La direction à démultiplication variable.

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Description détaillée

La direction à démultiplication variable, ou VGR (Variable Gear Ratio) est un système mécanique qui, associé à une assistance variable, permet d'avoir une qualité de direction optimale quel que soit le braquage.
Elle permet une démultiplication plus ou moins directe de la direction, non pas en fonction de la vitesse mais en fonction de l'angle de braquage du volant. Les roues braquent plus ou moins vite en fonction de l'angle de rotation du volant.
L'assistance variable agit en fonction de la vitesse et de l'angle de braquage. C'est l'effort de braquage qui varie en fonction de la vitesse.
Une direction doit être directe en manœuvre ou en situation de virage serré. Cela signifie qu'avec une faible rotation du volant, les roues braquent de façon importante. À l'inverse, à vitesse élevée, par exemple sur autoroute, une direction directe génèrerait des mouvements de caisse (changement de cap) importants au moindre mouvement du volant.
La direction doit être indirecte, ce qui se traduit par une rotation importante du volant pour des braquages de roues faibles.

En résumé, les virages serrés ou les manœuvres impliquent des braquages importants. Sur autoroute ou à vitesse élevée les braquages sont faibles.

Le système VGR est un système mécanique qui propose une démultiplication importante (direction indirecte) lorsque les roues sont proches de la ligne droite. Puis, plus le conducteur tourne le volant, plus la direction devient directe.  Le fonctionnement se décompose en trois parties selon le braquage :
1^re partie, entre 0° et une dizaine de degrés, la démultiplication est importante, la direction est indirecte.
2^e partie, d'une dizaine de degrés jusqu'à environ 100° la démultiplication diminue, la direction devient directe.
3^e partie, à partir de 100° environ la démultiplication est faible, la direction est directe.

Au final, les mouvements de mains sur le volant sont réduits dans les routes sinueuses ou dans des manœuvres d'évitement. La conduite est plus sûre et les manœuvres en villes sont plus confortables.

Aujourd'hui ce système est disponible chez plusieurs constructeurs et sur toutes les gammes de véhicules.
Quelques exemples :
Mercedes SLK, Mercedes classe A, Opel Corsa, Nouvelle Renault Twingo, BMW série 1, 2 et 3, Smart, etc.

Techniquement, la démultiplication s'obtient mécaniquement par la crémaillère.
Le barreau de crémaillère possède une denture de modules différents, ce qui permet de faire varier le pas (P1 et P2).
Nous avons :
- une direction directe (étapes 1 et 3) sur des braquages importants, permettant d'avoir plus de précision et plus de maniabilité à faible vitesse ou en manœuvre,
- une direction indirecte (étape 2) aux alentours du point milieu de la crémaillère permettant d'avoir un véhicule stable sur des braquages faibles (route).

Le fait d'avoir des modules de dents différents entraîne une variation du diamètre primitif utile (d1 et d2) du pignon d'attaque et donc d'avoir une démultiplication variable.

 

Voici quelques exemples de caractéristiques aujourd'hui.
En moyenne, une direction non assistée demande environ 4 tours volant de butée à butée, une direction assistée demande entre 3 et 3,5 tours alors qu'une direction VGR ne demande qu'environ 2,6 tours. Tout ceci pour un même angle de braquage des roues.
Chez Mercedes, sur certains modèles hauts de gamme, on note un déplacement de la crémaillère de 47 mm par tour de pignon d'attaque. Le pas de la crémaillère est ensuite augmenté : elle devient plus directe. La démultiplication diminue de 30% entre 5° et 100° de rotation du volant, soit jusqu'à 67 mm/tr. Ensuite le rapport est constant.

Selon les constructeurs et les systèmes de direction, un rapport de direction, au départ entre 13 :1 et 20 :1, peut ainsi passer entre 10 :1 et 14 :1. Cette valeur est le rapport entre l'angle de rotation du volant et celui du pivot intérieur au virage.
Un dernier exemple Mercédès : sur une Classe A (Mercédès plutôt citadine) le rapport de démultiplication passe de 13/1 à 12/1.

Problèmes à résoudre :
En manœuvre, nous avons besoin d'une direction légère demandant peu d'effort pour tourner le volant. Il y a besoin également d'une direction directe pour éviter de faire une multitude de tours au volant et de déplacer les mains plusieurs fois. La direction doit être directe. Or, lorsque la direction est directe, elle devient plus dure.
À l'inverse, plus la vitesse augmente, plus la direction doit se durcir pour éviter de générer des mouvements au volant et donc des changements de trajectoires. La direction doit être plutôt indirecte pour minimiser les mouvements inévitables induits par le conducteur, les bosses, trous de la route, etc. Une direction indirecte est souple. Ces exigences antagonistes ne peuvent être résolues que par une assistance variable.  L'assistance sera plus importante à faible vitesse sur des braquages importants.
Elle sera pilotée en fonction de la vitesse véhicule, de l'angle de braquage, de la vitesse et du couple au volant.
Par exemple, en braquages importants sur une direction VGR, un courant de 60 ampères (45 A en version classique) sera fourni pour une direction à assistance électrique.
L'effort au volant sera identique que ce soit à petit ou à grand braquage.
Lors de l'invention de ce système, la direction assistée n'était pas ou peu utilisée. Le but était d'avoir une direction plutôt dure en ligne droite et souple en manœuvre. La démultiplication variable était inversée par rapport à l'utilisation aujourd'hui.

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Méthodes et pratiques

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Impact sur les compétences en atelier

Cette technologie n'a pas d'impact sur les compétences atelier. Ces dernières sont identiques à celles d'une direction classique.