Brevet FR2726243A1 — publié le 19960503

L'invention concerne une direction ou une unité de commande à crémaillère, comportant un servomoteur, notamment un moteur électrique rotatif, pouvant être accouplé à la crémaillère par l'intermédiaire d'une transmission mécanique. Dans une direction à crémaillère de ce type, connue d'après le brevet US 49 21 061, un moteur électrique, qui peut être entraîné en rotation, peut être relié selon une liaison motrice à un pignon engrenant avec une crémaillère, par l'intermédiaire d'un embrayage, qui s'enclenche uniquement lorsque le moteur tourne. Le moteur électrique est activé au moyen d'un circuit de commande qui, en fonction du sens d'un couple agissant sur un volant de direction ou analogue, entraîne le moteur dans un sens ou dans un autre avec une puissance analogue au couple ou arrête le moteur dans le cas o le couple cesse. DE 37 12 154 C2 décrit une direction à crémaillère, dans laquelle la crémaillère possède une section agencée à la manière d'un arbre en forme de broche, qui coopère avec un écrou à recirculation de billes entraîné par un moteur électrique. En fonction des forces transmises entre la crémaillère et un pignon engrenant avec cette dernière, le moteur électrique peut être entraîné avec une force commandable, dans un sens ou dans l'autre de sorte que l'écrou à recirculation de billes entraîné de façon correspondante peut appliquer une force plus ou moins intense à la section de la crémaillère, qui est agencée à la manière d'un arbre formant broche, pour faciliter le déplacement respectivement désiré de la crémaillère. Un dispositif, analogue du point de vue fonctionnel, fait l'objet de DE 38 21 501 A1. Ici, le moteur électrique entraîne un arbre formant broche, qui coopère avec un écrou à recirculation de billes monté avec blocage en rotation sur la crémaillère, le moteur électrique étant entraîné à nouveau dans un sens ou dans l'autre en fonction des forces transmises à la crémaillère au moyen du pignon. Toutes les constructions décrites précédemment sont comparativement complexes dans la mesure o les circuits de commande pour l'actionnement de moteurs électriques doivent, pour des questions de sécurité, être agencés de façon redondante, et il est en outre nécessaire de charger le moteur électrique avec une puissance électrique élevée, dans le cas de pointes de charge, lorsque l'on doit obtenir une assistance efficace d'asservissement, de la part du moteur tout d'abord à l'arrêt. L'invention a pour but de perfectionner une direction à crémaillère du type indiqué plus haut et notamment de réduire la dépense de construction sans aucune influence sur la sécurité de fonctionnement. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que sur la crémaillère est disposée une broche filetée non rotative et déplaçable axialement conjointement avec la crémaillère et qui coopère avec un écrou à recirculation de billes, déplaçable axialement de façon limitée, et que le déplacement axial de l'écrou à recirculation de billes commande un dispositif d'embrayage réalisant une liaison de force et qui, en fonction de la direction du déplacement axial de l'écrou à recirculation de billes, accouple l'un de deux pignons entraînés en permanence en des sens opposés au moyen du servomoteur, à l'écrou à recirculation de billes et, dans une position médiane, maintient l'écrou à recirculation de billes désaccouplé par rapport aux deux pignons. L'invention est basée sur l'idée générale qui est de prévoir, entre un servomoteur tournant en permanence et la crémaillère, deux liaisons motrices normalement déconnectées, au moyen desquelles la crémaillère peut être entraînée dans des directions réciproquement opposées, en dépit du fait que le servo- moteur tourne en permanence dans un sens. Une liaison motrice présentant particulièrement peu de frottement est possible grâce à l'accouplement d'entraînement, prévu selon l'invention, entre le moteur et la crémaillère. Avantageusement, entre le moteur et les pignons entraînés en