Brevet FR2750944A1 — publié le 19980116

Dispositif électri que de direction assistée La présente invention concerne un dispositif électrique de direction assistée et, en particulier, un dispositif électrique de direction assistée ayant un arbre de moteur creux, et un arbre d'entraînement logé en son sein coaxialement et adapté de façon à être actionné axialement via un agencement à écrou sphérique disposé entre eux. Selon un dispositif électrique de direction assistée connu destine à des véhicules automobiles, l'arbre de moteur consiste en un arbre creux, et un arbre d'entraînement reliés aux roues directionnelles droite et gauche, via des tiges de raccordement, et logés coaxialement dans l'arbre de moteur. Un agencement à écrou sphérique est disposé entre i'arbre de moteur creux et l'arbre d'entrainement, afin de convertir le mouvement de rotation de Il'arbre de moteur creux en le mouvement axial de l'arbre d'entraînement. Dans un tel dispositif électrique de direction assistée, le moteur électrique doit présenter un niveau requis de performance pour que le dispositif électrique -...... des......d''recti'o'n-......assistéee.....fo-nó-ti-5n.........Le manière--- satisfaisante. Cependant, une fois que le dispositif de direction assistée est complètement assemblé, il n'est pas pratique de remplacer ou de réparer le moteur électrique, même s'il s'avère que le moteur électrique est défaillant ou autrement incapable de produire un niveau requis de performance. Par conséquent, une procedure commune dans la fabrication des dispositifs électriques de direction assistée, a consiste à tester le fonctionnement du moteur electrique comme faisant partie du processus d'assemblage. La figure 6 ii lustre Liun disposit it electrique de direction assistee classique, comprenant une culasse 1 consistant en un organe tubulaire allongé axialement, servant également de partie du boitier pour le dispositif de direction assistée, et iun carter d'engrenage, qui loge un dispositif d'engrenage à pignon et crémaillère et fixe avec et coaxialement à la culasse 1 via une bride radiale, afin de former le restant du boîtier destiné au dispositif de direction assistée. Le dispositif de direction assistée s'étend normalement latéralement sur la carrosserie du véhicule, qui n'est pas représentée sur le dessin, et est fixé à la carrosserie de véhicule via un support 2a, formé dans le carter d'engrenage 2, et un support de montage 13 entourant partiellement une partie à faible diamètre de la culasse 1. Ces supports 2a et 13 sont normalement fixés à la carrosserie de véhicule par des éléments de fixation, tels que des boulons filetés. La culasse 1 et le carter d'engrenage 2 forment ainsi ensemble le boîtier destiné au dispositif de direction assistée et logent coaxialement un arbre d'entraînement 3 qui est coulissant axialement, de manière à guider de façon directionnelle les roues avant droite et gauche, via les tiges de raccordement fixées à l'une ou l'autre extrémités axiales de ce dernier. L'arbre d'entraînement 3 est relié à la crémaillère d'un dispositif d'engrenage à pignon et crémaillè er--et -sd-nt-p-i - iITTY& à un ar b r e de pignon 4 qui est relié à un arbre de direction. Une partie intermédiaire de l'arbre d'entraînement 3 est logée correctionnellement dans un arbre de moteur creux 5. Un noyau d'armature de moteur 6a et un commutateur 6b sont fixés à la surface circonférentielle extérieure de l'arbre de moteur creux 5, de manière que le noyau d'armature 6a et l'arbre de moteur creux 5 tournent d'un seul tenant entre eux. Un mécanisme d'écrou à billes est disposé entre la surface circonferentielle interieure de l'arbre de moteur creux b et la surtace circonférentielle extérieure de l'arbre d'entrainement 3, afin de convertir le mouvement de rotation de l'arbre de moteur creux 5 en le mouvement axial d'entraînement 3. Le couple de rotation produit par l'armature de moteur 6 est converti en la force d'assistance axiale destinée à l'arbre S d'entraînement 3, si bien que l'effort nécessaire pour faire tourner le volant fixé à l'arbre de pignon 4 peut être réduit. Selon ce dispositif électrique de direction assistée, le diamètre extérieur de l'écrou à billes est supérieur au diamètre extérieur de l'arbre