Brevet FR2852282A1 — publié le 20040917

DISPOSITIF FORMANT DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE La présente invention se rapporte à un dispositif formant direction assistée électrique comportant un boîtier de réduction. Un boîtier de réduction est appliqué sur un dispositif formant direction assistée électrique pour une utilisation sur véhicule. Par exemple, dans le cas d'une colonne du type EPS (direction assistée électriquement), le couple produit par un moteur 15 électrique est transmis à un arbre de vis sans fin ainsi qu'à une roue tangente, de telle sorte que la vitesse de moteur peut être réduite et un niveau de sortie du couple transmis peut être augmenté. Après cela, le couple est communiqué à une colonne de manière à assister une opération de direction réalisée par un conducteur (se référer à IP-A-2002-211 416). Dans le dispositif formant direction assistée électrique ci-dessus, l'arbre tournant du moteur et l'arbre de vis sans fin sont, en général, couplés et entraînés par un joint, qui est constitué par un élément de joint du type mâle et un élément de joint du type femelle, tel qu'un joint cannelé. Dans le cas d'un produit de spécification normale, il est courant de charger de la graisse de faible viscosité dans 25 la partie de couplage des deux éléments de joint du joint, par exemple, la viscosité cinématique d'huile de base de la graisse est comprise entre 100 et 300 mm2/s (40'C), et la pénétration utile de la graisse stipulée par le standard industriel japonais JIS K2220 1993 est de 200 à 280. Toutefois, en fonction des conditions d'utilisation, un bruit d'engrenage est 30 produit dans la partie de couplage précédente et transmis dans un compartiment de véhicule, ce qui heurte les impressions du conducteur. Dans le but de résoudre le précédent problème de bruit d'engrenage, il existe une contre-mesure consistant à insérer un joint torique dans la partie de couplage. Dans le cas d'un dispositif formant direction assistée électrique de 35 spécification pour température élevée, qui, de manière appropriée, est utilisé dans - 2 une région à températures élevées, la température atmosphérique moyenne n'étant, par exemple, pas inférieure à 40'C dans la région, dans le but de réduire le bruit d'engrenage, un joint torique est inséré dans la partie de couplage, et au lieu d'une graisse courante de faible viscosité, une graisse de viscosité élevée, par exemple, 5 une viscosité cinématique d'huile de base de la graisse est comprise entre 10000 et 30000 mm2/s (40'C) et la pénétration utile de la graisse est de 200 à 260, est chargée dans la partie de couplage. Toutefois, lorsque le joint torique est inséré dans la partie de couplage, comme cela a été décrit précédemment, les problèmes suivants peuvent être rencontrés. Le 10 nombre de composants est augmenté et, en outre, le nombre d'homme-jours pour l'opération d'assemblage est augmenté. Par conséquent, la productivité du dispositif formant direction assistée électrique est dégradée et le coût de fabrication est augmenté. En particulier, dans le cas d'un dispositif formant direction assistée électrique 15 dans lequel de la graisse à haute viscosité est chargée, lorsque le dispositif formant direction assistée électrique est assemblé dans la région d'assemblage, la viscosité de la graisse est trop élevée. Par conséquent, il est très difficile d'insérer et de coupler l'élément de couplage du type mâle avec l'élément de couplage du type femelle sous les conditions telles qu'une quantité prédéterminée de graisse est 20 introduite s ur u ne face e xteme d e l'élément d e j oint d u t ype mâle et/ou u ne face interne de l'élément de joint du type femelle. Par conséquent, la productivité est remarquablement dégradée. Un objectif de la présente invention est de créer un nouveau dispositif formant direction assistée électrique caractérisé en ce que: dans le cas d'un dispositif 25 