FR2913939A1 - Architecture d'actionnement du braquage d'une roue au moyen de deux biellettes - Google Patents
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Abstract
I_'invention concerne une architecture d'actionnement du braquage d'une roue (1, 2) de véhicule automobile autour d'un axe de braquage sensiblement vertical (3) au moyen d'un organe de commande (4) en translation transversale, dans laquelle ladite roue comprend une jante (7) qui est montée sur un porte moyeu (9), ladite jante présentant un volume enveloppe intérieur qui est délimité par une surface intérieure de révolution de rayon R1, ladite architecture comprenant un palonnier (11) associé à l'organe de commande (4) par l'intermédiaire d'une liaison pivot (12) d'axe sensiblement vertical, ledit palonnier portant une biellette avant (13) et une biellette arrière (14) qui sont montées sur ledit palonnier par l'inteirmédiaire de respectivement une première (15) et une deuxième (16) rotule, lesdites biellettes avant et arrière étant montées sur le porte moyeu (9) par l'intermédiaire de respectivement une troisième (17) et une quatrième (18) rotule, dans laquelle la troisième rotule (17) est positionnée à l'intérieur du volume enveloppe intérieur de la jante (7), la quatrième rotule (18) étant positionnée à l'extérieur du volume enveloppe intérieur de la jante (7).
Description
1 L'invention concerne une architecture d'actionnement du braquage d'une
roue de véhicule automobile autour d'un axe de braquage au moyen d'un organe de commande en translation transversale, ainsi qu'un véhicule automobile dans lequel chaque roue directrice d'un même essieu est actionnée par une telle architecture.
On connaît des véhicules automobiles dans lesquels l'actionnement du braquage des roues directrices est réalisé par une crémaillère dont chaque extrémité porte une biellette de liaison avec le porte moyeu de la roue. Le rnontage de chaque biellette sur la crémaillère et sur le porte moyeu est réalisé respectivement par une première et une seconde rotule qui assurent la transmission des efforts en autorisant les débattements angulaires relatifs nécessaires au fonctionnement de la direction et de la suspension.
La position de chacune des rotules est déterminée précisément par rapport aux autres articulations de l'essieu pour satisfaire aux contraintes relatives, d'une part à la cinématique de braquage, et d'autre part aux braquages induits.
La cinématique de braquage doit rester proche de l'épure idéale d'Ackermann afin de limiter l'usure des pneumatiques provoquée par les manoeuvres à faible rayon de braquage qui sont effectuées à vitesse réduite. En particulier, la condition à respecter lorsque les roues directrices sont braquées est que les axes respectifs des roues droite et gauche se coupent en projection horizontale sur l'axe commun des roues arrière.
Concernant les braquages induits, qui sont provoqués indépendamment d'une action du conducteur sur le volant, ils ont deux origines : une origine purement cinématique liée au débattement vertical de la suspension une origine purement élastique liée aux efforts résultants de l'adhérence pneu/sol. 2 Ces efforts résultants provoquent, selon leur direction et leur intensité, une déformation élastique de la suspension induisant de faibles braquages de la roue.
Ces braquages induits sont fondamentaux pour la qualité de tenue de route du véhicule et coopèrent dans ce but avec les caractéristiques de guidage des pneumatiques. Le sens et la grandeur de ces braquages induits sont notamment déterminés par la position relative des différentes articulations de l'essieu avant, et donc en particulier par celle des première et seconde rotule.
Toutefois, la satisfaction des différentes contraintes de positionnement des rotules selon l'art antérieur impose une distance minimale entre la deuxième rotule et l'axe de la roue. Cette rotule étant située à l'intérieur de la roue, sa position et son encombrement déterminent donc un diamètre minimal de jante en dessous duquel apparaît une interférence entre ladite rotule et ladite jante.
Ainsi, les règles de construction usuelles des directions à crémaillère des véhicules automobiles ne permettent pas le montage d'une jante de diamètre réduit, notamment de diamètre inférieur à 33,02 cm (13 pouces). A défaut, lévolution de la grandeur des braquages induits est telle que la tenue de route clu véhicule serait fortement dégradée et le non respect de l'épure d'Ackermann provoquerait notamment une usure accélérée du pneumatique lors de manoeuvres de faible rayon, ainsi qu'un inconfort et des niveaux d'efforts inacceptables.
