FR2877089A1 - Steering system simulation device for motor vehicle e.g. car, has pinions with teeth, which correspond to gear ratio of secondary shaft and one tooth, such that shaft turns one turn for rotation more than two turns of steering wheel - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE SIMULATION DE LA DIRECTION D'UN VEHICULE L'invention a pourDEVICE FOR SIMULATING THE DIRECTION OF A VEHICLE The invention
objet un dispositif de simulation du fonctionnement d'un système de direction de véhicule. object a device for simulating the operation of a vehicle steering system.
D'une façon générale, un véhicule tel qu'une automobile est muni d'un système de direction agissant sur des roues directrices et commandé, généralement, par un volant circulaire. En effet, alors que, dans un véhicule à deux roues, la commande de direction est directe, dans une automobile, on ménage, normalement, un rapport de démultiplication entre le volant et les roues directrices qui peuvent s'orienter entre deux positions extrêmes de braquage, de part et d'autre d'une position centrale de déplacement en ligne droite, le volant étant tourné, par exemple, d'environ trois tours, pour passer d'une position extrême à l'autre. Generally speaking, a vehicle such as an automobile is provided with a steering system acting on steered wheels and generally controlled by a circular steering wheel. Indeed, whereas, in a two-wheeled vehicle, the steering control is direct, in an automobile, it normally provides a gear ratio between the steering wheel and the steering wheels which can be oriented between two extreme positions of steering, on either side of a central position of displacement in a straight line, the steering wheel being rotated, for example, about three turns, to move from one extreme position to another.
Bien entendu, malgré le rapport de démultiplication, l'orientation des roues se traduit, pour le conducteur, par certaines sensations au niveau du volant. D'autre part, pour faciliter le maintien du véhicule en ligne droite, les roues sont montées de façon que, sans action sur le volant, elles soient rappelées naturellement en ligne droite et le conducteur ressent cet effet de rappel sur le volant. Of course, despite the gear ratio, the orientation of the wheels is reflected, for the driver, by certain sensations in the steering wheel. On the other hand, to facilitate the maintenance of the vehicle in a straight line, the wheels are mounted so that, without action on the steering wheel, they are naturally recalled in a straight line and the driver feels this effect of return on the steering wheel.
Lors de la mise au point d'un nouveau type de véhicule ou pour adapter un véhicule existant à l'évolution des besoins de la clientèle, il est nécessaire d'effectuer un certain nombre d'études ergonomiques portant, notamment, sur la position du conducteur pour un meilleur confort ou un certain type de conduite et, pour cela, il faut déterminer, en particulier, la position optimale du volant par rapport au siège du conducteur et au tableau de bord, son orientation, son diamètre, etc. Jusqu'à présent, ces études ergonomiques s'effectuaient à l'aide d'un dispositif d'essai appelé conformateur permettant d'étudier la position de conduite mais de telles études se déroulaient sans immersion réelle du conducteur en condition de conduite. When developing a new type of vehicle or adapting an existing vehicle to the changing needs of customers, it is necessary to carry out a certain number of ergonomic studies relating, in particular, to the position of the vehicle. driver for a better comfort or a certain type of driving and, for this, it is necessary to determine, in particular, the optimum position of the steering wheel relative to the driver's seat and the dashboard, its orientation, its diameter, etc. Until now, these ergonomic studies were conducted using a test device called shaper to study the driving position but such studies were conducted without real immersion of the driver in driving condition.
Certes, il est possible de tenir compte du résultat des études préalables pour réaliser un véhicule prototype avec certaines possibilités de réglages afin de tester les choix effectués mais le coût des études d'ergonomie est évidemment fortement augmenté. Admittedly, it is possible to take into account the results of the preliminary studies to make a prototype vehicle with some adjustment possibilities in order to test the choices made but the cost of the ergonomics studies is obviously greatly increased.
L'invention a pour objet de résoudre de tels problèmes grâce à un dispositif de simulation relativement peu onéreux permettant d'ajouter une tâche de conduite à un conformateur d'ergonomie en utilisant un véritable volant muni de diverses possibilités de réglages et associé à un siège de façon à pouvoir être testé par une personne se trouvant dans des conditions aussi proches que possible de la réalité. The object of the invention is to solve such problems by means of a relatively inexpensive simulation device making it possible to add a driving task to an ergonomics shaper by using a real steering wheel provided with various adjustment possibilities and associated with a seat so that it can be tested by a person in conditions as close as possible to reality.
En particulier, le dispositif peut être associé à tout système informatisé permettant de créer une visualisation du parcours d'un véhicule,afin de simuler une situation de conduite réaliste, par exemple sur route. In particular, the device can be associated with any computerized system for creating a visualization of the path of a vehicle, to simulate a realistic driving situation, for example on the road.
On connaît déjà des simulateurs de conduite utilisés pour des jeux avec ordinateurs et comportant un siège, un volant et des commandes ainsi qu'un moyen de simulation d'une circulation réelle, par exemple sur un écran ou dans un casque virtuel. Driving simulators used for games with computers and comprising a seat, a steering wheel and controls as well as a means of simulating real traffic, for example on a screen or in a virtual helmet, are already known.
Le document US-A-5 868 573 décrit, par exemple, un système de ce type comportant un volant monté sur une colonne de direction, et relié, par un système électronique, à un ordinateur muni d'un écran faisant apparaître une situation de conduite en tenant compte des actions exercées par le joueur sur le volant et, éventuellement d'autres commandes. US-A-5 868 573 describes, for example, a system of this type comprising a steering wheel mounted on a steering column, and connected, by an electronic system, to a computer with a screen showing a situation of conduct taking into account the actions of the player on the steering wheel and possibly other commands.
Le volant est monté sur un tube en élastomère dont la torsion exerce un couple de rappel en ligne droite et donne, par conséquent, au joueur, une certaine sensation de conduite. Un tel système n'est, cependant, pas suffisamment réaliste pour permettre de réaliser les études d'ergonomie nécessaires à la mise au point d'un véhicule automobile. The steering wheel is mounted on an elastomeric tube whose torsion exerts a restoring torque in a straight line and therefore gives the player a certain driving sensation. Such a system is, however, not realistic enough to allow the ergonomics studies necessary for the development of a motor vehicle.
Comme on le verra en détail dans la description qui va suivre, le dispositif de simulation selon l'invention permet, au contraire, de simuler de façon très réaliste les effets ressentis, en conduite réelle, au niveau du volant, en particulier le rapport de démultiplication existant habituellement entre les roues et le volant, la sensation de rappel en ligne droite et la sensation de traînée provenant de l'effet des roues sur la chaussée. As will be seen in detail in the following description, the simulation device according to the invention makes it possible, on the contrary, to simulate very realistically the effects felt, in real driving, at the steering wheel, in particular the ratio of gear ratio usually existing between the wheels and the steering wheel, the feeling of return in a straight line and the sensation of drag coming from the effect of the wheels on the roadway.
En outre, pour permettre de véritables études d'ergonomie, le système selon l'invention est paramétrable de façon à permettre la restitution de lois course-effort correspondant à différents types de systèmes de direction, par exemple bas de gamme, haut de gamme, utilitaire, poids lourd, etc. L'invention a donc pour objet un dispositif permettant de simuler,sans assistance électrique,et de façon aussi réaliste que possible, le fonctionnement d'un système de direction de véhicule orientable entre deux positions extrêmes, de part et d'autre d'une position centrale de déplacement en ligne droite, au moyen d'un volant de direction monté rotatif autour d'un axe. In addition, to allow real ergonomics studies, the system according to the invention is configurable so as to allow the restitution of race-effort laws corresponding to different types of steering systems, for example low-end, high-end, utility, heavy weight, etc. The invention therefore relates to a device for simulating, without electrical assistance, and as realistically as possible, the operation of a directional vehicle steering system between two extreme positions, on either side of a central position of displacement in a straight line, by means of a steering wheel rotatably mounted about an axis.
