Brevet FR2813845A1 — publié le 20020315

DISPOSITIF DE DIRECTION ASSISTEE ELECTRIOUE ET PROCEDE DE FABRICATION DE ROUE A VIS SANS FIN POUR CELUI-CI La présente invention concerne un dispositif de direction assistée électrique qui utilise un moteur pour fournir une source de direction assistée et concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'une roue à vis sans fin pour le dispositif de direction assistée électrique. Le système de direction d'un véhicule automobile fonctionne en transmettant l'action de braquage, appliquée à un volant de direction placé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile, à un mécanisme de direction situé à l'extérieur de l'habitacle du véhicule automobile pour faire tourner les roues sur le véhicule utilisé, afin de diriger en général les roues avant. La figure 6 est un dessin d'une vue en coupe transversale de la structure d'un dispositif de direction assistée électrique. Comme le montre la figure 6, un dispositif de direction d'un véhicule automobile peut prévoir par exemple un premier arbre de direction 101 relié en série à un volant 100 utilisé pour effectuer la direction, un second arbre de direction 103 dont l'extrémité supérieure est reliée coaxialement en série à l'extrémité inférieure de l'arbre de direction 101 par l'intermédiaire d'une barre de torsion 102, dont l'extrémité inférieure est reliée au mécanisme de direction qui est relié aux roues du véhicule, un capteur de couple 104 qui, par l'intermédiaire de la torsion qui se produit dans la barre de torsion 102, détecte le couple appliqué au premier arbre de direction 101 lorsque le volant 100 est tourné, un moteur de direction assistée 110 commandé à partir des résultats détectés par le capteur de couple 104, la vitesse du véhicule, l'angle de direction du volant 100 et similaires, et un mécanisme de démultiplication qui possède une vis sans fin 105 et une roue à vis sans fin 106 qui sont reliées à l'axe de sortie du moteur 110, réduisent la vitesse de rotation de la puissance fournie et la transmettent au second arbre de direction 103 ; le fonctionnement du mécanisme de direction en réponse à la rotation du volant 100 étant assisté par les rotations du moteur 110, construit de manière à réduire l'effort requis par le conducteur pour diriger le véhicule. La figure 7 est une vue en coupe transversale à grande échelle illustrant la structure d'un mécanisme de démultiplication ; la figure 8 est un dessin explicatif illustrant schématiquement la relation entre une vis sans fin et une fraise mère ; et la figure 9 est une vue en coupe transversale à grande échelle d'une partie de dent d'une vis sans fin et d'une roue à vis sans fin. La vis sans fin 105 formant le mécanisme de démultiplication est placée de manière à être en intersection avec l'axe du second arbre de direction 103. La roue à vis sans fin 106 est munie d'une partie de dent 107 réalisée en résine synthétique et d'une partie de retenue 108 pour retenir la partie de dent 107 ; les engrenages de la partie de dent 107 sont taillés par la fraise 109. Cependant, pour la roue à vis sans fin 106, étant donné que l'ensemble de module de dent, sur la base de facteurs de dents tels que la résistance, qui sont nécessaires pour obtenir la direction assistée, est relativement petit, la fraise mère 109 ayant le même diamètre que les dimensions du diamètre D1 du cercle de tête de la vis sans fin classique 105, autrement dit, la fraise mère 109 formée avec les [diamètre D1 (voir la figure 8)] du cercle de tête de la vis sans fin 105 + [dimensions de jeu h (voir la figure 8)] + [intervalle approprié entre les faces de dent a (voir la figure 9)] était difficile à réaliser. Par conséquent, on utilise une fraise mère 109 ayant un diamètre comparativement plus grand qu'une vis sans fin classique 105, comme le montre la figure 7, et on réalise le processus de taille d'engrenages au moyen de cette fraise mère 109. Toutefois, le bombage est traité sur les faces des dents de la vis sans fin 105 et de la roue à vis sans fin 106, de telle sorte que chaque face de dent soit gonflée dans la direction d'avancée de la dent, comme le montre la figure 9, les parties centrales qui s'étendent du fait du bombage se touchent, de telle sorte que la rotation du moteur est transmise de la vis sans fin 105, par l'intermédiaire de la partie de contact, à la roue à vis sans fin 106. Cependant, en ce qui concerne la roue à vis sans fin 106 qui est réalisée par le processus de taille d'engrenages au moyen de la fraise mère 109 comme susmentionné, comme le montre la figure 9, le jeu créé entre les dents par bombage devient plus grand, de manière excessive, qu'un jeu adapté créé par bombage, de sorte que la surface de contact des dents de la vis sans fin 105 et de la roue à vis sans fin 106 est relativement petite. Par conséquent, la pression faciale sur les faces des dents est accrue, si bien qu'un frottement d'endurance est susceptible de se produire. Une solution est donc souhaitée. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de direction assistée électrique qui résolve le problème ci-dessus, et de proposer un procédé de fabrication d'une roue à vis sans fin pour le dispositif de direction assistée électrique. Un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de direction assistée électrique dans lequel la puissance utile d'un moteur de direction assistée est transmise à un mécanisme de direction par l'intermédiaire d'une vis sans fin et d'une roue à vis sans fin dont au moins la partie de dent de laquelle roue à vis sans fin est réalisée en résine synthétique et qui vient en prise avec ladite vis sans fin, caractérisé en ce qu'une face de bas de dent de ladite partie de dent est formée en un arc épousant sensiblement la bordure de la zone couverte par la rotation de ladite vis sans fin. Le premier aspect de l'invention, dans lequel la partie de dent de la roue à vis sans fin possède une face de bas de dent en forme d'arc épousant sensiblement la bordure de la zone de rotation de la vis sans fin, est caractérisé en ce que le jeu entre les faces de dents peut être facilement réalisé comme le jeu approprié, permettant à la zone dans la partie de contact entre les dents de la vis sans fin et de la roue à vis sans fin d'être réalisées de taille relativement grande, réduisant ainsi l'intensité de la pression s'exerçant sur les faces des dents, réduisant la sensibilité au frottement d'endurance et conférant une durabilité accrue. L'arc du premier mode de réalisation, qui épouse sensiblement la bordure de la zone couverte par la rotation de la vis sans fin, est un arc dont le diamètre a largement les mêmes dimensions que le diamètre du cercle de tête de la vis sans fin + du jeu de bas + de l'intervalle adapté entre les faces de dent (intervalle de mise en prise). Le deuxième aspect de l'invention est le dispositif de direction assistée électrique défini dans le premier aspect susmentionné, caractérisé en ce qu'une partie découpée est formée, dont au moins une face d'extrémité est une face insérée lors de l'assemblage dans une direction transversale de la face de bas de dent. Le deuxième aspect de l'invention, dans lequel la hauteur d'au moins une partie d'extrémité, qui est un côté inséré lors de l'assemblage de la face de bas de dent dans une direction transversale, est formée relativement bas par rapport à la partie centrale dans une direction transversale, est caractérisé en ce que, une fois la vis sans fin installée, une dent de la roue à vis sans fin devant être encastrée est amenée à venir en prise avec la vis sans fin, le degré d'interférence entre la vis sans fin et une partie d'extrémité dans une direction transversale de la face de bas de dent est réduit, permettant ainsi à la roue à vis sans fin d'être encastrée facilement. Le troisième aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique transmettant la puissance utile d'un moteur de direction assistée à un mécanisme de direction par l'intermédiaire d'une vis sans fin et d'une roue à vis sans fin dont au moins la partie de dent de laquelle roue à vis sans fin est réalisée en résine synthétique et qui vient en prise avec la vis sans fin, caractérisé en ce qu'une matrice de moulage par injection comprenant une paire de matrices segmentées ayant une cavité dont la taille correspond aux dimensions du diamètre du cercle de tête, et une pluralité de matrices de rognage dont la taille correspond à la forme du bas de la dent, dans lequel, en déplaçant la matrice de rognage par rapport à la matrice segmentée à l'intérieur de la cavité, la partie de dent est formée de telle sorte que la face de bas de dent soit formée en un arc ayant le même diamètre qu'un arc épousant sensiblement la bordure de la zone de rotation de la vis sans fin. Le quatrième aspect de l'invention est le procédé de fabrication d'une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique défini comme le troisième aspect ci-dessus, caractérisé en ce que la matrice de rognage présente une section de coupe permettant de couper les deux extrémités dans une direction transversale de la face de bas de dent, de telle sorte que, lors de la formation de la partie de dent, les deux extrémités en direction transversale de la face de bas de dent soient coupées comme une partie coupée par la section de coupe de la matrice de rognage. Par les