Hors, il peut être intéressant, notamment pour des véhicules à vocation urbaine, d'utiliser des ensembles pneu et jante de diamètre réduit, en particulier dont le diamètre au seat de la jante, c'est-à-dire le diamètre formé sous le talon du pneumatique, est compris entre 25,40 cm (10 pouces) et 30,48 cm (12 pouces). En effet, de tels ensembles, outre leur coût de fabrication réduit, permettent de diminuer notablement la masse non suspendue et l'inertie tournante de la roue. De plus, le diamètre réduit du pneumatique permet, pour un même effort de30 3 contact pneu/sol, de diminuer les sollicitations exercées, d'une part sur le roulement de roue et le dispositif de freinage, et d'autre part sur l'arbre de transmission (dans le cas où la roue directrice est également motrice). On comprend ainsi que l'utilisation d'un pneu de diamètre réduit permet d'alléger certains organes du véhicule, procurant un gain économique et de consommation.
L'empilage de l'encombrement vertical du pneumatique et du ressort de suspension détermine souvent une hauteur minimale du capot. Une réduction du diamètre du pneumatique peut permettre ainsi d'abaisser le capot en vue de gains aérodynamiques, ou bien d'utiliser un capot de même hauteur mais plus souple pour réduire la criticité d'un choc piéton.
Lorsque la roue est braquée, la proximité entre le pneu et des organes mécaniques, tels que la boîte de vitesses, détermine un angle de braquage maximum de la roue. Une réduction du diamètre extérieur du pneu permet donc d'augmenter l'angle de braquage maximum de la roue, permettant ainsi au véhicule des manoeuvres à plus faible rayon.
Par ailleurs, la réduction du diamètre extérieur du pneumatique doit être associée à une réduction plus importante de la jante (ou du diamètre au seat) pour préserver le volume d'air nécessaire à la capacité de charge du pneumatique, sans recourir à une augmentation de la pression de gonflage préjudiciable au confort. ;25 L'invention vise à proposer une architecture d'actionnement du braquage d'une roue qui permette l'utilisation d'une roue de diamètre réduit tout en respectant les contraintes relatives à la cinématique de braquage et aux braquages induits.
:30 A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose une architecture d'actionnement du braquage d'une roue de véhicule automobile autour d'un axe de braquage sensiblement vertical au moyen d'un organe de commande en translation transversale, dans laquelle ladite roue comprend une jante qui est 4 montée sur un porte moyeu, ladite jante présentant un volume enveloppe intérieur qui est délimité par une surface intérieure de révolution de rayon RI, ladite architecture comprenant un palonnier associé à l'organe de commande par l'intermédiaire d'une liaison pivot d'axe sensiblement vertical de sorte à être déplacé en translation par ledit organe, ledit palonnier portant une biellette avant et une biellette arrière qui sont montées sur ledit palonnier par l'intermédiaire de respectivement une première et une deuxième rotule qui sont prévues longitudinalement de part et d'autre de la liaison pivot, lesdites biellettes avant et arrière étant montées sur le porte moyeu par l'intermédiaire de respectivement une troisième et une quatrième rotule, dans laquelle la troisième rotule est positionnée à l'intérieur du volume enveloppe intérieur de la jante à une distance longitudinale di de l'axe de braquage qui est inférieure au rayon RI, la quatrième rotule étant positionnée à l'extérieur du volume enveloppe intérieur de la jante à une distance longitudinale d2 de l'axe de braquage qui est supérieure au rayon Ri.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un véhicule automobile dans lequel chaque roue directrice d'un même essieu est actionnée par une telle architecture, chaque palonnier étant solidaire de respectivement une extrémité 20 de l'organe de commande
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : les figures 1 sont des schémas de principe en vue de dessus d'une 25 direction à crémaillère dont chaque roue directrice est actionnée par une architecture selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement en position non braquée (figure la) et en position braquée (figure 1 b) ; la figure 2 est un schéma de principe montrant un détail de l'architecture selon une variante de réalisation de la figure 1 ; 30 la figure 3 est une représentation en perspective d'une intégration des biellettes d'actionnement dans leur environnement ; les figures 4 sont des représentations en coupe transversale de l'intégration de la figure 3, respectivement vue de dessus (figure 4a) et vue du coté arrière (figure 4b) ; la figure 5 est une représentation agrandie montant le palonnier selon les 5 figures 3 et 4, son association à l'organe de commande ainsi que le montage des biellettes sur lui.