formant d irection a ssistée é lectrique d e s pacification n ormaie, 1 e j oint t orique e st omis, de telle sorte que la productivité peut être améliorée et le coût de fabrication peut être réduit; et en ce que dans le cas d'un dispositif formant direction assistée électrique d'une spécification pour température élevée, la productivité de l'opération d'assemblage est excellente. Dans le but de résoudre les précédents problèmes, la présente invention crée un dispositif formant direction assistée électrique dans lequel la vitesse de rotation d'un moteur électrique destiné à assister la commande de direction est réduite par l'intermédiaire d'un boîtier de réduction et transmise à un mécanisme de direction, caractérisé en ce que: un arbre tournant du moteur et un arbre d'entrée du boîtier de 35 réduction sont raccordés l'un à l'autre et entraînés par un joint composé par un élément de joint du type mâle et un élément de joint du type femelle; et un lubrifiant, (1) dont la viscosité cinématique de l'huile de base est comprise entre 1000 et 5000 mm2/s (40'C), (2) dont la pénétration utile n'est pas supérieure à 300, est chargé dans une partie de couplage des deux éléments de joint du joint. Selon la présente invention, au lieu de la graisse de viscosité faible ou élevée, qui est utilisée de manière classique, le lubrifiant de viscosité intermédiaire mentionné précédemment, par exemple, la graisse de viscosité intermédiaire, est 10 chargé dans les parties de couplage des deux parties de joint. Par conséquent, dans le cas de la spécification normale, même lorsque le joint torique est omis, la génération d e b ruit d 'engrenage p eut ê tre d irectement e mpêchée. L orsque 1 e j oint torique est omis, le nombre de composants et le nombre d'homme-jours pour l'assemblage peuvent être diminués. Par conséquent, la productivité du dispositif 15 formant direction assistée électrique peut être améliorée, et le coût de fabrication du dispositif formant direction assistée électrique peut être réduit. Dans le cas de la spécification pour température élevée, lorsque le précédent lubrifiant de viscosité intermédiaire et le joint torique sont associés l'un à l'autre, bien que la production de bruit d'engrenage soit empêchée dans l'environnement de 20 températures élevées au même niveau que pour la graisse classique de viscosité élevée, la productivité dans le cas de l'assemblage dans la région d'assemblage peut être améliorée. La figure 1 est une vue en coupe montrant une vue générale du dispositif formant direction assistée électrique d'un mode de réalisation de la présente 25 invention. La figure 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective en éclaté agrandie montrant un joint cannelé reliant l'arbre tournant d'un moteur à l'arbre de vis sans fin. La figure 1 est une vue en coupe montrant une vue générale du dispositif 30 formant direction assistée électrique d'un mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 1, sur le dispositif formant direction assistée électrique de ce mode de réalisation, le premier arbre de direction 2 qui est un arbre d'entrée sur lequel est fixé le volant de direction 1, et le deuxième arbre de direction 35 3, qui est un arbre de sortie raccordé à un mécanisme de direction (non montré), tel - 4 qu'un ensemble à crémaillère et pignon, sont raccordés de manière coaxiale l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire de la barre de torsion 4. Le boîtier 5 destiné à supporter le premier arbre de direction 2 et le deuxième arbre de direction 3 est réalisé, par exemple, en un alliage d'aluminium et fixé sur 5 une carrosserie de véhicule (non montrée). Le boîtier 5 est constitué par un boîtier de capteur 6 et un boîtier de réduction 7 qui sont couplés l'un à l'autre. Plus précisément, le boîtier de réduction 7 est réalisé de forme cylindrique et la partie de bord annulaire 7a de l'extrémité supérieure du boîtier