté ci-avant. 30 Par exemple, un tel véhicule peut également comprendre un dispositif d'aide à la conduite propre à le conduire de façon autonome sans intervention d'un passager et à avertir ce dernier lorsqu'il doit reprendre son contrôle en 3055291 4 agissant au moins sur le premier ou second volant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus pour l'un d'entre eux en CAO/DAO (« Conception Assistée par 5 Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »)), sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de véhicule équipé d'un exemple de réalisation d'un dispositif de couplage selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du côté 10 avant, une partie d'un exemple de réalisation d'un dispositif de couplage d'un véhicule, après son couplage à une traverse de planche de bord (très partiellement représentée) et à des premier et second boîtiers de direction (non représentés), et la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du côté 15 avant et partiellement en transparence, une autre partie du dispositif de couplage de la figure 2 logée dans le premier boîtier de direction. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de couplage DC destiné à coupler en rotation indirectement des premier V1 et second V2 volants d'un véhicule VA à roues directrices, de sorte qu'une 20 action sur l'un d'entre eux induise exactement et simultanément la même action sur l'autre et donc sur les roues directrices. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule VA est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout 25 type de véhicule comprenant au moins deux sièges placés l'un à côté de l'autre et permettant aux passagers qu'ils accueillent de le conduire. Par conséquent, elle concerne notamment les véhicules terrestres tels que, par exemple, les voitures, les cars (ou bus), les camions, les engins de voirie, les véhicules agricoles, et les engins de chantier. 30 Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule VA est à double commande. Il s'agit par exemple d'une voiture d'auto-école. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule VA. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant deux 3055291 5 volants couplés entre eux indirectement de sorte qu'une action sur l'un d'entre eux induise exactement et simultanément la même action sur l'autre et donc sur les roues directrices. Sur les figures 1 à 3, la direction X est la direction longitudinale du 5 véhicule VA, laquelle est sensiblement parallèle aux côtés latéraux comportant les portières latérales, la direction Y est la direction transversale du véhicule VA, laquelle est perpendiculaire à la direction X, et la direction Z est la direction verticale du véhicule VA, laquelle est perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y. la On a schématiquement illustré sur la figure 1 un exemple non limitatif de véhicule VA, ici de type automobile, et comprenant un groupe motopropulseur, des premier V1 et second V2 volants associés respectivement à des premier S1 et second S2 sièges et à un dispositif de couplage DC selon l'invention, et des première PF1 et seconde PF2 pédales 15 de frein et des première PA1 et seconde PA2 pédales d'accélérateur du fait qu'il est à double commande. Dans l'exemple non limitatif illustré, le groupe motopropulseur est conventionnel, et donc comprend seulement un moteur thermique MT pour entraîner ses roues directrices. Mais le groupe motopropulseur pourrait être 20 de type hybride et donc pourrait comprendre au moins un moteur thermique et au moins une machine motrice (électrique ou hydraulique ou encore à air comprimé), associé(e) à des moyens de stockage d'énergie, ou bien de type tout électrique. Outre son moteur thermique MT, le groupe motopropulseur comprend 25 également et notamment un embrayage EM, une boîte de vitesses BV, et un calculateur de supervision CS. Le fonctionnement du groupe motopropulseur est contrôlé par le calculateur de supervision CS. Le premier siège S1 est destiné à recevoir un premier passager 30 propre à agir sur le premier volant V1 et sur les premières pédales d'accélérateur PA1 et de frein PF1. Le second siège S2 est installé à côté du premier siège S1 et destiné à recevoir un second passager propre à agir sur le second volant V2 et, ici, 3055291 6 sur les secondes pédales d'accélérateur PA2 et de frein PF2. Le premier volant V1 contrôle la direction de déplacement du véhicule VA. A cet effet, le premier volant V1 est solidarisé à une première colonne de direction CD1 qui est couplée à un premier boîtier de direction BD1 assurant 5 un décalage du mouvement de rotation de la première colonne de direction CD1 suivant la direction verticale Z du véhicule et couplé à une barre de direction BAD, également couplée indirectement à des roues directrices (ici les roues avant). Le second volant V2 contrôle la direction de déplacement du véhicule 10 VA de la