Brevet FR2620185A1 — publié le 19890310

-1 KWAYAOE POUR DISPOSTIF DE DDROEMl ASSISM ELWMIWCE La présente invention concerne un embrayage convenant, par exemple, pour l'utilisation avec un dispositif de direction assistée électrique. La figure 8 représente un dispositif de direction assistée électrique typique de l'art antérieur. Avec ce type de dispositif, un capteur de couple 4 sert à exciter un moteur 6 par l'intermédiaire d'une unité de commande 5 lors de la détection d'un couple d'une colonne de direction 3, engendré du fait de la résistance des roues 2 du veéhicule lorsqu'on tourne un volant de direction 1 dans un sens. L'arbre de sortie du moteur 6 est accouplé à un pignon 8 de la colonne de direction 3, par l'intermédiaire d'un réducteur 7. Le pignon 8 engrène avec une crémaillère 9 reliée aux roues 2 du véhicule. Avec ce dispositif, conne la puissance d'entraînement fournie par le moteur 6 est transmise aux roues 2, on peut commander celles-ci avec un très faible effort de direction manuelle. Toutefois, ce type de dispositif de direction assistée électrique présente un inconvénient en ce que, si le système d'entraînement comprenant l'unité de commande 5, le moteur 6 et le réducteur 7 tombe en panne, la force requise pour tourner le volant 1 devient trop grande, de sorte qu'on ne peut pas diriger les roues 2 du véhicule. Cela résulte du fait que le réducteur 7 et le moteur 6 sont encore accouplés à la colonne de direction 3. Comme solution à ce problème, il est connu de prévoir un embrayage 10 entre le réducteur 7 et le pignon 8. Toutefois, si on emploie un embrayage électromagnétique, il est nécessaire d'utiliser un embrayage de dimension relativement grande pour 2620 1 8 5 obtenir le couple requis. Si on utilise un embrayage à griffes, il faut une force relativement grande pour amener l'embrayage en position d'enclenchement et pour le débrayer dans des conditions de charge. Un objet de la présente invention est de procurer un embrayage qui évite les inconvénients ci-dessus. Conformément à la présente invention, on obtient un embrayage comprenant: un élément extérieur; un élément intérieur monté dans l'élément extérieur l'un des élément extérieur et élément intérieur présentant une surface de came et l'autre présentant une surface cylindrique; une cage interposée entre l'élément extérieur et l'élément intérieur et comportant une pluralité de poches angulairement espacées les unes des autres; une pluralité de paires de rouleaux montées dans chaque poche: une pluralité d'espaces en forme de coin définis par la surface périphérique intérieure de l'élément extérieur et la surface périphérique extérieure de l'élément intérieur et les parois des poches ménagées dans la cage; un ressort monté dans chaque poche entre les deux rouleaux, de façon à pousser les rouleaux pour les écarter l'un de l'autre et les faire pénétrer dans les espaces en forme de coin; et, des moyens de mise en prise de la cage avec l'élément présentant une surface de came, avec un premier jeu dans le sens de rota- tion; l'élément présentant une surface de came étant amené en prise avec l'autre élément présentant une surface cylindrique, par l'intermé- diaire d'un seul des deux rouleaux, lorsque la cage se déplace par rapport à l'élément présentant une surface de came. La cage de l'embrayage est accouplée au premier arbre d'entraînement. L'un des éléments choisis parmi l'élément intérieur et l'élément extérieur, et qui présente la surface de came, est accouplé à l'arbre entraîné et l'autre, qui présente la surface cylindrique, est accouplé au deuxième arbre d'entraine- ment. Avec cette disposition, les entrées à partir des premier et deuxième arbres d'entraînement peuvent être permutées mécaniquement de l'une à l'autre, sans nécessiter de système de commande externe, pour être transmises à l'arbre entrainé. Lorsqu'on applique l'embrayage de la présente invention au dispositif de direction assistée électrique, l'un des éléments choisis parmi l'élément intérieur et de l'élément extérieur, à savoir celui qui présente la surface de came, est accouplé à l'arbre du pignon, et, l'autre, qui présente la surface cylindrique, est acouplé au moteur. La cage est reliée à la colonne de direction. Lorsque le système d'entraînement comprenant le moteur est dans un état de fonctionnement normal, les paires de rouleaux sont sollicitées