d'entraînement 3. En outre, en raison de la nécessité de limiter le mouvement axial de l 'arbre d'entraînement 3 dans une plage prescrite, à une extrémité ouverte de la culasse 1, et de la nécessité de fermer hermétiquement le jeu annulaire créé entre l'extrémité ouverte de la culasse i et la surface circonférentielle extérieure de l'arbre d' entraînement 3, le diamètre intérieur de l'extrémité ouverte de la culasse i a été classiquement inférieur au diamètre extérieur de l'écrou a billes. Par conséquent, classiquement, il s'est posé une certaine difficulté à mesurer directement le couple de sortie du moteur électrique. Afin de surmonter cette difficulté, classiquement, la force de poussée de l'arbre d'entraînement 3 a été mesurée au lieu de mesurer -d i recteme--n-te--t-coupt1 de---Y- ot--d"u-m"teur elect r 1 que. Cependant, la force de poussée de l'arbre d'entraînement 3 ne représente pas nécessairement le couple de sortie du moteur électrique en raison de la perte par friction dans le mécanisme d'écrou a billes, des erreurs de fabrication du mécanisme des roues sphérique, et des erreurs d'usinage de I'arbre d'entraînement. Par consequent, classiquement, afin de pouvoir déterminer avec precision le couple de sortie d'un moteur électrique pour un dispositif électrique de direction assistée de ce type, il a eté nécessaire de mesurer la perte mécanique qui peut être presente dans le mécanisme d'écrou a billes, ou oien de tester l'armature de moteur dans une monture spéciale incorporée à des aimants permanents et une culasse. Dans chaque cas, des étapes de préparation supplémentaires et des étapes de test supplémentaires doivent être ajoutées au processus de fabrication, et ceci donne lieu à la réduction du rendement de fabrication. De même, la précision de test peut encore n'être pas très élevée en raison d'un certain nombre de facteurs qui résultent du fait que le couple de sortie du moteur doit être mesuré de façon indirecte. Au vu de ces problemes de l'art antérieur, un but principal de la présente invention est de proposer un dispositif électrique de direction assistée amélioré, qui permette de mesurer directement le couple de sortie d'un moteur ou sa vitesse de rotation. Un deuxième but de la présente invention est de proposer un dispositif électrique de direction assistée qui soit adapté à un procédé de fabrication efficace. Un troisième but de la présente invention est de proposer un dispositif électrique de direction assistée, qui permette au moteur électrique de ce dernier d'être testé de manière très précise. Selon la présente invention, ces buts, ainsi que d'autres, peuvent être atteints en proposant un dispositif électrique de direction assistée, comprenant : une culasse constituée d'un organe tubulaire, et -suppo-rt--a-nt--un---moyen----'-pr "o-uctToî--d'c-aNp magnetique sur sa surface circonférentielle intérieure; un arbre de moteur creux, logé coaxialement et a rotation dans la culasse, et supportant une armature de moteur qui coopère avec le moyen de production de champ magnétique afin de former un moteur électrique pour le dispositit de direction assistée; un arbre d'entraînement loge coaxialement et à coulissement axial dans Ilarbre de moteur creux, et pourvu d'une section filetée; et un mécanisme d'écrou taraudé comprenant un organe formant écrou qui est fixé coaxialement et rigidement dans 1 'arbre de moteur creux et s'engage par vissage contre la section filetée de l'arbre d'entrainement, de manière à convertir un mouvement de rotation de Il'arbre de moteur en un mouvement axial de l'arbre d'entrainement; dans lequel une section de la culasse s'étendant depuis une partie de ce dernier qui entoure une extrémité axiale de 1 'arbre de moteur, de manière adjacente au mécanisme d'écrou taraudé, vers une extrémité axiale adjacente de la culasse, définit un diamètre intérieur qui est superieur au diamètre extérieur de l'organe formant écrou. Ainsi, le couple de sortie du moteur électrique peut être mesure durant le déroulement d'assemblage du dispositif de direction assistée, en permettant a un outil de test d'être inséré depuis l'extremité ouverte de la culasse sans aucune interférence et d'être appliqué sur une partie appropriée de l'organe formant écrou ou