Brevet FR3137050A1 — publié le 20231229

L'invention concerne un Système de direction électrique pour véhicules automobiles, ledit système pilotant un train de roues directionnelles (1) via une crémaillère principale (10), ledit système comprenant une colonne de direction (11) dont une extrémité porte un volant (13) et l’autre extrémité est raccordée à un mécanisme à engrenages (12) monté sur une traverse (2) de planche de bord, caractérisé en ce que ladite traverse renferme, d’une part, une crémaillère secondaire (20) en prise avec le mécanisme à engrenages (12) et, d’autre part, deux vérins (22, 23) dont les tiges (22a, 23a) sont respectivement au contact des extrémités de ladite crémaillère. Figure de l’abrégé (Fig. 3) SYSTÈME DE DIRECTION PERFECTIONNÉ pour vÉhicules automobiles L'invention concerne, de façon générale, le domaine de la direction des véhicules automobiles et s’intéresse, plus particulièrement, à un perfectionnement des systèmes de direction mécanique. Les colonnes de direction traditionnelles à liaison mécanique prennent beaucoup de place dans l’architecture d’un poste de conduite car, d’une part, ces colonnes doivent respecter des règles homocinétiques et, d’autre part, leur environnement doit leur laisser suffisamment de jeu pour permettre leur débattement. Aujourd’hui, ces colonnes de direction mécanique sont de plus en plus remplacées par des systèmes de direction électrique dits de « Steeer-by-wire » qui s’affranchissent des organes de liaison mécanique entre la crémaillère et le volant et qui sont donc plus compacts. Dans un tel système, des moyens sont prévus pour transmettre au conducteur un retour d'effort sur le volant afin qu’il puisse retrouver des sensations de conduite analogues à celles perçues en utilisant un système de direction mécanique traditionnel. Ces systèmes de direction électrique donnent généralement satisfaction mais, dans les véhicules électriques, l’implantation du moteur ne permet pas d’exploiter au mieux l’espace ainsi libéré par le remplacement du système mécanique de sorte qu’une encore plus grande compacité du système de direction électrique est toujours recherchée. Le brevet FR2887840B1 décrit un système de direction du type « Steer-by-Wire » avec une implantation du mécanisme de commande au niveau de la traverse de la planche de bord. Cependant, ce système se révèle encore trop encombrant compte tenu de l’espace disponible pour une implantation dans un véhicule électrique et est donc incompatible avec ce type de véhicule. Dans ce contexte, l’invention a cherché une solution qui, dans son aspect le plus général, permette de résoudre les problèmes techniques posés par les systèmes de direction connus en améliorant encore la compacité d’un tel système. Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un système de direction électrique pour véhicules automobiles pilotant un train de roues directionnelles via une crémaillère principale, ledit système comprenant, une colonne de direction dont une extrémité porte un volant et l’autre extrémité est raccordée à un mécanisme à engrenages monté sur une traverse de planche de bord, caractérisé en ce que ladite traverse renferme, d’une part, une crémaillère secondaire en prise avec le mécanisme à engrenages et, d’autre part, deux vérins dont les tiges sont respectivement au contact des extrémités de ladite crémaillère. Selon une caractéristique avantageuse du système de direction de l’invention, la crémaillère secondaire est disposée au centre de la traverse entre les deux vérins. De préférence, la crémaillère secondaire s’étend selon l’axe longitudinal de la traverse. Selon une autre caractéristique de l’invention, les vérins transmettent au train de roues directionnelles, via la crémaillère secondaire, les efforts exercés sur le volant. Selon une autre caractéristique du système de direction de l’invention, les vérins sont calibrés de façon à donner au conducteur une sensation d’effort. Selon une variante de réalisation spécifique, les vérins sont pourvus de capteurs de position. De préférence, les capteurs de position sont destinés à envoyer une information à la crémaillère principale qui est reliée au train de roues directionnelles. Un autre objet de l’invention est une utilisation du système de direction tel que défini ci-dessus, caractérisée en ce qu’en fonction de l’angle de braquage du volant, les vérins se déplacent en incrémentant les capteurs de position pour envoyer un signal à la crémaillère principale et tourner les roues. Encore un autre objet de l’invention est un véhicule automobile équipé d’un système de direction électrique présentant les caractéristiques définies ci-dessus. Ainsi, dans son principe, l’invention propose un perfectionnement des systèmes de direction électrique traditionnels permettant une réduction significative de leur encombrement en intégrant leurs composants essentiels à l’intérieur de la traverse de la planche de bord. Le système de direction de l’invention est ainsi plus compact et devient compatible avec l’espace restreint disponible sous le volant dans les véhicules électriques. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées, pour lesquelles : est une vue d’ensemble en perspective éclatée d’un mode de réalisation préférentiel du système de direction de l’invention. est une vue schématique partielle de côté du système de direction de la en position de repos. est une vue schématique partielle de face du système de direction de la en position de repos. est une vue schématique partielle de face du système de direction de la en position de braquage à droite. est une vue schématique partielle de face du système de direction de la en position de braquage à gauche. