FR2563172A1 - Dispositif de direction de vehicules, commutable selectivement entre un mode de direction manuelle et un mode de guidage transversal automatique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE GUIDAGE TRANSVERSAL ELECTRONIQUE POUR VEHICULES. LE SERVO-CYLINDRE 3 DE LA TRANSMISSION HYDRAULIQUE DE SERVO-DIRECTION INTERVENANT DANS UNE DIRECTION MANUELLE PEUT ETRE CONVERTI PAR COMMANDE DE SON DISTRIBUTEUR 11 EGALEMENT COMME UN ORGANE HYDRAULIQUE DE COMMANDE D'UN CIRCUIT ELECTRONIQUE DE REGULATION DU GUIDAGE TRANSVERSAL ELECTRONIQUE; CETTE COMMANDE EST ASSUREE, EN FONCTION DES SIGNAUX FOURNIS PAR UN DISPOSITIF DE REGULATION ELECTRONIQUE 101, AU MOYEN D'UN DISTRIBUTEUR AUXILIAIRE ELECTRO-HYDRAULIQUE 34; EN AGISSANT SUR LE DEBIT DE CE DISTRIBUTEUR AUXILIAIRE, ON APPLIQUE AU TIROIR 13 DU DISTRIBUTEUR PRINCIPAL 11 UNE DIFFERENCE DE PRESSION QUI ACTIONNE LE TIROIR EN CORRESPONDANCE A UNE MODIFICATION A APPORTER A L'ANGLE DE BRAQUAGE.

Description

La présente invention concerne un dispositif de direction pour véhicules,

commutable sélectivement entre un mode de direction manuelle et un mode de guidage transversal automatique, comportant une transmission hydraulique de servo-direction au moyen de laquelle peut être entrainé de façon réglable un organe de transmission accouplé à la tringlerie de direction avec assistance par une force auxiliaire produite par

un cylindre de travail associé à la transmission de servo-

direction, la commande de la sollicitation en pression du piston de travail dans le mode de direction manuelle étant effectuée par manoeuvre mécanique du tiroir d'un distributeur, et en outre un dispositif de réglage de position transversale agissant dans le mode de guidage transversal automatique du véhicule et qui produit,

après détermination de l'écart entre la position trans-

versale réelle du véhicule et sa position transversale

de consigne, un signal électrique d'une grandeur cor-

respondante qui sert à la commande d'un distributeur électro-hydrauliquedistributeur EHS - qui commande de son côté au moins indirectement la pression de sollicitation d'un organe d'actionnement assurant la

manoeuvre automatique des roues directrices du véhicule.

Un dispositif de ce genre est considéré comme connu par exemple d'après une note d'information du Ministère de la Recherche et de la Technologie de République Fédérale

Allemande: "Nahverkehrsforschung", 1982, pages 49-54.

Pour le guidage transversal automatique de véhi-

cules réalisé d'une manière électronique, on enfouit dans la surface de routes un câble directeur parcouru par un courant et dont le profil représente un trajet

imposé que doit suivre le véhicule. Autour de ce conduc-

teur, constitué par le càble directeur et parcouru par un courant, il s'établit un champ électromagnétique dont

1u puissance diminue à mesure qu'on s'éloigne du conducteur.

A partir de la grandeur du courant engendré dans des bo-

bines de mesure incorporées à un véhicule, on peut obte-

nir un signal proportionnelà l'éloignement par rapport au cable et à partir duquel on peut calculer la position transversale relative du véhicule par rapport au cable directeur. Les signaux d'antennes correspondant à des signaux de positions transversales et produits par un ensemble d'antennes se composant de bobines de mesure sont traités en môme temps qu'une série d'autres données de marche, comme par exemple la vitesse de marche, l'angle instantané de braquage, etc., et un signal de

commande est calculé le cas échéant en correspondance.