de l'arbre de moteur. Ceci signifie que la performance du moteur électrique peut être évaluée directement avant que le dispositif de direction assistée soit complètement assemblé, de manière que tout moteur électrique défaillant puisse être rejeté ou bien réparé avant d'effectuer tout autre travail d'assemblage. Dans chaque cas, on peut obtenir un gain substantiel du coût de fabrication en minimisant le gaspillage en terme de travail et de matériau. Le moyen de production de champ magnétique comprend des bobines électromagnétiques ou bien des - -aift ant-sp ermanTre-nt sT--sT- - ypTque h-rive--aFînd i-e minimiser la résistance a la friction dans le mécanisme d'écrou taraudé, une pluralité de billes d'acier est logée dans un passage hélicoïdal défini par une section filetée formée dans une surface circoneférentielle intérieure de l'organe formant écrou, et la section filetée de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation préfére de la présente invention, l 'arbre de moteur creux comprend une partie de maintien d'écrou ayant un diamètre légèrement plus grand afin de loger l'organe formant écrou, de manière rigide en rotation. Typiquement, l'organe formant écrou est fixe dans la direction axiale par un organe de verrouillage annulaire monté dans une extrémité ouverte de la partie de maintien d'écrou, et dans la direction circonrérentielle par une partie d'engagement consistant typiquement en une saillie radiale orientée vers I'interieur. L'organe de verrouillage annulaire peut consister en un écrou de verrouillage qui peut être vissé dans la partie de maintien d'écrou. L'organe formant écrou peut être pourvu de moyens d'engagement cooperant, tels qu'une fente radiale qui est adaptée de façon a loger la saillie radiale. L'extrémité ouverte de la culasse présente un grand diamètre intérieur, tel qu'elle peut recevoir un outil de test pouvant être inséré dans la culasse sans rencontrer aucune interférence, et mis en contact sur une partie de l'arbre de moteur, de manière que le couple de sortie et/ou la position angulaire de l'arbre de moteur puisse être mesuré avec précision par un instrument de mesure relié à l'autre extrémité de l'outil de test. A cette fin, la partie d'engagement peut comprendre une pluralité de trous axiaux qui sont adaptés de façon à être engagés par des tiges axiales formées dans l'outil de test. Dans ce cas, le moteur peut être testé dès que l'organe formant écrou est fixé à l'interieur de la partie de maintien d'écrou de - -. 'arbre- -de-- moteur-. En --varta-nte-.-.-----rs-u--c a partie de maintien d'ecrou est pourvue d'une sail 'lie radiale orientée vers lintérieur, i'outil de test peut être monté dans la partie de maintien d'écrou, et couplé à 1 'arbre de moteur de manière rigide en rotation, au moyen d'une fente radiale prévue dan l'outil de test afin de loger la saillie radiale. Dans ce cas, le moteur peut être testé même avant que l 'organe formant écrou soit fixé à l'intérieur de l'arbre de moteur. A présent, la présente invention est décrite ci-après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure I est unre vue simplifiée dLun dispositif électrique de direction assistée auquel est appliquée la présente invention; la figure 2 est une vue a plus grande échelle d'une partie de la figure 1, représentant un premier mode de réalisation de la présente invention; ? la figure 3 est une vue représentant le premier mode de réalisation, lorsque l'outil de test est appliqué a l'arbre de sortie de moteur; la figure 4 est une vue en perspective fragmentaire de l'outil de test utilise dans le premier mode de realisation de la présente invention; la figure 5 est une vue analogue à la figure 3, représentant un deuxième mode de réalisation de la présente invention; et la figure 6 est une vue simplifiée représentant un dispositif électrique de direction assistée classique. La figure 1 illustre globalement un premier mode de réalisation de la présente invention, et les parties correspondant à celles de l'art antérieur sont désignées par des numéros analogues. En se référant à la figure 2, qui représente plus en détail une partie de la figure 1, un noyau d'armature 6a est fixé rigidement a une partie intermediaire de la surface circonférentielle extérieure de l'arbre de moteur 5 -creux-- -et..