Brevet FR2727374A1 — publié le 19960531

DIRECTION À CRÉMAILLÈRE OU COMMANDE DE DIRECTION À CRÉMAILLÈRE ASSISTÉE PAR SERVOMOTEUR L'invention se rapporte à une direction à crémaillère ou commande de direction à crémaillère assistée par servomoteur, dont la crémaillère est accouplée à un pignon qui est monté mobile dans la direction longitudinale de la crémaillère entre deux positions finales et dont les mouvements commandent le servomoteur. Une direction à crémaillère correspondante fait l'objet du document DE 42 03 335 A1 ainsi que du document GB 22 49 288 A. D'après ces deux documents, il est prévu de tenir le pignon à l'une de ses extrémités axiales au moyen d'un palier oscillant de telle manière qu'il puisse décrire un certain mouvement pendulaire dans le plan de la denture de la crémaillère, dans l'un ou l'autre sens, selon le sens des forces qui agissent entre le pignon et la crémaillère. Ce mouvement pendulaire est transmis aux organes de commande d'un servodistributeur par lequel un servomoteur hydraulique est commandé. On connaît, par le document DE 42 02 116 A1, une direction à crémaillère dans laquelle est prévu un servomoteur électrique qui entraîne deux moyeux d'embrayage disposés coaxialement au pignon, dans des sens mutuellement opposés, par l'intermédiaire d'un mécanisme à vis sans fin. Ces moyeux d'embrayage coopèrent avec une douille de serrage commune de telle manière que, selon le sens de rotation du pignon, une liaison d'entraînement soit établie avec l'un ou l'autre des moyeux d'embrayage. En conséquence, le moteur électrique qui tourne constamment dans un même sens peut produire selon le besoin une force auxiliaire qui assiste la manceuvre de direction dans l'un ou l'autre sens. Le document DE 39 33 171 A1 concerne une servodirection dans laquelle des roues de friction sont entraînées en permanence dans des sens mutuellement opposés, le sens de rotation des roues de friction étant transmis aux roues orientables par prise par friction. Le but de l'invention est maintenant de créer une servodirection à fonctionnement électromécanique possédant une construction particulièrement simple. Selon l'invention, ce problème est résolu dans le cas d'une direction à crémaillère du genre indiqué au début par le fait que, dans chaque position extrême, le pignon est accouplé par action de force à l'une de deux roues de friction qui sont entraînées en permanence dans des sens mutuellement opposés par un moteur - en particulier un moteur électrique - et en ce que, entre les positions extrêmes, le pignon est - sensiblement désaccouplé des deux roues de friction. L'invention repose sur le principe général consistant à utiliser une mobilité transversale du pignon, prévue à la construction, en fonction du sens et de la valeur des forces transmises entre le pignon et la crémaillère, pour enclencher une liaison d'entraînement mécanique entre le servomoteur et le pignon dans le sens nécessaire au moment considéré. Ici, un avantage consiste en ce que la liaison par action de force entre la roue de friction considérée et le pignon dépend des forces transmises entre le pignon et la crémaillère et, de cette façon, d'une force manuelle ou de commande exercée en général sur le pignon. En même temps, les roues de friction ont, en supplément de leur fonction de transmission de la force au pignon, également la fonction de limiter la mobilité du pignon dans la direction parallèle à l'axe de la crémaillère. Par ailleurs, un autre avantage consiste en ce que le moteur électrique ou analogue servant de servomoteur peut être préfabriqué avec les roues de friction correspondantes en un ensemble complet pour constituer un module d'assistance de la direction et, ensuite, il peut être monté en tant qu'unité d'assistance sur le carter de la crémaillère et du pignon. Selon des modes de mise en ceuvre avantageuse de l'invention: * le pignon est rappelé dans une position moyenne par une force élastique; * les roues de friction entraînées l'une en sens inverse de l'autre coopèrent avec une contre-roue de friction fixée solidairement au pignon; * le moteur forme, avec les roues de friction, un module pouvant être monté complet sur le carter de la crémaillère; * une roue libre est intercalée entre le moteur et les roues de friction; * une des roues de friction est disposée coaxialement à l'arbre de sortie du moteur et en ce que les deux roues de friction sont reliées l'une à l'autre pour la transmission du mouvement au moyen de roues dentées qui leur sont coaxiales. D'autres caractéristiques préférées de l'invention ressortiront la description qui va suivre d'une forme préférée de réalisation, qui est expliquée en regard du dessin. Sur ce dessin, * la Figure 1 est une vue de dessous d'une direction à crémaillère et * la Figure 2 est une coupe selon la ligne de coupe II-II. Un pignon 1 relié solidairement en rotation à un volant de direction, non représenté, appartenant à une direction de véhicule, engrène avec une crémaillère 2 qui, de son côté, commande, d'une façon connue en soi et par l'intermédiaire d'une timonerie de direction non représentée, les roues directrices du véhicule, qui ne sont pas