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La direction assistée d’une voiture : évolution

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Après la DS la Citroën CX fut l’une des premières voiture de grande série a bénéficier de la direction assistée, qui plus est à rappel asservi en ligne droite.

 

La direction assistée facilite le braquage des roues directrices, ce qui est particulièrement apprécié pour les tractions (où tout le poids du moteur porte sur le train avant). Elle permet d’obtenir une douceur et une rapidité de manoeuvre, tout en donnant à la direction, à grande vitesse, une sûreté plus grande. Le problème de la progessivité de l’assistance a souvent été posé et résolu dès les années 1970 par Citroën avec la célèbre "Diravi", testée pour la première fois sur la légendaire SM.

 


Les problèmes de la direction

Sur un véhicule de haut de gamme, donc d’un certain poids, l’effort au volant pour braquer les roues est important. Si l’on prend le cas d’une direction non assistée, on ne peut à la fois réduire l’effort et l’amplitude, et il faut par conséquent choisir de démultiplier la direction pour diminuer les efforts au volant. Il s’ensuit un déplacement important en rotation du volant, qui nuit à la maniabilité du véhicule et à sa tenue de cap. La direction est alors « floue ».
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Direction assistée à recirculation de billes, fabriquée par ZF. L’illustration supérieure montre le fonctionnement de la direction lorsque leconducteur tourne à droite : le piston A se déplace vers la droite et ouvre le passage B ; le piston C, lui, est poussé vers la gauche et le passage D est fermé. L’huile sous pression est dirigée vers le cylindre de droite tandis que l’huile contenue dans celui de gauche retourne dans le réservoir. Lorsque le conducteur tourne à gauche, le procédé est inverse.

 


Constitution d’une direction assistée

Les directions assistées hydrauliquement comprennent, outre les organes traditionnels, un servo-mécanisme composé des éléments suivants.

  • un réservoir d’huile ;
  • une pompe ;
  • un distributeur ;
  • un bloc avec piston central, qui assiste les organes de direction.

Réservoir et pompe forment en principe un tout, placé à l’avant du moteur. L’huile que refoule la pompe, entraînée au moyen d’une courroie trapézoïdale, est dirigée vers le distributeur. Une canalisation de retour, partant du distributeur, permet à l’huile de retourner au réservoir.

 

Dès que le conducteur met en marche le moteur, la pompe provoque un flux d’huile continu, entre le distributeur et le réservoir. Une soupape de décharge, placée sur le canal reliant la pompe au distributeur, limite la pression maximale dans le circuit hydraulique.

 

Le distributeur est en réalité un tiroir cylindrique qui se déplace, dans le sens de la longueur, dans un cylindre à trois chambrages annulaires. Ces chambrages sont disposés l’un à côté de l’autre, tout en étant indépendants. Le chambrage central communique avec les chambrages annexes, qui assurent le retour de l’huile au réservoir grâce aux gorges circulaires du distributeur ; ce dernier est centré au moyen de ressorts antagonistes. Le chambrage central reçoit l’huile en provenance de la pompe.

 

Quand le volant est immobile, il se produit, en raison de la position centrée du tiroir, un écoulement d’huile d’égal débit et de faible pression vers les deux chambrages de retour au réservoir.

 

Le braquage du volant de direction, et l’effet qui s’ensuit sur le boîtier de direction, entraîne le tiroir du distributeur à se déplacer longitudinalement (dans un sens différent selon que le conducteur braque à gauche ou à droite), et à interrompre les passages du chambrage central vers les chambrages annexes. L’huile en provenance de la pompe opère alors la mise sous pression de l’une des gorges du tiroir distributeur. Un canal permet de mettre en communication permanente chaque gorge avec l’une des faces du piston hydraulique, lequel est solidaire des organes de direction. C’est la mise sous pression d’une gorge qui entraîne le déplacement du piston, et par conséquent, celui de la direction.

 

Sous l’effet du déplacement de la direction, le tiroir distributeur tend à revenir à sa position centrée, ce qui rétablit l’écoulement de l’huile en direction du réservoir et annule la pression hydraulique sur le piston. À ce moment, le piston se stabilise dans la position qu’il a atteinte. Si l’on veut obtenir un angle de braquage plus important, il est alors nécessaire de continuer à tourner le volant, de manière que le tiroir distributeur reste dans sa position décentrée et que la pression hydraulique soit maintenue sur le piston. Les organes de direction se stabilisent en fin de course sur la butée correspondante (à droite ou à gauche) et la pression hydraulique monte jusqu’à atteindre la limite que fixe la soupape de décharge de la pompe.

 

Le braquage de la direction en sens opposé inverse la position du tiroir distributeur, et met sous pression la gorge circulaire opposée, actionnant la face du piston qui lui correspond. Lorsque la pression de l’huile s’exerce sur l’une des gorges du distributeur, l’autre gorge permet à l’huile que le déplacement du piston refoule de revenir au réservoir.