-arbre...e..o-t- estpourvu d'une partie d'extrémité ayant un diamètre extérieur quelque peu plus grand, de façon a servir de partie de maintien d'écrou 7 qui loge coaxialement et rigidement en son sein un écrou à billes 8. L'écrou a billes 8 est disposé axialement a l'intérieur de la partie de maintien d'écrou 7 en butant contre un épaulement annulaire 7b tourné vers l'extérieur, formé dans la partie de maintien d'écrou 7, et est retenu dans cette position par vissage d'un écrou de verrouillage 14 dans la partie de maintien d'écrou 7, au moyen de filetage intérieur et extérieur formé dans la surface circonférentielle intérieure de la partie de maintien d'écrou 7 et la surface circontferenitiel le extérieur de l'ecrou de verrouillage 14, respectivement, et sertissage d'une extrémité libre de la partie de maintien d'écrou 7 contre la surface d'extrémité extérieure de I 'écrou de verrouillage 14. la surface circonférentielle intérieure de la partie de maintien d'écrou 7 est pourvue d'une saillie radiale ?a qui s'insere dans une fente 8a correspondante, prévue dans l'écrou à billes 8 afin de fixer I'ecrou a billes 8 rigidement en rotation par rapport a la partie de maintien d'écrou 7. Une partie de la surface circonférentielle extérieure de l'arbre d'entrainement 3 est pourvue d'une gorge taraudée 3a hélicoidale, et la surface circonférentielle intérieure de l'écrou à billes 8 est pourvue d'une gorge taraudée 8b hélicoïdale correspondante, de manière que ces gorges taraudées 3a et 8a définissent entre eux un passage hélicoïdal permettant de loger une pluralité de billes d'acier 9. Ce mécanisme d'écrou sphérique permet au mouvement de rotation de 1 'écrou 8 ou de 1 'arbre de moteur 5 d'être converti en mouvement axial de l'arbre d'entrainement 3 de manière relativement exempte de friction. La culasse 1 comprend une partie principale ou une partie à grand diamètre la ayant, fixes a elle des aimants permanents 10, une partie de support d'arbre lb -qu'ô PrS-r et présente un diamètre uniforme. Une pièce d'extrémité 11 annulaire en matière plastique est installée par pressage dans l'extrémité ouverte de la partie à faible diametre îc, et la surface circonférentielle intérieure de la pièce d'extrémite 11 est pourvue d'une butée 12 consistant en un manchon métallique entourant de manière intime I'arbre d'entraînement 3 et flxee a la surface intérieure de la piece d'extrémité 11 via un organe annulaire en caoutchouc. La butée 12 limite le mouvement axial de l'arbre d'entraînement par une partie du bras articulé (non représenté sur le dessin) fixée a l'arbre d'entraînement 3, butant contre la butée 12 lorsque le volant est entièrement tournée dans l'une ou l'autre direction. Un support 13 est passé autour de la partie à faible diamètre lc de la culasse 1, afin de fixer la culasse 1 à la carrosserie de véhicule. Le moteur électrique de ce dispositif de direction, peut être testé après que l'écrou à billes 8 et l'écrou de verrouillage 14 soient assemblés sur la partie de maintien d'écrou 7, et l'extrémité extérieure de la partie d'écrou 7 est sertie contre l'écrou de verrouillage 14. Un outil de test 15, ayant une forme cylindrique, est ensuite appl iqué sur l'écrou de verrouillage 14, comme illustré sur la figure 3. le diamètre extérieur de cet outil de test 15 est tg-reme-tnf--r-eu-r--a e exreur de la partie de maintien d'écrou 7. L'écrou de verrouillage 14 est pourvu d'une pluralité de trous axiaux 14a agencés en formant un cercle concentrique et des tiges 15a correspondantes, qui sont adaptées de façon à être installées dans les trous axiaux 14a, font saillie d'une extrémité axiale de l'outil de test 15, comme mieux illustré sur la figure 4. Ainsi, l'outil de test 15 peut être appliqué à l'écrou de verrouillage 14, de manière à installer les tiges 15a dans les trous axiaux 14a, avec pour résultat que la partie de maintien d'ecrou 7 et I 'outil de test 15 peuvent être reliés de manière assujettie en rotation. L'extrémite exterieure de l'outil de test 15 est pourvue d'une saille d'engagement 15b, qui est adaptée de façon a être reliée a un instrument de mesure non représente sur le dessin, de manière que le couple de sortie et/ou la vitesse