Brevet FR3153322A1 — publié le 20250328

L’invention concerne un système de direction assistée à liaison filaire pour véhicule automobile, comportant : - un mécanisme de niveau supérieur comprenant un volant de conduite et un dispositif motorisé de restitution doté d’un moteur couplé audit volant ; - un mécanisme de niveau inférieur (200) comprenant une crémaillère (210) ainsi que deux dispositifs motorisés d’assistance (250, 260) dotés chacun d’un moteur respectif (251, 261) couplé à ladite crémaillère par l’intermédiaire d’un arbre de couplage correspondant (253, 263) portant un pignon d’actionnement (254, 264) en prise avec ladite crémaillère ; - un module de commande relié par des moyens de liaison électriques filaires (F 2 , F 3 ) auxdits dispositifs motorisés de restitution et d’assistance, et apte à assurer le pilotage par transmission de signaux électriques des moteurs de ces dispositifs ; ladite crémaillère portant une unique piste dentée (211) sur laquelle sont engrainés les pignons d’actionnement des deux dits dispositifs motorisés d’assistance. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2 Système de direction assistée à liaison filaire pour véhicule automobile La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des systèmes de direction assistée pour véhicules automobiles. Elle vise en particulier un tel système de direction assistée à liaison filaire. Les systèmes de direction comportent d'une part un mécanisme de niveau supérieur comprenant un volant de conduite et d'autre part un mécanisme de niveau inférieur qui comprend une crémaillère entraînée via un pignon d’actionnement et qui agit mécaniquement sur les roues directrices du véhicule pour modifier l'orientation en lacet (c'est-à-dire l'angle de braquage) desdites roues. De manière classique, les mécanismes de niveau supérieur et de niveau inférieur sont reliés par des moyens mécaniques comprenant une colonne de direction généralement fixée à la traverse de planche de bord et se décomposant en deux parties reliées par un cardan, à savoir une colonne haute sur laquelle vient se fixer le volant et une colonne basse fixée sur la crémaillère. De tels systèmes de direction sont généralement pourvus d'une assistance au conducteur de type électrique (connu sous l'acronyme DAE) permettant de réduire l'effort du conducteur sur le volant pour orienter les roues et notamment lorsque le véhicule est à l'arrêt durant les manœuvres de stationnement ou lorsque le véhicule est roulant durant des situations d'urgences. Ces dernières années ont vu l’apparition de systèmes de direction assistée à liaison filaire et non mécanique, désignés couramment sous le terme anglo-saxon « Steer By Wire », et dans lesquels les moyens mécaniques de liaison traditionnels sont remplacés par des moyens de liaison électriques filaires. Dans un tel système « Steel By Wire », le mécanisme de niveau supérieur comprend un dispositif motorisé de restitution dont le moteur est couplé au volant et qui permet d’assurer un retour d’effort vers le conducteur du véhicule. Le mécanisme de niveau inférieur comporte quant à lui au moins un dispositif motorisé d’assistance dont le moteur est couplé à la crémaillère par l’intermédiaire d’un arbre de couplage, désigné couramment par la dénomination « queue de valve » et portant un pignon d’actionnement en prise avec ladite crémaillère Un module de commande, relié par des moyens de liaison électriques filaires aux dispositifs motorisés de restitution et d’assistance, assure le pilotage par transmission de signaux électriques des moteurs de ces dispositifs de sorte à corréler la position du volant de conduite à la position effective des roues directrices ainsi que le retour d’effort restitué au conducteur via le volant de conduite. De tels systèmes « Steer By Wire» permettent ainsi de simplifier la conception des véhicules, d’améliorer la sécurité et d’affiner les lois de commande des organes fonctionnels. Ils permettent également d'améliorer significativement l'assistance à la conduite en assurant une démultiplication variable du volant, généralement, en fonction de la vitesse. Pour des questions de sécurité, la mise en œuvre d’une direction assistée à liaison filaire et non mécanique impose de prévoir deux dispositifs motorisés d’assistance redondants de sorte que l’un puisse se substituer à l’autre en cas de défaillance. Une telle redondance des dispositifs motorisés d’assistance entraine toutefois une augmentation significative de la masse et du coût du système de direction assistée. Elle pose également des problèmes d’encombrement qui complexifient son intégration dans le véhicule ainsi que le couplage des moteurs de ses dispositifs à la crémaillère. La présente invention vise à améliorer la situation. Elle propose à cet effet un système de direction assistée à liaison filaire pour véhicule