 

Dans une direction assistée, le volant est toujours mécaniquement solidaire des organes de braquage, de sorte que la commande est de toute façon assurée en cas de défaillance du circuit hydraulique (qui peut être provoquée, par exemple, par la rupture de la courroie d’entraînement de la pompe, la rupture d’une canalisation ou une baisse sensible du niveau d’huile) ; ce qui n’empêche pas le piston de se déplacer dans son cylindre au moment du braquage des roues directrices. Le distributeur est doté d’une soupape by-pass qui prévient la résistance du lubrifiant sur les deux faces du piston.

 


Étude d’une direction assistée : la Diravi (Citroën)

La direction à rappel asservi (Diravi), mise au point par Citroën pour la SM puis montée sur la CX, constitue un perfectionnement marquant une évolution comparable à l’avènement de la suspension hydropneumatique.

 

Ce type de direction assistée résout de manière satisfaisante les problèmes inhérents à la direction assistée « classique » : manœuvres légères en parking, direction sûre et ferme et peu démultipliée à grande vitesse.

 

En effet, le système « classique » conserve encore une démultiplication importante et laisse subsister des angles trop grands au volant, car l’option est une assistance élevée pendant les manœuvres et une direction plus sûre à grande vitesse (il est aussi prévu que la voiture - lourde - doit pouvoir être conduite, même si l’assistance à la direction est en panne).

 

La direction CX était du type pignon et crémaillère assistée hydrauliquement. La partie hydraulique se compose de trois organes principaux

  • la commande hydraulique de crémaillère (vérin à piston différentiel) ;
  • l’ensemble bloc de commande, distributeur, régulateur à débit variable ;
  • le régulateur centrifuge.

 

La direction Diravi assure séparément les fonctions suivantes

  • effort de braquage des roues ;
  • effort au volant et braquage en rappel ;
  • démultiplication de la direction.

Le braquage des roues

Le braquage des roues, assuré par voie hydraulique et contrôlé par voie mécanique, est obtenu par le conducteur lorsqu’il actionne la servo-commande qui détermine la position des roues. Le vérin hydraulique est en toutes circonstances verrouillé hydrauliquement, et ainsi sont supprimées les remontées au volant des chocs sur les roues, chocs provoqués par le mauvais état du revêtement, le franchissement intempestif d’un obstacle imprévu, ou tout simplement une crevaison.

 

Le conducteur du véhicule reste toujours maître de la position des roues de sa voiture, et la direction peut toujours être actionnée mécaniquement en cas de défaillance du circuit hydraulique.

 


L’effort au volent

En braquage et en rappel, le conducteur sent le volant lui opposer une certaine résistance. Cette résistance, provoquée par une came liée au volant, augmente en fonction de deux paramètres r d’une part, la vitesse du véhicule ; d’autre part, l’angle de rotation du volant.

 

Que ce soit à l’arrêt ou à faible allure, l’effort demeure faible en toutes circonstances, même pour des déplacements importants du volant - ceci afin de faciliter et de rendre agréable la conduite en ville, une manœuvre de parking, ou encore un trajet sur route sinueuse. Avec la vitesse, la résistance en rotation du volant augmente par l’asservissement hydraulique commandé par le régulateur centrifuge.

 

Cet effort est mesuré pour ne pas être gênant, mais aussi pour assurer un maximum de sécurité et rappeler au conducteur que plus la vitesse augmente, plus les angles de braquage possibles sont faibles. Le conducteur a ainsi la sensation directe de sa vitesse. Le rappel des roues en ligne droite est assuré, même si la voiture est arrêtée. Néanmoins, l’utilisation de l’antivol de direction autorise l’arrêt, roues braquées contre un trottoir, dans une pente.

 

Le conducteur retrouve la ligne droite simplement en laissant revenir son volant. En outre, la came recentre de plus en plus fortement les roues vers la ligne droite quand la vitesse augmente. On notera également que l’effort au volant demeure indépendant de celui des roues car, à la différence des autres directions, la direction à rappel asservi Citroën ne durcit pas avec l’usure des pneumatiques.

 


La démultiplication de la direction Diravi

La démultiplication retenue confère à la voiture une extrême maniabilité, et une grande vivacité de réaction devant l’obstacle. Il faut seulement 2,5 tours de volant pour aller d’un braquage extrême à l’autre, alors que la démultiplication en direction mécanique donne 4,5 tours, et, en directions assistées courantes, 3,5 tours. A titre de comparaison, il fallait 3 tours de volant d’un braquage à l’autre pour la DS direction assistée et 2 tours pour la SM (dont certains prototypes avaient une direction de rapport proche de 1/1 commandée par un... guidon 1. Cette démultiplication réduite permet de limiter l’amplitude de mouvement des bras et de positionner au mieux les mains sur le volant en circulation urbaine ou sur route sinueuse. La CX est actuellement la seule voiture de la gamme Citroën équipée d’une direction à rappel asservi.

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Schéma éclaté montrant les trois éléments principaux du système Diravi. Cette direction est une crémaillère assistée, dont le retour en position neutre est également assisté hydrauliquement.



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Voir aussi :
Refaire un boîtier de direction de voiture
Réparer la crémaillère de direction d’une voiture
Réviser une pompe de direction assistée


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