Conformément à l'invention, le dispositif de simulation comprend un premier arbre monté rotatif autour d'un premier axe et sur lequel est calé en rotation un volant de simulation semblable au volant de direction à simuler, un second arbre monté rotatif autour d'un second axe et sur lequel est calé en rotation un organe suiveur, un moyen de liaison cinématique entre le premier et le second arbre, avec un rapport de démultiplication déterminant une rotation d'au plus un tour du second arbre pour une rotation de n tour du premier arbre sous l'action du volant, avec une rotation de l'organe suiveur entre deux positions angulaires extrêmes, de part et d'autre d'une position centrale, et un moyen de rappel automatique et de maintien amovible, dans ladite position centrale, de l'organe suiveur et du second arbre avec le premier arbre et le volant de simulation. According to the invention, the simulation device comprises a first shaft rotatably mounted about a first axis and on which is rotated a simulation flywheel similar to the steering wheel to be simulated, a second shaft rotatably mounted around a second axis and on which is rotated a follower member, a kinematic connecting means between the first and the second shaft, with a gear ratio determining a rotation of at most one revolution of the second shaft for a rotation of n turn of the first shaft under the action of the steering wheel, with a rotation of the follower member between two extreme angular positions, on either side of a central position, and a means for automatic return and removable holding, in said central position , the follower member and the second shaft with the first shaft and the simulation flywheel.
Dans un mode de réalisation préférentiel, l'organe suiveur comprend un disque calé en rotation sur le second arbre, orthogonalement à l'axe de celui-ci et ayant un bord périphérique en forme de came comportant une partie circulaire centrée sur ledit axe et s'étendant sur un secteur circulaire supérieur à un demi-tour, entre deux extrémités arrondies de raccordement avec une partie plane perpendiculaire à un plan médian passant par ledit axe de rotation. In a preferred embodiment, the follower comprises a disk set in rotation on the second shaft, orthogonal to the axis thereof and having a cam-shaped peripheral edge having a circular portion centered on said axis and extending over a circular sector greater than half a turn between two rounded ends of connection with a flat portion perpendicular to a median plane passing through said axis of rotation.
Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le moyen de rappel et de maintien de l'organe suiveur dans la position centrale est un poussoir fixe en rotation et prenant appui élastiquement sur le bord périphérique de la came suivant une direction passant par l'axe du second arbre, de façon, d'une part à permettre la rotation du second arbre avec la came sous l'action du volant de simulation et, d'autre part, à exercer sur le second arbre, sans action sur le volant, un couple de rotation dirigé vers le plan médian de la partie plane par appui du poussoir sur l'une ou l'autre des extrémités arrondies de celle-ci, ledit couple étant transmis au premier arbre par le moyen de démultiplication pour le rappel et la maintien amovible du volant dans une position centrale. According to another preferred feature of the invention, the means for returning and holding the follower member in the central position is a pusher fixed in rotation and bearing resiliently on the peripheral edge of the cam in a direction passing through the axis of the second shaft, so as, firstly to allow the rotation of the second shaft with the cam under the action of the simulation wheel and, secondly, to exercise on the second shaft, without action on the steering wheel, a rotation torque directed towards the median plane of the flat part by pressing the pusher on one or other of the rounded ends thereof, said torque being transmitted to the first shaft by the reduction means for the recall and the Removable holding of the steering wheel in a central position.
De préférence, le moyen de démultiplication est un engrenage comportant au moins deux roues dentées calées en rotation, respectivement, sur chacun des deux arbres. Preferably, the gearing means is a gear comprising at least two toothed wheels rotated, respectively, on each of the two shafts.
Avantageusement, les roues dentées sont montées de façon amovible sur les arbres correspondants, ce qui permet, en cas de besoin,de modifier le rapport de démultiplication, par exemple pour adapter ce rapport, cas par cas, au système de direction à simuler. Advantageously, the gears are mounted removably on the corresponding shafts, which allows, if necessary, to change the gear ratio, for example to adapt this ratio, case by case, the steering system to simulate.
En outre, le moyen de rappel dans la position centrale exerce sur l'organe suiveur et le second arbre un effort réglable de façon que la sensation de rappel sur le volant de simulation, compte tenu du rapport de démultiplication, soit semblable à celle du système de direction à simuler. In addition, the biasing means in the central position exerts on the follower member and the second shaft an adjustable force so that the return sensation on the simulation wheel, taking into account the gear ratio, is similar to that of the system. direction to simulate.
De préférence, le dispositif comprend un moyen réglable de freinage de la rotation du second arbre pour le réglage de la vitesse de rappel de l'arbre secondaire,de façon à exercer sur le volant de simulation, compte tenu du rapport de démultiplication, un effet semblable à l'effet de traînée ressenti sur le volant du système de direction à simuler, lors d'un changement de direction. Preferably, the device comprises an adjustable means for braking the rotation of the second shaft for adjusting the return speed of the secondary shaft, so as to exert on the simulation wheel, taking into account the gear ratio, an effect similar to the drag effect felt on the steering wheel of the steering system to simulate, when changing direction.
Selon une autre caractéristique préférentielle, le dispositif comporte un moyen de limitation de la rotation de l'arbre secondaire sur un angle correspondant, compte tenu du rapport de démultiplication, à une rotation maximale de n tours de l'arbre primaire,en prenant appui, dans chaque sens de rotation, sur une butée fixe, de façon à simuler deux angles de braquage maximal par blocage de la rotation du volant de simulation de part et d'autre de la position centrale d'alignement en ligne droite. According to another preferred feature, the device comprises a means of limiting the rotation of the secondary shaft to a corresponding angle, taking into account the gear ratio, to a maximum rotation of n turns of the primary shaft, taking support, in each direction of rotation, on a fixed stop, so as to simulate two maximum steering angles by blocking the rotation of the simulation wheel on either side of the central position alignment in a straight line.
De façon particulièrement avantageuse, ce moyen de limitation de la rotation comporte une butée flottante permettant une rotation libre de l'organe suiveur sur un angle de rotation maximal pouvant aller jusqu'à environ deux tours de part et d'autre de la position centrale, ladite butée flottante bloquant alors la rotation du volant de simulation. Particularly advantageously, this means of limiting the rotation comprises a floating abutment allowing free rotation of the follower member on a maximum angle of rotation of up to about two turns on either side of the central position, said floating stop then blocking the rotation of the simulation flywheel.
Selon une autre caractéristique préférentielle, le premier et le second arbre sont montés rotatifs autour d'axes parallèles sur un carter formant une enceinte fermée remplie d'un fluide lubrifiant, à l'intérieur de laquelle est placé l'ensemble du mécanisme comportant les deux arbres, le moyen de liaison cinématique, l'organe suiveur et au moins une partie du moyen de rappel et de maintien en position centrale. According to another preferred feature, the first and second shafts are rotatably mounted about parallel axes on a casing forming a closed chamber filled with a lubricating fluid, inside which is placed the entire mechanism comprising the two shafts, the kinematic connecting means, the follower member and at least a portion of the return means and maintaining in central position.