automobile, comportant : - un mécanisme de niveau supérieur comprenant un volant de conduite et un dispositif motorisé de restitution doté d’un moteur couplé audit volant ; - un mécanisme de niveau inférieur comprenant une crémaillère ainsi que deux dispositifs motorisés d’assistance dotés chacun d’un moteur respectif couplé à ladite crémaillère par l’intermédiaire d’un arbre de couplage correspondant portant un pignon d’actionnement en prise avec ladite crémaillère ; - un module de commande, relié par des moyens de liaison électriques filaires auxdits dispositifs motorisés de restitution et d’assistance, ledit module de commande étant apte à assurer le pilotage par transmission de signaux électriques des moteurs de ces dispositifs ; caractérisé en ce que ladite crémaillère porte une unique piste dentée sur laquelle sont engrainés les pignons d’actionnement des deux dits dispositifs motorisés d’assistance. Une telle conformation de la crémaillère avec une unique piste dentée permet ainsi de limiter les coûts de conception et de fabrication de cette crémaillère. Elle permet en outre de simplifier la cinématique de fonctionnement de cette crémaillère et de faciliter l’implantation du système de direction assistée dans un véhicule automobile. Selon des caractéristiques préférées dudit système de direction assistée selon l’invention : - lesdits arbres de couplage s’étendent parallèlement l’un à l’autre en formant un même angle avec l’axe longitudinal de ladite crémaillère ; - lesdits dispositifs motorisés d’assistance sont agencés de manière alignée selon une direction parallèle à l’axe longitudinal de ladite crémaillère ; - chaque dit dispositif motorisé d’assistance comprend une carte électronique de pilotage gérant le fonctionnement du moteur de ce dispositif, lesdites cartes électroniques de pilotage étant disposées aux deux extrémités opposées desdits moteurs ; - la liaison entre ledit module de commande et les deux dits dispositifs motorisés d’assistance est assurée par deux faisceaux électriques distincts non entremêlés ; - ledit module de commande est configuré de manière à ce que les deux dits dispositifs motorisés d’assistance soient sollicités en alternance ; - ledit module de commande est configuré de manière à ce que les deux dits dispositifs motorisés d’assistance soient sollicités simultanément de sorte à fonctionner de manière synchrone ; - les moteurs des deux dits dispositifs motorisés d’assistance sont dimensionnés de sorte qu’ils puissent chacun développer un couple suffisant pour entraîner seul le déplacement à translation de ladite crémaillère ; et/ou - ledit module de commande est configuré, en cas de défaillance de l’un des dits dispositifs motorisé d’assistance, pour ne solliciter uniquement que l’autre dispositif motorisé d’assistance. L’invention vise également sous un second aspect un véhicule automobile comportant un tel système de direction assistée. L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d’un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - FIG. 1 représente une diagramme schématique du système de direction assistée à liaison filaire selon l’invention ; - FIG. 2 est un agrandissement vu de dessus du mécanisme de niveau inférieur du système de direction assistée de la FIG. 1 ; et - FIG. 3 représente un agrandissement vu en élévation du mécanisme de niveau inférieur du système de direction assistée de la FIG. 1 . En référence à la FIG. 1 , le système de direction assisté à liaison filaire (ou « Steer By Wire ») selon l’invention 1 comporte classiquement un premier mécanisme dit « mécanisme de niveau supérieur » 100, comprenant un volant de direction 110 permettant au conducteur de moduler l’angle de braquage d’un train de roues directrices du véhicule. Le mécanisme de niveau supérieur 100 comprend également un dispositif motorisé de restitution 120 doté d’un moteur de restitution 121 dont le fonctionnement est géré par une carte électronique de pilotage 122, ce moteur 121 étant couplé au volant de direction 110 par l’intermédiaire d’un dispositif réducteur à engrenages 123. Ce dispositif motorisé de restitution 120 a pour fonction principale d’assurer un retour d’effort vers le conducteur de sorte que son ressenti de conduite soit similaire à celui proposé par les systèmes de direction assistés classiques à liaison mécanique dotés d’une colonne de direction faisant remonter les efforts aux roues jusqu’au volant de direction. Le système de direction assisté à liaison filaire 1 comporte également un second mécanisme dit « mécanisme de niveau inférieur » 200, comprenant une crémaillère 210 montée mobile en translation selon son axe longitudinal dans un carter de direction 220 fixé à la structure de caisse du véhicule. Chaque extrémité de cette crémaillère 210 est reliée à une roue directrice correspondante 230 d’un train du véhicule par le biais de