Brevet FR2853613A1 — publié le 20041015

L'invention concerne un système de transmission pour des entraînements de directions de véhicules automobiles, comportant au moins un moteur d'entraînement doté d'un arbre moteur avec moins deux chaînes cinématiques, qui 5 présentent respectivement une poulie à courroie crantée sur l'arbre moteur, une couronne à courroie crantée sur un boîtier de direction et une courroie crantée, la courroie crantée reliant entre elles la poulie à courroie crantée et la couronne à courroie crantée d'une chaîne 10 cinématique, et les espacements entre les dents de la poulie à courroie crantée, de la couronne à courroie crantée et de la courroie crantée étant identiques pour chaque chaîne cinématique. De tels systèmes de transmission sont par exemple 15 utilisés dans des directions assistées ou pour le seul entraînement motorisé des directions (steer-by-wire). Des transmissions pour dispositifs d'asservissement sont connues en soi. Les dispositifs d'asservissement assistent les mouvements de direction du conducteur. 20 Ainsi, par le biais d'un volant actionné par le conducteur, qui agit directement sur un boîtier de direction, un moteur d'entraînement doté d'un arbre moteur est également commandé ; il agit, par le biais d'un système de transmission, sur le boîtier de direction 25 et assiste le pivotement des roues directrices d'un véhicule automobile. Dans les systèmes steer-by-wire, il n'y a aucune liaison mécanique entre le volant et le boîtier de direction. Dans ce cas, un ou plusieurs moteurs prennent 30 en charge l'entraînement de la direction. Le mouvement de rotation du volant est transformé en impulsions de commande, qui commandent les moteurs. Dans ces systèmes, une sécurité particulièrement élevée en cas de défaillance est nécessaire. On connaît à partir du document EP 0 133 003 Bl une direction assistée dans laquelle un moteur d'entraînement électrique agit sur une crémaillère par le biais d'un engrenage à planétaires à billes. La transmission des couples à partir du moteur d'entraînement sur l'engrenage à planétaires à billes s'effectue dans cette solution par 5 le biais d'un système de transmission comportant une roue dentée présente sur l'arbre moteur et une roue dentée présente sur l'engrenage à planétaires à billes, qui prennent en charge l'assistance nécessaire. Etant donné que la roue dentée montée sur l'engrenage à planétaires à 10 billes présente un diamètre relativement élevé, cette solution nécessite un espace de construction non négligeable. Dans le document EP 0 101 579 Bi, il est proposé une direction assistée dans laquelle le moteur électrique est 15 disposé de façon coaxiale par rapport à la vis à billes, de telle sorte que la vis constitue quasiment l'arbre moteur, c'est-à-dire que le moteur électrique entoure l'engrenage à planétaires à billes et est logé dans un boîtier commun. Etant donné que cette solution ne 20 présente aucun système de transmission, il est nécessaire d'utiliser un moteur électrique fonctionnant lentement, qui présente de façon désavantageuse un poids élevé et nécessite également un espace de construction considérable. Le document DE 100 52 275 Ai divulgue une réalisation d'un système de transmission, dans lequel l'arbre d'un moteur d'entraînement électrique est pourvu d'une poulie à courroie crantée, par le biais de laquelle une courroie crantée transmet le couple de rotation ou le 30 mouvement de rotation de l'arbre vers une deuxième poulie à courroie crantée, qui est à son tour fixée à un boîtier de direction. Ce boîtier de direction permet, par le biais d'éléments de transmission appropriés, de manière traditionnelle, le pivotement des roues directrices du 35 véhicule automobile. Le moteur d'entraînement utilisé dans cette solution est un élément à fonctionnement rapide, afin de maintenir aussi faible que possible la dimension de construction de la direction tout en transmettant néanmoins la puissance nécessaire. L'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait 5 que lors de l'utilisation de courroies crantées, le phénomène connu de l'homme du métier sous le nom d'" effet polygone " apparaît. Cela correspond à un fonctionnement irrégulier et bruyant de tels mécanismes