L'AVENIR DES SYSTEMES DE DIRECTION EST ELECTRIQUE
Les voitures les plus vendues dans chaque segment sont actuellement équipées d'une direction assistée full électrique, ou EPS. Comme le prouvent quelques chiffres d'affaires éloquents: en 2014, l'EPS représentait 26 milliards de dollars dans le monde, équivalant les résultats pour la direction hydraulique au niveau OE. D'ici 2020, l'aftermarket aura rattrapé son retard et on s'attend à un chiffre d'affaires mondial autour des 50 milliards de dollars. En résumé, l'avenir des systèmes de direction dans les véhicules commerciaux se nomme EPS, ou Electrically Powered Steering, et des arguments en attestent en suffisance. Outre le gain de poids et de place, l'absence d'huile hydraulique, la plus faible consommation de carburant et le temps d'assemblage minime sont plus que décisifs pour tourner le dos lentement, mais sûrement à la période de gloire de la direction hydraulique.
TRANSMISSION MECANIQUE
Quand nous parlons aujourd'hui de systèmes de direction, nous entendons inévitablement aussi la direction assistée. Les directions assistées ont pour but de multiplier la force de rotation exercée sur le volant. Le principe de la multiplication de l'effort est toutefois aussi vieux que la voiture, à savoir par l'effet de levier direct du volant sur la colonne. Le couple est surtout fixé par le diamètre du volant, pour une même force de rotation. D'où le dimensionnement royal des premiers volants en vue d'un confort de direction accru. La base de la direction est le principe de la transmission mécanique de la crémaillère et du pignon, le mouvement tournant de la colonne de direction étant converti en un mouvement linéaire via les barres d'accouplement en direction des triangles. Jusqu'à l'arrivée de la direction assistée hydraulique, le boîtier de direction ne couvrait rien d'autre au niveau mondial. Un important inconvénient était bien entendu la direction dure à basses vitesses et dans les manœuvres. Aujourd'hui, nous retrouvons les boîtiers de direction purement mécaniques dans les véhicules plus légers (700-750 kg). Ceci, parce que le composant de friction avec la chaussée
en partie par un profil de pneu plus étroit peut rester faible, d'où une direction plus légère. Un avantage de la direction non assistée est la sensation unique de la trajectoire; si importante dans les courses, mais aussi dans la cohésion entre le conducteur et la mécanique, surtout en rapport avec la fonction de la direction. Toutes les vibrations, même inhabituelles, se déplacent non amorties vers le volant, ce qui permet au conducteur d'anticiper les vrais problèmes. Quasi tous les problèmes sur un boîtier de direction classique s'expriment par des craquements marquants, un effet de volant réduit (pignon usé?) et pour le monteur: une fuite de graisse.
PIÈCES DE RECHANGE / AFTERMARKET / RÉVISION
Pour des raisons évidentes, de plus en plus de garages trouvent le chemin de pièces de substitution révisées pour les directions, comme des pompes hydrauliques et des boîtiers de direction. Avec le marché universel, comme dans le domaine des housses antipoussière, entre autres, une solution abordable pour des problèmes autrement onéreux. Le marché de la révision est dominé par quelques acteurs spécialisés très fiables qui livrent leurs pièces révisées de façon correcte avec certificat et instructions de montage. Tant que les pièces envoyées satisfont à quelques critères de base pour l'acceptation, comme les aspects de dégâts admis, la présence d'attributs de protection, etc. (interroger à temps l'entreprise de révision), il y a rarement un problème. Les pièces qui reviennent ainsi sur le marché, répondent à toutes les prescriptions de sécurité en vigueur. Bien entendu, la responsabilité incombe toujours au monteur qualifié de suivre strictement les manuels fournis.
DIRECTION ASSISTEE HYDRAULIQUE
Principe de fonctionnement
Chaque forme de direction assistée soutient le dispositif de direction de base crémaillère + pignon en intervenant sur une partie du système de direction et en y exerçant une force accrue. Sur la direction hydraulique, ceci s'opère sur l'axe de la crémaillère. Celle-ci est étendue par un piston hydraulique + cylindre qui enveloppe l'axe de crémaillère. Une action servo est réalisée en libérant la pression hydraulique sur l'une des deux moitiés du cylindre. Pour cela, le boîtier de direction est muni d'une vanne de réglage rotative qui dévie la pression d'huile selon la rotation de la colonne de direction vers l'un des deux compartiments du cylindre. La pression d'huile, contrôlée selon la vitesse, est assurée par une pompe hydraulique qui fait circuler l'huile hydraulique à travers le boîtier de direction en circuit fermé à partir du réservoir d'huile. La pompe est entraînée par une courroie directement sur le vilebrequin ou de façon autonome via un électromoteur. Dans ce dernier cas, on parle d'un système électrique-hydraulique.
Avantages
Le servo hydraulique est la forme la plus ancienne de direction assistée et est réputé pour sa force, ses prestations et sa fiabilité. De plus, sa conception se fait à toutes les échelles, du minibus au transport lourd, ce qui ne peut pas être dit d'un autre système.
Inconvénients
Les principaux inconvénients d'une installation servo sont le poids, le volume, la consommation d'énergie et la présence du circuit d'huile.
Une solution à chaque problème
La direction assistée hydraulique est installée activement dans les véhicules automobiles depuis les années 80 du siècle précédent. Le tableau ci-dessous relie les symptômes des défectuosités et résume trois décennies de connaissances en matière de 'problem solving'. Associez bon sens et élimination, et ceci devrait vous conduire à la solution.