de rotation du moteur 1u U2750944 électrique puisse être mesure directement. En particulier, du fait que le couple de fixation de I'ecrou de verrouillage 14 est superieur au couple de sortie du moteur électrique, le test du moteur électrique peut être effectue sans aucun desserrage de l'écrou de verrouillage 14. La partie à faible diamètre lc de la culasse 1 présente un diamètre uniforme à partir de l'une de ses parties qui entourent la partie de maintien d'écrou 7, vers son extrémité ouverte, pourvue de la pièce d'extrémité 11. Par conséquent, le diamètre extérieur D de l'écrou à billes 8 monté dans la partie de maintien d'écrou 7 est inférieur au diamètre intérieur A de la partie à faible diamètre lc. Par conséquent, l'outil de test 15 ayant sensiblement le même diamètre extérieur que la partie de maintien d'écrou / peut être placé dans la partie de maintien d'écrou 7 depuis l'extrémité ouverte de la partie a faible diamètre Lc, sans interférence avec la culasse 1 ou une autre partie quelconque du dispositif de direction assistée. Du fait que la piece d'extremité 11 servant à F i -ter r..e.moeuveem1nta....aYd...n aement 3 est constitué d'un composant sépare, au lieu de le former à partir d'une partie de la culasse 1, il est possible de donner une épaisseur suffisante à la pièce d'extrémité 11, et de permettre a la culasse i de présenter une faible épaisseur. Par conséquent, le procédé de fabrication peut être simplifié et le coût de fabrication peut être réduit. La figure 5 représente un deuxieme mode de réalisation de la présente invention. Selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, un outil de Lest 16, tel qu'illustre sur la tfigure b, est monte dans I 'arbre de moteur 5 creux avant que 1 'écrou a billes 8 soit monte dans la partie de maintien d'ecrou 7. L'outil de test 16 consiste en une tige al longée et présente une partie intermediaire qui est realisée sous la forme d'une oartie a grand Z1 diamètre 16a ayant sensiblement le même diamètre que l'écrou a billes 8, et est par consequent adaptée de façon a être montee dans et hors de la partie de maintien d'ecrou 7 sans aucune resistance excessive à la friction. Les parties d'arbre 16b s'étendent dans l'une ou l'autre direction axiales depuis la partie à grand diamètre 16a et présentent sensiblement le même diamètre que l'arbre d'entrainement 3. Une partie d'extrémité axiale de la partie à grand diamètre 16a de l'outil de test 16 est pourvue d'une fente radiale 16c qui est adaptée de façon à loger une saillie 7a correspondante, formée à l'intérieure de la partie de maintien d'écrou 7, si bien que l'outil de test 16 peut être relié sélectivement à la partie de maintien d'écrou 7 ou à 1 'arbre de moteur 5, de manière rigide en rotation. Une fois que 1 'outil de test 16 est monté dans 1 'arbre de moteur 5 comme décrit ci-dessus, au lieu de l'arbre d'entraînement 3, et qu'une extrémité axiale extérieure de l'arbre de prolongement 16b est reliée à un instrument de mesure non représente sur le dessin, il devient p-o-ssibte--d-srre-r--d "i'r-ec'teme-en le couple de sortie et/ou la vitesse de rotation du moteur électrique. Par conséquent, la performance du moteur électrique peut être testée directement auL cours du travail d'assemblage. La partie à grand diamètre 16a de l'outil de test 16 de ce mode de réalisation présente sensiblement le même diamètre extérieur que l'écrou a billes 8, si bien que la partie à grand diamètre 1ba peut être montée dans la partie à faible diamètre lc de la culasse 1. depuis son extremite ouverte, et s'engage contre la partie de maintien d'ecrou ? sans aucune difficulte. Ainsi, selon la présente invention, une tois que la culasse est assemblée, il est possible d'inristaller 1 'outil de test a l'intérieur de la culasse, et d'engager I'outil de test contre la partie de maintien d'écrou de Il'arbre de sortie du moteur. Par conséquent, il est possible de tester la performance du moteur électrique au cours du travail d'assemblage, ou avant que le dispositif de direction assistée soit complètement assemblé en mesurant directement le couple de sortie ou la vitesse de rotation du moteur électrique. Par conséquent, la présente invention, permet d'améliorer le rendement du procédé de fabrication