De façon particulièrement avantageuse, l'ensemble du mécanisme est suspendu aux extrémités de deux bras formant un berceau de support, par l'intermédiaire de deux pivots alignés, ménagés, respectivement, aux extrémités de deux prolongements en forme d'oreille du couvercle du carter, s'étendant de part et d'autre de l'arbre primaire de façon que l'axe de suspension se trouve sensiblement au niveau du volant de simulation dont on peut ainsi régler l'inclinaison par rotation de mécanisme autour de l'axe de suspension, avec une possibilité de blocage dans la position choisie. Particularly advantageously, the entire mechanism is suspended at the ends of two arms forming a support cradle, by means of two aligned pivots formed respectively at the ends of two ear-shaped extensions of the casing cover. , extending on either side of the primary shaft so that the suspension axis is substantially at the level of the simulation wheel which can thus adjust the inclination by mechanism rotation about the axis of suspension, with a possibility of blocking in the chosen position.
D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, décrit à titre d'exemple non limitatif et représenté sur les dessins annexés. Other advantageous features of the invention will appear in the following description of a particular embodiment, described by way of non-limiting example and shown in the accompanying drawings.
La figure 1 est une vue de dessus, en coupe longitudinale, de l'ensemble du dispositif. Figure 1 is a top view, in longitudinal section, of the entire device.
La figure 2 est une vue de côté du dispositif. Figure 2 is a side view of the device.
La figure 3 est une vue d'ensemble du mécanisme, en coupe par un plan passant par les axes des deux arbres. Figure 3 is an overall view of the mechanism, in section through a plane passing through the axes of the two shafts.
La figure 4 est une vue en élévation de l'arbre secondaire. Figure 4 is an elevational view of the secondary shaft.
La figure 5 est une vue de détail montrant le moyen de rappel du volant, en coupe par un plan orthogonal à l'axe de l'arbre secondaire. Figure 5 is a detailed view showing the flywheel return means, in section through a plane orthogonal to the axis of the secondary shaft.
La figure 6 montre la position centrale et les deux positions extrêmes de rappel du volant en ligne droite. Figure 6 shows the central position and the two extreme positions of return of the steering wheel in a straight line.
La figure 7 est une vue de dessus du carter de mécanisme, le couvercle étant enlevé. Figure 7 is a top view of the mechanism housing with the cover removed.
La figure 8 est une vue de côté du carter, suivant la flèche H de la figure 7. La figure 9 est une vue de dessus du couvercle, avec arraché partiel. Figure 8 is a side view of the housing, along the arrow H of Figure 7. Figure 9 is a top view of the lid, with partial cutaway.
Les figures 10, 11 et 12 sont des vues en coupe du couvercle, respectivement selon les lignes II, Il II, III III, de la figure 8. Figures 10, 11 and 12 are sectional views of the lid, respectively along the lines II, II II, III III, of Figure 8.
La figure 13 est une vue partielle, en perspective, de la butée flottante et du couvercle. Figure 13 is a partial view, in perspective, of the floating stop and the cover.
Les figures 14 et 15 montrent la butée flottante, respectivement en vue de face et en coupe selon la ligne IV,IV de la figure 14. FIGS. 14 and 15 show the floating stop, respectively in front view and in section along line IV, IV of FIG. 14.
Sur la figure 1 on a représenté, en vue de dessus et en coupe partielle, l'ensemble du dispositif comportant, d'une façon générale, un mécanisme de simulation A actionné par un volant B et monté à l'intérieur d'un carter C porté par un support D et fermé par un couvercle C'. FIG. 1 shows, in a view from above and in partial section, the assembly of the device comprising, in a general manner, a simulation mechanism A actuated by a steering wheel B and mounted inside a housing. C carried by a support D and closed by a lid C '.
Le volant de direction B est fixé de façon amovible sur un arbre primaire 1(Figure 3), monté rotatif autour d'un axe 10 sur deux paliers écartés, respectivement un palier 11 monté dans un logement correspondant du carter C et un palier 11' monté dans un logement correspondant du couvercle C' de fermeture du carter. The steering wheel B is fixed in a detachable manner on a primary shaft 1 (FIG. 3), rotatably mounted about an axis 10 on two spaced apart bearings, respectively a bearing 11 mounted in a corresponding housing of the casing C and a bearing 11 ' mounted in a corresponding housing cover C 'closing the housing.
L'arbre primaire 1 de rotation du volant B est relié cinématiquement à un arbre secondaire 2 monté rotatif autour d'un axe 20 parallèle à l'axe 10 de l'arbre primaire, sur deux paliers écartés, respectivement 21 logé dans le carter C et 21' logé dans le couvercle C'. Les paliers 11, 11', 21, 21' sont des roulements à contact oblique et sont soumis à une charge de l'ordre de 4 à 5 daN appliquée par une bague à créneaux 14, 24. The primary shaft 1 of rotation of the flywheel B is kinematically connected to a secondary shaft 2 rotatably mounted about an axis 20 parallel to the axis 10 of the primary shaft, on two spaced bearings, respectively 21 housed in the housing C and 21 'housed in the lid C'. The bearings 11, 11 ', 21, 21' are angular contact bearings and are subjected to a load of the order of 4 to 5 daN applied by a crenellated ring 14, 24.
Coté volant,l'arbre primaire 1 reçoit,sur sa partie lisse extérieure au couvercle C',une entretoise d'interfaçage 16 permettant d'adapter,de façon amovible,tout type de volant sur l'arbre. On the flywheel side, the primary shaft 1 receives on its smooth portion outside the cover C ', an interface spacer 16 for removably adapting any type of flywheel on the shaft.
Comme le montre la figure 3 qui est une vue en coupe par un plan passant par les deux axes 10 et 20, le moyen de liaison cinématique entre les deux arbres 1 et 2 peut être constitué, simplement, par un engrenage 3 comprenant un pignon primaire 31 calé en rotation sur l'arbre primaire 1 et un pignon secondaire 32 calé en rotation sur l'arbre secondaire 2. As shown in Figure 3 which is a sectional view through a plane passing through the two axes 10 and 20, the kinematic connecting means between the two shafts 1 and 2 may be constituted simply by a gear 3 comprising a primary gear 31 set in rotation on the primary shaft 1 and a secondary pinion 32 set in rotation on the secondary shaft 2.
Selon les diamètres et le nombre de dents des deux pignons 31, 32 l'engrenage 3 assure un certain rapport de démultiplication déterminant une rotation d'environ un tour de l'arbre secondaire 2 pour une rotation de plusieurs tours de l'arbre primaire 1 sous l'action du volant B. Avantageusement, le pignon primaire 31 et le pignon secondaire 32 comportent, respectivement, 17 et 37 dents, ce qui correspond à un rapport de démultiplication de 2, 17. De la sorte, l'arbre secondaire 2 tourne d'environ un tour pour une rotation d'un peu plus de deux tours du volant B. Un tel rapport présente, en effet, l'avantage d'un encombrement limité permettant de placer l'ensemble du mécanisme dans un carter assez peu encombrant pour s'inclure au-dessous du volant sans gêner la position de conduite. Cependant, pour simuler le rapport de démultiplication habituel entre le volant d'une automobile et les deux angles extrêmes de braquage des roues, il est préférable de permettre une rotation supplémentaire du volant au moyen d'un système de butée flottante qui sera décrit plus loin. According to the diameters and the number of teeth of the two pinions 31, 32 the gear 3 provides a certain gear ratio determining a rotation of about one turn of the secondary shaft 2 for a rotation of several revolutions of the primary shaft 1 under the action of the steering wheel B. Advantageously, the primary gear 31 and the secondary gear 32 comprise, respectively, 17 and 37 teeth, which corresponds to a reduction ratio of 2, 17. In this way, the secondary shaft 2 rotates about one turn for a rotation of a little more than two turns of the flywheel B. Such a ratio has, in fact, the advantage of limited space to place the entire mechanism in a housing very little bulky to fit below the steering wheel without interfering with the driving position. However, to simulate the usual gear ratio between the steering wheel of an automobile and the two extreme angles of wheel deflection, it is preferable to allow additional rotation of the steering wheel by means of a floating stop system which will be described later. .