de réduction 7 est couplée à la partie annulaire épaulée 6a sur la circonférence externe de l'extrémité inférieure du 10 boîtier de capteur 6. Le boîtier de réduction 7 reçoit un mécanisme de réduction à roue et vis sans fin 8 qui est un mécanisme de réduction de vitesse, et le boîtier de capteur 6 reçoit un capteur de couple 9, un panneau de commande 10, etc.. Le mécanisme de réduction 50 est formé recevant le mécanisme de réduction à roue et vis sans fin 8 dans le boîtier de réduction 7. Comme cela est montré sur la figure 2, le mécanisme de réduction à roue et vis sans fin 8 comporte: un arbre de vis sans fin 11 couplé à l'arbre tournant 32 du moteur électrique M par l'intermédiaire du joint cannelé 33; et une roue tangente 12 qui engrène avec l'arbre de vis sans fin 1 1 et est agencée sur la partie intermédiaire dans la direction axiale du deuxième arbre de direction 3 de telle manière que la 20 roue 12 puisse tourner solidairement avec le deuxième arbre de direction 3 et est régulée de telle sorte que la roue tangente 12 ne peut pas être déplacée dans la direction axiale comme cela est montré sur la figure 1. L'arbre de vis sans fin 1 1 est supporté de manière à pouvoir pivoter par le boîtier de réduction 7 par l'intermédiaire d'une paire de roulements 34, 35. Comme cela est montré sur la figure 3, le joint cannelé 33 comporte: un arbre cannelé 331 qui est un élément de joint du type mâle formé d'une telle manière qu'une pluralité de rainures de clavette 331 a est usinée sur la face circonférentielle externe de l'arbre de vis sans fin 11 du côté de l'autre partie d'extrémité 1 lb; et un corps cylindrique 332 qui est couplé à l'arbre tournant 32 du moteur électrique M de 30 telle sorte que le corps cylindrique 332 peut être tourné de manière unitaire avec l'arbre tournant 32, sur la face circonférentielle interne duquel des saillies 332a couplées avec les rainures de clavette de l'arbre cannelé précédent 331 sont formées. Dans un jeu formé entre l'arbre cannelé 331 et le corps cylindrique 332, de la graisse de viscosité intermédiaire décrite ultérieurement est chargée. A ce sujet, la figure 3 est une vue montrant un cas de la spécification normale, et aucun joint torique n'est inséré entre l'arbre cannelé 331 et le corps cylindrique 332. Toutefois, dans le cas de la spécification pour température élevée, le joint torique 333 peut être inséré dans la rainure 331b formée sur l'arbre cannelé 331 comme cela est montré sur la figure 2. La roue tangente 12 comporte: un manchon annulaire 12a couplé sur le deuxième arbre de direction 3 de telle sorte que le manchon 12a puisse tourner de manière unitaire avec le deuxième arbre de direction 3; et un élément en résine synthétique 12b, qui entoure la circonférence du manchon 12a, sur la circonférence 10 externe duquel des dents sont formées. Par exemple, le manchon 12a est inséré dans la matrice lorsque l'élément en résine synthétique 12b est formé au moyen d'un moulage de résine. De manière classique, l'élément en résine synthétique 12b est réalisé en une résine polyamide telle que du Nylon MC (de moulage monomère). Toutefois, le 15 niveau d'absorption d'eau de l'engrenage réalisé en résine polyamide est si élevé que l'engrenage absorbe de l'eau e t s e dilate fortement. E n c onséquence, l a v aleur du couple du dispositif formant direction assistée électrique est amené à fluctuer fortement. Par c onséquent, d e manière c lassique, l e p remier r oulement 1 3 e t le s econd 20 roulement 14 montrés sur la figure 1 sont agencés avec une étanchéité décrite dans le précédent document de brevet JP-A-2002-211416, de manière à améliorer l'étanchéité à l'air du boîtier de réduction 7 dans lequel la roue tangente 12 est reçue. En variante, bien que non montré sur le dessin, dans le cas o un jeu est formé sur la partie de liaison du boîtier de capteur 6, le jeu peut être rempli avec une garniture, 25 ce qui