de transmission, qui est généré par le fait que la forme 10 des poulies à courroie crantée n'est pas parfaitement ronde mais est configurée, en raison de la denture, sous forme de polygone. L'utilisation de courroies crantées ayant un espacement entre les dents faible, c'est-à-dire un nombre de dents plus élevé par unité de longueur 15 périphérique de la courroie crantée, permet de réduire cet effet, une diminution du couple de rotation transmissible ayant également lieu lorsque l'espacement entre les dents devient plus élevé. Le but de l'invention est ainsi d'améliorer un 20 système de transmission pour directions de véhicules automobiles du type mentionné au début, de telle sorte qu'il garantit, tout en nécessitant une place de construction moins élevée, un fonctionnement peu bruyant, tranquille et régulier. La solution est donnée conformément à l'invention par le fait que les dentures des chaînes cinématiques présentent l'une par rapport à l'autre un décalage de dent. L'effet polygone généré lors de la rotation de l'arbre du moteur d'entraînement, des chaînes 30 cinématiques et du boîtier de direction par la première courroie crantée est masqué, grâce au dispositif conforme à l'invention, par les effets polygone de l'autre ou des autres courroies crantées dotées de dentures décalées par rapport à la première courroie crantée. On obtient ainsi 35 un fonctionnement plus régulier du système de transmission que lors de l'utilisation de chaînes cinématiques dotées de dentures non décalées, ce qui permet de réduire la production de bruit. Si l'une des courroies crantées présente une défaillance, une conception correspondante de la largeur et de la solidité 5 permet à l'autre ou aux autres courroies crantées de poursuivre le fonctionnement du système de transmission. Le décalage de dent des dentures des chaînes cinématiques l'une par rapport l'autre est environ égal à 0,1 à 0,9 fois la largeur de dent, et est en particulier 10 égal à - fois la largeur de dent, n étant le nombre de n chaînes cinématiques utilisées. Cela permet de garantir que lors de l'utilisation de plus de deux chaînes cinématiques, chaque chaîne cinématique présente un décalage de dent par rapport à toutes les autres. Dans une autre configuration avantageuse de l'invention, les chaînes cinématiques présentent des espacements entre dents différents l'une par rapport à l'autre. Cela permet d'obtenir un décalage de dent non constant des dentures des chaînes cinématiques, de telle 20 sorte que l'on peut obtenir, en particulier lors de l'utilisation de plus de deux chaînes cinématiques, une réduction particulièrement efficace des bruits, car le masquage des effets polygone change constamment. Un décalage de dent de la denture des chaînes cinématiques 25 les unes par rapport aux autres est ainsi obtenu automatiquement, et il n'est pas nécessaire d'y prendre garde pendant le montage. Les poulies à courroie crantée présentes sur l'arbre moteur peuvent présenter différents diamètres, tout comme 30 les couronnes à courroie crantée présentes au niveau du boîtier de direction, le rapport de transmission de chaque chaîne cinématique devant être identique à celui de toutes les autres chaînes cinématiques. Les longueurs des courroies crantées dépendent ainsi du diamètre de la 35 poulie à courroie crantée et du diamètre de la couronne à courroie crantée, car la distance entre les axes de l'arbre moteur et du boîtier de direction est déterminée par leur disposition mutuelle dans le véhicule. Cela permet d'une part d'obtenir une bonne concordance des longueurs de courroie lors de l'utilisation de différents 5 espacements entre dents et d'autre part, de faciliter le montage des courroies. Si les courroies possèdent la même longueur, c'està-dire que les roues crantées présentes au niveau de l'arbre moteur et les couronnes crantées présentes au 10 niveau du boîtier de direction possèdent respectivement le même diamètre, on peut utiliser pour les chaînes cinématiques une courroie crantée commune, dont la largeur doit être choisie de telle sorte qu'elle est en prise avec toutes les poulies à courroie crantée ou 15 couronnes à courroie crantée situées les unes à côté des autres et que ses dentures sont