FR2636031A1 - Direction toutes-roues pour vehicules automobiles - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une direction toutes-roues pour véhicules automobiles. La direction toutes-roues comporte une direction de roues avant 2 et une direction de roues arrière 7, cette dernière étant actionnée par un mécanisme de transmission 5 qui est relié fonctionnellement du côté d'entrée avec la direction de roues avant 2; le mécanisme de transmission a un rapport de transmission pouvant être commandé à l'aide d'un organe de transmission qui est déplacé en opposition à une force de ressort au moyen d'un moteur d'actionnement exempt d'irréversibilité; en cas de panne d'un appareil de commande 8 assurant l'activation du moteur d'actionnement en fonction de la vitesse de marche du véhicule, un rapport de transmission maximal est établi par la force de ressort pour produire un braquage dans le même sens des roues avant et des roues arrière.
Description
La présente invention concerne une direction toutes-roues pour véhicules
automobiles, comportant une direction de roues avant actionnée manuellement, dont l'angle de braquage correspondant peut être commandé, en fonction de l'angle de braquage des roues avant et de la vitesse du véhicule, de telle sorte que les roues arrière soient sollicitées, pour une faible vitesse de marche, dans le sens contraire des roues avant et, pour une vitesse de
marche plus grande, dans le même sens que les roues avant -
mais à chaque fois avec des angles de braquage plus petits que ceux des roues avant-, des organes de transmission de braquage des roues avant étant accouplés avec des organes de transmission de braquage des roues arrière par l'intermédiaire d'une transmission mécanique, dont le rapport de transmission peut être commandé graduellement entre deux valeurs limite de polarités opposées, et un moteur d'actionnement exempt d'irréversibilité étant prévu
pour la commande du rapport de transmission.
Des directions toutes-roues de ce genre sont connues. Lors d'un braquage en sens inverse des roues avant et des roues arrière pour une petite vitesse marche, il est possible d'améliorer considérablement la maniabilité du véhicule lors de manoeuvres de rangement ou bien lors d'une marche lente. Le braquage des roues arrière dans le même sens que les roues avant pour une grande vitesse de marche fait en sorte que les roues arrière se déplacent déjà avec un certain angle d'obliquité au début d'une manoeuvre de direction de sorte que, surtout lors de manoeuvres d'évidement dans lesquelles la direction est fortement braquée pendant un temps court d'un côté puis de l'autre,
la stabilité de marche est augmentée. -
Du sait que la commande du rapport de transmission entre les angles de braquage des roues avant commandées manuellement et les angles de braquage des roues arrière commandées automatiquement est réalisée d'une manière complètement automatique, et évidemment également en relation avec la polarité du sens correspondant de braquage des roues arrière par rapport au sens de braquage des roues avant, il faut prendre des mesures dans le cas d'une perturbation de la commande automatique du mécanisme
déterminant le rapport de transmission.
A cet égard, pour une direction toutes-roues du type défini ci-dessus, il est connu d'après la demande de brevet japonais N0 59-92261, que les éléments mécaniques commandant le rapport de transmission peuvent être amenés par des ressorts dans une position neutre dans laquelle les roues arrière restent dans leur position de marche en ligne droite indépendamment de l'angle de braquage
correspondant des roues avant.
La direction toutes-roues connue d'après le brevet européen n 01 54 991fonctionne également d'une manière analogue. Dans la demande de brevet Allemand No 37 11 618, il est décrit une autre direction toutes-roues dans laquelle l'entraînement des éléments mécaniques de transmission qui commandent le rapport de transmission entre les angles de braquage des roues avant et les angles de braquage des roues arrière, est agencé de façon irréversible de telle sorte que, en cas de perturbation, le rapport de transmission respectivement réglé en dernier est concervé. Toutes ces directions toutes-roues connues créent des difficultés sous l'aspect de la sécurité en cas de perturbation de l'installation de commande, qui actionne les éléments mécaniques de transmission commandant le rapport de transmission. En cas de perturbation, il s'établit notamment généralement un comportement de direction qui est inhabituel pour les vitesses de marche les plus fréquentes. Lorsque notamment les roues arrière restent constamment dans leur position de marche en ligne droite, il se produit, pour des vitesses de marche pour lesquelles il est prévu intrinsèquement un braquage des roues arrière dans le même sens que les roues avant, une réaction particulièrement forte du véhicule a une modification de l'angle de braquage des roues avant. La même difficulté est également rencontrée quand la commande automatique de transmission fait défaut pour intervenir à des vitesses moyennes ou à des vitesses très faibles et quand le rapport de transmission réglé en
dernier reste inchangé.
Pour cette raison, l'invention a pour objet
d'améliorer une direction toutes-roues du type défini ci-
dessus de telle sorte que, également en cas de défaillance d'un système automatique assurant la commande des roues arrière en fonction de la vitesse de marche, on obtienne un comportement de marche du véhicule qui soit
particulièrement sûr et sans difficultés.
Ce problème est résolu selon l'invention en ce qu'un dispositif à ressort a tendance & pousser l'organe de transmission commandant le rapport de transmission, ou bien un élément accouplé de façon forcée à cet organe, jusque dans une position limite o le mécanisme de transmission effectue une commande dans le même sens des roues avant et
des roues arrière avec un rapport de transmission maximal.
Avec l'agencement conforme à l'invention, il est ainsi suffisant d'arrêter simplement le moteur d'actionnement, exempt:, d'irréversibilité, servant à la commande du rapport de transmission en cas de défaillance ou de perturbation du système automatique de commande de la direction des roues arrière en fonction de la vitesse de marche. Ainsi le dispositif à ressort peut amener l'organe de transmission, commandant le rapport de transmission, facilement dans la position limite précitée, qui est associée à une commande des roues arrière dans le même sens que les roues avant pour un rapport de transmission maximal. En cas de perturbation, le dispositif à ressort établit ainsi un comportement de fonctionnement de la direction toutes-roues qui est aussi sûr que celui qui est établi normalement seulement pour une vitesse de marche élevée. On obtient ainsi la sécurité maximale dans toutes les circonstances. Il faut simplement tenir compte d'une influence sur le confort par le fait que le braquage est effectué à une vitesse de marche réduite a un effet plus indirect que ce serait le cas lors d'une commande des roues arrière en fonction de la vitesse de marche et sans perturbations. En outre, il faut tenir compte d'une diminution de maniabilité du véhicule notamment lors de
manoeuvres de rangement.