troisième et quatrième aspects susmentionnés de l'invention, la roue à vis sans fin du dispositif de direction assistée des premier et deuxième aspects est fabriquée. Les objets et caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, de l'invention, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci- après prise conjointement avec les dessins joints. La figure 1 est un dessin illustrant une vue en coupe transversale d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe transversale à grande échelle illustrant la structure d'un mécanisme de démultiplication d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention ; la figure 3 est une vue en coupe transversale à grande échelle illustrant la structure d'un mécanisme de démultiplication d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention ; la figure 4 est une vue en coupe transversale à grande échelle d'une partie de dent d'une vis sans fin et d'une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention ; la figure S est une vue en coupe transversale d'une matrice de moulage par injection illustrant le procédé utilisé pour fabriquer une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention ; la figure 6 est un dessin en coupe transversale illustrant la structure d'un dispositif de direction assistée électrique classique ; la figure 7 est une vue à grande échelle d'un dessin en coupe transversale illustrant la constitution d'un mécanisme de démultiplication d'un dispositif de direction assistée électrique classique ; la figure 8 est un dessin explicatif illustrant schématiquement la relation entre une vis sans fin_ et une fraise mère dans un dispositif de direction assistée électrique classique ; et la figure 9 est une vue en coupe transversale à grande échelle d'une partie de dent d'une vis sans fin et d'une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique classique. Ci-après est faite une description détaillée de la présente invention à partir des dessins d'un mode de réalisation. La figure 1 est un dessin illustrant une vue en coupe transversale d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention. Un dispositif de direction assistée électrique dans lequel l'extrémité supérieure est reliée à un volant 1 utilisé pour la direction, et qui prévoit un premier arbre de direction 2 avec une partie cylindrique à l'extrémité inférieure, une barre de torsion 3, qui se tord en réponse à l'action d'un couple de direction appliqué au volant 1, insérée à l'intérieur de la partie cylindrique, la partie d'extrémité supérieure de celle-ci étant reliée coaxialement en série à la partie d'extrémité inférieure de l'arbre de direction 2, un second arbre de direction 4 dont l'extrémité supérieure est reliée coaxialement en série à l'extrémité inférieure de la barre de torsion 3, un capteur de couple 5 qui détecte le couple de direction appliqué au volant 1 par l'intermédiaire du déplacement rotatif relatif du premier arbre de direction 2 et du second arbre de direction 4 se produisant en réponse à la torsion provenant de la barre de torsion 3, un moteur de direction assistée 10 entraîné en se basant sur le couple détecté par le capteur de couple 5, la vitesse du véhicule, l'angle de direction du volant 1 et analogues, un mécanisme de démultiplication 8 qui possède une vis sans fin 6 et une roue à vis sans fin 7 qui sont verrouillées réciproquement avec les rotations du moteur 10, servent à réduire la vitesse des rotations et à les transmettre au second arbre de direction 4, et un boîtier 9 qui renferme le capteur de couple 5 et le mécanisme de démultiplication 8 et auquel est fixé le moteur 10. Le boîtier 9 est muni d'une première partie de boîtier 9a qui renferme le capteur de couple 5, d'une deuxième partie de boîtier 9b qui est reliée en série à la partie de boîtier 9a et renferme la roue à vis sans fin 7 et d'une troisième partie de boîtier 9c qui est reliée en série à la partie de boîtier 9b et qui renferme la vis sans fin 6. Les figures 2 et 3 illustrent des vues en coupe transversale à grande échelle de la structure d'un mécanisme de démultiplication. Le mécanisme de démultiplication 8 est relié à l'arbre de sortie du moteur 10 et est agencé à l'intérieur du troisième boîtier 9c afin de venir en intersection avec l'axe du second arbre de direction 4. Le mécanisme de démultiplication 8 est muni de la vis sans fin 6 qui est réalisée dans une substance métallique et possède une dent 61 sur sa face extérieure, et la roue à vis sans fin 7 mise en prise solidement au milieu du second arbre de direction 4 qui vient en prise avec la vis sans fin 6. Les rotations de l'arbre de sortie du moteur 10 sont ralenties par la prise