par les ressorts de manière à ce que les rouleaux s'éloignent l'un de l'autre et pénétrent dans les régions étroite de chaque espace en forme de coin défini entre la surface de came et la surface cylindrique, présentées par les surfaces opposées de l'élément intérieur et de l'élément extérieur. L'embrayage peut fonctionner dans un sens ou dans l'autre, permettant une transmission du couple de l'élément extérieur à l'élément intérieur, ou vice versa, pour entraîner l'arbre de pignon. Avec cette disposition, on peut commander les roues du véhicule avec un très faible effort de direction manuelle. En cas de défaillance du système d'entraînement, la cage vient d'abord en contact avec les rouleaux et les pousse pour supprimer l'engagement entre l'élément extérieur et l'élément intérieur, puis la cage attaque l'un des élément intérieur et élément extérieur, qui présente la surface de came et est accouplé à l'arbre de pignon. Ainsi, la force de direction exercée sur le volant est appliquée à l'arbre de pignon. Cela résulte du fait que le jeu prévu dans le sens de rotation entre la cage et l'élément présentant la surface de came est plus grand que les jeux laissés dans le sens de rotation entre la paroi de l'espace en forme de poche de la cage et les rouleaux. Il n'y a pas de risque que le volant ne puisse pas être commandé manuellement en cas de défaillance du système d'entraînement. D'autre objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description ci-après, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de direction assistée électrique dans lequel on utilise l'embrayage conforme à la présente invention; la figure 2 est une coupe verticale du premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne X-X de la figure 2; la figure 4 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 3; la figure 5 est une vue semblable illustrant un autre état de fonctionnement; la figure 6 est une coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation; la figure 7 est une vue semblable d'un troisième mode de réalisation; et la figure 8 est une vue schématique d'un dispositif de direction assistée électrique suivant l'art antérieur. la figure 1 illustre un dispositif de direction assistée électrique équipé d'un embrayage conforme au premier mode de réalisation de la présente invention. Ce dispositif de direction assistée comprend une colonne de direction 12, un volant 11 monté sur la colonne 12, un capteur de couple 14 pour détecter le couple de la colonne de direction 12, une unité de commande 13 reliée au capteur 14, et un moteur 15 qui peut être actionné par le capteur 14 par l'intermédiaire de l'unité de commande 13. L'arbre de sortie du moteur 15 est accouplé à un élément extérieur 21 d'un embrayage 20, par l'intermédiaire d'un réducteur 16. L'embrayage 20 comprend en outre une cage 23, accouplée à la colonne de direction 12, et un élément intérieur 22 accouplé à un arbre de pignon 17 portant à son autre extrémité un pignon 19 en prise avec une crémaillère 18. L'embrayage 20 est représenté de façon plus détaillée par les figures 2 et 3. Comme on le voit à la figure 3, l'embrayage 20 comprend l'élément extérieur 21, l'élément intérieur 22, la cage 23, des rouleaux 24 et 24' et des ressorts 25. L'élément extérieur 21 présente une surface intérieure cylindrique 27. L'élément intérieur 22 est monté dans l'élément extérieur 21 de sorte que sa surface de came polygonale extérieure 26 est opposée à la surface intérieure cylindrique 27 de l'élément extérieur 21. Deux espaces en forme de coin 28,28' sont définis entre la surface cylindrique 27 et la surface de came polygonale 26. Deux rouleaux 24 et 24' sont montés dans les espaces en forme de coin 28,28'. Un ressort 25 est interposé entre les deux rouleaux 24 et 24' de chaque paire, pour tendre à les éloigner l'un de l'autre vers les extrémités étroites des espaces en forme de coin 28,28'. La cage 23 est cylindrique et solidaire d'une queue 30 qui est accouplée à la colonne de direction 12. La cage 23 comporte des poches 29 angulairement espacées, pour recevoir les rouleaux 24 et 24'. Une extrémité de l'élément intérieur 22 est formée ou prévue solidairement avec une queue 31 de petit diamètre, et l'autre extrémité comporte un embout solidaire 32 prévu pour s'accoupler à l'arbre de pignon 17 représenté sur la figure 1. La queue de petit diamètre 