Selon une forme avantageuse de réalisation de l'invention, on peut faire en sorte que le côté de sortie de la transmission de braquage des roues avant, qui est relié à la direction des roues arrière, autorise seulement
la transmission d'une force limitée ou d'un couple limité.
Il est ainsi possible d'une manière particulièrement simple de permettre aux roues arrière d'atteindre leur angle maximal de braquage avant que les roues avant soient
braquées au maximum.
En outre, il est possible de limiter de cette manière la résistance maximale au braquage, qui s'oppose à un actionnement manuel de la direction du véhicule. Cela est notamment important lorsque la direction des roues
arrière est assistée par un servo -dispositif approprié.
Si celui-ci tombe en- panne, il ne peut alors se produire
qu'une augmentation limitée de la résistance au braquage.
S'il était notamment nécessaire, pour l'actionnement de la direction des roues arrière, des forces ou des couples qui dépassent le couple maximal transmissible ou bien la force maximale transmissible, alors la direction des roues
arrière ne sera pas actionnée additionnellement.
En outre, il est prévu avantageusement que la direction des roues arrière soit ramenée élastiquement dans sa position de marche en ligne droite. On empêche ainsi qu'un jeu du mécanisme de transmission entre les organes de transmission de la direction de roues avant et les organes de transmission de la direction de roues arrière puisse provoquer des mouvements de braquage
incontrôlés des roues arrière..
Le mécanisme commandant le rapport de transmission peut par exemple convertir un mouvement de rotation effectué du côté d'entrée en un mouvement de translation effectué du côté de sortie, en étant agencé de manière qu'un axe d'articulation, un tourillon d'articulation ou analogue, qui relient la partie mobile en
rotation ainsi que la partie mobile en translation perpen-
diculairement à l'axe de rotation de la partie tournante, soient guidés en translation, sur la partie déplaçable en
translationperpendiculairement à sa direction de transla-
tion et également perpendiculairement à l'axe de rotation et également> sur la partie tournante sur une voie orientée radialement par rapport à son axe de rotation, qui s'étend
des deux côtés de l'axe de rotation, le moteur d'actionne-
ment commandant l'axe d'articulation ou bien le tourillon d'articulation ou analogue par rapport & la partie mobile
en translation ou bien par rapport & la partie en rotation.
Dans une forme particulièrement avantageuse de réalisation de l'invention, il est prévu que le mécanisme de transmission convertisse un mouvement de rotation du côté d'entrée, avec un rapport de transmission contrôlable, en un mouvement de translation du côté de sortie, en étant agencé de telle sorte qu'une partie mobile en rotation du côté d'entrée montée de façon stationnaire et dont la course de rotation est prédéterminée par ou est fonction de l'angle de braquage des roues avant, soit accouplée avec une autre partie mobile en rotation, montée de façon stationnaire et dont l'axe est disposé excentriquement et parallèlement à l'axe de la partie mobile en rotation du côté d'entrée, au moyen d'une partie d'articulation guidée sur les parties tournantes dans des voies radiales et dont l'espacement par rapport à l'axe de l'une des parties tournantes notamment celle située du côté d'entrée- est modifiable de façon contrôlée au moyen du moteur d'actionnement, tandis qu'il est prévu sur l'autre partie tournante, à distance de son axe de rotation, une roue qui roule sur ou dans une voie circulaire stationnaire, centrée par rapport à l'axe de rotation de l'autre partie tournante et qui accouplée, au moyen d'un tourillon d'articulation, ou analogue, monté excentriquement sur elle, avec une barre mobile par translation perpendiculairement aux axes de rotation et qui constitue l'élément de sortie du mécanisme de transmission. Dans cette forme de réalisation, la course maximale de translation de la barre située du côté de sortie est limitée par la cinématique des éléments de transmission et, pour un dimensionnement correspondant du diamètre de la voie circulaire et de la roue, on obtient en principe également la possibilité de braquer les roues arrière en sens inverse des roues avant pour de très grands angles de braquage des roues avant et sans intervention
additionnelle du moteur d'actionnement.
Pour la commande du rapport de transmission, on peut prévoir un dispositif d'actionnement hydraulique ou un
dispositif à cylindre et piston.
En principe, il est cependant également possible d'utiliser d'autres moteurs d'actionnement, par exemple des
moteurs qui opèrent électromagnétiquement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la
description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en
référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation d'ensemble schématique de la direction toutes-roues conforme à l'invention, la figure 2 représente une première forme avantageuse de réalisation du mécanisme de transmission commandant le rapport de transmission entre la variation d'angle de braquage des roues arrière et la variation d'angle de braquage des roues avant, la figure 3 représente une variante de réalisation de ce mécanisme de transmission, la figure 4 représente un dispositif d'arrêt à l'aide duquel le rapport de transmission du mécanisme représenté sur les figures 2 et 3 peut être maintenu à une valeur maximale, la figure 5 est un diagramme qui montre comment le rapport de transmission entre la variation de l'angle de braquage des roues arrière et la variation de l'angle de braquage des roues avant est fonction de la vitesse, la figure 6 représente un diagramme qui montre comment l'angle de braquage des roues arrière est fonction de l'angle de braquage des roues avant pour différentes vitesses du véhicule, la figure 7 est une vue en élévation schématique d'un autre mécanisme de transmission avantageux dont le rapport de transmission peut être commandé, la figure 8 est en vue en coupe de ce mécanisme de transmission, faite selon la ligne VIII-VIII de la figure 7, la figure 9 représente une variante du mécanisme de transmission représenté sur la figure 7, la figure 10 est une vue en coupe faite selon la ligne X-X de la figure 9, la figure 11 représente un diagramme qui redonne les fonctions de transmission de mécanisme de transmission représenté sur les figures 7 et 8, la figure 12 représente un diagramme qui indique les fonctions de transmission du mécanisme de transmission représenté sur les figures 9 et 10, et les figures 13 et 14 représentent une variante du mécanisme de transmission représenté sur les figures 7 et 8. Conformément a la figure 1, le véhicule comporte une direction de roues avant 2 classique, servo-assistée et actionnée au moyen d'un volant 1. Un organe de transmission de braquage 3 de la direction de roues avant 2 est relié fonctionnellement, au moyen d'un système à câble de traction 4 -ou également au moyen d'autres organes de transmission, par exemple par l'intermédiaire de
tringleries- avec le côté d'entrée d'un mécanisme de trans-
mission 5, dont le côté de sortie est accouplé à un organe
de transmission 6 de la direction de roues arrière 7.