Pour simuler la réaction des roues sur le volant, le dispositif comporte un organe suiveur 4 calé en rotation sur l'arbre secondaire 2. Celui-ci est muni, à cet effet, d'une collerette 22 orthogonale à l'axe 20 et placée entre deux portées cylindriques, respectivement une portée arrière 23 sur laquelle est enfilé le pignon secondaire 32 et une portée avant 23' sur laquelle est enfilé un disque circulaire 4 constituant l'organe suiveur (Figure 4). L'ensemble est solidarisé par plusieurs vis 33 (Figure 3) ,passant dans des orifices alignés,ménagés respectivement sur le pignon 32, le disque 4 et le plateau 22. To simulate the reaction of the wheels on the steering wheel, the device comprises a follower member 4 set in rotation on the secondary shaft 2. The latter is provided, for this purpose, with a flange 22 orthogonal to the axis 20 and placed between two cylindrical bearing surfaces, respectively a rear bearing surface 23 on which is threaded the secondary pinion 32 and a front seat 23 'on which is threaded a circular disc 4 constituting the follower member (Figure 4). The assembly is secured by several screws 33 (FIG. 3) passing through aligned orifices formed respectively on pinion 32, disk 4 and plate 22.
Comme le montre la figure 5, le disque 4 forme, sur sa périphérie, une came 40 comportant, sur environ un quadrant, une partie plane 41 reliée par des arrondis 42, 42' à une partie circulaire 43 qui s'étend sur environ 3/4 de tour. As shown in FIG. 5, the disc 4 forms, on its periphery, a cam 40 having, on about one quadrant, a flat portion 41 connected by rounded ends 42, 42 'to a circular portion 43 which extends over approximately 3 / 4 of a turn.
La partie plane 41 de l'organe suiveur 4 constitue un plat d'indexation de l'arbre secondaire 2 dans une position moyenne du volant B qui simule la position de circulation en ligne droite du volant de direction d'une automobile, avec rappel du volant dans cette position zéro. The flat portion 41 of the follower member 4 constitutes an indexing plate of the secondary shaft 2 in an average position of the steering wheel B which simulates the straight-line driving position of the steering wheel of an automobile, with a reminder of the flying in this zero position.
A cet effet, l'organe suiveur 4 est associé à une butée élastique 5 logée dans une partie en forme de douille cylindrique 64 solidaire du carter C du mécanisme et centrée sur un axe 50 perpendiculaire à l'axe 20 de l'arbre primaire 2. For this purpose, the follower member 4 is associated with a resilient abutment 5 housed in a portion in the form of a cylindrical sleeve 64 secured to the casing C of the mechanism and centered on an axis 50 perpendicular to the axis 20 of the primary shaft 2 .
La butée 5 comporte un corps cylindrique 52 enfilé dans la douille 64 di carter et constitué de deux parties solidarisées par une vis 51 et comportant chacune un alésage borgne dans lequel est enfilé une extrémité d'un ressort 53, respectivement une partie avant 52a qui forme un poussoir prenant appui sur la came 40 et une partie arrière 52b solidaire d'un bouton de réglage 54 et munie d'un filetage 52c qui engrène dans un filetage conjugué ménagé à l'extrémité de la face interne de la douille fixe 64. The abutment 5 comprises a cylindrical body 52 threaded into the casing socket 64 and consisting of two parts secured by a screw 51 and each having a blind bore in which is threaded an end of a spring 53, respectively a front portion 52a which forms a pusher bearing on the cam 40 and a rear portion 52b secured to a control knob 54 and provided with a thread 52c which meshes with a conjugate thread formed at the end of the inner face of the fixed sleeve 64.
Au montage, le ressort 53 est légèrement comprimé par la vis 51 sur laquelle est monté coulissant le bouton 54 qui, en se vissant plus ou moins dans la douille fixe 64, permet d'exercer un effort modulé sur le ressort 53 plus ou moins comprimé entre la partie réglable 52b et le poussoir 52a qui prend appui sur le profil extérieur 40 de l'organe suiveur 4. On assembly, the spring 53 is slightly compressed by the screw 51 on which is slidably mounted the button 54 which, by screwing more or less in the fixed sleeve 64, allows to exert a modulated force on the spring 53 more or less compressed between the adjustable portion 52b and the pusher 52a which bears on the outer profile 40 of the follower member 4.
Dans la position moyenne du volant de simulation B représentée sur la figure 6a, l'organe suiveur 4 est orienté de façon que le plat d'indexation 41 soit orthogonal à un plan médian P1 de la butée 5, passant par l'axe 50 de celle-ci et dans lequel est placé l'axe 20 de l'arbre secondaire 2. In the average position of the simulation flywheel B shown in FIG. 6a, the follower member 4 is oriented so that the indexing plate 41 is orthogonal to a median plane P1 of the abutment 5, passing through the axis 50 of this and in which is placed the axis 20 of the secondary shaft 2.
Comme le montrent les figures 6b et 6c, lorsque l'arbre primaire 1 actionné par le volant B commande, à partir de la position moyenne 6a, une rotation dans un sens ou dans l'autre de l'arbre secondaire 2 sur lequel est calée la came 40, la partie arrondie 42, 42' placée à l'extrémité correspondante du plat 41 tend à repousser le poussoir 52a contre l'action du ressort 53 qui exerce sur l'organe suiveur 4 un effort décalé latéralement par rapport à l'axe 50 du poussoir, déterminant un couple de rotation tendant à ramener l'organe suiveur 4 dans la position d'alignement représentée sur la figure 6a. Ce couple de rappel est transmis par l'engrenage 3 à l'arbre primaire 1 et au volant de simulation B et se traduit par une sensation de rappel en ligne droite analogue à celle qui est produite par effet de chasse sur le volant d'un véhicule. As shown in Figures 6b and 6c, when the primary shaft 1 actuated by the flywheel B controls, from the average position 6a, a rotation in one direction or the other of the secondary shaft 2 on which is wedged the cam 40, the rounded portion 42, 42 'placed at the corresponding end of the plate 41 tends to push the pusher 52a against the action of the spring 53 which exerts on the follower member 4 a shifted force laterally relative to the 50 axis of the pusher, determining a torque of tending to bring the follower member 4 in the alignment position shown in Figure 6a. This return torque is transmitted by the gear 3 to the primary shaft 1 and the simulation wheel B and results in a straight-line return sensation similar to that which is produced by the effect of hunting on the steering wheel of a vehicle.
La butée élastique 5 permet ainsi d'établir le point zéro d'équilibre en ligne droite et de simuler les efforts de sortie vers la gauche ou la droite, tout en assurant les rappels au point zéro. The elastic stop 5 thus makes it possible to establish the equilibrium zero point in a straight line and to simulate the output forces to the left or the right, while ensuring the zero point recalls.
Ce couple de rappel diminue puis s'annule lorsque l'une ou l'autre des parties arrondies 42,42' arrive dans l'alignement de l'axe 50, dans la position représentée sur les figures 6b et 6c. Si la rotation de l'arbre secondaire 2 se poursuit, le poussoir 52 prend appui, alors, sur la partie circulaire 43 de l'organe suiveur 4. This restoring moment decreases and then vanishes when one or other of the rounded portions 42, 42 'arrives in alignment with the axis 50, in the position shown in FIGS. 6b and 6c. If the rotation of the secondary shaft 2 continues, the pusher 52 is supported, then, on the circular portion 43 of the follower member 4.
