Structure et fonctionnement de la colonne de direction assistée électrique

Aujourd'hui, la direction d'une voiture ne peut plus se passer d'un amplificateur. Et cela ne vaut pas seulement pour les puissants SUV ou les berlines de la classe affaires. Les conducteurs de petites voitures compactes savent également apprécier le confort de la direction. Toutefois, il n'y a souvent pas beaucoup de place sous le capot de ces voitures pour installer une direction à crémaillère avec un renfort hydraulique ou même électrique. Mais ce n'est pas un problème - il est même possible de loger l'assistant du conducteur dans la colonne de direction. Nous allons voir quels sont les avantages d'un tel système et comment il est réalisé en prenant l'exemple d'une voiture populaire, la Volkswagen Lupo 1.2 TDI 3L 1999-2005.

Caractéristiques et avantages d'une colonne de direction électrique

Il convient de noter tout de suite que la colonne de direction électrique ne peut pas être considérée comme une simple variante de compromis de la direction assistée. Un tel système a notamment ses propres avantages importants, à savoir :

• Contrôle les signaux d'entrée et de sortie ainsi que le fonctionnement d'autres composants du mécanisme de direction;
• permet au conducteur de mieux ressentir le contact avec la route;
• aide à placer le volant dans une position droite;
• augmente le contrôle de la direction sur la base des conditions réelles de conduite;
• n'agit que lorsque le conducteur tourne le volant et ne consomme pas de puissance en ligne droite.
• Ce dernier facteur contribue à ce que les paramètres d'un tel système électromécanique soient très différents de ceux d'un système hydraulique traditionnel. Selon les études de Volkswagen, les différences pour le modèle Lupo sont les suivantes:

Notamment parce que dans une direction assistée hydraulique, tous les composants du système sont montés après la prise de force de direction, alors que dans une direction assistée électromécanique, la direction assistée est montée avant la prise de force.

Un autre grand avantage est que la direction assistée est intégrée au haut-parleur dans une unité compacte, ce qui évite un câblage long et compliqué. Et enfin, ce qui est peut-être le plus précieux pour le conducteur : comme le moteur électrique qui renforce la rotation entraîne l'engrenage à vis sans fin directement à côté du volant, le conducteur a une sensation de direction directe, c'est-à-dire le même message de retour à la route que s'il n'y avait pas de direction assistée.

Construction de la direction assistée électrique

Les principaux composants de la partie supérieure du mécanisme de direction dans cette configuration sont représentés sur la figure

• Commandes des clignotants et des essuie-glaces,
• Commandes de direction,
• Réducteurs à vis sans fin,
• Contrôleur électronique de direction,
• Arbre de transmission du volant,

De plus, des capteurs très importants sont montés à l'intérieur : Capteurs de position de direction et capteurs de couple de direction.

Et voici à quoi ressemble la colonne de direction électrique en coupe transversale sur tout l'avant de la voiture:

Parlons maintenant des composants de la direction, qui est équipée d'une direction assistée électrique. Ils se répartissent en deux groupes :

1. Electrique.
2. Mécanique.

Le premier groupe comprend les composants électroniques suivants :

• Le moteur électrique et son embrayage;
• Contrôleur EPS;
• Capteurs de couple de direction et de position de direction dans un boîtier commun.

Le deuxième groupe est utilisé dans tous les systèmes, et pas seulement dans les systèmes électromécaniques. Ce sont:

• Les ondes électromagnétiques.
• Arbre : Direction et arbre de transmission;
• la colonne de direction, réglable en hauteur;
• l'entraînement par vis sans fin et pignon;
• Tige intermédiaire;
• Barre de torsion.

Cette barre d'accouplement est le composant central d'un système de direction à assistance électrique. La barre de torsion relie mécaniquement la broche intermédiaire à l'arbre d'entraînement de la vis sans fin. Cela permet aux deux parties de tourner d'un petit angle l'une par rapport à l'autre. Cela suffit pour que le système détecte le début de la direction.

L'arbre à cardan est composé de deux fourches reliées par un bras télescopique court. Il compense la longueur du mécanisme de réglage de la hauteur et protége le conducteur et le passager avant en cas de collision frontale. Si le conducteur soulève le levier pendant le réglage, le levier devient plus court, ce qui réduit la distance entre le volant et le mécanisme de direction. Dans le cas contraire, le levier télescopique s'allonge. La plage de réglage de la Volkswagen Lupo est de 39 mm.