davantage représentées. Le pignon 1 tourillonne dans un palier oscillant 3, de manière à pouvoir se déplacer latéralement, parallèlement à la crémaillère, à peu près selon les flèches 4 et 5. Les positions extrêmes du pignon 1 sont fixées par des roues à friction 6 et 7 contre lesquelles le pignon 1 est en appui par une contre-roue de friction 8 fixée rigidement à ce pignon, la contre-roue de friction 8 étant accouplée par action de force à l'une des roues de friction 6 et 7 dans chaque position extrême du pignon 1 et étant désaccouplée des deux roues de friction 6 et 7 dans une position centrale du pignon 1. Chacune des roues de friction 6 et 7 est fixée solidairement en rotation à l'une des roues dentées 9 et 10, sur un arbre commun, de sorte qu'en raison de la présence des roues dentées 8 et 9 qui engrènent entre elles, les roues de friction 6 et 7 ne peuvent tourner que dans des sens mutuellement opposés. La roue dentée 10 est entraînée dans un sens prédéterminé par un moteur électrique 12, par l'intermédiaire d'un accouplement à roue libre 11. Grâce à la roue libre 11, la roue dentée 10 peut continuer à tourner dans le cas o le moteur électrique 12 se bloquerait. Par ailleurs, la roue dentée 10 peut aussi tourner plus vite que le moteur 12. Il en est de même pour la roue dentée 9, mais avec un sens de rotation opposé. Le fonctionnement est expliqué en regard de la Figure 2. Tout d'abord, le pignon 1 peut être entraîné en rotation dans le sens de aiguilles d'une montre au moyen du volant de direction non représenté. Ceci revient & dire que la crémaillère 2 est poussée vers la gauche. Lorsque cette translation se produit en surmontant une certaine résistance (résistance de braquage), le pignon 1 s'écarte dans le sens de la flèche 5, la contre-roue de friction 8 s'appliquant alors plus ou moins fortement contre la roue de friction 7. De cette façon, la roue de friction 7, qui est entraînée dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre par le moteur électrique, peut assister la rotation du pignon 1 dans le sens des aiguilles d'une montre et, de ce fait, la translation de la crémaillère 2 vers la gauche Si le pignon 1 est tourné dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, par la force manuelle, ou force de commande, il se produit une translation latérale dans le sens de la flèche 4, de sorte qu'il s'établit une liaison à friction entre la roue de friction 6 et la contre-roue de friction 8. Étant donné que cette dernière est entraînée dans le sens des aiguilles d'une montre, le moteur électrique 12 assiste donc maintenant la rotation du pignon 1 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre et la crémaillère 2 est repoussée vers la droite avec l'assistance du moteur. Grâce à l'accouplement à roue libre 11, on est certain que le pignon 1 pourra être tourné par la force manuelle ou force de commande, même si le moteur électrique 12 est bloqué. Dans le cas o un moteur électrique 12 non autobloquant est à l'arrêt, on est certain que le pignon 1 pourra être tourné par la force manuelle ou de commande sans entraîner le moteur électrique 12 dans son mouvement. En remplacement des embrayages à friction formés par les roues de friction 6 et 7 et par la contre-roue de friction 8, on peut fondamentalement utiliser également des accouplements hydro- dynamiques ou analogues. REVENDICATIONS 1. Direction à crémaillère ou commande de direction à crémaillère assistée par servomoteur, dont la crémaillère est accouplée à un pignon qui est monté mobile dans la direction longitudinale de la crémaillère entre deux positions extrêmes et dont les mouvements commandent le servomoteur, caractérisée en ce que dans chaque position extrême, le pignon (1) est accouplé par action de force à l'une de deux roues de friction (6, 7) qui sont entraînées en permanence dans des sens mutuellement opposés par un moteur (12) - en particulier un moteur électrique - et en ce que, entre les positions extrêmes, le pignon (1) est - sensiblement - désaccouplé des deux roues de friction (6, 7). 2. Direction à crémaillère selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pignon (1) est rappelé dans une position moyenne par une force élastique. 3. Direction à crémaillère selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les roues de friction (6, 7) entraînées l'une en sens inverse de l'autre coopèrent avec une contre-roue de friction (8) fixée solidairement au pignon (1). 4. Direction à crémaillère selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moteur (12) forme, avec les roues de friction (6, 7), un module pouvant être monté complet sur le carter de la crémaillère. 5. Direction à crémaillère selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une roue libre (11) est intercalée entre le moteur (12) et les roues de friction (6, 7). 6. Direction à crémaillère selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'une (7) des roues de friction est disposée coaxialement à l'arbre de sortie du moteur (12) et en ce que les deux roues de friction (6, 7) sont reliées l'une à l'autre pour la transmission du mouvement au moyen de roues dentées (9, 10) qui leur sont coaxiales.