II se produit ainsi un frottement qui fait apparaître un effet de traînée pouvant reproduire les différentes courbes d'effort au niveau de la jante du volant par l'intermédiaire de l'arbre secondaire 2. There is thus a friction which shows a drag effect that can reproduce the different force curves at the rim of the steering wheel via the secondary shaft 2.
Suivant le tarage du ressort 53 qui peut être facilement remplacé, de par sa conception modulaire, les effets de rappel et d'indexation peuvent être plus ou moins rapides et puissants. According to the calibration of the spring 53 which can be easily replaced, by its modular design, the effects of recall and indexing can be more or less fast and powerful.
Pour favoriser les glissements, l'ensemble du mécanisme comprenant l'arbre primaire 1, l'engrenage 3, l'arbre secondaire 2 et l'organe suiveur 4, barbotte dans de l'huile contenue dans le carter de mécanisme C fermé par un couvercle C'. To promote sliding, the entire mechanism comprising the primary shaft 1, the gear 3, the secondary shaft 2 and the follower member 4, bullets in oil contained in the mechanism housing C closed by a lid C '.
Ce carter C représenté en détail sur les figures 7 et 8, forme un boîtier creux 6 limitant deux espaces cylindriques imbriqués, centrés sur les deux axes parallèles 10, 20 et ayant un fond 60 dans lequel sont ménagés deux évidements, respectivement 61 centré sur l'axe 10 et 62 centré sur l'axe 20, dans lesquels viennent se placer, respectivement, les roulements arrière 11, 21, des deux arbres 1, 2. This casing C, shown in detail in FIGS. 7 and 8, forms a hollow casing 6 limiting two nested cylindrical spaces, centered on the two parallel axes 10, 20 and having a bottom 60 in which are formed two recesses, respectively 61 centered on the axis 10 and 62 centered on the axis 20, in which are placed, respectively, the rear bearings 11, 21, of the two shafts 1, 2.
Le bord supérieur 63 du boîtier 6 forme une platine sur laquelle vient s'appliquer, avec interposition d'un joint d'étanchéité, à la manière d'une culasse, le bord inférieur 63' du couvercle C' qui comporte une plaque 60' dans laquelle sont ménagés deux logements 61', 62' pour les paliers avant 11', 21' des deux arbres 1,2. The upper edge 63 of the housing 6 forms a plate on which is applied, with the interposition of a seal, in the manner of a cylinder head, the lower edge 63 'of the cover C' which comprises a plate 60 ' in which are formed two housing 61 ', 62' for the front bearings 11 ', 21' of the two shafts 1,2.
Comme le montre la figure 4, l'arbre 2 est constitué de deux parties emboîtées l'une dans l'autre, une partie arrière 2a portant le roulement arrière 21, le pignon 32 et la came 4 et une partie avant 2b portant le roulement avant 21' et une butée flottante 8 qui sera décrite plus loin. L'ensemble est solidarisé par une charge de l'ordre de 4 à 5 daN appliquée par une bague à créneaux 24, (figure 3) s'insérant dans le logement 62' du couvercle C' et prenant appui sur celui-ci. As shown in Figure 4, the shaft 2 consists of two parts nested one in the other, a rear portion 2a carrying the rear bearing 21, the pinion 32 and the cam 4 and a front portion 2b bearing the bearing before 21 'and a floating stop 8 which will be described later. The assembly is secured by a load of the order of 4 to 5 daN applied by a crenel ring 24, (Figure 3) inserted into the housing 62 'of the lid C' and bearing on it.
De même, le volant B peut être fixé sur l'arbre primaire 1 de la façon décrite plus haut et l'arbre est soumis à une charge appliquée par une bague à créneaux 14 qui vient s'insérer dans le logement 61 du boîtier 6. Similarly, the flywheel B can be fixed on the primary shaft 1 as described above and the shaft is subjected to a load applied by a crenel ring 14 which is inserted into the housing 61 of the housing 6.
Le boîtier 6 qui est une pièce moulée, comporte d'autre part une partie en forme de douille 64 centrée sur un axe 50 coupant l'axe 20 de l'arbre secondaire, perpendiculairement à celui-ci, et dans lequel est montée la butée 5 de la façon décrite plus haut. The casing 6, which is a molded part, furthermore comprises a sleeve-shaped part 64 centered on an axis 50 intersecting the axis 20 of the secondary shaft, perpendicularly thereto, and in which the abutment is mounted. 5 as described above.
Pour supprimer tous les jeux de fonctionnement entre le pignon primaire 31 qui peut avantageusement être réalisé en nylon et le pignon secondaire 32, la face interne de ce dernier forme un cône à faible pente dans lequel se loge un cône d'expansion 34 ayant un profil conjugué, qui est monté coulissant sur la portée 23 de l'arbre 2 et dans lequel s'engagent les vis de blocage 33 qui traversent la collerette 22 et le disque de came 4 et sont accessibles, l'une après l'autre, par un orifice 22' ménagé dans le couvercle C' de fermeture du carter. To eliminate all the operating clearances between the primary pinion 31 which can advantageously be made of nylon and the secondary pinion 32, the inner face of the latter forms a low-slope cone in which is housed an expansion cone 34 having a profile. conjugated, which is slidably mounted on the bearing surface 23 of the shaft 2 and in which engage the locking screws 33 which pass through the flange 22 and the cam disk 4 and are accessible, one after the other, by an orifice 22 'formed in the lid C' for closing the housing.
Il est ainsi possible, en réglant la position du cône d'expansion 34, de comprimer plus ou moins le profil intérieur du pignon 32 en dilatant légèrement son diamètre primitif. Cette dilatation est modulable par plage suivant l'épaisseur d'une rondelle de limitation 35 logée dans le fond du pignon 32 et interposée entre celui-ci et le cône d'expansion 34. It is thus possible, by adjusting the position of the expansion cone 34, to compress more or less the inner profile of the pinion 32 by slightly expanding its original diameter. This expansion can be varied by range depending on the thickness of a limiting washer 35 housed in the bottom of the pinion 32 and interposed between the latter and the expansion cone 34.
Par ailleurs, le roulement arrière 21 de l'arbre secondaire 2 prend appui sur le fond du logement 62 par une bague d'étanchéité 26 montée sur une portée 23b de l'arbre 2 et celui-ci est prolongé vers l'arrière, à l'extérieur du carter, par une partie 23c sur laquelle est monté un système de frein à disque interposé entre le fond 65 de l'évidement 62 et une partie d'appui 66 fixée sur le carter. Ce système de frein comporte un disque de frottement 36 solidarisé en rotation avec l'arbre de came 2 par un clavetage par plats combinés et sur lequel vient se coller un plateau 37 mobile axialement et bloqué en rotation par des pions 27' avec le prolongement 66 du carter. Une rondelle Belleville 38 servant d'amortisseur est interposée entre le plateau 37 et une cuvette 27 repoussée par une vis de réglage 28 prenant appui sur le prolongement 66 du carter de façon à appliquer un effort axial réglable sur le système de freinage. Ce système permet ainsi de régler la vitesse de rappel de la came en position centrale d'alignement du volant B. La combinaison de ces différentes fonctions permet ainsi d'obtenir le réalisme souhaité du rendu d'effort que l'on perçoit à la conduite d'un véhicule. Furthermore, the rear bearing 21 of the secondary shaft 2 is supported on the bottom of the housing 62 by a sealing ring 26 mounted on a bearing surface 23b of the shaft 2 and the latter is extended towards the rear, the outside of the housing, by a portion 23c on which is mounted a disc brake system interposed between the bottom 65 of the recess 62 and a bearing portion 66 fixed to the housing. This brake system comprises a friction disc 36 secured in rotation with the cam shaft 2 by a keying by combined plates and on which is adhered a plate 37 movable axially and locked in rotation by pins 27 'with the extension 66 crankcase. A Belleville washer 38 serving as a buffer is interposed between the plate 37 and a bowl 27 pushed by a set screw 28 bearing on the extension 66 of the housing so as to apply an adjustable axial force on the braking system. This system thus makes it possible to adjust the return speed of the cam in the central alignment position of the flywheel B. The combination of these various functions thus makes it possible to obtain the desired realism of the rendering of effort that is perceived at the driving of a vehicle.