La grandeur et la polarité du rapport de transmission du mécanisme 5peuvent être modifiées au moyen d'un appareil de commande 8 en fonction de la vitesse de marche du véhicule. A cet égard, la modification est effectuée de telle sorte que la direction de roues avant 2 et la direction de roues arrière 7 soient actionnées en sens inverse l'une de l'autre pour de très petites vitesses de marche du véhicule, afin d'augmenter la maniabilité du véhicule lors de manoeuvres de rangement. Pour des vitesses de marche supérieures, il se produit un actionnement dans le même sens de la direction de roues avant 2 et de la direction de roues arrière 7, l'angle de braquage de la direction de roues arrière 7 restant petit par comparaison
à l'angle de braquage de la direction de roues arrière 2.
Dans un domaine de transition de vitesse, c'est-à-dire pour une vitesse assez normale, la direction de roues arrière 7
n'est pas actionnée, c'est-à-dire que le rapport de trans-
mission du mécanisme 5 est maintenu à la valeur nulle.
Dans le système à câble de traction 4, on peut incorporer un limiteur de force 9 de telle sorte que seulement des forces ou des couples limités en
correspondance puissent être transmis au mécanisme 5.
Entre l'organe de transmission 6 accouplé au côté de sortie du mécanisme de transmission 5 et le mécanisme de transmission 5, il est possible de monter un Servo-dispositif 10, dont l'élément d'entrée est constitué par l'élément de sortie du mécanisme de transmission 5 ou
bien est relié fonctionnellement à son élément de sortie.
L'élément de sortie du servo-dispositif 10 est constitué par l'organe de transmission 6 de ladite direction de roues arrière 7 ou bien est relié fonctionnellement à l'organe de transmission 6. Les éléments d'entrée et de sortie du servo-dispositif 10 sont légèrement mobiles l'un par rapport à l'autre, d'une manière connue, de sorte que le servo-dispositif 10 a tendance à déplacer, généralement hydrauliquement, l'élément de sortie dans une direction o l'élément de sortie prend à rapport à l'élément d'entrée
une position centrale ou position de consigne.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2, le mécanisme de transmission 5 comporte un carter 11 en forme d'encadrement solidaire du véhicule et dans ou sur lequel est monté de façon tournante un chassis pivotant 12 au moyen d'un tourillon 13, disposé sur lui de façon non tournante. Le châssis pivotant 12 représente l'élément d'entrée du mécanisme de transmission 5 et il est relié fonctionnellement, au moyen d'une roue 14 fixée sur un tourillon 13, avec le système à câble de traction 4 (Cf.figure 1). Lorsque la direction de roues avant 2 est braquée dans un sens, le châssis pivotant 7 tourne dans un sens par rapport au carter 11. Lors de la manoeuvre de la direction de roues avant 2 dans l'autre sens, le châssis
pivotant 12 tourne également dans l'autre sens.
L'élément de sortie du mécanisme de transmission est constitué par une barre d'actionnement 15, dont des parties 15' et 15" sont disposées, perpendiculairement aux tourillons 13, de chaque côté d'un corps cylindrique 16 porté par la barre 15. Le corps cylindrique 16 se déplace ainsi toujours en même temps que la barre d'actionnement 15. Pour la liaison d'entraînement entre le châssis pivotant 12 et la barre d'actionnement 15 ou le corps cylindrique 16, il est prévu un axe d'articulation 17, orienté dans la même direction que les tourillons 13 et qui est guidé, dans un mouvement de translation transversale, au moyen de galets 18 montés à ses extrémités, dans des coulisses 19 prévues dans le châssis pivotant 12. Les coulisses 19 s'étendent respectivement des deux côtés des tourillons 13, c'est-a-dire que l'axe d'articulation 17 peut prendre une position coincidant avec les tourillons 13 ou bien des positions décalées vers le haut ou vers le bas
par rapport aux tourillons 13.
Au moyen d'un coulisseau 20 disposé sur l'axe d'articulation 17 ou bien relié aux parties de l'axe 17' et 17", l'axe d'articulation 17 est mobile en translation dans des fentes de guidage 21, analogues à des coulisses, du corps cylindrique 16 perpendiculairement à la barre d'actionnement 15 et également perpendiculairement aux tourillons 13. A cet effet, le coulisseau 20 peut être déplacé vers le bas, au moyen d'un piston 22 logé dans le corps cylindrique 16, en opposition à la force d'un ressort de rappel 23, quand la chambre de travail 24, fermée en bas par le piston 22 dans le corps cylindrique 16, est
alimentée en fluide hydraulique sous pression par l'inter-
médiaire de conduits;non Représentés. Lorsque la chambre de travail 24 du piston est déchargée en pression, le ressort de rappel 23 déplace le coulisseau 20 vers le haut avec il refoulement de fluide hydraulique hors de la chambre de
travail 24 du piston.