Ce signal de commande sert éventuellement à modifier l'angle de braquage pour que le véhicule puisse suivre

la route imposée prédéterminée. D'après un schéma hydrau-

lique du document précité, le signal électrique de com-

mande est appliqué à un distributeur électro-hydrauliaue dont l'actionnement assure la communication d'un côté d'un piston de travail avec le retour, et de l'autre c6té avec l'alimentation en pression. Le piston de travail est associé à un cylindre de manoeuvre, qui fait

pivoter au moins indirectement les roues dans une opéra-

tion de direction correspondante. Pour la marche classique avec direction manuelle, on dispose d'une servo-direction totalement indépendante. Pendant la marche avec guidage transversal commandé électroniquement, le cylindre de travail de la servo-direction, intégré d'une manière classique dans le carter de la transmission de direction, est désactivé par le fait que la mise en pression des chambres du cylindre est empêchée par ouverture d'une liaison de dérivation. Dans le cas d'une marche avec direction manuelle, la soupape prévue dans le conduit de dérivation reste par contre fermée. En dehors du dispositif de direction à commande manuelle, il est également prévu pour un guidage transversal un autre dispositif de direction indépendant comportant un cylindre de manoeuvre et un distributeur. La complexité technique du système hydraulique additionnel est ainsi importante

et, en outre, il est nécessaire de prévoir un volume ad-

ditionnel pour pouvoir disposer les installations hydrau- liques, qui créent en outre une augmentation importante de poids. Un autre inconvénient consiste en ce que, dans le cas d'un mode de guidage transversal, en cas d'urgence la direction ne peut pas être assurée simplement par une manoeuvre manuelle du volant par le conducteur car il doit

s'effectuer d'abord une commutation de la soupape de dé-

rivation. Un système hydraulique d'une complexité analogue est également constitué par le dispositif de direction conforme au brevet US-24 24 288. Dans ce cas, le guidage transversal est cependant assuré par un suivi optique d'une bande directrice continue de couleur claire placée

sur la route.

L'invention a pour but fondamental de simplifier le système hydraulique en réduisant ainsi ses dimensions

et en économisant du poids.

Ce problème est résolu en ce qu'également dans le cas d'une marche avec guidage transversal électronique,

le cylindre de travail associé à la transmission de servo-

direction sert d'organe de manoeuvre pour l'actionnement

automatique des roues directrices du véhicule et le dis-

tributeur EHS sert à la commande hydraulique de l'autre

distributeur. Le cylindre de travail contenu dans la servo-

direction utilisée pour une direction manuelle sert alors également de cylindre de direction dans le cas d'une marche du véhicule selon le mode de guidage transversal électronique. Ce problème est résolu par le fait que le distributeur associé sert, aussi bien pour la direction manuelle que pour la marche avec guidage transversal, à la régulation du débit hydraulique provenant du cylindre t563172 de travail et fournie àcelui-ci. Dans le cas d'une marche

avec guidage transversal, la position du tiroir du dis-

tributeur est commandée hydrauliquement par le fait que les faces frontales du tiroir sont sollicitées par les forces correspondant à la manoeuvre de direction. La

commande de l'écoulement de fluide vers les faces fron-

tales du tiroir est assurée par un distributeur auxiliaire électrohydraulique, qui est actionné en correspondance aux signaux de sortie d'un dispositif de régulation

électronique, qui produit des signaux de commande cor-

respondant au profil de la route de consigne. Du fait que le distributeur auxiliaire n'a à commander que de

faibles pressions, il peut être dimensionné en corres-

pondance.-En outre, on économise le poids et le volume

de montage d'un autre cylindre de travail. -

I1 est également avantageux que le circuit hydrau-

lique de dispositifs de direction conçus initialement seulement pour assurer une direction manuelle puisse être transformé ou adapté ultérieurement d'une manière simple pour servir également de système hydraulique pour

la marche sur piste avec guidage transversal électronique.

En outre, il est avantageux que, lors de l'utilisation d'un système hydraulique déjà confirmé, la sécurité contre un fonctionnement défectueux soit considérablement

augmentée. Il est également avantageux que, en cas d'ur-

gence, le conducteur puisse remplir immédiatement, sans autres mesures, la fonction de direction en saisissant simplement le volant et en contrôlant la force agissant

sur le distributeur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mis en évidence dans la suite de la des-

cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente un

schéma d'ensemble hydraulique d'un dispositif de servo-

direction, et également des coupes axiales de la transmission

de direction et du distributeur associé, ainsi qu'un dis-

tributeur auxiliaire électro-hydraulique représenté de

façon symbolique et qui reçoit ses impulsions de com-

mande en provenance d'un circuit de régulation, repré-

senté schématiquement du point de vue fonctionnel, en

vue d'un guidage transversal électronique.