respectivement adaptées aux largeurs des poulies à courroies crantées/couronnes crantées des chaînes cinématiques individuelles et présentent le décalage de dent choisi l'une par rapport à 20 l'autre. Dans ce qui suit, deux exemples de réalisation de l'invention sont expliqués de façon plus détaillée à l'aide du dessin. Sont illustrés sur la figure 1, un premier mode de réalisation d'un 25 système de transmission d'une direction assistée comportant deux courroies crantées ayant le même espacement entre dents, la même longueur de courroie et un décalage de dent de la denture des chaînes cinématiques l'une par rapport à l'autre, la figure 2, une autre configuration d'un système de transmission d'une direction assistée comportant deux courroies crantées ayant un espacement entre les dents différent et une longueur de courroie différente. Sur la figure 1, un système de transmission 1 est 35 illustré entre un moteur d'entraînement non représenté et un boîtier de direction 2 d'une direction assistée pour un véhicule automobile. Le moteur d'entraînement est commandé par les mouvements de direction d'un volant également non représenté et entraîne le boîtier de direction 2 par le biais du système de transmission 1. Sur l'arbre 3 du moteur d'entraînement sont montées deux poulies à courroie crantée 5 et 6 fixes à la rotation. Les poulies à courroie crantée 5 et 6 présentent chacune au niveau de leurs deux faces frontales des raccords de départ 7. Les surfaces de 10 roulement 9 et 10 des poulies à courroie crantée 5 et 6 sont pourvues chacune d'un espacement entre les dents 11 et 12 qui correspond à l'espacement entre les dents respectif de deux courroies crantées sans fin 14 et 15. Sur le boîtier de direction 2, qui peut par exemple être 15 configuré sous forme d'engrenage à planétaires à billes, sont fixées deux couronnes à courroie crantée 16 et 17, dont l'espacement entre les dents 18 et 19 est également adapté aux courroies crantées 14 et 15. Cela signifie que les espacements entre les dents 11 et 18 ou 12 et 19 sont 20 identiques à l'espacement entre les dents des courroies crantées 14 ou 15 et coïncident ainsi avec lui, et sont également identiques entre eux. Les couronnes à courroie crantée 16 et 17 sont également équipées de raccords de départ 7. Les courroies crantées 14 et 15 sont placées autour des poulies à courroie crantée 5 et 6 ainsi que des couronnes à courroie crantée 16 et 17 et sont par exemple tendues par un allongement de la distance 20 entre l'axe 22 de l'arbre moteur 3 et l'axe 23 d'un arbre de 30 direction 25, qui est introduit à travers le boîtier de direction 2, ou par respectivement une poulie de tension non représentée ici. La courroie crantée 14 forme ainsi avec la poulie à courroie crantée 5 et la couronne à courroie crantée 16 la première chaîne cinématique 26 et 35 la courroie crantée 15 forme avec la poulie à courroie crantée 6 et la couronne à courroie crantée 17 la deuxième chaîne cinématique 27 du système de transmission 1. Les courroies crantées 14 et 15 sont de même longueur, les poulies à courroie crantée 5 et 6 possèdent 5 le même diamètre et, de même, les couronnes à courroie crantée 16 et 17 ont le même diamètre. Cela permet de garantir que la démultiplication entre l'arbre moteur 3 et le boîtier de direction 2 est identique pour les deux courroies crantées 14 et 15. La démultiplication est 10 indépendante des espacements entre les dents 11, 12, 18 et 19, elle est uniquement déterminée par le rapport entre le diamètre de la poulie à courroie crantée 5 ou 6 et celui de la couronne à courroie crantée 16 ou 17. La position de l'espacement entre les dents 11 de la 15 poulie à courroie crantée 5 est décalée d'environ une demi largeur de dent en direction périphérique par rapport à la position de l'espacement entre les dents de la poulie à courroie crantée 6. Les deux couronnes crantées 16 et 17 sont également montées sur le boîtier 20 de direction 2 en étant décalées de la même valeur l'une par rapport à l'autre. La figure 2 représente une variante de mode de réalisation du système de transmission proposé dans la figure 1. Une chaîne cinématique 29 est équipée d'une 25 courroie crantée 30, qui présente un espacement entre les