Dans le cas o l'axe d'articulation 17 occupe la position représentée sur la figure 2, o il coincide avec les tourillons 13, la barre d'actionnement 15 reste au
repos lors de la rotation du châssis pivotant 12, c'est-à-
dire que le rapport de transmission du mécanisme 5 a la
valeur nulle.
Lorsque l'axe d'articulation 17 est déplacé vers le haut à partir de la position représentée sur la figure 2, la barre d'actionnement 15 est déplacée, lors de la rotation de la roue 14, dans le sens des aiguilles d'une montre et dans la direction de la flèche +P alors que, lors de la rotation de la roue 14 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, elle est déplacée dans la direction de la flèche -P. Le rapport entre la distance de déplacement de la barre 15 et la distance de rotation de la roue 14 est alors fonction de la distance de déplacement de l'axe d'articulation 17 vers le haut & partir de la
position représentée.
Lorsque l'axe d'articulation 17 prend une position décalée vers le bas par rapport aux tourillons 13, la barre 15 se déplace dans la direction de la flèche -P, quand la roue 14 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre; lors d'une rotation de la roue 14 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, il se produit un déplacement de la barre 15 dans la direction de la flèche +P. Dans ce cas également, le rapport de transmission entre la distance de déplacement de la barre 15 et la distance de rotation de la roue 14 est à nouveau déterminé par la grandeur du déplacement de l'axe d'articulation 17 vers le bas. Lors d'un déplacement de l'axe d'articulation 17 vers le bas, il se produit cependant, par comparaison à une translation de l'axe d'articulation 17 vers le haut, un rapport de transmission de polarité opposée, c'est-àdire que, pour un même sens de rotation de la roue 14, il se produit des déplacements mutuellement opposés de la barre 15. Dans la forme de réalisation du mécanisme de transmission 5 qui a été représentée sur la figure 3, le coulisseau 20 est déplaçable en translation, au moyen d'un guide à rouleaux exempt de jeu, dans un châssis 25 à coulisses, qui est relié rigidement avec les parties 15' et
15" de la barre d'actionnement 15.
Sur le châssis pivotant 12, il est prévu> dans des positions mutuellement opposéesFdes cylindres 26 dans lesquels coulissent deux pistons 28 disposés coaxialement
entre eux et reliés l'un avec l'autre par des membrures 27.
Dans les membrures 27 sont formés des alésages 29 recevant
les parties 17' et 17" de l'axe d'articulation 17, c'est-à-
dire que la mobilité en translation de l'axe d'articulation 17 par rapport au châssis pivotant 12 est assurée par les
pistons 28.
Les chambres de travail 30. qui sont fermées par les pistons 28 dans les cylindres 26, peuvent être
alimentées en fluide hydraulique sous pression par l'inter-
médiaire de conduits hydrauliques, non représentés, de façon à déplacer les pistons 28,et par conséquent également l'axe d'articulation 17, en opposition à la force de deux ressorts de rappel 23, qui sont maintenus entre l'axe d'articulation 17 et la traverse inférieure, sur la figure 3, du chassis pivotant 12. Lorsque les chambres de travail des pistons sont reliées entre elles ou bien sont déchargées de la pression du fluide hydraulique, les ressorts de rappel 23 déplacent l'axe d'articulation 17
vers le haut.
Egalement dans le mécanisme de transmission représenté sur la figure 3, le rapport de transmission entre la valeur de déplacement de la barre 15 et la valeur de rotation de la roue 14 est déterminé par la position de l'axe d'articulation 17. Dans la position représentée de l'axe d'articulation 17, o il est en coïncidence avec les tourillons 13, le rapport de transmission est amené a la valeur nulle, c'est-à-dire que la barre d'actionnement 15
reste au repos lors des rotations de la roue 14.
Par translation de l'axe d'articulation 17 vers le haut ou vers le bas, on obtient un rapport de transmission plus ou moins grand et ayant l'une ou l'autre
polarité.
La figure 3 montre en outre que la barre d'actionnement 15 ou sa partie 15" peut former l'entrée d'un amplificateur linéaire hydraulique 31, qui représente un servo-dispositif, dont la barre d'actionnement 32, disposée du côté de sortie, est mobile de façon limitée par
rapport à la partie de barre 15" et est poussée hydrauli-
quement à chaque fois dans une position centrale par rapport à la partie de barre 15". La barre 32 suit ainsi des mouvements de la partie barre 15", ce qui permet d'obtenir de grandes forces d'actionnement lors de la sollicitation hydraulique de la barre d'actionnement 32 par comparaison à celle de la partie de barre 15". Le carter de
l'amplificateur linéaire 31 est solidaire du véhicule.
Une disposition correspondante de l'amplifi-
cateur linéaire 31 est également possible dans le cas de la
forme de réalisation de la figure 2.
Dans les deux formes de réalisation représentées sur les figures 2 et 3, la partie de barre 15' peut être accouplée à un dispositif & ressort, non représenté, qui a tendance & pousser la barre d'actionnement 15 respectivement jusque dans la position centrale représentée sur les figures 2 et 3, de sorte qu'à chaque fois une force de rappel correspondante agit sur la barre d'actionnement
lors de sa translation.
Conformément à la figure 4, le piston 22 de la forme de réalisation représentée sur la figure 2 peut être verrouillé le cas échéant dans sa position limite supérieure. A cet effet, le piston 22 est agencé comme un cylindre qui reçoit un autre piston 33 mobile par transla- tion. Ce piston 33 est poussé vers le haut à l'aide d'un
ressort 34 à l'intérieur du piston 22.
Le fond supérieur, sur la figure 4, du piston 22 comporte une ouverture 35 de telle sorte que sur le piston 33 agisse toujours la pression régnant dans la chambre de travail de piston 24 (Cf.figure 2). A cet effet, le ressort 34 est dimensionné de telle sorte que le piston 33 prenne sa position limite, décalée vers le bas par rapport au piston 22, lorsqu'il règne dans la chambre de travail 24 une pression relativement faible mais qui n'est cependant pas suffisante pour déplacer le piston 22 en opposition au
ressort de rappel 23 dans le corps cylindrique 16.
