Titre de l'invention : Système de direction pour engin roulant à au moins deux roues directrices et procédé de contrôle en particulier du fonctionnement d’un tel système de direction

[0001] La présente invention concerne un système de direction pour engin roulant à au moins deux roues directrices ainsi que le procédé de contrôle en particulier du fonctionnement d’un tel système de direction.

[0002] Elle concerne en particulier un système de direction pour engin roulant à au moins deux roues directrices, ledit système de direction comprenant : - une crémaillère, -un carter de direction disposé autour de la crémaillère, -au moins un organe d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère à l’intérieur du carter de direction, -deux biellettes de direction présentant une extrémité couplée à une extrémité de la crémaillère par une liaison articulée et une extrémité opposée couplable à l’une des roues directrices de l’engin, -deux soufflets protégeant chacun une liaison articulée et reliant chacun une biellette au carter de direction, les soufflets et le carter de direction délimitant un volume fermé de manière étanche au moins à l’air.

[0003] Une telle direction à crémaillère, en particulier de véhicule automobile, est bien connue à ceux versés dans cet art. Comme mentionné ci-dessus, une telle direction est réalisée de façon totalement étanche afin d’éviter toute entrée de fluide sous forme de gaz ou de liquide à l’intérieur du carter de direction. Dans le cas d’une liaison mécanique de la crémaillère avec l’organe de commande de la direction, tel qu’un volant, via par exemple la colonne de direction entraînée en rotation par le volant, il est aisé, pour le conducteur, de détecter un dysfonctionnement ou une altération du fonctionnement de la direction résultant par exemple d’une corrosion. Cette détection ne peut plus s’opérer lorsqu’il n’existe pas de liaison mécanique de la crémaillère avec l’organe de commande de la direction. [0004] Le document DE 10 2012 019 427 décrit un système de direction avec une unité de contrôle configurée pour mesurer une courbe de pression lors d’un braquage vers la gauche ou vers la droite des roues. Les caractéristiques de ces courbes de pression sont analysées pour détecter une éventuelle fuite du système de direction. Un tel système de direction est complexe.

[0005] Un but de l’invention est de proposer un système de direction dont la conception permet de détecter une altération ou un risque d’altération du fonctionnement de la direction indépendamment de la façon dont le mouvement de l’organe de commande de la direction, tel qu’un volant, est transmis à la crémaillère.

[0006] A cet effet, l’invention a pour objet un système de direction pour engin roulant à au moins deux roues directrices, ledit système de direction comprenant une crémaillère, un carter de direction disposé autour de la crémaillère, au moins un organe d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère à l’intérieur du carter de direction, deux biellettes de direction présentant une extrémité couplée à une extrémité de la crémaillère par une liaison articulée et une extrémité opposée couplable à l’une des roues directrices de l’engin, deux soufflets protégeant chacun une liaison articulée et reliant chacun une biellette au carter de direction, les soufflets et le carter de direction délimitant un volume fermé de manière étanche au moins à l’air, caractérisé en ce que le système de direction comprend un dispositif de surveillance et en ce que ce dispositif de surveillance comprend au moins un capteur de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction. La détection d’une perte d’étanchéité aux gaz du système de direction permet de prévenir une corrosion du système de direction et par suite son dysfonctionnement. Une telle détection permet une surveillance en temps réel et en continu de l’étanchéité du système de direction.

[0007] Selon un mode de réalisation de l’invention, le volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction est prérempli au moins partiellement d’un gaz appelé gaz de remplissage et le ou au moins l'un des capteurs de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction est un capteur de détermination de la présence ou de la concentration en gaz dudit gaz de remplissage à l’intérieur du volume fermé. Il en résulte une simplicité de la surveillance.

[0008] Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de direction comprend, pour le pré-remplissage au moins partiel en gaz de remplissage du volume délimité par les soufflets et le carter de direction, au moins un orifice obturable d’admission de gaz en communication avec le volume, ledit orifice d'admission de gaz étant à l’état fermé à l’état prérempli dudit volume. Il est ainsi possible d’injecter le gaz de remplissage par l’orifice d’admission de gaz, cette injection de gaz chassant le gaz déjà présent par l’orifice d’évacuation de gaz.

[0009] Selon un mode de réalisation de l’invention, le ou au moins l'un des capteurs de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction est disposé au niveau du carter de direction. Il en résulte un positionnement sûr du ou d’au moins l’un des capteurs. En variante, le ou au moins l'un des capteurs de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction est disposé au niveau d'au moins l'un des soufflets.

[0010] Selon un mode de réalisation de l’invention, le ou au moins l'un des capteurs de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction est un capteur de mesure par infrarouge.