[)ans la description, les termes de positionnement ou d'orientation dans l'espace sont pris dans le référentiel standard du véhicule automobile, à savoir sur les figures 1, vertical : perpendiculairement au plan des figures ; transversal : dans le plan horizontal ; longitudinal : dans le plan vertical ; avant : vers le haut ; arrière : vers le bas ; gauche : à gauche ; droite : à droite. Par ailleurs, les positionnements et orientations décrits ne se limitent pas à leur caractère géométrique strict, et s'entendent notamment comme présentant sensiblement ces positionnements et ces orientations.
Sur les figures 1 est schématisé l'essieu avant d'un véhicule automobile sur lequel sont montées les roues directrices 1, 2, et éventuellement motrices, dudit véhicule. Pour ce faire, chaque roue 1, 2 est actionnée en braquage autour d'un axe sensiblement vertical 3 par une architecture dont un mode de réalisation est décrit ci-dessous.
La description est faite en relation avec l'architecture d'actionnement du braquage de la roue droite 2 du véhicule automobile, ladite description s'appliquant de façon analogue à la roue gauche 1 puisque l'essieu est généralement symétrique par rapport au plan médian longitudinal du véhicule.
L'actionnement des roues 1, 2 est réalisé au moyen d'un organe de commande en translation transversale qui, dans le mode de réalisation représenté, est formé d'une crémaillère 4 qui est actionnée en coulissement dans un boîtier 5. Pour ce faire, un pignon 6 commandé par la rotation du volant est prévu pour déplacer la crémaillère 4. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce mode 6 d'actionnement, en particulier on connaît également des organes d'actionnement formés d'une tige de vérin.
Les roues 1, 2 comprennent une jante 7 portant un pneumatique 8, lesdites jantes étant respectivement montées sur un porte moyeu 9 de sorte à être mobile en rotation autour d'un axe 10. Pour chaque jante 7, on peut définir un volume enveloppe intérieur qui est délimité par une surface intérieure de révolution de rayon Ri. En particulier, le rayon RI peut être mesuré au niveau de la partie de la jante qui est formée à l'opposé du talon du pneumatique.
Comme on le verra dans la suite de la description, de façon avantageuse, l'invention peut être mise en oeuvre avec des roues 1, 2 de diamètre réduit, par exemple comprenant des jantes 7 présentant un rayon R1 qui est inférieur à 16 cm, notamment compris entre 12 cm et 15 cm, c'est-à-dire des jantes dont le diamètre au seat est compris entre 25,40 cm (10 pouces) et 30,48 cm (12 pouces).
L'architecture comprend un palonnier 11 qui est associé à l'organe de commande 4 par l'intermédiaire d'une liaison pivot 12 d'axe sensiblement vertical. En particulier, sur l'essieu, les palonniers 11 de chaque architecture sont solidaires de respectivement une extrémité de l'organe de commande 4, de sorte à être déplacés conjointement en translation par ledit organe.
Le palonnier 11 porte une biellette avant 13 et une biellette arrière 14 qui sont montées sur ledit palonnier par l'intermédiaire de respectivement une première 15 et une deuxième 16 rotule. Les rotules 15, 16 sont prévues longitudinalement de part et d'autre de la liaison pivot 12 pour, dans le mode de réalisation des figures 1, être alignées avec ladite liaison pivot.