Le piston 33 comporte une partie supérieure conique qui coopère avec des organes de verrouillage 36, par exemple de forme sphérique, qui sont maintenus dans des ouvertures radiales du piston 22 et qui peuvent coopérer, dans la position limite supérieure du piston 22, avec une gorge 37 ménagée dans la paroi intérieure du corps cylindrique 16. Lorsque notamment le piston 33 est déplacé, dans la position limite supérieure du piston 22, par son ressort 34 jusque dans sa position limite supérieure, les organes de verrouillage 36 se trouvant dans la zone supérieure de forme conique du piston 33 sont écartés latéralement du piston 22 jusque dans la gorge 37 et sont maintenus, par une partie cylindrique du piston 33, dans cette position o le piston 22 est verrouillé. Aussitôt
qu'une pression hydraulique suffisante agit par l'intermé-
diaire de l'ouverture 35 sur le piston 33, celui-ci est déplacé vers le bas par rapport au piston 22 de sorte que les organes de verrouillage 36 peuvent à nouveau pénétrer dans le piston 32 et déverrouiller ainsi à nouveau le
piston 22.
Sur le côté gauche de la figure 4 est représentée la position limite verrouillée du piston 22 tandis qu'une position déverrouillée de ce piston 22 est
représentée sur le côté droit de la figure 4.
D'une manière en principe identique à ce qui a été représenté sur la figure 4, également le piston supérieur 28 peut, dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, être agencé de façon à pouvoir être
verrouillé dans sa position limite supérieure.
La direction toutes-roues représentée fonctionne de la manière suivante: En fonction de la vitesse du véhicule, l'axe d'articulation 17 est déplacé sur les figures 2 et 3 vers le haut ou vers le bas, et notamment de telle sorte qu'à chaque fois le rapport de transmission AoHA / AaVA, représenté à titre d'exemple sur la figure 5, soit établi en fonction de la vitesse de marche V. Pour de faibles vitesses de marche du véhicule, c'est-à-dire pour des vitesses inférieures à 30 km/h, il existe un rapport de transmission négatif, c'est-à-dire que les roues arrière seront braquées plus ou moins fortement en sens inverse des
roues avant.
Au-dessus d'une vitesse de 30 km/h, le rapport de transmission est positif et il croit jusqu'à une valeur
maximale à mesure que la vitesse de marche augmente.
La commande du rapport de transmission ou du déplacement de l'axe d'articulation 17 est assurée par l'appareil de commande 8 (Cf.figure 1),qui effectue l'alimentation en fluide hydraulique ou bien la décharge en fluide hydraulique des chambres Je travail de piston 24 (Cf.figure 2) ou 30 (Cf.figure 3), de façon à établir à chaque fois le rapport de transmission désiré ou bien la
position désirée de l'axe d'articulation 17. L'axe d'arti-
culation 17 coopère alors avec des capteurs, non représentés, dont les signaux indiquent respectivement la position réelle de l'axe d'articulation 17 et le rapport de transmission réel du mécanisme 5. Par une comparaison, produite électroniquement, des valeurs réelles avec les valeurs de consigne prédéterminées, qui sont représentées à titre d'exemple sur la figure 5, il est possible
d'effectuer une correction désirée ou nécessaire.
La figure 6 indique quels angles de braquage "HA sont établis respectivement pour les roues arrière pour différentes vitesses de marche du véhicule quand la direction des roues avant est actionnée. Dans le cas d'une grande vitesse de marche, les roues arrière seront déjà braquées, conformément à la courbe K, à l'angle de braquage maximal possible, qui est par exemple de 4,5' aussitôt que les roues avant atteignent un angle de braquage aVA d'environ 14'. Si les angles de braquage des roues avant continuent à augmenter, l'angle de braquage des roues
arrière reste invariant.
Par contre pour une petite vitesse de marche du véhicule, conformément à la courbe k, la valeur maximale de l'angle de braquage des roues arrière est atteinte lorsque également les roues avant atteignent leur angle de braquage
maximal, par exemple de 450.
Les valeurs positives ou négatives de l'angle de braquage signifient sur la figure 6 un braquage des roues avant et des roues arrière vers la droite ou vers la gauche. L'appareil de commande 8 comporte, d'une manière
connue en principe, un système de détection d'erreur.
Lorsqu'une erreur se produit et doit être détectée, la chambre Je travail de piston 24 de la forme de réalisation de la figure 2 est rendue sans pression. Dans le cas de la forme de réalisation de la figure 3, les chambres de travail de pistons 30 sont rendues sans pression ou sont reliées entre elles. En correspondance, dans les deux formes de réalisation, l'axe d'articulation 17 est déplacé vers le haut par le ou les ressorts de rappel 23, et il peut se produire le cas échéant, conformément à la figure 4, un verrouillage du piston 22 (Cf.figure 2) ou du piston supérieur 28 (Cf.figure 3) dans la position limite supérieure. En correspondance, le rapport de transmission du mécanisme 5 a obligatoirement sa valeur maximale. Cela signifie que le rapport de transmission représenté sur la figure 5 reste constant et indépendant de la vitesse, en correspondance aux droites G et que la direction de roues arrière opère conformément à la courbe K sur la figure 6
lors de l'actionnement de la direction de roue avant.
La direction toutes-roues fonctionne ainsi en principe de la même manière que ce serait le cas pour une grande vitesse de marche et avec l'appareil de commande 8 fonctionnant sans erreur. Ainsi évidemment le cas échéant la maniabilité du véhicule à petite vitesse est réduite mais cependant on est assuré d'un comportement de marche
plus sûr.