31 est reçue de façon tournante dans un palier à roulement 34 monté dans un alésage cylindrique 33 formé dans la queue 30 de la cage 23. La cage 23 et l'élément intérieur 22 sont supportés de façon tournante dans l'élnément extérieur 21 par l'intermédiaire de paliers à roulement 35 et 36 montés dans l'élément extérieur, à ses extrémités. La cage 23 et l'élément intérieur 22 sont en prise l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'une broche 37. Comme représenté à la figure 4, la broche 37 est montée de façon fixe dans un trou 38 ménagé dans l'élément intérieur 22, et son autre extrémité est reçue avec jeu dans un trou 39 prévu dans la cage 23. Le jeu A définit entre la paroi du trou 39 et la broche 37 est légèrement plus grand que le jeu B laissé dans le sens de rotation entre les 262 0 1 8 5 surfaces 40 des poches de la cage 23 et les rouleaux 24 et 24'. Un engrenage est monté sur la périphérie extérieure de l'élément extérieur 21, de manière à engrener avec un pignon de sortie du réducteur 16 représenté à la figure 1. En fonctionnement, lorsqu'on tourne le volant de direction 11, la force de direction est transmise aux roues du véhicule par l'intermédiaire de la colonne de direction 12, de la queue 30, de la cage 23 solidaire de la queue 30, de la broche 37, de l'élément intérieur 22 de l'arbre de pignon 17, du pignon 19 et de la crémaillère 18. Du fait de la résistance des roues du véhicule, la colonne de direction 12 est soumise à un couple. Le capteur 14 détecte le couple de la colonne de direction 12, pour exciter le moteur 15 par l'intermédiaire de l'unité de commande 13. La force d'entraînement fournie par le moteur 15 est transmise à l'élément extérieur 21 de l'embrayage 20, par le réducteur 16, de manière à faire tourner l'élément extérieur, par exemple dans le sens d'une flèche C à la figure 4, c'est-à-dire vers la gauche. Les rouleaux 24 situés du c8té gauche sur la figure 4 sont ainsi poussés par le ressort 25 dans la région étroite de l'espace 28 en forme de coin, ce qui verrouille l'élément extérieur 21 et l'élément intérieur 22 en engagement mutuel. La force d'entraînement du moteur 15 est maintenant transmise à l'élément intérieur 22, à partir de l'élément extérieur 21, puis aux roues du véhicule par l'intermédiaire de l'arbre de pignon 17 accouplé à l'élément intérieur 22, du pignon 19 et de la crémaillère 18. Ainsi, on peut commander les roues du véhicule par rotation du volant 11 avec un très faible effort de direction. Si le système d'entraînement comprenant l'unité de commande 13, le moteur 15 et le réducteur 16 tombe en parmnne, lorsqu'on tourne le volant 11, la cage 23 accouplée à la colonne de direction 12 tourne mais l'élément extérieur 21 accouplé au système d'entraînement ne tourne pas. Par suite, comme représenté à la figure 5, la cage 23 tourne par rapport à l'élément extérieur 21 de manière à remplir le jeu B prévu dans le sens de rotation. Le rouleau 24' situé du côté droit est poussé vers la gauche, contre l'action du ressort 25, de sorte que l'élément extérieur 21 est déverrouillé par rapport à l'élément intérieur 22. Lorsque la cage 23 tourne davantage vers la gauche, la paroi du trou 39 vient en butée contre la broche 37. Le couple de la cage 23 est maintenant transmis à l'élément intérieur 22 par l'intermédiaire de la broche 37 et aux roues du véhicule par l'intermédiaire de l'arbre de pignon 17, du pignon 19 et de la crémaillère 18. On comprend que, si le système d'entraînement est défaillant, la force de direction manuelle requise pour commander les roues du véhicule n'est pas excessive. Cela résulte du fait que le volant est désaccouplé du système d'entraînement. La figure 6 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel un embrayage 50 comporte un élément extérieur 51 à la périphérie extérieure duquel est formé ou fixé solidairement un engrenage 51' qui engrène avec le pignon de sortie du réducteur 16. Une cage 53 présente une périphérie intérieure polygonale 69 de configuration analogue à une surface extérieure polygonale 56 d'un élément intérieur 52. Un jeu A est défini dans le sens de rotation entre la périphérie intérieure 69 de la cage 53 et la périphérie extérieure 56 de l'élément intérieur 52. Des jeux B sont laissés dans le sens de rotation entre des rouleaux 54 et 54' et la paroi latérale de l'espace en forme de poche de la