Par ailleurs, l'arbre primaire 1 portant le volant B reçoit une fonction permettant de connaître en temps réel la position angulaire du volant sur son axe de rotation 10. Moreover, the primary shaft 1 carrying the wheel B receives a function making it possible to know in real time the angular position of the steering wheel on its axis of rotation 10.
Par exemple, l'arbre primaire 1 peut être prolongé au-delà du fond 60 du carter C par une partie arrière portant un codeur numérique 15 de type connu fixé sur le plateau mobile de frein 37 lui-même bloqué en rotation par rapport au carter et ayant une bague intérieure bloquée en rotation sur l'arbre 1 par une vis de serrage. For example, the primary shaft 1 can be extended beyond the bottom 60 of the casing C by a rear portion carrying a digital encoder 15 of known type fixed on the movable brake plate 37 itself locked in rotation relative to the housing and having an inner ring locked in rotation on the shaft 1 by a clamping screw.
Il est également possible de régler la position angulaire du volant de simulation B respectivement autour d'un axe horizontal et d'un axe vertical. It is also possible to adjust the angular position of the simulation wheel B respectively around a horizontal axis and a vertical axis.
A cet effet, l'ensemble du mécanisme est monté sur un berceau de support fixe D de la façon représentée schématiquement sur les figures 1 et 2. For this purpose, the entire mechanism is mounted on a fixed support cradle D in the manner shown diagrammatically in FIGS. 1 and 2.
Ce berceau D est constitué d'une pièce en forme de U comportant une base plane 71 boulonnée sur une platine inclinée 73 montée sur un bâti fixe, et deux bras 72, 72' écartés l'un de l'autre, entre lesquels vient s'insérer l'ensemble du mécanisme de simulation A qui est avantageusement suspendu, autour d'un axe 70, sur les deux bras 72, 72 du support D. A cet effet, le couvercle C' du carter comporte deux prolongements écartés en forme d'oreilles 65, munis respectivement, à leurs extrémités, d'alésages filetés 65' centrés sur un même axe orthogonal à l'axe 10 de l'arbre primaire 1 et dans lesquels viennent se visser deux pivots 74 tournant librement dans des orifices ménagés aux extrémités des deux bras 72, 72' du support D et centrés sur un axe 70. This cradle D consists of a U-shaped part comprising a flat base 71 bolted to an inclined plate 73 mounted on a fixed frame, and two arms 72, 72 'spaced apart from each other, between which comes s inserting the assembly of the simulation mechanism A which is advantageously suspended, about an axis 70, on the two arms 72, 72 of the support D. For this purpose, the cover C 'of the housing comprises two spaced extensions in the form of ears 65, respectively provided at their ends, threaded bores 65 'centered on the same axis orthogonal to the axis 10 of the primary shaft 1 and in which are screwed two pivots 74 freely rotating in orifices provided at ends of the two arms 72, 72 'of the support D and centered on an axis 70.
Chaque bras 72, 72' (Figure 2) est muni, d'autre part, d'un orifice oblong 75 en forme d'arc de cercle centré sur l'axe 70 et dans lequel passe une tige 76 ayant une extrémité filetée qui s'engage dans un alésage fileté intérieurement 66, ménagé à la base de chaque oreille 65 du couvercle C'. Chaque tige 76 est fixée en rotation sur un bouton de serrage 76' prenant appui sur le flasque correspondant 72, 72' du support D. Ainsi, comme le montre la figure 2, l'ensemble du dispositif de simulation peut tourner autour de l'axe 70 de façon à régler l'inclinaison du volant B, les boutons 76' étant desserrés pour permettre le coulissement libre des tiges 76 dans les orifices oblongs 75 des deux bras 72, 72'. Le dispositif est ensuite bloqué dans la position angulaire choisie en vissant les boutons 76' de façon à serrer le couvercle C' entre les bras 72, 72'. Each arm 72, 72 '(FIG. 2) is provided, on the other hand, with an oblong aperture 75 in the shape of a circular arc centered on the axis 70 and through which a rod 76 having a threaded end which engages in an internally threaded bore 66 formed at the base of each ear 65 of the lid C '. Each rod 76 is fixed in rotation on a clamping knob 76 'bearing on the corresponding flange 72, 72' of the support D. Thus, as shown in FIG. 2, the assembly of the simulation device can rotate around the axis 70 so as to adjust the inclination of the wheel B, the buttons 76 'being loosened to allow the free sliding of the rods 76 in the oblong holes 75 of the two arms 72, 72'. The device is then locked in the selected angular position by screwing the buttons 76 'so as to tighten the cover C' between the arms 72, 72 '.
Cette position angulaire peut être réglée manuellement au moyen d'un bouton de relevage 67 placé face à l'opérateur, sur la partie supérieure avant du boîtier 6 du dispositif. Un secteur gradué 77 permet de repérer la position angulaire du dispositif au moyen d'un index solidaire du boîtier et tournant avec lui autour de l'axe 70. L'inclinaison du volant peut ainsi être réglée sur un angle de 0 à 20 , par exemple. This angular position can be manually adjusted by means of a lifting button 67 placed facing the operator, on the upper front of the housing 6 of the device. A graduated sector 77 identifies the angular position of the device by means of an index integral with the housing and rotating with it about the axis 70. The inclination of the steering wheel can thus be set to an angle of 0 to 20, by example.
La platine 73 de fixation de la base 71 du berceau D est ménagée sur un bloc de liaison 7, avec une possibilité de réglage de son orientation autour d'un axe vertical,par exemple sur un angle de 30 à 35 . Cette disposition permet de fixer le dispositif sur tout type de support, par exemple en laboratoire, sur un simulateur mobile ou sur une maquette de véhicule. The plate 73 for fixing the base 71 of the cradle D is formed on a connecting block 7, with a possibility of adjusting its orientation about a vertical axis, for example at an angle of 30 to 35. This arrangement makes it possible to fix the device on any type of support, for example in the laboratory, on a mobile simulator or on a vehicle model.
Un index I permet de repérer l'orientation choisie. An index I makes it possible to locate the chosen orientation.
Comme indiqué plus haut, l'arbre primaire 1 et l'arbre secondaire 2 sont liés cinématiquement par deux pignons comportant avantageusement dix-sept dents pour le pignon primaire 31 et trente-sept dents pour le pignon secondaire 32, ce qui assure un rapport de démultiplication de 2,17. As indicated above, the primary shaft 1 and the secondary shaft 2 are kinematically linked by two gears advantageously comprising seventeen teeth for the primary pinion 31 and thirty-seven teeth for the secondary pinion 32, which ensures a ratio of reduction of 2.17.