[0011 ] Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de surveillance comprend un dispositif d’émission d’un signal d’alerte sonore ou lumineux et une unité de commande, ladite unité de commande étant configurée pour acquérir des données fournies par le au moins un capteur de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé et pour commander le dispositif d’émission d’un signal d’alerte sonore ou lumineux en fonction desdites données. Ainsi, une perte d’étanchéité peut être signalée rapidement pour éviter toute détérioration du système de direction résultant d’une perte d’étanchéité.

[0012] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’organe d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère à l’intérieur du carter de direction est un organe rotatif en prise par engrènement avec la crémaillère et le système de direction comprend au moins un organe d’entraînement en rotation de l’organe d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère à l’intérieur du carter de direction. L’organe d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère à l’intérieur du carter de direction qui est un organe rotatif en prise par engrènement avec la crémaillère est généralement un organe denté, tel qu’un pignon, ou une roue dentée. L’organe d’entraînement en rotation de l’organe d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère à l’intérieur du carter de direction peut quant à lui être formé par une colonne de direction elle-même entraînée en déplacement par un volant ou un actionneur électrique, tel qu’un moteur, commandé en fonction par exemple de l’actionnement du volant.

[0013] L’invention a encore pour objet un procédé de contrôle d’un système de direction pour engin roulant à au moins deux roues directrices, ledit système de direction comprenant une crémaillère, un carter de direction disposé autour de la crémaillère, un organe d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère à l’intérieur du carter de direction, deux biellettes de direction présentant une extrémité couplée à une extrémité de la crémaillère par une liaison articulée et une extrémité opposée couplable à l’une des roues directrices de l’engin, deux soufflets protégeant chacun une liaison articulée et reliant chacun une biellette au carter de direction, les soufflets et le carter de direction délimitant un volume fermé de manière étanche au moins à l’air, caractérisé en ce que le système de direction étant du type précité, ledit procédé comprenant au moins une étape de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction.

[0014] Selon un mode de mise en œuvre du procédé, le procédé comprend préalablement à l’étape de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction une étape de pré-remplissage au moins partiel du volume fermé en au moins un gaz de remplissage et l’étape de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets et le carter de direction est une étape de détermination de la présence ou de la concentration en gaz dudit gaz de remplissage à l’intérieur du volume fermé.

[0015] Selon un mode de mise en œuvre du procédé, le dispositif de surveillance comprenant un dispositif d’émission d’un signal d’alerte sonore ou lumineux et une unité de commande, ledit procédé comprend une étape d’acquisition par ladite unité de commande des données fournies par le capteur de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé et une étape de commande du dispositif d’émission d’un signal d’alerte sonore ou lumineux en fonction desdites données.

Brève description des dessins

[0016] L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[0017] [Fig. 1] représente une vue partielle de face d’un système de direction conforme à l’invention ;

[0018] [Fig. 2] représente une vue partielle en coupe d’un système de direction conforme à l’invention ;

[0019] [Fig. 3] représente sous forme de blocs des éléments du système de direction.

[0020] Comme mentionné ci-dessus, l’invention concerne un système 1 de direction d’un engin roulant (non représenté), à au moins deux roues directrices, tel qu’un véhicule automobile.

[0021] Ce système 1 de direction comprend, comme illustré à la figure 2, une crémaillère 2 avec deux extrémités. En effet, la crémaillère 2 se présente généralement sous forme d’un élément longiligne se développant longitudinalement entre deux extrémités dudit élément. Cet élément longiligne est muni d’une denture. Cette crémaillère 2 est généralement en métal.

[0022] Le système 1 de direction comprend encore un carter 3 de direction disposé autour de la crémaillère 2. Ce carter 3 de direction forme une enveloppe tubulaire ouverte à chacune de ses extrémités. Ce carter 3 de direction entoure la crémaillère 2, de sorte que les deux extrémités de la crémaillère font saillie dudit carter 3. [0023] Le système 1 de direction comprend encore un organe 4 d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère 2 disposé à l’intérieur du carter 3 de direction. Dans les exemples représentés, cet organe 4 d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère 2 à l’intérieur du carter 3 de direction est un organe rotatif, en particulier un pignon cranté en prise par engrènement avec la denture de la crémaillère 2.

[0024] Cet organe 4 d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère 2 à l’intérieur du carter 3 de direction est ici représenté en prise également avec une colonne 15 de direction. Cette colonne 15 de direction est une colonne rotative qui peut être manœuvrée à l’aide d’un volant non représenté. Classiquement, la rotation du volant entraîne la rotation de la colonne 15 et du pignon cranté et par suite, un déplacement à coulissement axial de la crémaillère, c’est-à-dire parallèlement à son axe longitudinal, suivant une direction ou la direction opposée, en fonction du sens de rotation du volant.