La servo-direction 1 comporte un carter de trans-

mission 2, qui est agencé simultanément comme un servo-

cylindre 3 pour un piston de travail 4. Le piston de

travail 4 sépare l'une de l'autre deux chambres de tra-

vail 5, 6 qui sont reliées à un distributeur 11 par

l'intermédiaire de raccords 7, 8 et de conduits de pas-

sage de fluide sous pression 9, 10. Le tiroir 13 du dis-

tributeur 11, qui est intégré au carter de transmission

2 et dont l'axe est orienté perpendiculairement à la di-

rection longitudinale de la tige de direction 14, comporte

une gorge 12 dans laquelle s'accroche la règle de direc-

tion 16 reliée de façon monobloc à la noix de direction 15. La noix de direction 15 est montée de façon à exécuter -un mouvement de vissage sur la vis sans fin de direction

17 au moyen d'une rangée de billes 18. La tige de direc-

tion 14 est montée dans le carter de transmission de di-

rection 2 de façon à pouvoir évidemment tourner sans ce-

pendant pouvoir exécuter une translation axiale. La noix 15 peut exécuter par rapport à la vis sans fin 17 un mouvement de translation axiale seulement en coopération avec le

piston de travail 14, ainsi qu'avec un élément de cré-

maillère 19 guidé également sur la tige de direction 14.

L'élément de crémaillère 19 porte sur sa périphérie une

denture de crémaillère 20 qui est en prise avec un seg-

ment denté 21, qui est relié sans possibilité de rotation relative avec le levier de direction 22. Le raccord 50 du distributeur 11 est constamment relié à une pompe à fluide sous pression 23, qui est entraînée par le moteur du véhicule. Les raccords 51 et 52 du distributeur 11 servent de trous de retour pour le fluide provenant de

la pompe 23 ou des chambres de travail 5, 6 du servo-

cylindre 3. Les raccords 51 et 52 sont reliés à un con-

duit commun de retour 70, qui aboutit au réservoir 31.

Par l'intermédiaire des raccords 53 et 54 du distributeur 11, du fluide sous pression peut parvenir par l'intermédiaire des conduits 9, 10 aux raccords 7, 8 du servo-cylindre 3 et aux chambres de travail 5, 6. Les raccords 57 et 58 aboutissent aux chambres limites 24, 25 du carter de

distributeur dans lesquelles pénètrent les faces fron-

tales 26, 27 du tiroir de commande 13. Les raccords 57

et 58 sont reliés entre eux par l'intermédiaire de con-

duits 71, 72 et 73, avec interposition de deux étrangle-

ments constants 28 et 29. Le conduit 73 comporte en outre, dans une zone située entre les étranglements constants 28, 29, une liaison avec un conduit de retour 70. En considérant le sens d'écoulement, il est prévu en arrière de la dérivation, une soupape de régulation de pression 30 qui sert à la précompression du courant de

retour de fluide sous pression dans le tronçon de con-

duit situé en amont. Cette soupape maintient, indépen-

damment du débit, la pression hydraulique dans un tronçon correspondant du conduit de retour 70 à une valeur constante, pour autant que le distributeur à 2/2 voies 32 placé dans un conduit de dérivation 74 en parallèle à la soupape de régulation de pression 30 ne soit pas ouvert. Les chambres extrêmes 24, 25 sont également reliées directement, par l'intermédiaire de conduits 75, 76 et sans interposition des étranglements

constants 28, 29, avec les raccords 59 et 60 d'un dis-

tributeur auxiliaire 34. Les conduits 74 et 76 peuvent

être obturés au moyen d'un distributeur à 4/2 voies 33.

Le distributeur auxiliaire 34 est relié directement au réservoir de retour par l'intermédiaire du conduit

de retour 77.

Le distributeur principal 11 et le distributeur auxiliaire 34 sont avantageusement agencés comme des distributeurs àeffet d'étranglement. Ils fonctionnent, par exemple, selon le principe du centre ouvert avec respectivement quatre arêtes de distribution. En plus d'une position neutre centrale, il existe un nombre infini de positions intermédiaires de commande à effet d'étranglement variable. Cela signifie que, en cas de besoin, il est possible d'ouvrir plus ou moins largement ou de fermer, respectivement en sens inverses, des zones

d'étranglement dans des conduits correspondants et d'ob-

tenir ainsi un étranglement ou une augmentation du débit volumique et par conséquent une régulation des

pressions de travail en arrière des zones d'étranglement.