se produisant entre la vis sans fin 6 et la roue à vis sans fin 7, et transmises au second arbre de direction 4, se transmettant à partir du second arbre de direction 4 par l'intermédiaire d'une jonction universelle pour être transmis par exemple à un mécanisme de direction du type à crémaillère. La roue à vis sans fin 7 est munie d'une partie de dent annulaire 7a qui est faite en résine synthétique et qui possède plusieurs dents 71 sur sa face extérieure qui viennent en prise avec la vis sans fin 6, et une partie de retenue 7b faite dans une substance métallique qui retient la partie de dent 7a ; un trou traversant 72 formé dans la partie centrale de la partie de retenue 7b vient en prise avec le second arbre de direction 4. En outre, le fait que la partie de dent 7a soit faite à partir de résine synthétique permet de réduire le bruit résultant de la mise en prise avec la roue à vis sans fin 6. La partie de retenue 7b est formée dans un matériau métallique sous une forme discoïde et est dotée d'une saillie 73 telle qu'une languette autour de sa surface extérieure, réunie afin d'empêcher la rotation par rapport à la partie de dent 7a. La partie de dent 7a est formée en enfermant la partie de retenue 7b dans une matrice de moulage par injection comme une pièce d'insertion, puis en injectant de la résine synthétique fondue dans la matrice de moulage par injection afin de former la partie de dent 7a comme un corps d'un seul tenant avec la partie de retenue 7b. De plus, la partie de dent 7a est dotée d'une pluralité de dents 71 et d'une partie de forme toroïdale retenant les dents 71. La figure 4 est une vue en coupe transversale à grande échelle d'une partie de dent de la vis sans fin et de la roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention et la figure 5 est une vue en coupe transversale de la matrice de moulage par injection illustrant le procédé utilisé pour fabriquer une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique selon la présente invention. La formation de la partie de dent 7a utilise une matrice de moulage par injection comprenant une paire de matrices segmentées, A et B, ayant une cavité dont la taille correspond aux dimensions du diamètre D2 du cercle de tête et une pluralité de matrices de rognage C dont la taille correspond à la forme du bas de dent. La matrice de rognage C est déplacée par rapport à la matrice segmentée A, B à l'intérieur de la cavité, de telle sorte que la face de bas de dent 74 soit formée comme un arc épousant la bordure de la zone de rotation de la vis sans fin 6, formant, autrement dit, une forme incurvée ayant à peu près le même diamètre que les dimensions du diamètre D1 du cercle de tête de la vis sans fin 6 + du jeu de fond h (voir la f figure 8) + de l'intervalle approprié a (voir la figure 9) (intervalle de mise en prise). La matrice de rognage C possède une section de coupe pour découper les deux extrémités dans une direction transversale de la face de bas de dent 74, de telle sorte que, lors de la formation de la partie de dent 7a, les deux extrémités dans une direction transversale de la face de bas de dent 74 sont coupées comme une partie coupée 74a (voir la figure 3) par la section de coupe de la matrice de rognage C. Du fait que, dans le dispositif de direction assistée électrique ainsi construit, la face de bas de dent 74 de la roue à vis sans fin 7 est formée en un arc ayant le même diamètre que les dimensions du diamètre D1 du cercle de tête de la vis sans fin 6 + du jeu de fond h + d'un petit intervalle a (intervalle de mise en prise), comme le montrent la figure 2 et la figure 3, le jeu (3 par bombage entre les faces de dents 61a et 71a de la vis sans fin 6 et de la roue à vis sans fin 7, comme le montre la figure 4, peut facilement recevoir le jeu approprié, de telle sorte que la zone située dans la partie de contact entre les dents de la vis sans fin 6 et de la roue à vis sans fin 7 puisse être rendue relativement grande, comme illustré dans la partie en trait gras sur la figure 4, réduisant ainsi la pression s'exerçant sur les dents, réduisant la sensibilité au frottement d'endurance et conférant une durabilité accrue. Comme le montre la figure 3, les deux parties d'extrémité dans une direction transversale de la face de bas de dent 74 de la roue à vis sans fin 7 sont formées comme des parties coupées 74a, 74a et, du fait que la hauteur des deux extrémités de la face de bas de dent dans une direction transversale est relativement basse par rapport à la partie centrale dans une direction transversale de la face de bas de dent 74, il apparaît une diminution du degré d'interférence entre la vis sans fin 6 et les deux parties