[0025] En variante, l’organe 4 d’entraînement en déplacement à coulissement axial de la crémaillère 2 à l’intérieur du carter 3 de direction peut être entraîné en rotation par un actionneur électrique, tel qu’un moteur, un vérin ou similaire, et la rotation peut être commandée à partir d’un volant dit électrique.

[0026] Le système 1 de direction comprend encore deux biellettes 5. Ainsi, les deux extrémités de la crémaillère en saillie du carter 3 sont accouplées aux biellettes 5 de direction respectivement associées aux roues directrices droite et gauche (non représentées) de l’engin roulant.

[0027] La liaison entre une extrémité de la crémaillère 2 et une biellette 5 est une liaison 6 articulée. Ainsi, la liaison 6 articulée entre chaque extrémité de la crémaillère 2 et la biellette 5 correspondante est une liaison à rotule dite rotule axiale réalisée par un boîtier de rotule axiale solidaire de l’extrémité de la crémaillère, et par un pivot de rotule axiale à tête sphérique solidaire de la biellette et monté tournant en tous sens dans le boîtier de rotule axiale.

[0028] L’extrémité de la biellette 5 opposée à celle couplée à la crémaillère 2 est couplable à la roue, en particulier au porte-fusée de la roue.

[0029] Ainsi, de manière en soi connue, la rotation du volant dans un sens ou dans l’autre, et donc la rotation correspondante du pignon de direction est convertie en une translation correspondante de la crémaillère, qui par l’intermédiaire des biellettes et des portes-fusées provoque elle-même l’orientation des roues du véhicule pour un braquage à droite ou à gauche.

[0030] Le système 1 de direction comprend encore deux soufflets 7 protégeant chacun l’une des liaisons 6 articulées et reliant chacun une biellette 5 au carter 3 de direction.

[0031] Dans les exemples représentés, chaque soufflet comprend un manchon délimité par une paroi latérale périphérique. Le manchon est de préférence de forme cylindrique ou cylindroconique. Ce manchon, qui est réalisé en matière de synthèse, généralement par injection ou soufflage, comprend successivement, dans le sens axial, au moins une première extrémité annulaire dite grande base apte à former une extrémité de fixation du soufflet au carter 3 de direction à protéger, une partie déformable dans le sens d’un allongement ou d’un raccourcissement du soufflet 7 formé d’une succession de spires coaxiales, une deuxième extrémité annulaire dite petite base apte à former une extrémité de fixation du soufflet 7 à une biellette 5 de direction.

[0032] Compte tenu de la mobilité de la crémaillère 2 relativement au carter 3 de direction et de l’orientation variable de la biellette 5 relativement à l’extrémité de la crémaillère 2, la protection de la direction dans la région de chaque rotule axiale est donc assurée par le soufflet 7 qui relie l’extrémité adjacente du carter 3 de direction à la biellette 5 correspondante en entourant l’extrémité de la crémaillère (extérieure au carter) et la rotule axiale.

[0033] La grande base du soufflet 7 est fixée autour de l’extrémité du carter 3 de direction au moyen d’un premier collier d’attache serré autour de cette extrémité. La petite base du soufflet 7 est fixée autour de la biellette 5 ou du pivot de rotule axiale au moyen d’un second collier d’attache serré autour de cette petite base.

[0034] La partie déformable du soufflet 7 de direction permet l’allongement ou le raccourcissement de ce soufflet selon la position de la crémaillère 2 relativement au carter 3 de direction.

[0035] Le soufflet 7 et le carter 3 de direction délimitent un volume 8 fermé de manière étanche au moins à l’air. En pratique, ce volume 8 est fermé de manière étanche aux fluides, c’est-à-dire aux gaz et aux liquides. [0036] Pour contrôler une telle étanchéité, le système 1 de direction comprend un dispositif 9 de surveillance. Ce dispositif 9 de surveillance comprend au moins un capteur 10 de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins au gaz du volume 8 fermé délimité par les soufflets 7 et le carter 3 de direction.

[0037] De préférence, le volume 8 fermé délimité par les soufflets 7 et le carter 3 de direction est prérempli au moins partiellement d’un gaz appelé gaz de remplissage, et le ou au moins l'un des capteurs 10 de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume 8 délimité par les soufflets 7 et le carter 3 de direction est un capteur de détermination de la présence ou de la concentration en gaz dudit gaz de remplissage à l’intérieur du volume 8 fermé.

[0038] Pour permettre un tel préremplissage au moins partiel en gaz de remplissage du volume 8, le système 1 de direction comprend au moins un orifice 11 obturable d’admission de gaz et éventuellement un orifice 12 obturable d’évacuation de gaz en communication avec le volume 8, l'orifice 11 d'admission de gaz et l'orifice 12 d'évacuation de gaz lorsqu'il est présent étant, à l’état fermé, à l’état prérempli du volume 8.