A l'opposé du palonnier 11, les biellettes 13, 14 sont montées sur le porte moyeu 9 par l'intermédiaire de respectivement une troisième 17 et une quatrième 18 rotule. Les biellettes 13, 14 permettent la liaison entre la crémaillère 4 et le porte moyeu 9 pour assurer la transmission des efforts en 7 autorisant les débattements relatifs nécessaires au bon fonctionnement de la direction et de la suspension.
La troisième rotule 17 est positionnée à l'intérieur du volume enveloppe intérieur de la jante 7 à une distance longitudinale di de l'axe de braquage 3 qui est inférieure au rayon Ri. En particulier, la distance di est agencée pour que la troisième rotule 17 soit proche de l'axe de rotation 10 de la roue 2.
La quatrième rotule 18 est positionnée à l'extérieur du volume enveloppe intérieur de la jante 7 à une distance longitudinale d2 de l'axe de braquage 3 qui est supérieure au rayon Ri. En particulier, comme représenté sur les figures 1 et 4a, la quatrième rotule 18 est disposée en regard du flanc intérieur du pneu 8, ce qui permet d'optimiser l'encombrement nécessaire.
L'architecture à deux biellettes 13, 14 proposée par l'invention permet d'agencer les rotules 15-18 de sorte à remplir la condition de l'épure idéale d'Ackermann relativement à la relation existant entre les angles de braquage ae et a; de chaque roue 1, 2 lorsqu'elles sont actionnées par l'organe de commande 4. En effet, l'architecture fonctionne à la manière d'un trapèze cléformable dont la cinématique s'apparente à celle obtenue avec une biellette unique reliant des points virtuels.
Selon l'invention, en prévoyant un troisième pivot 17 proche de l'axe de rotation 10 de la roue 2 et un quatrième pivot 18 situé à l'extérieur du volume enveloppe intérieur de la jante 7, le problème de l'interférence entre le pivot cl'actionnement et la jante d'une roue de diamètre réduit est également résolu.
Par ailleurs, par construction géométrique, il est possible de rendre les deux biellettes 13, 14 selon l'invention cinématiquement équivalentes à la biellette selon l'art antérieur de sorte à remplir de façon optimale les conditions relatives aux braquages induits. 8 Ainsi, l'architecture selon l'invention peut être adaptée sur un essieu de véhicule automobile existant sans modification de celui-ci relativement à l'organe de commande 4 et à son implantation dans le véhicule de sorte à éviter toute modification conséquente du châssis du véhicule. L'architecture selon l'invention peut donc être implantée de façon avantageuse sur des véhicules existants en cas de volonté de diminuer le diamètre de leurs roues.
Pour ce faire, l'agencement des deux biellettes 13, 14 peut être basé sur la rnéthode de Bobillier qui permet de positionner les deux biellettes 13, 14 par rapport à une troisième biellette correspondant à la biellette unique selon l'art antérieur.
Comme représenté sur les figures 1, la biellette avant 13 présente une longueur supérieure à celle de la biellette arrière 14. En outre, sur la figure 2 est représenté un détail de l'architecture selon une variante des figures 1 dans laquelle les première 15 et deuxième 16 rotule forment avec la liaison pivot 12 un angle rentrant du coté de la roue 2. En effet, par application de la méthode cle Bobillier, cette réalisation permet de minorer la longueur des biellettes 13, 14 et d'éloigner lesdites biellettes du porte moyeu 9.
En relation avec les figures 3 à 5, on décrit une intégration des deux biellettes 13, 14 dans leur environnement, lesdites figures montrant en outre le montage de l'amortisseur 19 sur le porte moyeu 9.
Dans cette intégration, les troisième 17 et quatrième 18 rotule sont positionnées respectivement sur l'extrémité d'un bras 20, 21 solidaire du porte moyeu 9, lesdits bras s'étendant du coté de l'organe de commande 4, c'est-à-dire sensiblement longitudinalement vers l'arrière dans le mode de réalisation décrit. En particulier, les bras 20, 21 présentent une dimension longitudinale :30 sensiblement égale respectivement à di et à d2, et le bras 21 est décalé transversalement vers l'intérieur du véhicule de sorte à disposer le quatrième pivot 18 à l'extérieur du volume enveloppe intérieur de la jante 7. 9 Par ailleurs, les bras 20, 21 sont agencés pour que la troisième rotule 17 soit décalée vers le bas par rapport à la quatrième rotule 18, la troisième rotule 17 étant prévue sur la partie supérieure du bras 20 et la quatrième rotule 18 étant prévue sur la partie inférieure du bras 21.