L'engrenage à vis sans fin se trouve, avec le moteur électrique, dans le carter d'engrenage en aluminium. La vis sans fin sur l'arbre du moteur s'engrène avec la roue dentée sur l'arbre de direction, ce qui renforce la rotation du volant presque directement là où se trouve le conducteur. L'arbre du moteur est relié à l'arbre à vis sans fin par un accouplement en caoutchouc flexible, de sorte que le couple de démarrage du moteur est transmis le plus doucement possible. Le moteur électrique a une puissance de 720 W et développe un couple de 2 Nm. L'électronique est conçue pour un temps de réaction extrêmement court afin de réagir le plus rapidement possible aux mouvements de direction.

Le boîtier du capteur de position et d'angle de braquage est placé au-dessus de la boîte de vitesses. Le premier est relié à l'arbre de la roue à vis sans fin. Il enregistre la position actuelle du gouvernail ou son blocage. Le second est relié à la barre de torsion. Il calcule l'angle de rotation de la barre de torsion par rapport à la vis intermédiaire. L'appareil de commande calcule le couple à partir de ce signal. Si le couple calculé dépasse une valeur de 0,01 Nm, l'appareil de commande décide si la direction doit être renforcée. Un cadre est également vissé sur le boîtier d'entraînement de la vis sans fin, dans lequel est installé l'appareil de commande électronique de la direction assistée. Il calcule l'assistance nécessaire au conducteur à l'aide des données reçues des capteurs et en tenant compte de la vitesse du véhicule. Le boîtier du capteur est câblé à l'appareil de commande via un connecteur à 6 pôles. Si l'appareil de commande détecte un défaut dans la direction assistée, il allume l'affichage de la direction sur le combiné d'instruments.

Comment améliorer la direction électromécanique

Le conducteur commence à tourner le volant. En même temps, la barre de torsion tourne. Le capteur de couple qui tourne avec la barre de torsion fournit à l'appareil de commande des signaux indiquant l'ampleur et le sens de rotation du couple de direction. À partir de ces signaux, l'appareil calcule l'assistance nécessaire et active le moteur électrique. La combinaison du couple agissant sur le volant et du couple d'assistance constitue le couple effectif qui agit sur le mécanisme de direction.

Si le conducteur augmente le couple agissant sur le volant, le moteur électrique augmente le couple. S'il le diminue, la torsion de la barre de torsion diminue. Par conséquent, le capteur de couple de direction envoie un signal plus faible à l'appareil de commande. Si le conducteur lâche le volant dans le virage, la tension de la barre de torsion est relâchée. En même temps, l'électronique coupe le moteur électrique, car l'assistance de couple n'est plus nécessaire. Toutefois, si le capteur de position de la direction constate que le véhicule ne va toujours pas tout droit, le moteur électrique est activé, de sorte que le volant est activement ramené en position droite.

Réparation d'une colonne de direction assistée

Bien que la construction décrite soit assez fiable, des dysfonctionnements apparaissent souvent au fil du temps et de l'utilisation active. Les pièces les plus susceptibles de tomber en panne sont:

• les suivantes
• Les anneaux de détection en plastique;
• les capteurs eux-mêmes;
• Les traverses de l'arbre de transmission.

Bien que la direction assistée électrique soit moins sensible que d'autres types de direction assistée parce qu'elle se trouve dans l'habitacle, elle peut aussi être touchée par la corrosion. Les contacts des capteurs et de l'appareil de commande peuvent s'oxyder, tout comme les raccords cannelés des composants mécaniques.

Le constructeur ne propose malheureusement pas de remplacer les différents composants de l'amplificateur électrique - selon lui, l'ensemble du système devrait être remplacé. Mais tous les propriétaires de voitures ne peuvent pas se le permettre.

C'est pourquoi nous invitons les personnes qui ont des problèmes avec ce type d'équipement à se rendre dans un atelier STS. Nos spécialistes qualifiés sont en mesure de réparer n'importe quelle direction assistée dans les plus brefs délais et à un prix abordable.