[0039] Ainsi, lors de la fabrication du système de direction, les orifices 11 d’admission de gaz et 12 d’évacuation de gaz qui sont en communication avec le volume 8, c’est-à-dire qui débouchent dans le volume 8, sont ouverts. Un gaz de remplissage est injecté dans le volume 8 par l’orifice 11 d’admission de gaz et chasse, par l’orifice 12 d’évacuation de gaz, du gaz déjà contenu dans le volume 8.

[0040] Lorsqu’il est considéré qu’il a été injecté suffisamment de ce gaz de remplissage, l’orifice 11 d’admission de gaz et l’orifice 12 d’évacuation de gaz sont fermés de manière étanche et le ou les capteurs 10 de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins en gaz du volume 8 fermé peuvent alors fournir une information relative à la présence ou à la concentration en gaz dudit gaz de remplissage dans le volume 8.

[0041] Dans les exemples représentés, le capteur 10 de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume fermé délimité par les soufflets 7 et le carter 3 de direction est disposé au niveau du carter 3 de direction.

[0042] En variante, ce capteur 10 de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins aux gaz du volume 8 délimité par les soufflets 7 et le carter 3 de direction peut être disposé au niveau d’un soufflet 7.

[0043] Ainsi, le ou au moins l’un, de préférence chaque soufflet 7 peut comprendre par exemple un embout logeant ledit capteur 10.

[0044] Dans les exemples représentés, le capteur est un capteur de mesure par infrarouge.

[0045] Le principe de détection repose sur l’absorption d’un rayonnement infrarouge par le gaz de remplissage. D’autres principes de mesure peuvent être utilisés et des capteurs chimiques ou intégrant des semi-conducteurs peuvent être employés pour de telles mesures. De tels capteurs ne seront pas décrits en détail, car ils sont bien connus à ceux versés dans cet art.

[0046] Le gaz de remplissage peut être un gaz déjà présent dans l’air ou un gaz dit neutre ou noble tel que de l’argon ou autre.

[0047] Les données du capteur peuvent être traitées de manières diverses et variées. Ces données du capteur peuvent être par exemple communiquées à un terminal déporté utilisé lors de la maintenance du système de direction sur lequel lesdites données sont affichées.

[0048] En variante et comme représenté à la figure 3, le dispositif 9 de surveillance peut comprendre un dispositif d’émission d’un signal d’alerte sonore ou lumineux 13 et une unité 14 de commande.

[0049] L’unité 14 de commande est configurée pour acquérir les données fournies par le ou les capteurs 10 de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins en gaz du volume 8 fermé, et pour commander le dispositif d’émission d’un signal d’alerte sonore ou lumineux 13 en fonction desdites données.

[0050] En pratique, la valeur mesurée peut être comparée par exemple à une valeur seuil mémorisée, et une alerte est émise en fonction du résultat de la comparaison. [0051] L’unité 14 de commande se présente sous la forme d’un système électronique et informatique qui comprend par exemple un microprocesseur et une mémoire de travail. Selon un aspect particulier, l’unité de commande peut se présenter sous la forme d’un automate programmable.

[0052] Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mises en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l’unité de commande ou ses modules peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type circuit logique programmable (ou FPGA qui est l’acronyme de l’anglais field-programmable gate array , ce qui correspond littéralement à réseau de portes programmable in-situ) ou de type circuit intégré propre à une application (ou ASIC qui est l’acronyme de l'anglais application-specific integrated circuit, ce qui correspond littéralement à circuit intégré spécifique à une application). Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.

[0053] Lorsqu’il est précisé que l’unité ou des moyens ou modules de ladite unité sont configurés pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l’unité comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que l’unité comprend des composants électroniques correspondants.

[0054] Le procédé de contrôle d’un tel système 1 de direction comprend donc au moins une étape de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins en gaz du volume 8 fermé délimité par les soufflets 7 et le carter 3 de direction.

[0055] Cette étape est précédée d’une étape de remplissage au moins partiel du volume 8 en au moins un gaz de remplissage et l’étape de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins en gaz du volume 8 fermé délimité par les soufflets 7 et le carter 3 de direction est une étape de détermination de la présence ou de la concentration en gaz dudit gaz de remplissage à l’intérieur du volume 8 fermé. [0056] L’étape de détermination de la présence ou de la concentration en gaz du gaz de remplissage peut être suivie d’une étape d’acquisition par l’unité 14 de commande des données fournies par le capteur 10 de détermination d’un paramètre représentatif de l’étanchéité au moins en gaz du volume 8 fermé et par une étape de commande du dispositif d’émission d’un signal d’alerte sonore ou lumineux 13 en fonction desdites données.