Brevet FR2596722A1 — publié le 19871009

La présente invention concerne une direction assistée pour véhicules routiers, en particulier des véhicules automobiles. L'objet de la présente invention est de créer une direction assistée qui soit relativement peu conteuse et facile à assembler et mettre en service. Avec cet objet en perspective, conformément a la présente invention, il est prévu une direction assistée pour véhicules routiers, en particulier des véhicules automobiles, comprenant.un essieu pour commander le positionnement d'au moins une roue directrice sur ledit véhicule; un arbre d'entrée pouvant être accouplé avec une extrémité du volant de direction étant relié, par son autre extrémité, a une partie intermédiaire dudit essieu de commande afin de déplacer axialement celui-ci apres une rotation dudit arbre d'entrée autour de son propre axe; et un dispositif d'entraînement accouplé audit essieu de commande; caractérisé par le fait que ledit dispositif d'entraînement comprend un moteur électrique réversible comportant un arbre rotatif d'entrainement; un accouplement a vis sans fin et noix filetée où ladite noix filetée est accouplée audit arbre d'entrainement de façon à assurer sa rotation tandis que ladite vis sans fin constitue une partie dudit essieu de commande; et un moyen de commande pour actionner ledit moteur électrique de façon à maintenir en permanence le couple appliqué audit arbre d'entrée au-dessous d'une valeur pré-réglée donnée. Le moteur électrique précité comporte de préférence un arbre d'entraînement qui est creux, ladite noix filetée étant solidaire dudit arbre creux d'entrainement, ladite vis sans fin s'étendant au travers dudit arbre creux d'entralnentent et ledit moteur étant disposé coaxialement audit essieu de commande. En variante, ladite noix filetée disposée parallèlement audit arbre d'entraînement est accouplée à celui-ci par l'intermédiaire d'un train d'engrenages. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente un ensemble d'une vue latérale et d'un schéma synoptique d'une première réalisation de la direction assistée conforme à la - f, .- ' r s présente invention; la figure 2 représente en vue e n coupe axiale un détail de la figure 1; la figure 3 représente-un ensemble d'une vue latérale et d'un schéma synotique d'une seconde réalisation de la direction assistée conforme à la présente invention. Sur les figures précitées, la référence numérique 1 désigne une direction assistée, convenant en particulier pour un véhicule routier (non représenté), en particulier un véhicule automobile, pour commander le positionnement de deux roues directrices (non représentées) sur ledit véhicule. L'ensemble 1 comprend un carter extérieur tubulaire 2 conçu de manière à se monter sur un bâti (non représenté) solidaire dudit véhicule et il se compose de deux éléments tubulaires dont le premier, désigné par 3, s'étend entre les deux roues directrices précitées et est équipé à ses extrémités'opposées de deux soufflets tubulaires de recouvrement 4 tandis que le second, désigné par 5, s'étend vers l'extérieur à partir d'une partie intermédiaire 7 de l-'élément tubulaire 3 avec laquelle il fait un angle inférieur à 900. A l'intérieur de l'élément tubulaire 5, est montée, d'un manière tournante, la partie inférieure d'un arbre d'entrée 8 dont l'extrémité supérieure dépasse à l'extérieur de l'élément tubulaire 5 et est elle-même montée sur un accouplement cannelé 9 permettant une liaison angulaire de l'arbre 8 avec l'extrémité inférieure d'un arbre (non représenté) équipé d'un volant de direction (non représenté). Comme le montre la figure 2, l'extrémité inférieure de l'arbre d'entrée 8 est pourvue d'un pignon 10 en prise avec une crémaillère 11 constituant une partie intermédiaire d'un essieu de commande 12 monté de façon à coulisser axialement à l'intérieur de l'élément tubulaire 3. Comme le montre la figure 2, les parties extrêmes opposées de l'essieu 12 se composent de deux tiges 13 qui s'étendent chacune au travers d'un soufflet respectif 4 de façon qu'une de leurs extrémités dépasse dudit soufflet afin de permettre son accouplement avec un dispositif correspondant (non représenté) servant à commander le positionnement d'une roue directrice respective (non représentée). Un autre partie intermédiaire de l'essieu 12 se compose d'une vis sans fin rigide 14 reliée, avec interposition de billes, avec une noix filetée 15. La vis sans fin 14 et la noix filetée 15 constituent un accouplement à recirculation de