même façon et en même temps que le premier volant V1. En d'autres termes les premier V1 et second V2 volants agissent de façon identique sur la direction de déplacement. A cet effet, le second volant V2 est solidarisé à une seconde colonne de direction CD2 qui est couplée à un second boîtier de direction BD2 assurant un décalage du mouvement de 15 rotation de la seconde colonne de direction CD2 suivant la direction verticale Z (identique à celui assuré par BD1) et couplé à ce dernier (BD1) via le dispositif de couplage DC décrit plus loin. La seconde pédale d'accélérateur PA2 est propre à agir de la même façon et en même temps que la première pédale d'accélérateur PA1 . En 20 d'autres termes les première PA1 et seconde PA2 pédales d'accélérateur agissent de façon identique sur l'accélération. La seconde pédale de frein PF2 est propre à agir de la même façon et en même temps que la première pédale de frein PF1. En d'autres termes les première PF1 et seconde PF2 pédales de frein agissent de façon 25 identique sur le freinage. Un dispositif de couplage DC, selon l'invention, comprend au moins des moyens de couplage MC qui comprennent une crémaillère de couplage CC, des premier Al et second A2 axes, et des éléments de couplage Pl. Comme illustré sur la figure 1, la crémaillère de couplage CC est 30 installée (en translation) suivant la direction transversale Y du véhicule VA. Comme cela apparaît mieux sur la figure 2, cette crémaillère de couplage CC comprend des première El et seconde E2 extrémités opposées munies chacune de premiers crans (ou dents ou dentures) C1. 3055291 7 On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, qu'il est avantageux que la crémaillère de couplage CC soit montée en translation dans une traverse TP d'une planche de bord PB qui est installée dans la partie avant de l'habitacle H, juste avant le compartiment moteur. 5 Le fait que la crémaillère de couplage CC soit montée en translation dans la traverse de planche de bord TP, permet avantageusement de la supporter sans qu'il faille prévoir des moyens de support additionnels. Cela confère une grande stabilité, avec un jeu minimal, et de la rigidité aux moyens de couplage MC. En outre, cela évite d'encombrer inutilement une zone de la 10 planche de bord PB ou du compartiment moteur. Comme illustré sur la figure 2, les premier Al et second A2 axes sont installés parallèlement aux première CD1 et seconde CD2 colonnes de direction, et donc dans un plan contenant la direction longitudinale X. Le premier axe Al comprend des deuxièmes crans (ou dents ou 15 dentures) C2 qui engrènent des premiers crans Cl de la première extrémité El de la crémaillère de couplage CC, et des troisièmes crans (ou dents ou dentures) C3 qui sont couplés à un élément de couplage P1 du premier boîtier de direction BD1. Par exemple, ces deuxièmes crans C2 du premier axe Al sont des 20 dentures de pignon situées sur une extrémité de ce dernier (A1) et qui engrènent des dentures définissant les premiers crans Cl de la première extrémité El de la crémaillère de couplage CC. Le second axe A2 comprend des deuxièmes crans C2 qui engrènent des premiers crans Cl de la seconde extrémité E2 de la crémaillère de 25 couplage CC, et des troisièmes crans C3 qui sont couplés à un élément de couplage P1 du second boîtier de direction BD2. Par exemple, ces deuxièmes crans C2 du second axe A2 sont des dentures de pignon situées sur une extrémité de ce dernier (A2) et qui engrènent des dentures définissant les premiers crans Cl de la seconde 30 extrémité E2 de la crémaillère de couplage CC. On comprendra que lorsque le premier passager tourne le premier volant V1, cela provoque l'entraînement en rotation de la première colonne de direction CD1 et donc de l'élément de couplage P1 faisant partie du premier 3055291 8 boîtier de direction BD1 et des roues directrices. Cet élément de couplage P1 induit l'entraînement en rotation du premier axe Al du fait qu'il est couplé aux troisièmes crans C3 de ce dernier (A1). La rotation du premier axe Al induit la translation de la crémaillère de couplage CC suivant la direction transversale 5 Y, du fait que ses deuxièmes crans C2 engrènent les premiers crans Cl de cette dernière (CC). La translation de la crémaillère de couplage CC induit l'entraînement en rotation du second axe A2 du fait que ses premiers crans Cl engrènent les deuxièmes crans C2 de ce dernier (A2). La rotation du second axe A2 induit l'entraînement en rotation d'un autre élément de 10 couplage P1 faisant partie du second boîtier de direction BD2 du fait que ses troisièmes crans C3 sont couplés à cet autre élément de couplage P1. L'entraînement en rotation de cet autre élément de couplage P1 provoque l'entraînement en rotation de la seconde colonne de direction CD2 et donc du second volant V2. 