Direction assistée hydraulique : Qu’est-ce que c’est et comment ça marche

De la même manière que l’iPhone a changé l’industrie mobile, la crémaillère de direction assistée hydraulique est l’équivalent dans l’industrie automobile.

Les voitures sont des objets extrêmement lourds et peuvent peser jusqu’à 1500 kilogrammes. Imaginez que vous essayez de diriger cette monstruosité à mains nues – c’est tout simplement impossible ! C’est exactement pourquoi nous avons une crémaillère de direction au départ, cela a rendu la chose possible.

Mais, ce n’était pas parfait. Si vous avez conduit une Perodua Kancil, vous savez combien il était rigide de diriger votre voiture. Nous savions que nous devions amener la crémaillère de direction au niveau supérieur. La réponse, c’était la crémaillère de direction assistée. La crémaillère de direction rendait possible la direction d’une voiture, mais la crémaillère de direction assistée était celle qui la rendait facile.

Pour ceux qui ont essayé les deux types de crémaillères de direction, ils apprécieront sûrement l’impact qu’elle a eu dans nos vies quotidiennes de navetteurs. Et à cause de cela, cette technologie s’est largement répandue au point que toutes les voitures fabriquées au 21e siècle adoptent une forme de direction assistée.

En 2018, nous avons trois types de direction assistée : (i) la direction assistée hydraulique, (ii) la direction assistée électro-hydraulique, et (iii) la direction assistée électrique. Aujourd’hui, nous allons explorer et mieux comprendre le grand-père de tous les systèmes de direction assistée – la crémaillère de direction assistée hydraulique : ce qu’elle est et comment elle fonctionne.

• Qu’est-ce que la direction assistée hydraulique ?
  • Réservoir de fluide de direction
  • Pompe de direction
  • Valve rotative
  • Chambre hydraulique
• Limite de la direction assistée hydraulique
  • Limite #1 : Inadéquation de l’assistance
  • Limitation n°2 : Sujet aux fuites
• L’avenir de la direction assistée hydraulique

Qu’est-ce que la direction assistée hydraulique ?

Vous savez, les ingénieurs peuvent être assez littéraux et pratiques quand il s’agit de nommer les choses et cela aide vraiment à faciliter la compréhension des choses ! Décortiquons-le mot par mot.

Le mot – « hydraulique » est juste un mot fantaisiste pour utiliser un liquide, ce qui pourrait signifier de l’eau, de l’huile, et etc. Dans ce cas, nous utilisons une huile de direction hydraulique de couleur rose vif pour nos voitures.

Puis, nous avons le mot – « Direction assistée ». Lorsque nous pressurisons le fluide de direction et que nous les utilisons de manière intelligente (nous y reviendrons plus tard), nous obtenons une puissance supplémentaire qui nous aide à diriger notre voiture plus facilement.

Et voilà !

En substance, la direction assistée hydraulique pressurise le fluide hydraulique pour nous donner une puissance supplémentaire qui facilite la direction de notre voiture. C’est une aide ergonomique pour améliorer le contrôle et la manœuvrabilité sécuritaire.

Voici à quoi ressemble une crémaillère de direction assistée hydraulique typique. Voici une astuce intéressante. Pour savoir s’il s’agit d’une crémaillère de direction hydraulique, il suffit de prêter attention au centre de la crémaillère de direction. Si vous voyez deux tuyaux métalliques qui dépassent de la crémaillère, vous savez qu’il s’agit d’une crémaillère hydraulique. De plus, vous ne le voyez peut-être pas sur la photo, mais elles sont en fait très volumineuses. Chaque crémaillère de direction peut s’étendre jusqu’à 1,5 mètre de long.

La montée en puissance des directions assistées hydrauliques – D’où vient toute cette puissance ?

Les directions assistées existent depuis très longtemps. Je parle d’une centaine d’années. La toute première direction assistée hydraulique a obtenu un brevet en 1876. Elle a ensuite été améliorée par Frederick W. Lanchester en 1902.

Pendant la guerre, les gens ont commencé à chercher des moyens de contrôler leur machine de guerre lourdement blindée mieux, plus rapidement et plus facilement. Dans la recherche d’un avantage concurrentiel dans la bataille, la technologie derrière la direction assistée hydraulique a été rapidement adoptée dans la proéminence. Au moment où la guerre a pris fin en 1945, 10 000 véhicules militaires ont été équipés d’une unité de direction assistée.

Lorsqu’elle est testée et éprouvée à une telle échelle, il est difficile de ne pas voir le potentiel de cette pièce de technologie relativement « nouvelle ». Et c’est ainsi que cela s’est produit. En 1951, Chrysler est le premier constructeur automobile à mettre sur le marché une unité de direction assistée. Elle était disponible au public par le biais de leur voiture de tourisme – la Chrysler Imperial.