billes-16 servant à relier l'essieu 12 avec un dispositif d'entraînement 17 comprenant un moteur électrique réversible 18 pourvu d'un arbre creux. Le moteur 18 comporte un arbre central tubulaire de sortie 19, coaxial avec et solidaire de la noix filetée 15 qui coopère avec la vis centrale 14, et il est pourvu d'un stator 21 solidaire d'un carter extérieur 22 et constituant une partie de grand diamètre de l'élément tubulaire 3. En addition à l'accouplement 16 et au moteur 18, le dispositif d'entralnement 17 comporte également une unité de commande 23 représentée sous forme d'un schéma synoptique sur la figure 1 et comprenant un dispositif de mesure se composant d'un dispositif de mesure de couple 24 de type connu et disponible sur le marché, ce dispositif de mesure de couple 24 étant accouplé à l'arbre d'entrée 8 et étant agencé pour émettre, par l'intermédiaire d'un premier fil de sortie 25, un premier signal électrique proportionnel à la valeur absolue du couple de direction s' exerçant sur l'arbre 8, et, par l'intermédiaire d'un second fil 26, un second signal indiquant le signe dudit couple de direction.L'unité 17 comprend également un régulateur de seuil 27, et de préférence un comparateurde seuil d'hystérésis 28 comportant une première entrée servant à recevoir un signal de seuil réglable émis par le régulateur 27, une seconde entrée reliée au fil 25, et une sortie commandant l'ouverture et la fermeture d'un interrupteur 29 relié à des fils 30 assurant la liaison du moteur 18 avec une source de courant 31. Entre l'interrupteur 29 et le moteur 18, les fils 30 passent dans un dispositif de commutation 32 dont le règlage est commandé par ledit second signal émis par le dispositif de mesure de couple 24 par l'intermédiaire du fil 26. Conformément à la variante représentée par des lignes interrompues sur la figure 2, l'unité de commande 23 de la figure 21 est remplacée par une unité de commande 33 sensiblement identique à l'unité de commande 23, excepté qu'elle comporte, à la place du dispositif de mesure de couple 24, un dispositif de mesure se composant d'une cellule de charge 34 reliée à un point de l'essieu de commande 12 qui est placé entre la tige 13 et le moteur 18. La cellule de charge 34 est reliée aux fils 25 et 26 par l'intermédiaire desquels elle reçoit respectivement un premier signal électrique proportionnel à la valeur absolue de la contrainte axiale exercée sur l'essieu de commande 12, et un second signal indiquant le signe de ladite contrainte. La similitude entre les deux unités précitées 23 et 33 est dvidellEc si ail collst ut la valeur absolue de la contrainte axiale exercée sur l'essieu de commande 12 est une fonction directe de la'valeur absolue du couple exercé sur l'arbre d'entrée 8, et si on considère que le signe de ladite contrainte axiale change en même temps qu'il se produit un changement de direction dudit couple.En service effectif, la valeur absolue et le signe du couple exercé par l'utilisateur sur l'arbre d'entrée 8 et transmis par ce dernier à l'essieu de commande 12 sont mesurés de façon continue par le dispositif de mesure 24 ou 34, dans le premier signal électrique de sortie, proportionnel à la valeur absolue du couple précité, sont reçues par le comparateur de seuil 28 et comparés de façon continue avec un signal de seuil ou de référence émis par le régulateur de seuil 27. Lorsque le signal de seuil dépasse le signal provenant du dispositif de mesure 24 ou 34, aucun signal n'est émis par le comparateur 28 et l'interrupteur 29 reste dans la position normale d'ouverture. Une teile condition existe dans le cas où l'utilisateur exerce un couple relativement faible sur l'arbre entrée 8,et lorsque le signal émis par le dispositif de mesure 24 ou 34 est inférieur au signal de seuil mais différent de 0. Dans ce cas, l'essieu de commande 12 est déplacé axialement directement par l'utilisateur de façon à faire tourner la noix filetée 15 et le rotor 20 par l'intermédiaire de l'accouplement 16. Lorsque d'autre part le signal provenant du dispositif de mesure 24 ou 34 dépasse le signal de seuil, le comparateur 28 émet un signal qui produit une fermeture de l'interrupteur 29 et qui enclenche le moteur 18.Dans ce cas, l'action de l'utilisateur sur l'arbre d'entrée 8 est accompagnée par l'action du moteur 18 dans la direction indiquée par le signal reçupar le commutateur 32 par l'intermédiaire du fil 26. Le moteur 18, en faisant tourner la noix filetée 15, fait en sorte que la vis sans fin 14, et par