En relation avec la figure 5, l'extrémité de l'organe de commande 4 comprend une chape 22 dans laquelle le palonnier 11 est monté en liaison pivot 12 sur respectivement une branche de ladite chape. Plus précisément, le palonnier 11 est formé d'une partie supérieure 11 a et d'une partie inférieure 11 b qui sont respectivement montées sur une branche en partie centrale. Les première 15 et deuxième 16 rotule sont formées entre lesdites parties et au voisinage de chacun de leurs bords. Ainsi, un logement sphérique prévu sur l'extrémité de chaque biellette 13, 14 peut être engagé sur le pivot respectif avec une possibilité de débattement angulaire.15
Claims (10)
1. Architecture d'actionnement du braquage d'une roue (1,
2) de véhicule automobile autour d'un axe de braquage sensiblement vertical (3) au moyen d'un organe de commande (4) en translation transversale, dans laquelle ladite roue comprend une jante (7) qui est montée sur un porte moyeu (9), ladite jante présentant un volume enveloppe intérieur qui est délimité par une surface intérieure de révolution de rayon RI, ladite architecture comprenant un palonnier (11) associé à l'organe de commande (4) par l'intermédiaire d'une liaison pivot (12) d'axe sensiblement vertical de sorte à être déplacé en translation par ledit organe, ledit palonnier portant une biellette avant (13) et une biellette arrière (14) qui sont montées sur ledit palonnier par l'intermédiaire de respectivement une première (15) et une deuxième (16) rotule qui sont prévues longitudinalement de part et d'autre de la liaison pivot (12), lesdites biellettes avant et arrière étant montées sur le porte moyeu (9) par l'intermédiaire de respectivement une troisième (17) et une quatrième (18) rotule, dans laquelle la troisième rotule (17) est positionnée à l'intérieur du volume enveloppe intérieur de la jante (7) à une distance longitudinale di de l'axe de braquage (3) qui est inférieure au rayon RI, la quatrième rotule (18) étant positionnée à l'extérieur du volume enveloppe intérieur de la jante (7) à une distance longitudinale d2 de l'axe de braquage (3) qui est supérieure au rayon Ri. 2. Architecture selon la revendication 1, caractérisée en ce que la quatrième rotule (18) est disposée en regard du flanc intérieur du pneu (8) monté sur la jante (7).
3. Architecture selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les troisième (17) et quatrième (18) rotule sont positionnées respectivement sur l'extrémité d'un bras (20, 21) solidaire du porte moyeu (9), lesdits bras s'étendant du coté de l'organe de commande (4). 11
4. Architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la troisième rotule (17) est décalée vers le bas par rapport à la quatrième rotule (18).
5. Architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la biellette avant (13) présente une longueur supérieure à celle de la biellette arrière (14).
6. Architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les première (15) et deuxième (16) rotule sont alignées avec la liaison pivot (12).
7. Architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les première (15) et deuxième (16) rotule forment avec la liaison pivot (12) un angle rentrant du coté de la roue (1, 2).
8. Architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le rayon RI est inférieur à 16 cm, notamment compris entre 12 cm et 15 cm.
9. Véhicule automobile dans lequel chaque roue directrice (1, 2) d'un même essieu est actionnée par une architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, chaque palonnier (11) étant solidaire de respectivement une extrémité de l'organe de commande (4). 25
10. Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de commande est une crémaillère (4) actionnée par un pignon (6).20
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|---|---|---|---|---|
| JP2012020645A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Jtekt Corp | 車両用操舵装置 |
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| FR2717141A1 (fr) * | 1994-03-11 | 1995-09-15 | Hobbycar Sa | Dispositif de commande de l'orientation d'au moins deux pièces mobiles en rotation autour d'axes respectifs parallèles fixes du dispositif. |
| JP2006151330A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の操舵装置 |
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