augmente le nombre de composants et le nombre d'homme-jours pour l'opération d'assemblage. Dans le but de résoudre les précédents problèmes, lorsque l'élément de résine synthétique 12b est réalisé en une résine telle que du polyacétal ou du polybutylène téréphtalate, dont la variation dimensionnelle provoquée par l'absorption d'eau est 30 inférieure à celle de la résine polyamide, ou lorsque l'élément à base de résine synthétique 12b est réalisé en une résine polyamide telle que PA12 ou MDX6, dont la variation dimensionnelle provoquée par l'absorption d'eau est inférieure à celle d'autres résines polyamides, l'étanchéité peut être omise à partir du premier roulement 13 et du second roulement 14, c'est-à-dire, que la structure peut être 35 simplifiée et, en outre, que la garniture peut être omise. Par conséquent, le nombre de composants peut être diminué et le nombre d'homme-jours d'assemblage peut être réduit. Dans le boîtier de réduction 7, du lubrifiant est chargé dans la zone comportant au moins la partie d'engrènement A dans laquelle l'arbre de vis sans fin 11 et la roue 5 tangente 12 engrènent l'un avec l'autre. Du lubrifiant peut être chargé seulement dans la partie d'engrènement A. En variante, le lubrifiant peut être chargé sur la totalité d es zones p ériphériques d e 1 a p artie d'engrènement A e t d e l'arbre d e v is sans fin 11. En variante, du lubrifiant peut être chargé dans la totalité du boîtier de réduction 7. Le deuxième arbre de direction 3 est supporté en rotation par le premier roulement 13 et le second roulement 14 qui sont agencés dans la direction axiale, la roue tangente 12 étant interposée entre eux. La bague externe 15 du premier roulement 13 est maintenue couplée dans l'orifice de support de palier 16 agencé sur la saillie cylindrique 6b à l'extrémité 15 inférieure du boîtier de capteur 6. Une face d'extrémité supérieure de la bague externe 15 du premier roulement 13 vient en contact avec la partie annulaire épaulée 17. Par conséquent, le premier roulement 13 ne peut pas se déplacer vers le haut dans la direction axiale par rapport au boîtier de capteur 6. D'autre part, la bague interne 18 du premier roulement 13 est couplée avec le deuxième arbre de direction 20 3 par un assemblage à force. Une face d'extrémité inférieure de la bague interne 18 vient en contact avec une face d'extrémité supérieure du manchon 12a de la roue tangente 12. La bague externe 19 du second roulement 14 est maintenue couplée à l'orifice support de palier 20 du boîtier de réduction 7. Une face d'extrémité inférieure de la 25 bague externe 19 du second roulement 14 vient en contact avec la partie annulaire épaulée 21, de telle sorte qu'il peut être empêché que le boîtier de réduction 7 se déplace vers le bas, dans la direction axiale. La bague interne 22 du second roulement 14 est fixée sur le deuxième arbre de direction 3 d'une telle manière que la bague interne 22 peut être tournée de manière unitaire avec le deuxième arbre de 30 direction 3 et ne peut pas être déplacée relativement dans la direction axiale. La bague interne 22 est interposée entre la partie épaulée 23 du deuxième arbre de direction 3 et l'écrou 24 vissé sur la partie de vis du deuxième arbre de direction 3. La barre de torsion 4 pénètre dans le premier arbre de direction 2 et le deuxième arbre de direction 3. L'extrémité supérieure 4a de la barre de torsion 4 est 35 raccordée au premier arbre de direction 2 par la broche de liaison 25 de telle sorte que la barre de torsion 4 et le premier arbre de direction 2 peuvent être entraînés en rotation de manière unitaire. L'extrémité inférieure 4b de la barre de torsion 4 est couplée au deuxième arbre de direction 3 par la broche de liaison 26 de telle sorte que la barre de torsion 4 et le deuxième arbre de direction 3 peuvent être entraînés 5 en rotation de manière unitaire. L'extrémité inférieure du deuxième arbre de direction 3 est