Les roues arrière peuvent déjà atteindre le cas échéant leur angle de braquage maximal avant que les roues avant aient atteint leur angle de braquage maximal. Cela signifie que la roue 14 (Cf.les figures 2 et 3) située sur le côté d'entrée du mécanisme de transmission 5 ne peut plus continuer à tourner lorsque l'angle de braquage maximal des roues arrière est atteint et lorsque la direction des roues avant continue à être actionnée dans le sens d'une augmentation de l'angle de braquage. Pour que, dans un tel cas, aucune force perturbatrice ne puisse agir sur le mécanisme de transmission 5, il est prévu le limiteur de force 9, conformément à la figure 1, dans la ligne de transmission de mouvement entre l'organe de transmission 6 de la direction de roues avant 2 et le
mécanisme de transmission 5.
Dans le mécanisme de transmission représenté sur les figures 7 et 8, il est prévu du côté d'entrée une partie tournante 120 montée à rotation au moyen d'un axe qui accouple fonctionnellement la partie tournante 120 avec la direction des roues avant du véhicule. Sur la partie tournante 120, il est prévu des deux côtés de l'axe une voie radiale de guidage 121 dans laquelle est guidé en translation un tourillon d'articulation 122. La translation est produite à l'aide d'un moteur d'actionnement, non représenté et monté sur la partie
tournante 120.
Le tourillon d'articulation 122 pénètre dans une coulisse rectiligne 123 d'une autre partie tournante 124 en forme de levier, qui pivote autour d'un axe 101 qui est disposé parallèlement à l'axe 100 de la partie tournante avec un plus grand espacement radial. Dans la position centrale représentée du mécanisme de transmission, la voie de guidage 121 et la coulisse 123 sont disposées parallèlement entre elles, la coulisse 123 s'étendant, de même que la voie de guidage 121 sur la figure 8, vers le haut et vers le bas au-dessus de l'axe 100 de la partie
tournante 120.
Dans le cas o le tourillon d'articulation 122 est amené dans une position en coincidence avec l'axe 100, la partie tournante 124 reste immobile lors du pivotement de la partie tournante 120. Lorsque le tourillon d'articulation 122 est déplacé vers le haut par rapport à l'axe 100, sur les figures 7 et 8, la partie tournante 124 effectue, lors du pivotement de la partie tournante 120, un mouvement de rotation dirigé dans le même sens vers la partie tournante 120, et le rapport de transmission entre la course de pivotement de la partie tournante 120 et la
course de pivotement de la partie tournante 124 est -
fonction de la distance k entre l'axe 100 et le tourillon d'articulation 122 (cette distance étant mesurée dans la direction radiale de l'axe 100). Par contre quand le tourillon d'articulation 122 est déplacé vers le bas par rapport à l'axe 100, sur les figures 7 et 8, un pivotement de la partie tournante 120 produit un mouvement de pivotement en sens opposé de la partie tournante 124, le rapport de transmission entre les courses de pivotement des parties tournantes 120 et 124 étant à nouveau fonction de
la distance de translation du tourillon d'articulation 122.
A l'extrémité libre de la partie tournante 124 en forme de levier est monté à rotation un pignon 125, qui est en prise avec une couronne ou segment denté 126, stationnaire et centré par rapport à l'axe 101 de la partie tournante 124 et dont la denture est située sur le côté intérieur, c'est-à-dire sur son côté concave dirigé vers l'axe 101. Sur le pignon 125 est disposé excentriquement un tourillon d'articulation 127 sur lequel est montée une bielle 128, qui est accouplée fonctionnellement avec une barre d'actionnement. mobile perpendiculairement aux axes et 101, qui constitue l'élément de sortie du mécanisme
de transmission représenté qui est accouplée fonctionnel-
lement avec la direction des roues arrière.
Lors du pivotement de la partie tournante 124, le tourillon d'articulation 127 se déplace le long d'une voie qui a la forme d'une hypocycloide raccourcie. Lorsque le rayon R de la couronne dentée 126 et le rayon r du pignon 125 sont dans le rapport R:r - 4:1, et lorsque le tourillon d'articulation 127 est situé approximativement à la distance r/2 de l'axe du pignon 125, l'hypocycloide raccourcie. décrite par le tourillon d'articulation 127
lors du pivotement de la partie tournante L24 a approxima-
tivement la forme d'un carré. Le trajet correspondant du tourillon est désigné par Z. Le mécanisme de transmission représenté sur les figures 9 et 10 se différencie du mécanisme de transmission des figures 7 et 8 seulement par le fait qu'il est prévu
une autre liaison fonctionnelle entre le tourillon d'arti-
culation 127 et la barre d'actionnement 129. Dans l'exemple des figures 9 et 10,. il est prévu sur la barre 129 une coulisse 130 orientée perpendiculairement à la barre d'actionnement 129 et perpendiculairement aux axes 100 et 101, de manière à recevoir en translation le tourillon
d'articulation 127.
La figure 11 représente maintenant un diagramme qui indique la valeur de la translation s de la barre d'actionnement 129 en fonction de l'angle de pivotement t de la partie tournante 120 située du côté d'entrée, pour différentes positions du tourillon d'articulation 122 dans la voie de guidage 121. Dans le cas o le tourillon d'articulation 122, sur la figure 8, a été déplacé de la distance maximale +k vers le haut, on obtient la courbe désignée par +k. Quand le tourillon d'articulation 122 est déplacé de la distance maximale -k vers le bas, on obtient
la courbe désignée par -k.
La forme arrondie ou incurvée de ces courbes est due à l'influence de la bielle 128, car également lorsque le tourillon d'articulation 127 effectue seulement un mouvement perpendiculairement & la direction de translation de la barre d'actionnement 129, cette barre 129 est déplacée plus ou moins loin en fonction de la position
d'inclinaison de la bielle 128.
Dans le cas o le tourillon d'articulation 122 entre en coincidence avec l'axe 100, c'est-à-dire lorsque k = 0, il ne se produit aucune translation de la barre d'actionnement 129. Quand la distance de translation du tourillon d'articulation 122 par rapport & l'axe 100 est comprise entre les valeurs 0 et +k ou bien 0 et -k, on obtient respectivement des courbes qui sont situées entre l'axe des abscisses et la courbe désignée par +k ou bien la
courbe désignée par -k.