conséquent également l'essieu de commande 12, soient déplacés axialement dans la direction requise. Aussitôt que l'utilisateur réduit le couple exercé sur l'arbre d'entrée 8 de manière qu'il tombe en dessous d'une valeur pré-réglée donnée, qui peut être établie d'une manière connue au moyen du régulateur 7, l'interrupteur 29 est ouvert de façon à arrêter le moteur 18. L'accouplement 16 est réversible de façon appropriée, c'est-à-dire qu'il constitue un accouplement où la rotation de la noix filetée 15 est accompagnée par un déplacement de la vis sans fin 14, et inversement. En conséquence, lorsque le volant de direction (non représenté) monté sur l'arbre d'entrée 8 est relâché par l'utilisateur, le couple résistant exercé sur les roues (non représentées) produit un déplacement vers l'arrière de l'essieu de commande 12, qui est accompagné d'une rotation à vide du rotor 21, et par un retour de l'arbre 8 dans sa position intermédiaire normale. La réalisation de la figure 3 représente une direction assistée 35 dont de nombreuses parties sont identiques à des parties correspondantes de l'ensemble 1 et qui ont été par conséquent désignées par les mêmes références numériques. L'ensemble 35 comprend un dispositif d'entraî- nement 36 se composant d'un moteur électrique 37 qui, au lieu d'être monté coaxialement à l'essieu de commande 12, est logé à l'intérieur d'un carter 38 en forme de cuvette qui est placé à l'extérieur de l'élément tubulaire 3, duquel il est solidaire. Le carter 38 comporte une paroi extrême 39 perpendiculaire à l'axe de l'élément tubulaire 3 et accouplée, avec interposition d'une bague d'étanchéité 40, avec un arbre de sortie 41 du moteur 37, parallèlement à l'essieu de commande 12. L'extrémité libre de l'arbre 41 pénetre à l'intérieur d'un carter 42 communiquant avec l'élément tubulaire 3 et contenant un train d'engrenages assurant la liaison de l'arbre 41 avec la noix filetée 15. Dans l'exemple représenté, ledit train d'engrenages comprend un-premier engrenage 43 monté sur l'arbre 41 et un second engrenage 44 solidaire de et coaxial à la noix filetée 15 et en prise avec l'engrenage 43. Le dispositif d'entraînement 36 comporte également une unité de commande 45 qui est à son tour pourvue d'un dispositif de mesure de couple 46, placé dans la même position que le dispositif de couple 24 de l'unité de commande 23, et d'une cellule de charge 47 placée dans la même position que la cellule 34 de l'unité de commande 33. Le dispositif de mesure de couple 46 diffère du dispositif de mesure de couple 24 par le fait qu'il est conçu pour émettre un signal en fonction de la valeur absolue du couple exercé sur l'arbre d'entrée 8 tandis que la cellule de charge 47 diffère de la cellule de charge 34 par le fait qu'elle est conçue pour émettre un signal indiquant le signe de la contrainte axiale exercée sur l'essieu de commande 12 à la suite de l'application d'un couple de direction à l'arbre d'entrée 8. La partie restante de l'unité de commande 45 est sensiblement identique aux unités de commande 23 et 33, la seule autre différence consistant en ce que le fil 25 est relié à la sortie du dispositif de mesure de couple 46, tandis que le fil 26 est relié à la sortie de la cellule de charge 47. Les avantages des directions assistées 1 ou 35 ressortent clairement de la description faite ci-dessus. Outre que ces directions assistées sont d'un structure extrêmement simple, cela étant principalement dA au fait qu'elles utilisent les moteurs 18 ou 37, elles sont également peu conteuses, gracie au fait que l'accouplement à recirculation de billes 16 agit comme un train d'engrenages réducteurs épicyclique , ce qui permet d'utiliser des moteurs électriques rapides, de faible puissance et relativement peu motteux. REVENDICATIONS 1. Direction assistée pour véhicules routiers, en particulier des véhicules automobiles, comprenant un essieu pour commander le positionnement d'au moins une roue directrice sur ledit véhicule; un arbre d'entrée pouvant être accouplé avec une extrémité du volant de direction étant relié, par son autre extrémité, à une partie intermédiaire dudit essieu de commande afin de déplacer axialement celui-ci après une rotation dudit arbre d'entrée autour de son propre axe; et un dispositif d'entraînement accouplé audit essieu de commande; caractérisé en ce que ledit dispositif d'entraînement (17) comprend un moteur électrique réversible (18) comportant lui-mEme un arbre d'entraînement rotatif (19.;41) un accouplement à vis sans fin (14) et noix filetée (15) où ladite noix filetée (15) est accouplée audit arbre d'entraînement (19) de façon à assurer sa rotation tandis que ladite vis sans fin (14) constitue une partie dudit essieu de commande (10); et un moyen de commande (23,33) pour actionner ledit moteur électrique (18; 37) de façon à maintenir en permanence le couple appliqué audit arbre d'entrée (8) au-dessous d'une valeur pré-réglée donnée. 