Ce rapport permet de limiter l'encombrement du mécanisme et de donner au carter C un volume relativement faible lui permettant de bien s'insérer dans un moyen d'essai ergonomique sans gêner la disposition d'accessoires tels que comodo, tableau de bord,...etc. This ratio makes it possible to limit the size of the mechanism and to give the casing C a relatively small volume enabling it to fit into an ergonomic test means without interfering with the arrangement of accessories such as comodo, dashboard. ..etc.
D'autre part, tout en assurant une assez grande démultiplication dans un espace relativement faible, il permet d'éviter l'utilisation de modules miniaturisés et coûteux. On the other hand, while ensuring a relatively large reduction in a relatively small space, it avoids the use of miniaturized and expensive modules.
Un tel rapport est adapté à la simulation d'une conduite sur route pour laquelle la rotation du volant, de part et d'autre de sa position d'alignement en ligne droite, reste relativement limitée mais, en revanche, ne permet pas un angle de rotation semblable à celui du volant d'un véhicule qui est habituellement supérieur à trois tours entre les deux positions de braquage maximal, respectivement gauche et droite, pour lesquels la colonne de direction vient en butée. Such a ratio is adapted to the simulation of a driving on the road for which the rotation of the steering wheel, on either side of its straight line alignment position, remains relatively limited but, on the other hand, does not allow an angle rotation similar to that of the steering wheel of a vehicle which is usually greater than three turns between the two maximum steering positions, respectively left and right, for which the steering column abuts.
C'est pourquoi le dispositif est muni avantageusement d'une butée flottante qui apporte une démultiplication supplémentaire permettant d'obtenir un arrêt franc respectivement à gauche et à droite avec un angle de rotation maximal du volant de simulation B supérieur à trois tours. This is why the device is advantageously provided with a floating abutment which provides additional gearing to obtain a free stop respectively left and right with a maximum rotation angle of the simulation wheel B greater than three revolutions.
Comme indiqué plus haut, l'arbre secondaire 2 est constitué avantageusement de deux parties emboîtées l'une dans l'autre et solidarisées par une charge axiale appliquée par la bague à créneaux 24, respectivement une partie arrière 2a portant le pignon secondaire 32, l'organe suiveur 4 et le roulement arrière 21 et une partie avant 2b portant le roulement avant 21' et la butée flottante 8. As indicated above, the secondary shaft 2 advantageously consists of two parts nested one inside the other and secured by an axial load applied by the crenellated ring 24, respectively a rear portion 2a carrying the secondary pinion 32, follower member 4 and the rear bearing 21 and a front portion 2b carrying the front bearing 21 'and the floating abutment 8.
Comme le montrent les figures 13 à 15, cette butée flottante comporteessentiellement un bras 81 monté librement rotatif, autour de l'axe 20, sur une portée 23'a de la partie avant 2b de l'arbre secondaire 2 et formant une manivelle portant, à son extrémité libre opposée à l'axe 20, un ergot traversant 82 qui s'étend vers l'arrière par rapport au plan de la manivelle 81 et est prolongé vers l'avant par une partie 82' formant pied de butée. As shown in Figures 13 to 15, this floating stop essentially comprises an arm 81 freely rotatable about the axis 20, a range 23'a of the front portion 2b of the secondary shaft 2 and forming a crank bearing, at its free end opposite the axis 20, a spigot 82 which extends rearwardly relative to the plane of the crank 81 and is extended forward by a portion 82 'forming abutment foot.
La manivelle 81 est accolée au disque 4 sur lequel est ménagée la came 40 et qui est muni, sur sa face avant, d'une rainure circulaire 45 dans laquelle s'engage l'ergot 82 de la butée 8. Cette rainure 45 s'étend sur un secteur circulaire inférieur à un tour, par exemple un peu supérieur à 300 , entre deux extrémités de prise en charge de l'ergot 82, respectivement 45d lors d'une rotation vers la droite et 45g lors d'une rotation vers la gauche. The crank 81 is contiguous to the disc 4 on which is formed the cam 40 and which is provided on its front face with a circular groove 45 in which engages the lug 82 of the stop 8. This groove 45 s' extends over a circular sector less than one turn, for example a little more than 300, between two ends of support of the pin 82, respectively 45d during a rotation to the right and 45g during a rotation towards the left.
Comme le montrent les figures 9 et 12, le couvercle C' du carter est muni sur sa face interne, d'une nervure 83 écartée de l'axe secondaire 20 d'une distance r qui est égale au rayon de la trajectoire circulaire de l'ergot 82 autour de l'axe 20 et, par conséquent, au rayon moyen de la rainure 45. As shown in FIGS. 9 and 12, the cover C 'of the casing is provided on its internal face with a rib 83 spaced from the secondary axis 20 by a distance r which is equal to the radius of the circular path of the pin 82 about the axis 20 and, therefore, the mean radius of the groove 45.
Pour simplifier, on supposera que, dans la position de maintien en ligne droite représentée sur la figure 5, l'ergot 82 est centré dans le plan médian P1 de la came. For simplicity, it will be assumed that, in the straight-line holding position shown in FIG. 5, the pin 82 is centered in the median plane P1 of the cam.
Si, à partir de cette position, le volant B est tourné vers la droite, l'organe suiveur 4 tourne également vers la droite mais sans action sur l'ergot 82 qui se déplace librement dans la rainure 45. If, from this position, the wheel B is turned to the right, the follower member 4 also turns to the right but without action on the pin 82 which moves freely in the groove 45.
Après une rotation a/2 égale à 155 dans l'exemple représenté, l'extrémité 43d de la rainure vient prendre appui sur l'ergot 82. A partir de cet instant, si la rotation vers la droite de l'organe suiveur 4 se poursuit, l'ergot 2 et la manivelle 81 sont entraînés en rotation à leur tour jusqu'à ce que le pied de butée 82' vienne prendre appui sur la nervure 83 du couvercle C' du carter. La rotation de l'arbre secondaire 2 et, par conséquent, de l'arbre primaire 1 et du volant B, est donc arrêtée après une seconde rotation de a/2. Ainsi, à partir de la position centrale représentée sur la figure 5, l'organe suiveur 4 solidaire de l'arbre secondaire 2 a pu tourner vers la droite sur tout le secteur angulaire (a) couvert par la rainure 45,c'està-dire sur environ 310 dans l'exemple représenté. After a rotation a / 2 equal to 155 in the example shown, the end 43d of the groove comes to bear on the pin 82. From this moment, if the rotation to the right of the follower member 4 is continues, the lug 2 and the crank 81 are rotated in turn until the abutment foot 82 'comes to rest on the rib 83 of the cover C' of the housing. The rotation of the secondary shaft 2 and, consequently, of the primary shaft 1 and the flywheel B is thus stopped after a second rotation of a / 2. Thus, from the central position shown in FIG. 5, the follower member 4 secured to the secondary shaft 2 could turn to the right over the entire angular sector (a) covered by the groove 45, that is, say about 310 in the example shown.
Compte tenu du rapport de démultiplication de 2,17, cette rotation de 310 de l'arbre secondaire 2 correspond à une rotation d'environ 1,8 tour de l'arbre primaire 1 et du volant B. Il en est de même pour une rotation vers la gauche, l'ergot 82 étant alors pris en charge par l'extrémité opposée 45g de la rainure 45. Given the gear ratio of 2.17, this rotation of 310 of the secondary shaft 2 corresponds to a rotation of about 1.8 turns of the primary shaft 1 and the flywheel B. It is the same for a turn to the left, the pin 82 being then supported by the opposite end 45g of the groove 45.