des sens opposés est disposé un dispositif de zone libre, qui est activé lorsque le moteur tourne. Conformément à une forme de réalisation particulièrement préférée, la broche filetée peut être disposée en tant que prolongement de la crémaillère et être reliée d'un seul tenant à cette dernière de sorte que d'une part une liaison directe entre la transmission à recirculation de billes et la crémaillère est possible et que d'autre part la transmission à recirculation de billes peut être disposée conjointement avec le servo- moteur et le dispositif d'accouplement dans une position éloignée d'un pignon qui est actionné au moyen du volant et engrène avec la crémaillère. De cette manière, on peut utiliser d'une manière optimale un espace existant dans des véhicules automobiles. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: a la Figure 1 représente une vue d'ensemble schématique d'une direction à crémaillère selon l'invention pour véhicules automobiles; la Figure 2 représente une coupe axiale du dispositif d'entraînement servocommande; et la Figure 3 représente une coupe prise suivant la ligne de coupe III-III sur la Figure 2. Conformément à la Figure 1, un volant non représenté est relié d'une manière connue dans son principe, à un arbre d'entrée 1, sur lequel est monté avec blocage en rotation un pignon 2, qui engrène avec la denture 3 d'une crémaillère 4. Par conséquent, la crémaillère 4 est déplacée dans un sens axial ou dans l'autre en fonction du sens de rotation de l'arbre d'entrée 1 et du pignon 2. Le déplacement de la crémaillère 4 est transmis, d'une manière connue dans son principe, par l'intermédiaire d'éléments de transmission non représentés aux zones orientables également non représentées d'un véhicule automobile. Conformément à l'invention, une partie de la crémaillère 4, qui se raccorde à la denture 3, est agencée sous la forme d'une broche filetée 5, qui coopère, selon une liaison motrice, avec un écrou à recirculation de billes 6 monté coaxialement sur la broche filetée 5. L'écrou à recirculation de billes 6 est monté de manière à être déplaçable axialement de façon limitée dans un carter fixe 7 de sorte que l'écrou à recirculation de billes 6 est repoussé soit dans une position d'extrémité, soit dans l'autre à l'intérieur du carter 7, lors d'un déplacement axial de la crémaillère 4. Sur l'écrou à recirculation de billes 6 sont disposés, des deux côtés d'une barrette annulaire médiane 8, deux pignons 9 et 10, qui peuvent tourner par rapport à l'écrou à recirculation de billes 6 et qui sont entraînés en des sens opposés au moyen d'un moteur électrique 11 qui tourne en permanence dans le même sens, c'est-à-dire que les pignons 9 et 10 tournent en permanence dans des sens réciproquement opposés. À cet effet le moteur électrique 11 entraîne, par l'intermédiaire d'un dispositif de zone libre 12, un arbre mené 13 qui est relié selon une liaison motrice au pignon 9 par l'intermédiaire d'un pignon 14 monté avec blocage en rotation sur cet arbre. Un autre pignon 15 disposé sur l'arbre mené 13 engrène avec un pignon 17 qui est monté sur un arbre additionnel 16 et qui engrène en outre avec le pignon 10 et possède à cet effet une largeur axiale suffisante. Sur les faces frontales des pignons 9 et 10, tournées à l'opposé de la barrette annulaire 8, sont disposés des embrayages à disques 18 et 19, à l'aide desquels les pignons 9 et 10 peuvent être reliés selon une liaison de force à l'écrou à recirculation de billes 6. L'embrayage à disques 18, qui sert à réaliser la liaison motrice entre le pignon 9 et l'écrou à recirculation de billes 6, est enclenché lorsque l'écrou à recirculation de billes 6 de la Figure 2 est déplacé vers la gauche et repousse, par sa barrette annulaire 8, le pignon 9 vers la gauche et par conséquent repousse les disques de l'embrayage 18 les uns contre les autres. Si au contraire l'écrou à recirculation de billes 6 est repoussé vers la droite, le pignon 10 est entraîné conjointement vers la droite par la barrette