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. Naturellement, les modes de réalisation de l’invention illustrés schématiquement par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu dans le cadre de l’invention que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres. L’invention concerne le domaine général de la direction des véhicules automobiles et s’intéresse, plus particulièrement, à un perfectionnement des systèmes de direction électrique dits « Steer-by-Wire » visant à réduire l’encombrement de ces systèmes en vue, notamment, d’une implantation sur des véhicules à motorisation électrique. De manière connue et comme illustré schématiquement par les figures 1 et 2, les systèmes de direction électrique des véhicules automobiles sont destinés à piloter un train de roues directionnelles 1 via une crémaillère principale 10 ( ). Un tel système comprend en outre, et de façon classique, une colonne de direction 11 dont une extrémité porte un volant 13 et l’autre extrémité est raccordée à un mécanisme à engrenages 12 monté sur une traverse 2 de planche de bord ( ). Le système de direction de l’invention consiste en ce que la traverse 2 de planche de bord délimite un compartiment interne 21 renfermant, d’une part, une crémaillère secondaire 20 en prise avec le mécanisme à engrenages 12 et, d’autre part, deux vérins 22, 23 dont les tiges 22a, 23a sont respectivement au contact des extrémités longitudinales de la crémaillère 20 ou viennent à leur contact ou en sont solidaires, comme illustré par la . La crémaillère secondaire 20 est disposée au centre de la traverse 2 entre les deux vérins 22, 23 et s’étend selon l’axe longitudinal X de la traverse. Les composants (crémaillère 20 et vérins 22, 23) du système de direction qui sont logés à l’intérieur de la traverse 2 sont isolés, conditionnés et protégés de façon à optimiser l’occupation de l’espace disponible dans le compartiment intérieur 21. Cette configuration offre une grande compacité au système et libère de l’espace dans l’environnement extérieur de la traverse pour l’implantation d’autres composants et, notamment, de la motorisation électrique avec ses composants fonctionnels associés. Toujours selon l’invention, il est prévu que les vérins 22, 23 transmettent, au train de roues directionnelles 1, via la crémaillère secondaire 20, les efforts exercés sur le volant 13. Ces vérins sont calibrés de façon à donner au conducteur une sensation d’effort. Ainsi, en fonction de l’angle de braquage du volant 13, les vérins 22, 23 se déplacent en incrémentant les capteurs de position pour envoyer un signal à la crémaillère principale 10 et tourner les roues. La représente le système de direction en position de braquage du volant 13 à droite. Dans cette situation, la colonne 11 entraîne le mécanisme à engrenages 12 de telle sorte que la crémaillère secondaire 20 pousse sur la tige 22a du vérin 22 situé à gauche de la traverse 2. Alternativement, la représente le système de direction en position de braquage du volant à gauche. Dans cette situation, la colonne 11 entraîne le mécanisme à engrenages 12 de telle sorte que la crémaillère secondaire 20 pousse sur la tige 23a du vérin 23 situé à droite de la traverse 2. De préférence afin de compléter la chaîne cinématique, les vérins 22, 23 sont pourvus de capteurs de position 24 destinés à envoyer une information à la crémaillère principale 10 qui est reliée au train de roues directionnelles 1. Système de direction électrique pour véhicules automobiles, ledit système pilotant un train de roues directionnelles (1) via une crémaillère principale (10), ledit système comprenant une colonne de direction (11) dont une extrémité porte un volant (13) et l’autre extrémité est raccordée à un mécanisme à engrenages (12) monté sur une traverse (2) de planche de bord, caractérisé en ce que ladite traverse renferme, d’une part, une crémaillère secondaire (20) en prise avec le mécanisme à engrenages (12) et, d’autre part, deux vérins (22, 23) dont les tiges (22a, 23a) sont respectivement au contact des extrémités de ladite crémaillère. Système de direction électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite crémaillère secondaire (20) est disposée au centre de la traverse (2) entre les deux vérins (22, 23). Système de direction électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la crémaillère secondaire (20) s’étend selon l’axe longitudinal (X) de la traverse (2). Système de direction électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vérins (22, 23) transmettent au train de roues directionnelles (1), via la crémaillère secondaire (20), les efforts exercés sur le volant (13). Système de direction électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vérins (22, 23) sont calibrés de façon à donner au conducteur une sensation d’effort. Système de direction électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vérins (22, 23) sont pourvus de capteurs de position (24). Système de direction électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les capteurs de position (24) sont destinés à envoyer une information à la crémaillère principale (10) qui est reliée au train de roues (1). Utilisation d’un système de direction électrique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu’en fonction de l’angle de braquage du volant (13), les vérins se déplacent en incrémentant les capteurs de position (24) pour envoyer un signal à la crémaillère principale (10) et tourner les roues. Véhicule automobile équipé d’un système de direction électrique selon l’une des revendications 1 à 7.