Le tiroir 13 du distributeur principal 11 est centré dans une position neutre centrale au moyen d'un ressort de centrage 37 précontraint. Les différentes positions de commande du distributeur auxiliaire électrohydraulique

34 sont établies par les impulsions électriques de com-

mande du circuit de régulation intervenant dans le gui-

dage transversal électronique. Le circuit électronique de régulation se compose dans l'essentiel d'un ensemble d'antennes 100, par exemple de bobines, dans lesquelles

est produit un signal de puissance de champ qui est fonc-

tion de l'espacement pour la position transversale ins-

tantanée du véhicule et qui est transmis à un dispositif de régulation 101. En dessous de la surface 103 de la route est enfoui un câble directeur 104 établissant un trajet imposé, parcouru par un courant et qui produit le champ électromagnétique mis en évidence par quelques

lignes concentriques 105 de puissance de champ constante.

L'organe de palpage, se présentant sous la forme d'une broche 110, qui s'applique contre une came 111 reliée rigidement au levier de direction 22, doit signifier que l'angle de braquage réel et instantané est mesuré de façon continue. Les directions dans lesquelles sont

transmis des signaux de mesure et de commande sont re-

présentées par des lignes en trait plein avec des flèches entre les différents organes de régulation. Le signal de commande émis par le dispositif de régulation 101 est amplifié dans un amplificateur 106 et est comparé dans un organe de comparaison 107 avec l'angle de braquage réel. Lorsque l'angle de consigne et l'angle réel sont différents, une position correspondante de commande est établie par un électro-aimant du distributeur auxiliaire 34. Dans le cas d'une marche avec commande manuelle, le distributeur 33 fermecomme indiqué le passage par les conduits 75 et 76. Dans ce cas, le distributeur 32 est ouvert. Le tiroir 13 du distributeur principal 11 est déplacé mécaniquement à partir de sa position neutre par rotation du volant, pour autant que la précontrainte du ressort 37 soit vaincue. Lorsque le tiroir 13 est déplacé par exemple vers la gauche, un courant de fluide sous pression provenant de la pompe 23 peut s'écouler, par l'intermédiaire du raccord 50 dans la position neutre du tiroir et par l'intermédiaire des raccords 51 et 52 vers le conduit de retour pour aboutir par l'intermédiaire du raccord 54 dans la chambre de travail 5. Par contre, la section du passage entre le raccord 50 et le raccord

53 est réduite, de méme que la section du passage aboutis-

sant par l'intermédiaire du raccord 52 au réservoir de récupération 31. Par contre, les sections de passage encore ouvertes entre le raccord 53 et le raccord 51 permettent à du fluide de s'écouler sans entrave de la chambre de travail 6 du servo-cylindre 3 jusque dans le réservoir de récupération 31. Sous l'effet de la

différence de pression, le piston de travail 4 est dé-

placé vers la droite, ce qui correspondrait à un braquage à droite de la direction. Après que l'angle désiré de braquage a été obtenu, un écoulement additionnel de fluide sous pression et le maintien de la différence de pression s'exerçant sur le piston de travail 4 ne sont plus nécessaires et le tiroir 13 revient à nouveau dans sa position neutre centrale car aucune force n'est plus exercée à son extrémité fourchue par l'intermédiaire de la règle de direction 15. Ce n'est que lorsque la direction est manoeuvrée dans le sens inverse que le tiroir de distribution 13 est amené dans la position opposée de commande, pour autant qu'une assistance soit nécessaire.

Le cas échéant, il est maintenant également pos-

sible de guider le véhicule en le commandant électro-

niquement. Le déplacement du tiroir de distribution 13 ne s'effectue alors plus par l'intermédiaire des couples exercés sur le volant et au moyen desquels le tiroir 13 est actionné par la règle de direction 16. Initialement, les distributeurs 32 et 33 peuvent être commutés de façon que le fluide sous pression débité par la pompe 23

puisse revenir par l'intermédiaire du distributeur auxi-

liaire 34 au réservoir de récupération 70. Le fluide débité par la pompe 23 passe initialement dans les raccords 51 et 52 pour parvenir dans le conduit 70, qui est relié, par l'intermédiaire des étranglements constants 28 et 29 avec les conduits 71 et 72 aboutissant

aux chambres extrêmes 25 et 26. En fonction de la posi-

tion de commande du distributeur auxiliaire 34, le fluide sous pression est plus ou moins accumulé dans les conduits 75 et 76 de sorte qu'il peut s'établir une différence de pression dans les chambres extrêmes 25 et 26. Sous l'effet de cette différence de pression, une force axiale agit sur le tiroir 13 pour le déplacer de

telle sorte que les chambres de travail 5 et 6 du servo-

cylindre 3 soient sollicitées par des pressions différentes.