cage 53. Un ressort 55 tend à éloigner les rouleaux l'un de l'autre. Comme dans le premier mode de réalisation, le jeu A est plus grand que les jeux B. Des pièces élastiques 68, par exemple en caoutchouc, sont prévues entre la périphérie intérieure polygonale 69 et la périphérie extérieure polygonale 56 afin d'absorber le choc, lorsque la première vient en butée contre la dernière, et d'améliorer ainsi le toucher de la direction. Ce mode de réalisation est d'autre part de construction et de fonctionnement semblables à ceux du premier mode de réalisation. La figure 7 illustre un troisième mode de réalisation, c'est-à-dire un embrayage 70 dans lequel un élément extérieur 71 présente, sur sa périphérie intérieure, des surfaces de came 77 et 2620 185 77' et un élément intérieur 72 présente une surface périphérique extérieure cylindrique 76. Plus précisément, dans ce mode de réalisation, les surfaces de came 77,77' et la surface cylindrique 76 sont disposées de façon opposée h celle du premier mode de réalisation. Une broche 87 est montée de façon fixe dans l'élément extérieur 71 et son autre extrémité est reçue avec jeu dans un trou 89 ménagé dans une cage 73, un jeu A étant laissé entre ces pièces dans le sens de rotation. Des jeux B sont définis entre les surfaces de paroi 80 des espaces en forme de poche de la cage 73 et les rouleaux 74 et 74'. Un ressort 75 est placé entre les rouleaux 74,74'. Le jeu A est plus grand que les jeux B, commne dans le premier mode de réalisation. Lorsqu'on utilise l'embrayage du troisième mode de réalisation dans un dispositif de direction assistée électrique, l'élément extérieur 71 est accouplé à l'arbre de pignon 17, l'élément intérieur 72 au réducteur 16, et la cage 73 à la colonne de direction 12. REVMDICATIMCS 1. Embrayage (20) comprenant un élément extérieur (21) et un élément intérieur (22) monté dans ledit élément extérieur, caractérisé en ce que l'un desdits élément extérieur (21) et élément intérieur (22) présente une surface de came (26) et l'autre présente une surface cylindrique (27); une cage (23) est interposée entre ledit élément extérieur (21) et ledit élément intérieur (22) et elle comporte une pluralité de poches angulairement espacées les unes des autres; une pluralité de paires de rouleaux (24,24') sont montées dans chaque dite poche; une pluralité d'espaces en forme de coin (28,28') sont définis par la surface périphérique intérieure dudit élément extérieur et la surface périphérique extérieure dudit élément intérieur et les parois desdites poches prévues dans ladite cage; un ressort (25) est monté dans chaque dite poche, entre les rouleaux de chaque paire, de façon à tendre à éloigner lesdits rouleaux l'un de l'autre et à les faire pénétrer dans lesdits espaces en forme de coin; et des moyens- (37,39) sont prévus pour mettre en prise ladite cage (23) avec ledit élément (22) présentant une surface de came, avec un premier jeu (A) dans le sens de rota- tion; ledit élément qui présente une surface de came pouvant être mis en prise avec ledit autre élément qui présente une surface cylindrique, par l'intermédiaire seulement d'un desdits deux rouleaux, lorsque ladite cage se déplace par rapport audit élément présentant une surface de came. 2. Embrayage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un deuxième jeu (B) est formé entre ledit rouleau (24') et la paroi (40) de ladite poche dans le sens de rotation, et ledit premier jeu (A) est plus grand que ledit deuxième jeu (B). 3. Embrayage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément extérieur (21) présente une surface périphérique intérieure cylindrique, ledit élément intérieur (22) présentant une surface de came polygonale sur sa périphérie extérieure. 4. Embrayage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément extérieur (51) présente une surface périphérique intérieure cylindrique, ledit élément intérieur (52) présentant une surface de came polygonale sur sa périphérie extérieure, et ladite cage (53) présentant une surface intérieure polygonale d'une configuration analogue à la surface de came polygonale dudit élément intérieur. 5. Embrayage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément extérieur (71) présente des surfaces de came (77,77') sur sa périphérie intérieure, ledit élément intérieur présentant une surface périphérique extérieure cylindrique.