Le volant de simulation B peut ainsi tourner au total d'environ trois tours trois quart de butée à butée ce qui correspond, en pratique, à la possibilité de rotation du volant d'un véhicule classique entre ses deux positions de braquage extrême, respectivement gauche et droite. The simulation wheel B can thus rotate a total of about three turns three quarter stop to stop which corresponds, in practice, the possibility of rotation of the steering wheel of a conventional vehicle between its two extreme steering positions, respectively left and right.
Comme le montre la figure 6, à partir de la position centrale de circulation en ligne droite représentée sur la figure 6a, l'organe suiveur 4 solidaire de l'arbre secondaire 2 peut tourner d'environ un quart de tour vers la gauche ou vers la droite en conservant un effet de rappel dans la position centrale. Dans ce cas, la rainure 45 82 se déplace librement par rapport à l'ergot 82 qui reste donc en place. Compte tenu du rapport de démultiplication de 2,17, cette possibilité de rotation d'environ un quart de tour vers la gauche ou vers la droite de l'organe suiveur 4 traduit une rotation d'environ un demi-tour du volant B qui correspond tout à fait à une circulation sur route, même sinueuse. Cependant, si l'angle de braquage est supérieur, l'extrémité correspondante de la rainure 45 peut venir prendre en charge l'ergot 82 et déplacer celui-ci vers la droite ou vers la gauche. Dans ce cas, l'ergot 82 n'est plus centré sur le plan médian P1 de l'organe suiveur dans la position centrale de celui-ci. As shown in FIG. 6, from the central position of circulation in a straight line shown in FIG. 6a, the follower member 4 integral with the secondary shaft 2 can turn about a quarter of a turn to the left or towards the right while maintaining a return effect in the central position. In this case, the groove 82 moves freely relative to the lug 82 which remains in place. Given the gear ratio of 2.17, this possibility of rotation about a quarter of a turn to the left or to the right of the follower member 4 translates a rotation of about half a turn of the steering wheel B which corresponds quite to a road traffic, even winding. However, if the steering angle is greater, the corresponding end of the groove 45 can come to support the pin 82 and move it to the right or to the left. In this case, the lug 82 is no longer centered on the median plane P1 of the follower member in the central position thereof.
S'il est décalé, par exemple, vers la gauche, en cas de rotation vers la droite, la prise en charge par l'extrémité 45d de la rainure 45 se produit après une rotation inférieure à a/2 mais, inversement, la possibilité de rotation vers la droite est augmentée et, au total, l'organe suiveur 4 peut encore tourner d'environ 310 vers la droite à partir de sa position centrale jusqu'à venir en butée sur la nervure 83. If it is shifted, for example, to the left, in case of rotation to the right, the support by the end 45d of the groove 45 occurs after a rotation less than a / 2 but, conversely, the possibility of rotation to the right is increased and, in total, the follower member 4 can still rotate about 310 to the right from its central position to abut on the rib 83.
Grâce à sa capacité de transmettre l'effet de point zéro du volant en position centrale, de résistance en braquage et de rappel en ligne avec une vitesse de retour paramétrable au moyen du système de frotteur à disque, le dispositif de simulation selon l'invention permet de reproduire passivement l'ensemble des sensations physiques ressenties au niveau du volant de direction lors de la conduite d'un véhicule. Thanks to its ability to transmit the zero point effect of the steering wheel in the central position, the steering resistance and the in-line return with a configurable return speed by means of the disk wiper system, the simulation device according to the invention Passively reproduces all the physical sensations felt at the steering wheel when driving a vehicle.
En outre, la compacité du simulateur et l'ensemble des moyens de réglage rapide de l'inclinaison et de l'orientation du volant par rapport au pédalier, ainsi que des différentes fonctions permettent de simuler les réactions sur le volant, permet d'intégrer le dispositif dans un banc d'essai de configuration comportant lui-même des moyens de réglage du support pédalier, de l'embase portant l'ensemble du dispositif de simulation, du siège et d'une potence intégrant une commande de boîte de vitesses et de freins, ce qui permet d'établir, pour un nouveau véhicule, la meilleure position de conduite en fonction des nouvelles contraintes de l'architecture du véhicule envisagé, les multiples moyens de réglage décrits plus haut permettant aux utilisateurs de combiner les différents paramètres mécaniques de la machine. De plus, l'ensemble des systèmes est paramétrable et permet donc la restitution des lois course-effort de différents types de colonnes de direction (bas de gamme, haut de gamme, utilitaire, etc.). In addition, the compactness of the simulator and all means of quick adjustment of the inclination and orientation of the steering wheel relative to the pedal, as well as the various functions can simulate the reactions on the steering wheel, can integrate the device in a configuration test bench comprising itself means for adjusting the crank support, the base carrying the entire simulation device, the seat and a bracket incorporating a gearbox control and of brakes, which makes it possible to establish, for a new vehicle, the best driving position according to the new constraints of the envisaged vehicle architecture, the multiple means of adjustment described above allowing the users to combine the different mechanical parameters of the machine. In addition, all systems are configurable and thus allows the restitution of race-effort laws of different types of steering columns (low end, high-end, utility, etc.).
De ce fait, pour renforcer l'effet de réalisme, il est possible d'intégrer au conformateur selon l'invention une unité de calcul permettant, pour chaque essai de nouvelles positions, une mise en situation du conducteur dans un mode environnemental virtuel en trois dimensions. Therefore, to reinforce the effect of realism, it is possible to integrate the shaper according to the invention a computing unit for each test of new positions, a scenario of the driver in a virtual environmental mode in three dimensions.
La visualisation des scénarios du champ routier est alors transmise au conducteur par l'intermédiaire d'un casque équipé d'un jeu de lunettes pouvant recevoir des images vidéo différentes. Coupée visuellement du monde réel qui l'entoure, la personne ainsi équipée se trouve projetée et immergée dans un espace nouveau et peut percevoir les mêmes décors que dans un véhicule réel, chaque mouvement de la tête lui faisant découvrir le tableau de bord, les rétroviseurs ainsi que la route et son environnement au travers du pare-brise virtuel. The visualization of the scenarios of the road field is then transmitted to the driver through a helmet equipped with a set of glasses that can receive different video images. Visually cut away from the real world around it, the person thus equipped is projected and immersed in a new space and can perceive the same scenery as in a real vehicle, each movement of the head making him discover the dashboard, the mirrors as well as the road and its environment through the virtual windshield.
Par ailleurs, l'unité de calcul peut traiter en temps réel toutes les informations qui lui arrivent des capteurs numériques dont le dispositif est pourvu. Le volant de simulation est le centre majeur du traitement informatique, toute les mises en rotation étant captées par le codeur numérique placé directement sur l'arbre primaire et inséré à la mécanique de restitution d'effort intégré dans le carter, ce qui lui permet de récréer les sensations perçues au volant. Le conducteur est ainsi projeté dans un monde de conduite virtuel adapté à son style de pilotage. Moreover, the computing unit can process in real time all the information that arrives to it from the digital sensors whose device is provided. The simulation wheel is the major center of computer processing, all the rotations are captured by the digital encoder placed directly on the primary shaft and inserted into the mechanism of restitution of effort integrated in the housing, which allows it to recreate the sensations perceived at the wheel. The driver is thus projected into a world of virtual driving adapted to his driving style.
Par ailleurs, en raison de la simplicité du mécanisme et des moyens informatiques qui lui sont associés, l'ensemble du dispositif reste relativement peu coûteux compte tenu des avantages apportées par rapport aux systèmes classiques montés sur un véhicule réel. Moreover, because of the simplicity of the mechanism and the associated computer means, the entire device remains relatively inexpensive given the advantages compared to conventional systems mounted on a real vehicle.
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