dents 31 différent de l'espacement entre les dents de la courroie crantée 15 de la première chaîne cinématique 27. En outre, une poulie à courroie crantée 32 et une couronne à courroie crantée 33 de la chaîne cinématique 30 29 possèdent un diamètre réduit par rapport aux composants correspondants 5 et 16 de la première chaîne cinématique 27. L'avantage de cette disposition réside dans une plus grande facilité de montage des courroies crantées 15 et 35 30 et dans une tranquillité de fonctionnement encore améliorée du système de transmission 1. REVENDICATIONS 1. Système de transmission pour des entraînements de directions de véhicules automobiles comportant au 5 moins un moteur d'entraînement doté d'un arbre moteur (3) avec deux chaînes cinématiques (26, 27) qui présentent respectivement une poulie à courroie crantée (5, 6) sur l'arbre moteur (3), une couronne à courroie crantée (16, 17) sur un boîtier de direction (2) et une courroie crantée (14, 15), la courroie crantée (14, 15) reliant entre elles la poulie à courroie crantée (5, 6) et la couronne à courroie crantée (16, 17) d'une chaîne cinématique (26, 27) et les espacements entre les dents de la poulie à courroie crantée, de la couronne à 15 courroie crantée et de la courroie crantée étant identiques pour chaque chaîne cinématique, caractérisé en ce que les dentures des chaînes cinématiques (26, 27) présentent l'une par rapport à l'autre un décalage de dent. 2. Système de transmission pour directions de véhicules automobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que le décalage de dent des dentures des chaînes cinématiques (26, 27) l'une par rapport à l'autre s'élève environ à 0,1 à 0,9 fois la largeur de 25 dent, en particulier à - fois la largeur de dent, n n étant le nombre de chaînes cinématiques utilisées. 3. Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chaînes cinématiques (26, 27) présentent l'une par rapport à l'autre des 30 espacements entre les dents différents (11/18, 12/19). 4. Dispositif d'asservissement pour directions de véhicules automobiles selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les poulies à courroie crantée (9, 32) présente sur l'arbre moteur (3) présentent des 35 diamètres différents et les couronnes à courroie crantée (16, 33) présentes sur le boîtier de direction (2) présentent des diamètres différents. 5. Dispositif d'asservissement pour directions de véhicules automobiles selon les revendications 1 à 3, 5 caractérisé en ce que pour des courroies crantées (14, 15) de même longueur, on utilise pour les chaînes cinématiques (26, 27) une courroie crantée commune, dont la largeur doit être choisie de telle sorte qu'elle est en prise avec toutes les poulies à courroie crantée (5, 10 6) ou couronnes à courroie crantée (16, 17) situées les unes à côté des autres et ses dentures sont adaptées respectivement aux largeurs des poulies à courroie crantée/couronnes crantées des chaînes cinématiques individuelles et présentent le décalage de dent choisi 15 les unes par rapport aux autres. LISTE DES REFERENCES 1. Système de transmission 2. Boîtier de direction 3. Arbre 5. Première poulie à courroie crantée 6. Deuxième poulie à courroie crantée 7. Raccord de départ 9. Surface de roulement de la première 10 courroie crantée 10. Surface de roulement de la deuxième courroie crantée 11. Espacement entre les dents de la poulie à courroie crantée 12. Espacement entre les dents de la poulie à courroie crantée 14. Première courroie crantée 15. Deuxième courroie crantée 16. Première couronne à courroie crantée 20 17. Deuxième couronne à courroie crantée 18. Espacement entre les dents de la couronne à courroie crantée 19. Espacement entre les dents de la couronne à courroie crantée 25 20. Distance 22. Axe de l'arbre moteur 23. Axe de l'arbre de direction 25. Arbre de direction 26. Première chaîne cinématique 30 27. Deuxième chaîne cinématique 29. Chaîne cinématique avec deuxième E entre les dents 30. Courroie crantée 31. Espacement entre les dents de l 35 cinématique 29 poulie à poulie à première deuxième première deuxième espacement a chaîne il 32. Poulie à courroie crantée ayant un diamètre plus faible 33. Couronne à courroie crantée ayant un diamètre plus faible