15 De même, lorsque le second passager tourne le second volant V2, cela provoque l'entraînement en rotation de la seconde colonne de direction CD2 et donc de l'élément de couplage P1 faisant partie du second boîtier de direction BD2. Cet élément de couplage P1 induit l'entraînement en rotation du second axe A2 du fait qu'il est couplé aux troisièmes crans C3 de ce 20 dernier (A2). La rotation du second axe A2 induit la translation de la crémaillère de couplage CC suivant la direction transversale Y, du fait que ses deuxièmes crans C2 engrènent les premiers crans Cl de cette dernière (CC). La translation de la crémaillère de couplage CC induit l'entraînement en rotation du premier axe Al du fait que ses premiers crans Cl engrènent les 25 deuxièmes crans C2 de ce dernier (A1). La rotation du premier axe Al induit l'entraînement en rotation d'un autre élément de couplage P1 faisant partie du premier boîtier de direction BD1 du fait que ses troisièmes crans C3 sont couplés à cet autre élément de couplage P1. L'entraînement en rotation de cet autre élément de couplage P1 provoque l'entraînement en rotation des 30 roues directrices et de la première colonne de direction CD1 et donc du premier volant V1. L'utilisation d'une crémaillère de couplage CC couplée à des axes crantés Al et A2 permet de réduire les bruits générés et l'usure, ce qui rend 3055291 9 les moyens de couplage MC moins fragiles. Les différents constituants peuvent en outre être dimensionnés pour tenir les efforts. On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, que les éléments de couplage P1 peuvent être des premiers pignons qui sont 5 solidarisés fixement et respectivement à des extrémités des première CD1 et seconde CD2 colonnes de direction. On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, que les troisièmes crans C3 peuvent faire partie de seconds pignons P2 qui sont solidarisés fixement et respectivement aux premier Al et 10 second A2 axes et couplés en rotation aux éléments de couplage P1 (ici des premiers pignons). Le couplage entre les premiers P1 et seconds P2 pignons peut se faire d'au moins deux façons. Dans une première façon, les troisièmes crans C3 des seconds 15 pignons P2 peuvent engrener les premiers pignons Pl. Dans une seconde façon, illustrée non limitativement sur la figure 3, les moyens de couplage MC peuvent comprendre deux courroies crantées COC qui couplent chacune en rotation l'un des seconds pignons P2 à l'un des premiers pignons Pl. Dans ce cas, et comme illustré non limitativement sur la 20 figure 3, les moyens de contrôle MC peuvent également comprendre de part et d'autre des premiers P1 et seconds P2 pignons deux tendeurs TEC destinés à plaquer chaque courroie COC contre les premier P1 et second P2 pignons associés. On notera également que les seconds pignons P2 peuvent, par 25 exemple, être logés, comme les premiers pignons P1 respectivement dans les premier BD1 et second BD2 boîtiers de direction. Mais ils pourraient être externes à ces derniers (BD1, BD2) tout en engrenant les premiers pignons P1 associés, par exemple via des ouvertures définies dans des parois de carters des premier BD1 et second BD2 boîtiers de direction. 30 On notera également que lorsque la crémaillère de couplage CC est montée en translation dans la traverse de planche de bord TP (généralement placée au-dessus des première CD1 et seconde CD2 colonnes de direction), il existe alors un décalage vertical (suivant Z) entre ces dernières (CD1, CD2) 3055291 10 et respectivement les premier Al et second A2 axes. Ce décalage vertical est avantageusement rattrapé par les premiers P1 et second P2 pignons et l'éventuelle courroie COC. On notera également, comme illustré non limitativement sur les 5 figures 1 et 2, que le véhicule VA peut également comprendre un tube creux TC solidarisé fixement à la traverse de planche de bord TP et logeant en translation une partie centrale PC de la crémaillère de couplage CC, située entre ses première El et seconde E2 extrémités. Cette solidarisation peut, par exemple, se faire par vissage ou soudage. 10 Par exemple, la partie centrale PC de la crémaillère de couplage CC peut être cylindrique circulaire, afin d'être logée dans un tube creux TC également cylindrique circulaire ou bien comportant un logement interne cylindrique circulaire. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 15 1, que le véhicule VA peut également comprendre un dispositif d'aide à la conduite DA propre à le conduire de façon autonome sans intervention d'un passager et à avertir ce dernier lorsqu'il doit reprendre son contrôle en agissant au moins sur le premier V1 ou second V2 volant. Dans ce cas, le véhicule VA est partiellement autonome et donc peut être contrôlé aussi bien 20 par son conducteur que par le passager qui est assis à côté de ce dernier et qui assure éventuellement sa formation. Lorsque le véhicule VA est partiellement autonome, sa boîte de vitesses BV est de type automatique (ou analogue) afin de pouvoir être contrôlée automatiquement par le calculateur de supervision CS, notamment 25 en fonction de commandes déterminées par le dispositif d'aide à la conduite DA. L'avertissement requérant la reprise du contrôle par l'un des premier et second passagers se fait de préférence au moyen d'un message sonore qui est diffusé par au moins un haut-parleur du véhicule VA, et qui peut être 30 complété par un message textuel affiché sur au moins un écran du véhicule VA en visibilité des premier et second passagers. Ainsi, en cas d'avertissement effectué par le dispositif d'aide à la conduite DA (pour demander à un passager de reprendre le contrôle du 3055291 11 véhicule VA), le second passager peut prendre le contrôle du véhicule VA si le premier passager ne le fait pas, et inversement le premier passager peut prendre le contrôle du véhicule VA si le second passager ne le fait pas. Dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 1, le dispositif 5 d'aide à la conduite DA fait partie du calculateur de supervision CS. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, il pourrait être lui-même agencé sous la forme d'un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié et couplé au calculateur de supervision CS, ou bien faire partie d'un autre calculateur embarqué dans le véhicule VA. Par conséquent, un dispositif d'aide à la 10 conduite DA peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d'une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. 15 REVENDICATIONS1. Dispositif (DC) de couplage de premier (V1) et second (V2) volants d'un véhicule (VA) à roues directrices, ledit premier volant (V1) étant solidarisé à une première colonne de direction (CD1) couplée à un premier boîtier de direction (BD1) couplé à une barre de direction (BAD) couplée indirectement auxdites roues directrices, ledit second volant (V2) étant solidarisé à une seconde colonne de direction (CD2) couplée à un second boîtier de direction (BD2), et ledit dispositif (DC) comprenant des moyens de couplage (MC) propres à coupler entre eux indirectement lesdits premier (V1) et second (V2) volants de sorte qu'une action sur l'un d'entre eux induise exactement et simultanément la même action sur l'autre, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage (MC) comprennent i) une crémaillère de couplage (CC) installée suivant une direction transversale dudit véhicule (VA) et comprenant des première (El) et seconde (E2) extrémités munies de premiers crans (C1), et ii) des premier (A1) et second (A2) axes installés parallèlement auxdites première (CD1) et seconde (CD2) colonnes de direction et comprenant des deuxièmes crans (C2), engrenant des premiers crans (C1) respectivement desdites première (El ) et seconde (E2) extrémités, et des troisièmes crans (C3), couplés à des éléments de couplage (P1) desdits premier (BD1) et second (BD2) boîtiers de direction. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments de couplage (P1) sont des premiers pignons solidarisés fixement et respectivement à des extrémités desdites première (CD1) et seconde (CD2) colonnes de direction. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits troisièmes crans (C3) font partie de seconds pignons (P2) solidarisés fixement et respectivement auxdits premier (A1) et second (A2) axes et couplés en rotation auxdits éléments de couplage (P1). 4. Dispositif selon la combinaison des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits seconds pignons (P2) engrènent lesdits premiers pignons (P1). 3055291 13 5. Dispositif selon la combinaison des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage (MC) comprennent deux courroies crantées (COC) couplant chacune en rotation l'un desdits seconds pignons (P2) à l'un desdits premiers pignons (P1). 5 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits seconds pignons (P2) sont logés respectivement dans lesdits premier (BD1) et second (BD2) boîtiers de direction. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes crans (C2) sont des dentures de pignon des extrémités 10 desdits premier (A1) et second (A2) axes. 8. Véhicule (VA) comprenant un premier volant (V1) solidarisé à une première colonne de direction (CD1) couplée à un premier boîtier de direction (BD1) couplé à une barre de direction (BAD) couplée indirectement à des roues directrices, et un second volant (V2) solidarisé à une seconde colonne 15 de direction (CD2) couplée à un second boîtier de direction (BD2), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de couplage (DC) selon l'une des revendications précédentes. 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'aide à la conduite (DA) propre à le conduire de façon 20 autonome sans intervention d'un passager et à avertir ce dernier lorsqu'il doit reprendre son contrôle en agissant au moins sur le premier (V1) ou second (V2) volant. 10. Véhicule selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.