Qu’est-ce qu’un dispositif de direction ?
Les dispositifs de direction permettent de contrôler le mouvement des véhicules tels que les voitures et les machines industrielles.
Ils sont utilisés dans les véhicules tels que les voitures, les motos, les bateaux, et dans les machines industrielles telles que les grues ainsi que les chariots élévateurs. Dans le cas des véhicules, il sert à changer la direction du déplacement, tandis que dans le cas des machines industrielles, il sert à contrôler le mouvement principal.
De plus, quand il s’agit des véhicules, ce dispositif est un mécanisme actionné par le conducteur à partir du volant. Il permet de changer la direction des roues avant. Le volant est aussi souvent désigné sous le nom de “roue de direction”.
Utilisations des dispositifs de direction
Les dispositifs de direction sont utilisés par le conducteur pour changer la direction dans laquelle le véhicule se déplace. Lorsque le conducteur tourne le volant, les roues avant s’inclinent dans la direction dans laquelle le volant est tourné, en fonction de l’angle auquel est tourné celui-ci.
Les roues avant d’un véhicule à moteur créent une différence dans la taille de la voie entre les roues intérieures et extérieures lorsqu’elles tournent pendant la conduite. Lors du changement de direction, le volant comporte un mécanisme qui empêche le glissement causé par la différence de trajectoire entre les roues intérieures et extérieures. Ceci crée une différence dans l’angle de coupe entre les roues intérieures et extérieures.
Les autres caractéristiques comprennent un mécanisme d’assistance (direction assistée) permettant d’actionner le volant avec moins de force. Mais également un mécanisme permettant d’ajuster la position du volant en fonction de la morphologie du conducteur. De plus, le volant est placé devant le conducteur lorsqu’il conduit. C’est pourquoi un bouton pour actionner le klaxon et un airbag sont intégrés au volant dans la plupart des cas. Les interrupteurs des essuie-glaces et de l’éclairage sont situés sur la partie colonne du volant.
Ces dernières années, de nombreux volants ont intégré des commutateurs liés à l’audio et ceux liés à l’aide à la conduite. Par exemple des commutateurs de régulateur de vitesse avec fonction de suivi en marche avant, sur le volant.
Principe des dispositifs de direction
Lorsque l’on tourne le volant, la rotation est transmise au boîtier de direction par l’intermédiaire de l’arbre de direction. La rotation est transformée en mouvement latéral par le boîtier, qui déplace les barres d’accouplement. Ces dernières partent du boîtier de vers la gauche et la droite, dans le sens gauche-droite. Lorsque le volant est tourné vers la droite, celles-ci glissent vers la gauche, le côté gauche étant plus long et le côté droit plus court.
L’extrémité de la barre d’accouplement est reliée au bras de la mâchoire de direction. Elle part de la mâchoire en direction de la roue et s’étend en diagonale vers l’arrière, c’est-à-dire vers le centre de la carrosserie du véhicule. La barre d’accouplement pousse ou tire sur cette mâchoire, ce qui modifie l’angle de la roue.
La direction d’une voiture est donc un mécanisme d’Ackermann, dans lequel les roues intérieures tournent selon un rayon plus petit que les roues extérieures. En d’autres termes selon un angle de coupe plus grand. Cela permet au véhicule de tourner en douceur, les pneus gauche et droit suivant des trajectoires circulaires concentriques.
Les boîtes de vitesses qui convertissent la rotation du volant en un glissement gauche-droite des barres d’accouplement comprennent le type à crémaillère et le type à écrou à billes.
1. Le type à crémaillère et pignon
Un pignon est fixé à l’extrémité de l’arbre de direction et est converti en direction latérale par accouplement avec une crémaillère gravée sur l’arbre. Ce type de direction présente une grande rigidité et une excellente réactivité, et est utilisé dans de nombreuses voitures sur le marché aujourd’hui.
2. Le type à écrou sphérique
Le type à écrou à billes convertit la rotation de l’arbre de direction en un mouvement linéaire en utilisant une vis à recirculation de billes pour modifier l’angle des roues avant. Ce système a souvent été utilisé dans les camions et autres véhicules parce qu’il est très durable. Il est notamment moins sensible au rebond de la surface de la route et plus léger à diriger.
Cependant, il comporte plus de pièces et est plus complexe que le type à crémaillère, c’est pourquoi il n’est plus très utilisé aujourd’hui.
Caractéristiques des dispositifs de direction
La plupart des systèmes de direction des véhicules produits aujourd’hui sont des systèmes de direction assistée, qui sont équipés d’une fonction d’assistance. Cette dernière permet de réduire la force nécessaire pour actionner le volant. La direction assistée peut être hydraulique ou motorisée. Actuellement, la direction assistée électrique à moteur est le type de direction assistée le plus courant.
Les dispositifs de direction dotés d’une fonction permettant de modifier l’angle du volant pour l’adapter à la morphologie du conducteur sont appelés “systèmes de direction inclinable”. Celles dotées d’une fonction permettant de modifier la distance entre le conducteur et le volant sont des “directions télescopiques”. Ces fonctions de réglage sont également très répandues.
De plus, les volants dotés de tous les mécanismes d’assistance et de fonctions de réglage sont aujourd’hui également très répandus. Par exemple, dans les catalogues automobiles. On parle alors de “direction assistée électrique avec réglage de l’inclinaison et du télescopage”.