d'extrémité dans une direction transversale de la face de bas de dent 74 lorsque, une fois que la vis sans fin 6 est installée dans la partie de boîtier 9c du boîtier 9, la dent 71 de la roue à vis sans fin 7 devant être encastrée est amenée à venir en prise avec la vis sans fin 6. C'est- à-dire que l'état de la roue à vis sans fin 7 est qu'elle est retenue à l'intérieur de l'arbre de direction 4 avec le capteur 5 et des éléments tels que des paliers, et qu'elle sera mise en prise par la vis sans fin 6 devant être installée à l'intérieur de la partie de boîtier 9b du boîtier 9. Cependant, étant donné que, à ce niveau, les deux parties d'extrémité dans une direction transversale de la face de bas de dent 74 de la roue à vis sans fin 7 sont relativement basses par rapport à la partie centrale de la face de bas de dent dans une direction transversale, le degré d'interférence entre la vis sans fin 6 et les deux parties d'extrémité dans une direction transversale de la face de bas de dent 74 est réduit, la dent 71 de la roue à vis sans fin 7 peut être amenée à venir en prise facilement avec la vis sans fin 6 et un assemblage est réalisé à l'identique de la roue à vis sans fin qui subit un traitement de taille d'engrenages au moyen d'une fraise mère. Dans la roue à vis sans fin 7 du mode de réalisation de l'invention comme décrit ci-dessus, la partie de dent 7 est formée dans une résine synthétique, la roue à vis sans fin 7 étant configurée afin que la partie de dent 7a soit retenue par la partie de retenue 7b comme prévu mais, outre cette configuration, il est possible de former la totalité de la roue à vis sans fin 7 en résine synthétique. Dans la description ci-dessus est présenté un exemple dans lequel les parties de coupe 74a, 74a sont formées aux deux parties d'extrémité dans une direction transversale de la face de bas de dent 74 de la roue à vis sans fin 7. Toutefois, une partie de coupe peut être formée à une partie d'extrémité qui se dirige vers la vis sans fin 6 lors de l'assemblage dans une direction transversale de la face de bas de dent 74. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans sortir de la portée de l'invention telle qu'elle est définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de direction assistée électrique dans lequel la puissance utile d'un moteur de direction assistée (10) est transmise à un mécanisme de direction par l'intermédiaire d'une vis sans fin (6) et d'une roue à vis sans fin (7) dont au moins la partie de dent (7a) de laquelle roue à vis sans fin (7) est réalisée en résine synthétique et qui vient en prise avec ladite vis sans fin (6), caractérisé en ce qu'une face de bas de dent (74) de ladite partie de dent (7a) est formée comme un arc épousant sensiblement la bordure de la zone couverte par la rotation de ladite vis sans fin (6). 2. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie découpée (74a) est formée, dont au moins une face d'extrémité est une face insérée lors de l'assemblage dans une direction transversale de ladite face de bas de dent (74). 3. Procédé de fabrication d'une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique transmettant la puissance utile d'un moteur de direction assistée (10) à un mécanisme de direction par l'intermédiaire d'une vis sans fin (6) et d'une roue à vis sans fin (7) dont au moins la partie de dent (7a) de laquelle roue à vis sans fin (7) est réalisée en résine synthétique et qui vient en prise avec ladite vis sans fin (6), caractérisé en ce qu'une matrice de moulage par injection comprenant une paire de matrices segmentées (A, B) ayant une cavité dont la taille correspond aux dimensions du diamètre (D2) du cercle de tête, et une pluralité de matrices de rognage (C) dont la taille correspond à la forme dudit bas de dent, dans lequel en déplaçant ladite matrice de rognage (C) par rapport à ladite matrice segmentée (A, B) à l'intérieur de ladite cavité, ladite partie de dent (7a) est formée de telle sorte que la face de bas de dent (74) soit formée en un arc ayant le même diamètre qu'un arc épousant sensiblement la bordure de la zone de rotation de ladite vis sans fin (6). 4. Procédé de fabrication d'une roue à vis sans fin d'un dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite matrice de rognage (C) présente une section de coupe permettant de couper les deux extrémités dans une direction transversale de ladite face de bas de dent (74), de telle sorte que, lors de la formation de ladite partie de dent (7a), les deux extrémités en direction transversale de la face de bas de dent (74) soient coupées comme une partie coupée (74a, 74a) par ladite section de coupe de ladite matrice de rognage (C).