couplée à un mécanisme de direction, tel qu'un mécanisme à crémaillère et pignon, par l'intermédiaire d'un arbre intermédiaire non montré. La précédente broche de liaison 25 relie le troisième arbre de direction 27, qui est agencé de manière coaxiale avec le premier arbre de direction 2, au premier 10 arbre de direction 2 de telle sorte que le troisième arbre de direction 27 et le premier arbre de direction 2 peuvent être entraînés en rotation de manière unitaire l'un avec l'autre. Le troisième arbre de direction 27 pénètre dans le tube 28 composant la colonne de direction. Une partie supérieure du premier arbre de direction 2 est supportée en rotation 15 par le boîtier de capteur 6 par l'intermédiaire du troisième roulement 29 constitué par un palier à aiguilles. La partie de diamètre contracté 30 de la partie supérieure du premier arbre de direction 2 et l'orifice 31 dans la partie supérieure du deuxième arbre de direction 3 sont couplés l'un à l'autre présentant un jeu prédéterminé dans la direction de rotation de telle sorte qu'une rotation relative entre le premier arbre de 20 direction 2 et le deuxième arbre de direction 3 peut être régulée dans une plage prédéterminée. Ensuite, en se référant à la figure 2, l'arbre de vis sans fin 1 1 est supporté en rotation par le quatrième roulement 34 et le cinquième roulement 35 qui sont maintenus par le boîtier de réduction 7. Le quatrième roulement 34 et le cinquième 25 roulement 35 sont, par exemple, constitués respectivement par un roulement à billes. Les bagues internes 36, 37 du quatrième roulement 34 et du cinquième roulement 35 sont assemblées sur une partie contractée correspondante de l'arbre de vis sans fin 11. Les bagues externes 38, 39 du quatrième roulement 34 et du 30 cinquième roulement 35 sont respectivement maintenues par les orifices support de palier 40, 41 du boîtier de réduction 7. Le boîtier de réduction 7 comporte une partie 7b opposée à une première partie de la face circonférentielle de l'arbre de vis sans fin 11 dans la direction radiale. La bague externe 38 du quatrième roulement 34 destiné à supporter une 35 première partie d'extrémité 1 la de l'arbre de vis sans fin 1 1 est positionnée de - 8 manière à venir en contact avec la partie épaulée 42 du boîtier de réduction 7. D'autre part, lorsque la bague interne 36 du quatrième roulement 34 vient en contact avec la partie épaulée de positionnement 43 de l'arbre de vis sans fin 11, un déplacement de l'arbre d e v is s ans fin 1 1 v ers l'autre p artie d 'extrémité 1 lb d ans laquelle est formé l'arbre cannelé 331 est régulé. Lorsque la bague interne 37 du cinquième roulement 35 destiné à supporter la partie proche de l'autre partie d'extrémité 1 lb (partie d'extrémité du côté joint) de l'arbre de vis sans fin 11 vient en contact avec la partie épaulée de positionnement 44 de l'arbre de vis sans fin 11, un mouvement de l'arbre de vis sans fin 11 vers un 10 côté de la première partie d'extrémité 1 la est régulé. La bague externe 39 du cinquième roulement 35 est poussée du côté du quatrième roulement 34 par l'élément formant vis 45 utilisé afin de régler une précharge. Lorsque l'élément formant vis 45 est vissé dans l'orifice de vis 46 formé dans le boîtier de réduction 7, une précharge est appliquée sur la paire de 15 roulements 34, 35 et l'arbre de vis sans fin 11 est positionné dans la direction axiale. La référence numérique 47 est un écrou de verrouillage couplé à l'élément formant vis 45 de telle sorte que l'élément formant vis 45 peut être fixé après que la précharge a été réglée. Comme cela a été décrit précédemment, sur le dispositif formant direction 20 assistée électrique du précédent mode de réalisation, le lubrifiant de viscosité intermédiaire, en particulier la graisse, (1) dont la viscosité cinématique d'huile de b ase est comprise entre 1000 et 5000 mm2/s (40'C), et (2) dont la pénétration utile n'est pas supérieure