La translation maximale de la barre 129 correspond à la longueur 2.s de la partie Z' du trajet de tourillon Z. Dans le cas du mécanisme de transmission représenté sur les figures 9 et 10, on obtient les rapports indiqués sur la figure 12. Dans ce cas, la barre d'actionnement 129 reste à chaque fois immobile aussitôt que le tourillon d'articulation 127 se déplace sur la dérivation Z" du trajet Z. Dans des conditions normales de fonctionnement, c'est-a-dire lorsque l'appareil de commande 8 fonctionne sans erreur (Cf.figure 1), la position du tourillon d'articulation 122 est commandée à l'aide du moteur d'actionnement, non représenté. Aussitôt que l'appareil de commande 8 détecte une fonction erronée, le moteur d'actionnement, exempt d'irréversibilité, est immobilisé de sorte que le tourillon d'articulation 122 est déplacé vers le haut, sur les figures 7 à 10, aussi loin que possible par des ressorts, non représentés, ou d'autres moyens analogues. Les mécanismes de transmission représentés sur les figures 7 à 10 fonctionnent d'une façon correspondante, dans le cas d'une telle condition d'urgence, en relation
avec les courbes désignées par +k sur les figures 11 et 12.
Lorsque la direction de roues avant est actionnée dans un domaine central, il se produit un actionnement dans le même sens de la direction des roues arrière, auquel cas cependant les angles de braquage des roues restent petits par comparaison aux angles de braquage
des roues avant.
Lors d'un dépassement du domaine central précité, l'angle de braquage des roues arrière reste invariant; le cas échéant, l'angle de braquage des roues arrière peut également être réduit à cet égard. En principe, il existe également la possibilité, avec un dimensionnement correspondant des rayons R,r et d, de braquer les roues arrière en sens inverse des roues avant
pour de très grands angles de braquage de ces roues avant.
La forme de réalisation représentée sur les figures 13 et 14 se différencie du mécanisme de transmission représenté sur les figures 7 et 8 essentiellement par le fait que la partie tournante 120 entraîne la partie tournante 124 en forme de levier indirectement par l'intermédiaire de deux biellettes 131 et 132. Le tourillon d'articulation 122, mobile par translation dans la voie de guidage 121 de la partie tournante 120, pénètre dans la coulisse rectiligne 123, qui est disposée dans ce cas dans la biellette 131, qui peut pivoter autour d'un axe 133 parallèle à l'axe 100 de la partie tournante 120. La biellette 132 est montée de façon articulée par une de ses extrémités & l'extrémité libre de la biellette 131. L'autre extrémité de la biellette 132 est reliée de façon articulée avec un bras de la partie tournante 124, qui est agencé ici sous la forme d'un levier à deux bras comportant l'axe de pivotement 101. Les axes 101 et 133 sont espacés l'un de l'autre de telle sorte que les biellettes.131 et 132 forment une tringlerie analogue à une genouillère. Par ailleurs, le mécanisme de transmission des figures 13 et 14 correspond au mécanisme de
transmission des figures 7 et 8.
A la différence de la représentation des figures 13 et 14, selon laquelle la barre d'actionnement 129 est reliée avec le pignon 125 au moyen d'une bielle 128, l'accouplement fonctionnel entre la barre 129 et le pignon peut être réalisé d'une manière analogue au moyen d'une coulisse 130, comme cela est représenté dans la forme de
réalisation des figures 9 et 10.
Avec les mécanismes de transmission représentés sur les figures 13 et 14, il est possible d'obtenir les fonctions de transmissionqui ont été mises en évidence sur les figures 11 et 12; d'une façon encore plus précise
qu'avec les mécanismes de transmission des figures 7 à 10.
Claims (13)
1. Direction toutes-roues pour véhicules automobiles, comportant une direction de roues avant actionnée manuellement ainsi qu'une direction de roues arrière, dont l'angle de braquage correspondant peut être commandé en fonction de l'angle de braquage des roues avant et de la vitesse de marche de telle sorte que les roues arrière soient braquées en sens inverse des roues avant pour une faible vitesse de marche et dans le même sens que les roues avant pour une plus grande vitesse de marche -à chaque fois avec des angles de braquage plus petits que ceux des roues avant-, des organes de transmission de braquage des roues avant étant accouplés avec des organes de transmission de braquage des roues arrière par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission dont le rapport de transmission (rapport entre les angles de braquage des roues arrière et des roues avant) peut être réglé graduellement entre deux valeurs limites de polarités opposées, un moteur d'actionnement exempt d'irréversibilité étant prévu pour la commande du rapport de transmission, caractérisée en ce qu'un dispositif & ressort (23) a tendance à pousser un organe de transmission (17, 122) commandant le rapport de transmission, ou bien un élément (20, 22) accouplé de façon forcée à cet organe, jusque dans une position limite dans laquelle le mécanisme de transmission (5) assure une commande dans le même sens des roues avant et des roues arrière pour un rapport de
transmission maximal (AoHA / AaVA).
2. Direction toutes-roues selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de transmission (5) autorise seulement la transmission d'une force limitée ou
d'un couple limité.
3. Direction toutes-roues selon une des
revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la
transmission de force ou de couple entre les organes de transmission de braquage (3) des roues avant et le mécanisme de transmission (5) est limitée, par exemple par
unensemble de ressorts precontraint (9).
4. Direction toutes-roues selon une des
revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la direction
de roues arrière (7) est sollicitée élastiquement jusque
dans sa position de marche en ligne droite.
5. Direction toutes-roues selon une des-
revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'il est prévu
sur le côté de sortie du mécanisme de transmission (5) un servo-moteur (31) servant à la commande des roues arrière
et ayant un rapport de transmission pouvant être commandé.
6. Direction toutes-roues selon une des
revendications i à 5, caractérisée en ce que pour la
commande du mécanisme de transmission (5) il est prévu un ensemble d'actionnement hydraulique ou bien un ensemble à
cylindre-piston (16, 22; 26, 28).
7. Direction toutes-roues selon une des
revendications i à 6, caractérisée en ce que l'organe de
transmission (17, 122) commandant le rapport de transmission peut être maintenu dans une de ses positions limites au moyen d'un organe de verrouillage (36) qui peut être écarté de sa position de verrouillage par la force du moteur d'actionnement s'opposant au dispositif à ressort (23), par exemple par une pression produite dans l'ensemble
d'actionnement hydraulique ou l'ensemble & cylindre-piston.
8. Direction toutes-roues selon une des
revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le mécanisme
de transmission (5) qui convertit, avec 'un rapport de transmission pouvant être commandé, un mouvement de rotation -par exeuple du côté d'entrée- en un mouvement de translation -par exemple du côté de sortie-, en étant agencé de telle sorte qu'un axe d'articulation (17) ou analogue, qui relie fonctionnellement une partie tournante (châssis pivotant 12) ainsi que la partie mobile (barre
d'actionnement (15)) mobile en translation perpendiculai-
rement à l'axe de rotation de la partie tournante, est guid en translation, sur la partie mobile (15), en translation perpendiculairement à sa direction de translation et également perpendiculairement à son axe de rotation et.sur la partie tournante (12, 120)) sur une voie radiale par rapport à son axe de rotation et qui s'étend des deux côtés de l'axe de rotation, et en ce que le moteur d'actionnement
(16, 22; 26, 28) commande la position de l'axe d'articula-
tion (17) par rapport à la partie mobile en translation (15) ou bien par rapport à la partie mobile en rotation
(12) (figures et 2 et 3).
9. Direction toutes-roues selon une des
revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le mécanisme
de transmission convertit un mouvement de rotation du côté d'entrée, avec un rapport de transmission pouvant être commandé, en un mouvement de translation du côté de sortie, en étant agencé de telle sorte qu'une partie tournante (120) située du côté d'entrée, montée de façon stationnaire et dont le mouvement de rotation est prédéterminé par ou fonction de l'angle de braquage des roues avant, est accouplée avec une autre partie tournante (124), montée de
façon stationnaire et dont l'axe (101) est disposé excen-
triquement et parallèlement à l'axe (100) de la partie tournante (120) située du côté d'entrée, au moyen d'une partie d'articulation (122) guidée sur les parties tournantes (120, 124) dans des voies radiales (121, 123) et dont l'espacement par rapport & l'axe (100) d'une des parties tournantes (120) -notamment celle située du côté d'entrée-est modifiable de façon commandée au moyen du moteur d'actionnement, t4ndis qu'il est prévu sur l'autre partie tournante (124), à distance de son axe de rotation (101), une roue (125) qui roule sur ou dans une voie circulaire (126) stationnaire et centrée par rapport à l'axe de rotation (101) de l'autre partie tournante (124) et qui est accouplée, au moyen d'un tourillon d'articulation (127) ou analogue, disposé excentriquement sur elle, avec une barre (129) située du côté de sortie et mobile en translation perpendiculairement aux axes de rotation (100, 101) (figures 7 et 8).
10. Direction toutes-roues selon une des
revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le mécanisme
de transmission convertit un mouvement de rotation du côté d'entrée, avec un rapport de transmission pouvant être commandé, en un mouvement de translation du côté de sortie, en étant agencé de telle sorte qu'une partie tournante (120), située du côté d'entrée, montée de façon stationnaire et dont le mouvement de rotation est prédéterminé par ou fonction de l'angle de braquage des roues avant, est accouplée avec une autre partie tournante (131), montée de façon stationnaire et dont l'axe de rotation (133) est disposé excentriquement et parallèlement à l'axe de rotation (100) de la partie tournante (120) située du côté d'entrée, au moyen d'une partie d'articulation (122), guidée sur les parties tournantes (120, 131) dans des voies radiales (121, 123) et dont l'espacement par rapport à l'axe de rotation (100) d'une des parties tournantes (120) -notamment celle située du côté d'entrée- estmodifiable de façon commandée au moyen du moteur d'actionnement, tandis que sur l'autre partie tournante (131) est articulé, à distance de son axe de rotation (133), un levier (132) ou analogue gui relie fonctionnellement l'autre partie tournante (121) avec une troisième partie tournante (124) qui est montée de façon stationnaire sur un axe de rotation (101) orienté parallèlement à l'axe de rotation (100) de la partie tournante (120) située du côté d'entrée et qui porte une roue (125) espacée radialement de cet axe de rotation (101), qui roule sur ou dans une voie circulaire (126) stationnaire et centrée par rapport & l'axe de rotation (101) de la troisième partie tournante (124), la roue étant accouplée, au moyen d'un tourillon d'articulation (127) ou analogue, disposé excentriquement sur elle, avec une barre (129) située du côté de sortie et mobile en translation perpendiculairement aux axes de rotation (100, 101, 131)
(figures 13 et 14).
11. Direction toutes-roues selon une des
revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que la barre
(129) située du côté de sortie est reliée au moyen d'une bielle (128) avec le tourillon d'articulation (127) situé
du côté de la roue.
12. Direction toutes-roues selon une des
revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que le tourillon
d'articulation (127) situé du côté de la roue est mobile en translation /sur la barre (129) située du côté de sortie, dans ou sur un guide (coulisse 130) perpendiculairement a la direction de translation de la barre (129) située du
côté de sortie.
13. Direction toutes-roues selon une des
revendications 1 à 12, caractérisée en ce que l'organe de
transmission (17, 122) commandant le rapport de transmission, ou bien un élément (22) accouplé de façon forcée A cet organe, peut être arrêté et/ou verrouillé dans une des positions limites o le mécanisme de transmission assure une commande dans le même sens des roues avant et des roues arrière pour un rapport de transmission maximal
(figure 4).
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