Par régulation de la grandeur de la différence de pression

s'exerçant sur le tiroir 13, il est alors possible d'uti-

liser le servo-cylindre 3 de la servo-direction 1 pour assurer la direction dans le cas d'un guidage transversal automatique. A cet égard, il est cependant nécessaire de réduire ou d'augmenter, au moyen du distributeur auxi- liaire 34, l'écoulement de retour par les conduits 75

et 76 dans des directions inversées en correspondance.

C'est seulement dans une position neutre qu'il peut passer respectivement les mômes quantités de fluide sous pression dans les deux conduits 75 et 76. Dans

ce cas, l'angle instantané de braquage n'est pas modifié.

Le distributeur auxiliaire électro-hydraulique 34 conver-

tit un signal électrique analogique d'entrée en un si-

gnal analogique fluidique de sortie correspondant.

Le signal électrique de commande est fourni par l'organe de comparaison 107 du circuit de régulation électronique et il est appliqué par l'intermédiaire de conducteurs

électriques représentés en traits interrompus à l'électro-

aimant du distributeur auxiliaire 34. Le dispositif de régulation 101 est par exemple un microprocesseur, qui traite toutes les valeurs de mesure nécessaires et qui produit un signal représentant un angle de consigne, qui est appliqué par l'intermédiaire de l'amplificateur 106 à l'organe de comparaison 107. Lorsque l'angle de consigne diffère de l'angle réel, l'organe de comparaison

107 produit à sa sortie un signal de commande correspon-

dant. Dans des cas d'urgence particuliers, il peut être nécessaire de passer aussi rapidement que possible à un mode de direction manuelle. Cela peut etre réalisé d'une manière simple par le conducteur qui saisit le volant et qui exerce un moment de direction suffisamment grand pour que la force appliquée par la règle de direction au tiroir de distribution 13 soit supérieure à la force s'exerçant sur les faces frontales du tiroir par suite

de la différence de pression.

il

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de direction pour véhicules, commutable sélectivement entre un mode de direction manuelle et un mode de guidage transversal automatique, comportant une transmission hydraulique de servo-direction au moyen de laquelle peut être entraîné de façon réglable un organe de transmission accouplé à la tringlerie de direction avec

assistance par une force auxiliaire produite par un cy-

lindre de travail associé à la transmission de servo-

direction, la commande de la sollicitation en pression du piston de travail dans le mode de direction manuelle étant effectuée par manoeuvre mécanique du tiroir d'un distributeur, et en outre un dispositif de réglage de position transversale agissant dans le mode de guidage transversal automatique du véhicule et qui produit,

après détermination de l'écart entre la position trans-

versale réelle du véhicule et sa position transversale

de consigne, un signal électrique d'une grandeur cor-

respondante qui sert à la commande d'un distributeur électro-hydrauliquedistributeur EHS - qui commande de son côté au moins indirectement la pression de sollicitation d'un organe d'actionnement assurant la manoeuvre automatique des roues directrices du véhicule, caractérisé en ce qu'également dans le cas d'une marche avec guidage transversal électronique, le cylindre de travail associé à la transmission de servodirection

sert d'organe de manoeuvre pour l'actionnement automa-

tique des roues directrices du véhicule et le distri-

buteur EHS sert à la commande hydraulique de l'autre

distributeur.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces frontales du distributeur principal

peuvent être sollicitées en pression.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que les chambres extrêmes (24, 25) du distributeur principal (11) sont reliées d'un côté

respectivement à une source commune de fluide sous pres-

sion qui est placée entre des étranglements constants et elles sont reliées de l'autre côté à un réservoir de =récupération par l'intermédiaire de sections respectives

d'étranglement, réglables en sens inverses, du distribu-

teur EHS.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé

en ce que le fluide sous pression en retour du distribu-

teur principal (11) est accumulé dans un tronçon du con-

duit de retour (70) au moyen d'une soupape de commande de pression (30) et en ce que ce tronçon de conduit

sert de source commune de fluide sous pression.

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4,

caractérisé en ce que les conduits aboutissant au distri-

buteur EHS peuvent être obturés en vue d'une direction

manuelle au moyen d'une soupape de commande.