Suite à cela, de nombreux autres constructeurs automobiles tels que General Motors, Toyota et Honda ont rapidement proposé leur propre variation de la direction assistée et les ont mis en œuvre. Et cela nous amène à la situation actuelle. Au 21e siècle, pratiquement toutes les voitures sont maintenant équipées d’une direction assistée.

Si vous y pensez vraiment, la direction assistée est une technologie née de temps difficiles et elle s’est épanouie en quelque chose qui a changé complètement notre vie pour le mieux. C’est vraiment remarquable.

Comment fonctionne une direction assistée hydraulique ?

Si vous êtes complètement nouveau dans le système de direction de voiture, je recommande fortement de commencer par How Car Steering System Works – in Simple English. En effet, une crémaillère de direction ordinaire non assistée fonctionne de manière très similaire à un système de direction assistée hydraulique.

La seule différence est que les directions assistées hydrauliques ont quelques pièces supplémentaires pour fournir la puissance supplémentaire. Je parle de…

• Fluide hydraulique
• Réservoir de fluide de direction
• Pompe de direction
• Valve rotative
• Chambre hydraulique

Réservoir de fluide de direction

De la même façon que nous avons un réservoir d’essence pour l’essence, nous avons un réservoir de fluide de direction pour le fluide de direction. Chaque fois que nous utilisons un fluide, nous avons toujours un récipient qui les contient lorsque nous ne les utilisons pas.

Il n’y a rien de trop fantaisiste sur cette partie ici, et son but est assez explicite aussi. Mais, le voyage d’une direction assistée hydraulique commence ici. Lorsque nous remplissons le fluide de direction, nous le mettons dans ce réservoir. Il contient le fluide, et les fournit à la pompe de direction à travers des tuyaux en caoutchouc.

Pompe de direction

Ce fluide de direction à haute pression quitte ensuite la pompe de direction, passe par les tuyaux de direction et entre dans la crémaillère de direction, plus précisément dans la valve rotative.

Valve rotative

À l’intérieur de la crémaillère de direction, nous avons ce qu’on appelle la valve rotative. Une valve rotative est un boîtier métallique très sensible avec des trous stratégiquement placés qui redirige le fluide de direction soit vers la pompe de direction, soit dans la crémaillère de direction.

Pensez-y comme la police de la circulation à une intersection routière très fréquentée. Elle indique au liquide de direction la direction à prendre en fonction de l’endroit où vous tournez votre volant. Voici comment cela fonctionne…

• Si le volant est dans sa position initiale, la valve rotative redirige le fluide de direction vers la pompe de direction et rien ne se passe. Le cycle du fluide de direction passant du réservoir à la pompe et à la vanne rotative ne fait que se répéter.
• Mais lorsque le conducteur tourne le volant, la vanne rotative s’ouvre et le fluide de direction provenant de la pompe de direction est redirigé. Cette fois, il ne retourne pas à la pompe de direction mais il sort de la vanne rotative par les conduites de fluide et dans une des chambres hydrauliques de la crémaillère de direction.

Chambre hydraulique

Alors que le fluide de direction de la vanne rotative est redirigé dans la chambre hydraulique, nous commençons à avoir une assistance électrique ! Mais prenons un peu de recul et voyons comment tout cela s’est passé.

Dans la chambre hydraulique, il y a un piston hydraulique en plein milieu. Il sépare la chambre hydraulique en deux parties égales : le côté gauche, et le côté droit. Le liquide de direction est redirigé dans ces deux chambres, mais voici le hic : elles ne reçoivent pas les mêmes quantités de liquide de direction !

Lorsqu’il y a plus de liquide de direction d’un côté de la chambre hydraulique, cela crée une différence de pression à travers la chambre. Le fluide de direction pousse alors le piston hydraulique vers le côté le plus faible de la chambre hydraulique et la crémaillère de direction se déplace en conséquence.

Maintenant, certains d’entre vous se demandent peut-être pourquoi il y a un différentiel de pression.

À cause de la dynamique des fluides. Ou, plus précisément l’équation de Bernoulli. Pour vous donner une métaphore qui vous aide à la comprendre, imaginez deux salles de tailles égales avec un mur mobile que vous pouvez pousser au milieu. L’une des pièces est remplie de 50 personnes, tandis que l’autre est remplie de 100 personnes. Comme il fait très chaud et qu’on étouffe dans la pièce, je pousserais le mur pour avoir plus d’espace dans ma pièce. Mais l’autre chambre veut aussi plus d’espace ! Très rapidement, cela devient un tir à la corde où l’équipe la plus forte pousse le mur de l’autre côté.

De toute façon, cette « poussée du mur » est ce qui nous donne la puissance supplémentaire. Puisque les deux extrémités de la crémaillère de direction sont reliées aux roues de la voiture, lorsque la crémaillère de direction se déplace vers la droite, les roues de la voiture le feront aussi. Et… Voilà ! La voiture change de direction et le fluide de direction retourne au réservoir de fluide de direction pour répéter tout le processus à nouveau.