deux biellettes de direction 240. Plus précisément, chaque biellette de direction 240 relie une extrémité de la crémaillère 210 à un porte-fusée non représenté, orientable en lacet, et qui porte lui-même une roue directrice correspondante 230. Le mécanisme de niveau inférieur 200 comprend également un premier dispositif motorisé d’assistance 250 doté d’un moteur 251 dont le fonctionnement est géré par une carte électronique de pilotage 252. Comme cela est mieux visible sur la FIG. 2 , ce moteur 251 est couplé à la crémaillère 210 par l’intermédiaire d’un arbre de couplage 253, désigné couramment par la dénomination « queue de valve », une première extrémité de cet arbre de couplage 253 portant un pignon d'actionnement 254 en prise avec cette crémaillère 210 tandis que sa seconde extrémité est couplée à l’axe de rotation de ce moteur 251 par l’intermédiaire d’un dispositif réducteur à engrenages 255. Le mécanisme de niveau inférieur 200 comprend en outre un second dispositif motorisé d’assistance 260, semblable au premier dispositif motorisé d’assistance 250, et doté d’un moteur 261 dont le fonctionnement est géré par une carte électronique de pilotage 262. Ce moteur 261 est couplé à la crémaillère 210 par l’intermédiaire d’un arbre de couplage ou « queue de valve » 263, une première extrémité de cet arbre de couplage 263 portant un pignon d'actionnement 264 en prise avec cette crémaillère 210 tandis que sa seconde extrémité est couplée à l’axe de rotation de ce moteur 261 par l’intermédiaire d’un dispositif réducteur à engrenages 265. En référence de nouveau à la FIG. 1 , le système de direction assisté 1 comporte par ailleurs un module de commande 300, relié par des moyens de liaison électriques filaires F 1 , F 2 , F 3 , d’une part à la carte électronique de pilotage 122 du moteur 121 du dispositif de restitution 120, et d’autre part aux cartes électroniques de pilotage 252, 262 des moteurs 251, 261 des dispositifs d’assistance 250, 260. Ce module de commande 300 est également relié à divers modules du véhicules non représentés lui transmettant en temps réel la valeur de certains paramètres internes de conduite tels que l’angle du volant, la vitesse de rotation de ce volant, l’accélération de ce volant, le couple exercé sur ce volant, la vitesse du véhicule, etc. Comportant un calculateur 310 doté d’un ou de plusieurs microprocesseurs interconnectés ainsi qu’un module mémoire 320 comprenant de la mémoire non volatile et non volatile, ce module de commande 300 est apte à piloter par transmission de signaux électriques, en fonction des informations reçues, le fonctionnement des moteurs 121, 251, 261 des dispositifs motorisés de restitution 120 et d’assistance 250, 260, de sorte à corréler la position du volant de conduite 110 à la position effective des roues directrices 230 ainsi que le retour d’effort restitué au conducteur via ce volant de conduite 110 aux efforts s'exerçant sur ces roues directrices 230. Selon un premier mode de fonctionnement privilégié, le module de commande 300 est configuré de manière à ce que les deux dispositifs motorisés d’assistance 250, 260 soient sollicités en alternance, chacun étant par exemple sollicité sur une demi-période pour chaque période de conduite prédéterminée. Un tel mode de fonctionnement permet ainsi d’obtenir une usure homogène des deux moteurs d’assistance 251, 261 dans le temps, de sorte à optimiser leur longévité. Selon un deuxième mode de fonctionnement privilégié, le module de commande 300 est configuré de manière à ce que les deux dispositifs motorisés d’assistance 250, 260 soient sollicités simultanément de sorte à fonctionner de manière synchrone. Un tel mode de fonctionnement permet ainsi de réduire les contraintes s’exerçant sur ces deux moteurs 251, 261 et donc de limiter le couple qu’ils doivent développer chacun pour entraîner le déplacement à translation de la crémaillère 210. Le module de commande 300 est par ailleurs également configuré, en cas de défaillance de l’un de ces deux dispositifs motorisés d’assistance 250, 260, pour solliciter uniquement l’autre dispositif motorisé d’assistance. Ainsi, dans le cadre où le second mode de fonctionnement est retenu, les deux moteurs 251, 261 des dispositifs motorisés d’assistance 250, 260 devront être dimensionnés de sorte qu’ils puissent chacun développer un couple suffisant pour entraîner seul le déplacement à translation de la crémaillère 210. Tel qu’illustré sur les figures 2 et 3, la crémaillère 210 du mécanisme de niveau inférieur 200 porte une unique piste dentée 211 sur laquelle sont engrainés le pignon d’actionnement 254 du dispositif motorisé d’assistance 250 ainsi que le pignon d’actionnement 264 du dispositif motorisé d’assistance 260. En référence à la FIG. 2 , les deux arbres de couplage 253, 263 s’étendent parallèlement l’un à l’autre en formant le même angle θ avec l’axe longitudinal de cette crémaillère 210. Une telle conformation de la crémaillère 210 avec une unique piste dentée permet ainsi de limiter les coûts de conception et de fabrication de cette crémaillère 210. Toujours en référence aux figures 2 et 3 et afin notamment de faciliter l’implantation et de limiter l’encombrement global du système de direction assistée 1 dans le véhicule, les deux dispositifs motorisés d’assistance 250, 260 sont avantageusement agencés de manière alignée selon une direction parallèle à l’axe longitudinal de la crémaillère 210. En outre, les cartes électroniques de pilotage 252, 262 sont préférentiellement disposées aux deux extrémités opposées des deux moteurs d’assistance 251, 261, de sorte à éviter les interférences électriques entre ces deux moteurs 251, 261. Toujours dans l’optique d’éviter les interférences électriques entre les deux moteurs 251, 261, la liaison entre le module de commande 300 et les dispositifs motorisés d’assistance 250, 260 est assurée par deux faisceaux électriques distincts F 2 , F 3 non entremêlés. De nombreuses variantes sont envisageables et on rappelle à cet égard que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe également toutes les variantes d’exécution à la portée de l'homme du métier. Système de direction assistée à liaison filaire (1) pour véhicule automobile, comportant : - un mécanisme de niveau supérieur (100) comprenant un volant de conduite (110) et un dispositif motorisé de restitution (120) doté d’un moteur (121) couplé audit volant (110) ; - un mécanisme de niveau inférieur (200) comprenant une crémaillère (210) ainsi que deux dispositifs motorisés d’assistance (250, 260) dotés chacun d’un moteur respectif (251, 261) couplé à ladite crémaillère (210) par l’intermédiaire d’un arbre de couplage correspondant (253, 263) portant un pignon d’actionnement (254, 264) en prise avec ladite crémaillère (210) ; - un module de commande (300), relié par des moyens de liaison électriques filaires (F 1 , F 2 , F 3 ) auxdits dispositifs motorisés de restitution (120) et d’assistance (250, 260), ledit module de commande (300) étant apte à assurer le pilotage par transmission de signaux électriques des moteurs (121, 251, 261) de ces dispositifs (120, 250, 260) ; caractérisé en ce que ladite crémaillère (210) porte une unique piste dentée (211) sur laquelle sont engrainés les pignons d’actionnement (254 , 264) des deux dits dispositifs motorisés d’assistance (250, 260). Système de direction assistée (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits arbres de couplage (253, 263) s’étendent parallèlement l’un à l’autre en formant un même angle (θ) avec l’axe longitudinal de ladite crémaillère (210). Système de direction assistée (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits dispositifs motorisés d’assistance (250, 260) sont agencés de manière alignée selon une direction parallèle à l’axe longitudinal de ladite crémaillère (210). Système de direction assistée (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque dit dispositif motorisé d’assistance (250, 260) comprend une carte électronique de pilotage (252, 262) gérant le fonctionnement du moteur (251, 261) de ce dispositif (250, 260), lesdites cartes électroniques de pilotage (252, 262) étant disposées aux deux extrémités opposées desdits moteurs (251, 261). Système de direction assistée (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la liaison entre ledit module de commande (300) et les deux dits dispositifs motorisés d’assistance (250, 260) est assurée par deux faisceaux électriques distincts non entremêlés (F 1 , F 2 ). Système de direction assistée (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit module de commande (300) est configuré de manière à ce que les deux dits dispositifs motorisés d’assistance (250, 260) soient sollicités en alternance. Système de direction assistée (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit module de commande (300) est configuré de manière à ce que les deux dits dispositifs motorisés d’assistance (250, 260) soient sollicités simultanément de sorte à fonctionner de manière synchrone. Système de direction assistée (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moteurs (251, 261) des deux dits dispositifs motorisés d’assistance (250, 260) sont dimensionnés de sorte qu’ils puissent chacun développer un couple suffisant pour entraîner seul le déplacement à translation de ladite crémaillère (210). Système de direction assistée (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé ledit module de commande (300) est configuré, en cas de défaillance de l’un des dits dispositifs motorisés d’assistance (250, 260), pour solliciter uniquement l’autre dispositif motorisé d’assistance. Véhicule automobile comportant un système de direction assistée (1) selon l’une des revendications 1 à 9.