annulaire 8, auquel cas l'embrayage à disques 19 s'enclenche et établit une liaison motrice entre le pignon 10 et l'écrou à recirculation de billes 6. Les deux embrayages 18 et 19 sont désenclenchés lorsque l'écrou à recirculation de billes 6 est dans une position axiale médiane. La direction à crémaillère représentée fonctionne de la manière suivante: Lorsque la crémaillère 4 est déplacée axialement sous l'effet de l'actionnement du volant ou sous l'effet de forces extérieures, l'écrou à recirculation de billes 6 est repoussé dans une direction axiale ou dans l'autre, ce qui a pour effet que respectivement l'un des embrayages à disques 18 et 19 s'enclenche et qu'une liaison motrice est établie entre le moteur électrique 11, qui tourne en permanence, et l'écrou à recirculation de billes 6 de sorte que finalement une force d'asservissement, qui assiste le déplacement du volant respectivement désiré par le conducteur, est appliquée par le moteur 11 à la crémaillère 4. Un avantage particulier de l'invention réside dans le fait que les embrayages à disques 18 et 19 travaillent avec de très faibles courses de sorte que déjà de faibles déplacements de l'écrou à recirculation de billes 6 suffisent pour commander les embrayages 18 et 19. En outre, la transmission de force entre la broche filetée 5 et l'écrou à recirculation de billes 6 fonctionne avec un frottement extrêmement faible de sorte que les forces d'asservissement respectivement produites agissent sans choc. Étant donné que le moteur électrique 11 tourne en permanence, son énergie cinétique peut être utilisée pour produire des forces d'asservissement de manière à permettre la production de forces d'asservissement plus intenses, notamment dans le cas de pointes de charge de brève durée. Le dispositif de zone libre 12 garantit que, lorsque le moteur électrique 11 est à l'arrêt, la commande de la direction reste relativement aisée étant donné qu'alors un actionnement de la direction est possible sans aucun entraînement conjoint passif du moteur électrique 11. REVENDICATIONS 1. Direction ou unité de commande à crémaillère, comportant un servomoteur pouvant être accouplé à la crémaillère par l'intermédiaire d'un servomoteur, notamment un moteur électrique rotatif, pouvant être accouplé à la crémaillère par l'intermédiaire d'une transmission mécanique, caractérisée en ce que sur la crémaillère (4) est disposée une broche filetée (5) non rotative et déplaçable axialement conjointement avec la crémaillère (4) et qui coopère avec un écrou à recirculation de billes (6), déplaçable axialement de façon limitée, et que le déplacement axial de l'écrou à recirculation de billes (6) commande un dispositif d'embrayage (18,19) réalisant une liaison de force et qui, en fonction de la direction du déplacement axial de l'écrou à recirculation de billes (10), accouple l'un de deux pignons (9,10) entraînés en permanence en des sens opposés au moyen du servomoteur (11), à l'écrou à recirculation de billes (6) et, dans une position médiane, maintient l'écrou à recirculation de billes (6) désaccouplé par rapport aux deux pignons (9,10). 2. Direction ou unité de commande à crémaillère selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'entre le moteur (11) et les pignons (9,10) entraînés en des sens opposés est disposé un dispositif de zone libre (12), qui est activé lorsque le moteur tourne. 3. Direction ou unité de commande à crémaillère selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les pignons (9,10), qui sont entraînés en des sens opposés, sont montés coaxialement sur l'écrou à recirculation de billes (6) et peuvent être reliés selon une liaison motrice à l'écrou à recirculation de billes au moyen d'embrayages à disques respectifs (18,19), l'un des embrayages à disques (18) étant enclenché lors du déplacement de l'écrou à recirculation de billes (6) dans une direction, tandis que l'autre embrayage à disque (19) est enclenché lors du déplacement de l'écrou à recirculation de billes (6) dans l'autre direction.