Et c’est ainsi, mes amis, que fonctionne une direction assistée hydraulique.

Les limites inhérentes de la direction assistée hydraulique – pas assez bonne?

La direction assistée hydraulique est étonnante. Elle fournit l’assistance à la direction dont nous avons tant besoin dans nos déplacements quotidiens. Mais, comme pour tout le reste dans le monde… Rien n’est parfait. Les directions assistées hydrauliques aussi, ont des défauts inhérents.

Limitation #1 : Mismatch of Power Assist.

Il est malheureux que nous ne pouvons pas contrôler la quantité d’assistance que nous obtenons. L’assistance électrique que nous obtenons pourrait ne pas être ce dont nous avons besoin.

Je vais expliquer ce que je veux dire.

Par maintenant, nous savons tous que le moteur de la voiture entraîne notre pompe de direction par la courroie du moteur. Ils sont connectés physiquement et il n’y a aucun moyen pour nous de contrôler la quantité de puissance à donner ou à ne pas donner. Que vous le vouliez ou non, la vitesse de notre pompe de direction est directement liée au régime du moteur de la voiture. Lorsque nous conduisons plus vite, le régime du moteur de la voiture augmente et la pompe fonctionne plus vite. Inversement, lorsque nous conduisons plus lentement, le régime du moteur de la voiture diminue et la pompe ralentit. Maintenant, considérez ces 3 scénarios…

• Lorsque nous conduisons à faible vitesse / à l’arrêt
• Lorsque nous conduisons à grande vitesse
• Lorsque nous conduisons en ligne droite

Lorsque nous conduisons à faible vitesse ou au ralenti, nous avons besoin de plus d’assistance électrique car il est plus difficile de diriger la voiture sans aucun élan. Mais en réalité, le régime du moteur de la voiture est faible lorsqu’il tourne au ralenti, et nous ne recevons donc que le minimum d’assistance électrique lorsque, par exemple, nous entrons et sortons d’un parking.

Lorsque nous conduisons à grande vitesse, il est utile d’avoir un volant plus rigide pour que le volant soit plus ferme et plus stable. Mais en conduisant vite, le moteur de la voiture surmène la pompe de direction et nous avons beaucoup trop d’assistance. Une légère poussée sur le volant peut sur-virer la voiture dans une direction que nous ne voulons pas.

Lorsque nous conduisons en ligne droite, nous n’avons pas du tout besoin d’assistance électrique parce que nous ne tournons pas la voiture. Mais, le moteur entraîne quand même la pompe de direction, que nous en ayons besoin ou non. Lorsque vous déplacez des pièces inutiles, l’énergie est gaspillée et cela diminue notre économie de carburant.

Limitation #2 : Sujet à des fuites

Il y a un autre problème.

En raison de la nature même de l’hydraulique, nous avons besoin de fluide de direction pour que le système fonctionne. Les fluides sont très sournois, partout où ils vont, ils trouveront la moindre petite ouverture pour s’échapper. Cela signifie que chaque fois que nous utilisons du fluide, vous pouvez être sûr qu’il y aura un moment où il commencera à fuir.

Dans notre cas, il n’est pas rare de trouver des fuites de fluide de direction au niveau du tuyau de direction, de la pompe de direction ou de la crémaillère de direction après seulement quelques années d’utilisation. Lorsque cela se produit, vous commencerez à remarquer que le volant est plus difficile à tourner. Ou, vous vous retrouverez à devoir constamment faire l’appoint de votre liquide de direction toutes les 2 semaines environ.

Ce n’est qu’un des nombreux problèmes auxquels nous pouvons être confrontés dans un système de direction hydraulique. Si vous souhaitez en savoir plus, nous avons répertorié les 7 principaux problèmes de crémaillère de direction que vous pouvez identifier juste pour vous.

Lisez-le, il vaudra chaque minute.

L’avenir du système de direction hydraulique

Oui, il y a des défauts. Mais, les directions assistées hydrauliques ont fait un long chemin et ont rendu la conduite plus facile et plus sûre que jamais. Je ne sais pas pour vous, mais je ne peux plus imaginer conduire sans direction assistée !

La technologie est formidable et c’est pourquoi nous essayons continuellement de l’améliorer. Ou du moins, nous avons essayé. La mauvaise nouvelle est que nous atteignons une maturité pour un système de direction hydraulique en raison de certaines des limites inhérentes.

La bonne nouvelle est que, précisément à cause de cela, nous commençons à voir un changement dans le système de direction assistée électronique parce que nous pouvons introduire tellement plus de contrôle sur l’ensemble du système de direction assistée. Tout comme les capteurs ABS ont amélioré le système de freinage, nous pouvons faire de même pour le système de direction assistée. Et qui sait, cela pourrait être un tremplin pour une voiture sans conducteur dans le futur. Mais, ce serait une autre histoire pour un autre jour.

En attendant, conduisez en sécurité et conduisez intelligemment !