2. Direction assistée selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit arbre d'entraînement (19) est creux, en ce que ladite noix filetée (15) est solidaire dudit arbre creux (19), en ce que ladite vis sans fin (14) s'étend au travers dudit arbre creux (19), et en ce que ledit moteur (18; 37) est coaxial audit essieu de commande (10). 3. Direction assistée selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite noix filetée (15) est disposée parallèlement audit arbre d'entrainement (41) et est accouplée à celui-ci par l'intermédiaire d'un train d'engrenages (43, 44). 4. Direction assistée selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que ledit accouplement à vis sans fin (14) et noix filetée (15) est un accouplement à recirculation de billes. 5. Direction assistée selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que ledit moyen de commande comprend un dispositif de mesure (24) servant à mesurer le couple exercé sur ledit arbre d'entrée (8) et accouplé à cet arbre d'entrée (8) de manière à fournir à sa sortie un signal électrique proportionnel à la valeur absolue du couple détecté; et un comparateur de seuil (28) pour recevoir ledit signal électrique; un interrupteur (29) étant prévu dans un circuit alimentant ledit moteur (18; 37) et ledit comparateur (28) étant conçu pour fermer ledit interrupteur (29) et pour actionner ledit moteur (18; 37) quand ledit couple dépasse ladite valeur pré-réglée donnée. 6. Direction assistée selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que ledit moyen de commande comprend un dispositif de mesure (46) conçu pour mesurer un paramètre qui est fonction du couple exercé sur ledit arbre d'entrée (8), ledit dispositif de mesure (46) se composant d'une cellule de charge (47) reliée audit essieu de commande (10) pour fournir à sa sortie un signal électrique proportionnel à la valeur absolue de la contrainte axiale exercée sur ledit essieu de commande (10) et dépendant directement dudit couple; et un comparateur de seuil (28) pour recevoir ledit signal électrique; un interrupteur (29) étant prévu dans un circuit alimentant ledit moteur (37), et ledit comparateur (28) étant conçu pour fermer ledit interrupteur (29) et pour actionner ledit moteur (37) quand ladite contrainte axiale dépasse une valeur correspondant à ladite valeur de couple pré-réglée donnée. 7. Direction assistée selon une des revendications 5 ou 6, caractérisée par le fait que ledit dispositif de mesure est conçu pour émettre un autre signal électrique indiquant la direction du couple (34) exercée sur ledit arbre d'entrée (8); un dispositif de commu- tation (32), relié en série avec ledit interrupteur (29), et placé dans ledit circuit alimentant le moteur (37) de façon à être commandé par ledit autre signal. 8. Direction assistée selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que ledit moyen de commande comprend un premier dispositif de mesure (46) conçu pour mesurer le couple exercé sur ledit arbre d'entrée (8) et relié audit arbre d'entrée pour fournir à sa sortie un premier signal électrique proportionnel à la valeur absolue du couple détecté; un second dispositif de mesure se composant d'une cellule de charge (34) reliée audit essieu de commande (10) pour fournir à sa sortie un signal électrique indiquant le signe dudit couple; un comparateur de seuil (28) destiné à recevoir ledit premier signal électrique; et un interrupteur (29) branché dans un circuit alimentant ledit moteur (37); un dispositif de commutation (32), relié en série avec ledit interrupteur (29), placé dans le circuit alimentant ledit moteur (37), et commandé par ledit second signal, ledit comparateur étant conçu pour fermer ledit interrupteur (29) et pour actionner ledit moteur (37) lorsque la valeur dudit premier signal dépasse une valeur correspondant à ladite valeur de couple pré-réglée donnée. 9. Direction assistée selon une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée par le fait que ledit comparateur de seuil (28) est à hystérésis et est relié à un régulateur de seuil de sortie ajustable (27).