en rejetant ou en corrigeant tout moteur électrique défectueux avant que le dispositif de direction assistée soit complètement assemblé. En particulier, ce procédé de test peut être effectué sans modifier sensiblement le procédé d'assemblage existant. Bien que la présente invention, ait été décrite en terme de modes de réalisation préférés de cette dernière, il est évident à l'Homme de l'art que différentes variantes et modifications peuvent être rapportées sans sortir du domaine d'application de la présente invention. REVENDICAHIONS. Dispositif électrique de direction assistée, comprenant: une culasse (1) constituée d'un organe tubulaire, et supportant un moyen de production de champ magnétique sur sa surface circonférentielle intérieure; un arbre de moteur (5) creux, logé coaxialement et à rotation dans ladite culasse (1), et supportant une armature de moteur qui coopère avec ledit moyen de production de champ magnétique afin de former un moteur électrique pour le dispositif de direction assistée; un arbre d'entraînement (3) logé coaxialement et à coulissement axial dans ledit arbre de moteur (5) creux, et pourvu d'une section filetée; et un mécanisme d'écrou taraudé comprenant un organe formant écrou (8) qui est fixé coaxialement et rigidement dans ledit arbre de moteur (5) creux et s'engage par vissage contre ladite section filetée dudit arbre d'entrainement (3), de manière à convertir e-- - mowe-nerent---d-e--r-ota- -on-d- - - - irbé-d- moteur (5) en un mouvement axial dudit arbre d'entraînement (3); dans lequel une section de ladite culasse (1) s'étendant depuis une partie de ce dernier qui entoure une extrémité axiale dudit arbre de moteur (5), de manière adjacente audit mécanisme d'écrou taraudé, vers une extrémité axiale adjacente de ladite culasse (1), définit iun diamètre intérieur qui est supérieur au diamètre extérieur dudit organe formant écrou (8). 2. Dispositif électrique de direction assistée selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen de production de champ magnétique comprend des a i mants permanents (10). 3. Dispositif eélectrique de direction assistee selon la revendication 1 dans lequel ledit mecanisme d'ecrou taraudé comprend une plural i te de bi lles (9) logées dans un passage hélicoïdal défini par une section taraudée et formée dans une surface circonférentielle intérieure dudit organe formant écrou (8), et ladite section filetée dudit arbre d'entraînement (3). 4. Dispositif électrique de direction assistée selon la revendication 1, dans lequel ledit arbre de moteur (5) creux comprend une partie de maintien d'écrou (7) ayant un diamètre légerement plus grand, afin de loger ledit organe formant écrou (8), de manière assujettie en rotation. 5. Dispositif électrique de direction assistée selon la revendication 4, comprenant en outre un organe de verrouillage annulaire monté dans une extrémité ouverte de ladite partie de maintien d'écrou (7), afin de fixer axialement ledit organe formant écrou (8) dans ladite partie de maintien d'écrou (7), et ledit organe de verrouillage annulaire comprend une partie d'engagement qui est adaptée de façon à être mise en contact avec un outil de test. 6. Dispositif électrique de direction assistée selon la revendication 5, dans lequel ladite partie d'engagement comprend une pluralité de trous axiaux qui s-nt-, r Ftts---ade--fa-pon--r més en contact avec des tiges axiales formées dans l'outil de test. 7. Dispositif électrique de direction assistée selon la revendication 5, dans lequel ledit organe de verrouillage annulaire consiste en un écrou de verrouillage (14) ayant un filetage adapté de façon à être mis en contact contre un taraudage correspondant formé dans une surface circonférentielle interieure de ladite partie de maintien d'écrou (/). 8. Dispositif électrique de direction assistée selon la revendication 4, dans lequel ladite partie de maintien d'écrou (/?) est pourvue d'une partie d'engagement qui est adaptée de racon a s'engager a 'la fois contre ledit organe formant ecrou (8) et un outil de test de manière rigide en rotation. 9. Dispositif électrique de direction assistée selon la revendication 8, dans lequel ladite partie d'engagement comprend une saillie radiale (7a) orientée vers l'intérieur.