à 300, est chargé dans un jeu formé entre l'arbre cannelé 331 et le corps cylindrique 332 du joint cannelé 33. La raison pour laquelle la viscosité cinématique de l'huile de base du lubrifiant est limitée dans la plage précédente est la suivante. Lorsque la viscosité cinématique d'huile d e b ase du l ubrifiant e st i nférieure à c ette p lage, 1 a v iscosité d evient trop 30 faible. Par conséquent, il est impossible d'empêcher la production de bruit d'engrenage sur le joint cannelé 33. Lorsque la viscosité cinématique d'huile de base du lubrifiant est supérieure à cette plage, la viscosité devient trop élevée. Par conséquent, la productivité lors de l'assemblage est dégradée. A ce sujet, dans le but d'empêcher de manière plus directe la production de bruit d'engrenage, il est 35 préférable que la viscosité cinématique d'huile de base ne soit pas inférieure à 1500 mm2/s (40'C) dans la plage précédente. Dans le but d'améliorer davantage la productivité lors de l'assemblage, il est préférable que la viscosité cinématique d'huile de base ne soit pas supérieure à 2500 mm2/s (40'C) dans la plage précédente. La raison pour laquelle la pénétration utile du lubrifiant est limitée à une valeur non supérieure à 300 est la suivante. Dans le cas o la pénétration utile du lubrifiant excède cette plage, même lorsque la viscosité cinématique d'huile de base est dans la plage précédente, la viscosité augmente beaucoup trop, et la productivité lors de l'assemblage est dégradée. A ce sujet, dans le but d'améliorer davantage la productivité lors de l'assemblage, il est préférable que la pénétration utile ne soit pas supérieure à 260 dans la plage précédente. Dans le but d'empêcher de manière plus directe la production de bruit d'engrenage, il est préférable que la pénétration utile ne soit pas inférieure à 200 dans la plage précédente. Il doit être noté que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifique précédent, mais que des variantes peuvent être réalisées par le spécialiste de la technique sans s'écarter de la portée du brevet de la présente invention. Par exemple, un exemple de joint cannelé est représenté dans le mode de 20 réalisation, toutefois, un autre type de joint peut être utilisé. Le boîtier de réduction composé d'un arbre de vis sans fin et d'une roue tangente est montré à titre d'exemple dans le mode de réalisation, toutefois, un boîtier de réduction composé, par exemple, d'un engrenage conique, d'un engrenage hypoïde ou d'un engrenage hélicoïdal peut être utilisé. - 10 REVENDICATIONS 1. Dispositif formant direction assistée électrique destiné à transmettre une rotation d'un moteur afin d'assister une opération de direction qui est réduite par l'intermédiaire d'un boîtier de réduction (7) à un mécanisme de direction, le dispositif formant direction assistée électrique comprenant: un élément de joint du type mâle (331) et un élément de joint du type femelle (332) qui sont reliés l'un à l'autre afin de transmettre la rotation du moteur au boîtier 10 de réduction; et un lubrifiant comportant une huile de base présentant une viscosité cinématique de 1000 à 5000 mm2/s (40'C), dont la pénétration utile n'est pas supérieure à 300, et qui est chargé entre l'élément de joint du type mâle et l'élément de joint du type femelle. 2. Dispositif formant direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel la viscosité cinématique de l'huile de base n'est pas inférieure à 1500 mm2/s(400C). 3. Dispositif formant direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel la viscosité cinématique de l'huile de base n'est pas supérieure à 20 2500 mm2/s(400C). 4. Dispositif formant direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel la pénétration utile du lubrifiant n'est pas supérieure à 260. 5. Dispositif formant direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel la pénétration utile du lubrifiant n'est pas inférieure à 200.