POINTS D'ATTENTION: BALL JOINTS
Contrôle de qualité
Les ball joints sont actuellement fabriqués (en acier trempé), finis (polissage) et testés notamment quant à leur rugosité surfacique selon un processus strictement contrôlé. Toutefois, leur fonctionnalité dépend du manchon protecteur en caoutchouc tout autour, qui retient le lubrifiant à l'intérieur, mais surtout écarte l'eau et les particules de poussière de la rotule sphérique. Le fabricant va très loin dans l'essai de l'efficacité de ses housses antipoussière. Un test à long terme étalonné consiste notamment à soumettre les pièces chargées et en mouvement à une combinaison de température, d'humidité et d'un mélange de sable spécial et agressif (dénommé 'Turkish grid').
Le craquement dans la direction
Le phénomène reconnaissable annonce de plus grands malheurs encore et entraîne inévitablement une carte rouge lors du contrôle technique. Pour autant que la défectuosité d'un boîtier de direction n'en est pas la cause, ou qu'il n'y a pas de jeu sur le raccord en croix bielle-boîtier de direction (moins courant), un jeu indésirable sur les roulements de fusée ou de direction à cause de la corrosion est le coupable numéro un dans bien des cas. On peut aisément simuler ceci par de brefs mouvements de va-et-vient des barres d'accouplement (vous entendez le fameux 'craquement' en atteignant la position en fin de course). L'inspection complémentaire des housses antipoussière doit clarifier les choses: si elles montrent des déchirures ou des trous, les éléments ont le champ libre sur l'intérieur de la rotule sphérique et le pivot de fusée. Ceci induit inévitablement la corrosion, également de l'importante fusée. En préalable au remplacement de, p.ex., une tie rod end, ceci doit être nettoyé et légèrement huilé.
Conclusion
L'état des housses antipoussière est primordial pour la longévité de chaque système de direction et réclame des soins particuliers de la part du monteur. Lors du remplacement ou de l'entretien, la base consiste à étudier correctement les instructions du fabricant et à utiliser des outils adaptés. Contrôlez toujours le numéro de série de la pièce de substitution et vérifiez que les dimensions des pièces sont identiques, vous évitez les mauvaises surprises lors du montage, voire de l'alignement! Pour le démontage des ball joints, le tirant de roulement de direction est le bon outil.
DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE
Principe de fonctionnement
Contrairement au servo hydraulique, l'EPS s'utilise à plusieurs endroits dans la direction. Un puissant électromoteur PMAC, géré de façon indépendante par un ECU séparé, procure la direction assistée quand il reçoit une impulsion du capteur d'angle de braquage via le câblage CANbus. Celle-ci est quantitativement déterminée sur la base des valeurs combinées de l'angle + vitesse de rotation enregistrées par le capteur d'angle de braquage. Un second capteur qui enregistre les mouvements de roue, alimente constamment l'ECU en informations back-up pour chaque mouvement de volant. Grâce à une commande entièrement électronique, le système est parfait pour exécuter des corrections automatiques, indépendamment de l'input de la colonne de direction, et est mis en œuvre avec succès dans, par exemple, la technologie lane assist.
Avantages
Un avantage important de l'EPS est l'opération énergétiquement favorable: l'électricité n'est consommée que si le volant est tourné. Des calculs prudents suggèrent des économies de carburant jusqu'à 0,3 l/100 km. De plus, la technologie est particulièrement compacte et le câblage, simple, avec peu de poids supplémentaire.
Inconvénients
Le principal désagrément, de loin, est la limite conceptuelle supérieure: avec la technologie automobile 12 V actuelle, l'EPS reste, même dans sa version la plus puissante, de la science-fiction pour une charge de plus de 1.200 kg sur l'essieu avant.
Variantes
Les systèmes EPS sont scindés selon la zone d'intervention de l'assistance dans la direction. On distingue trois configurations de base:Column drive EPSL'électromoteur agit directement sur la colonne de direction via une roue hélicoïdale fixe sur roulement à billes. Le système est accessible depuis le tableau de bord et peut opérer à une température moyenne plus élevée que l'équivalent sous le capot moteur, si bien que les exigences en matière de verrouillage, p.ex., sont moins strictes. Le column drive EPS convient aux charges d'essieu avant plutôt limitées jusqu'à env. 650 kg. Converti en force nette sur la crémaillère, ceci équivaut à 6 kN.Pinion drive EPSL'assistance se situe directement sur le pignon, si bien que PD-EPS entre en considération dans les voitures avec charges d'essieu avant jusqu'à environ 850 kg. La crémaillère reçoit jusqu'à 8 kN de force.Direct rack driveLe système le plus puissant supporte des charges d'essieu avant jusqu'à 1.300 kg (= 10 kN sur la crémaillère), ce qui le destine au segment moyen plus large. L'assistance agit directement sur la crémaillère par la roue hélicoïdale pour une efficacité maximale.
Les bits & octets sont de retour
Les systèmes EPS se distinguent par leur programmabilité poussée. La caractéristique d'assistance est en mesure par la programmation de tenir compte de quasi chaque facteur d'influence (conducteur, type de pneu, etc.). Cependant, le gros des pannes sur les systèmes EPS est aussi lié soit au système d'exploitation, soit à la communication. En matière de modules EPS: ils sont couramment proposés comme colis total; généralement, l'électromoteur tout au plus est accessible de l'extérieur en vue de son remplacement.
Le bilan
L'entretien et le diagnostic des systèmes EPS impliquent essentiellement pour le monteur des connaissances approfondies de l'outil de diagnostic afférent, du protocole de programmation spécifique et de l'électronique de base. Et ce dernier point implique de contrôler la batterie, l'alternateur et les points de mise à la terre avant tout.
Merci à ERA Benelux et SIDEM
