Brevet FR2875467A1 — publié le 20060324

SYSTEME DE DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE Contexte de l'invention La présente invention un système de direction assistée électrique qui aide un conducteur à diriger en commandant un moteur électrique selon un actionnement par le conducteur d'un élément de direction tel qu'un volant de direction. Le système de direction assistée électrique comprend un capteur de couple destiné à détecter un couple de direction du volant de direction appliqué par le conducteur, le moteur électrique qui aide à l'effort de direction, un mécanisme de réduction de vitesse qui réduit la vitesse de rotation du moteur électrique pour la transmission vers un arbre de direction et un bloc de commande électronique (ECU) qui commande le moteur électrique en fonction de signaux de capteur tels qu'en provenance du capteur de couple. Le mécanisme de réduction de vitesse est composé d'un pignon de commande, tel qu'une roue à vis sans fin, raccordé à un arbre de rotation du moteur électrique et un pignon de commande, tel qu'une roue à vis sans fin, installé solidement sur l'arbre de direction et donne une somme d'un couple de direction qui est appliqué par l'actionnement du volant de direction par le conducteur et un couple de direction assistée qui est généré par le moteur électrique vers un mécanisme de direction comme un couple de sortie. Dans le système de direction assistée électrique qui est configuré comme cela est décrit ci-dessus, le bruit est généré au moment de dirigé lorsque le véhicule roule sur une route dont la surface est cahoteuse ou présente des irrégularités, moyennant quoi la sensation de direction et la tranquillité de marche dans le compartiment de passager sont sérieusement affectées. L'inventeur de la présente invention a étudié les causes du bruit pour découvrir que le bruit de heurt des dents de pignon était une cause de base du bruit qui était généré par et attribué à un jeu d'entredent entre les roues motrice et entraînée du mécanisme de réduction de vitesse en raison à la fois du fait que les roues motrice et entraînée sont composées d'un matériau d'acier. En ce- qui concerne la suppression du bruit de heurt des dents de pignon généré entre à la fois les pignons. moteur et entraîné du mécanisme de réduction, il a été proposé, par exemple, un système de direction assistée électrique dans lequel une roue à vis sans fin, qui constitue un pignon entraîné, est composé de premiers et deuxièmes pignons ayant le même nombre de dents et le même pas qui sont alignés dans un sens axial sur une circonférence extérieure d'un moyeu de manière concentrique et d'une telle manière qu'ils sont déplacés par torsion, et un élément élastique qui raccorde les premiers et deuxièmes pignons les uns aux autres d'une telle manière que les phases des dents des premiers et deuxièmes pignons deviennent élastiques par rapport au moyeu, de sorte que les dents des premiers et deuxièmes pignons retiennent les dents d'un pignon à vis sans fin entre ceux-ci depuis les deux côtés circonférentiels au niveau d'un point de contact (conférer au document de brevet n 1). Dans le mécanisme de direction assistée électrique de l'art connexe, selon ce qui est décrit dans le mémoire, il est compris que la transmission des vibrations par l'intermédiaire des parties en contact des dents des premiers et deuxièmes pignons est absorbée par l'élément élastique et le jeu d'entredent des parties en contact est éliminé, moyennant quoi la génération de bruit de heurt de dents de pignons est empêchée efficacement. Cependant, l'élément élastique répète sa compression et sa récupération de sorte que l'élément élastique est comprimé de manière élastique au niveau de la position des parties en contact des premiers et deuxièmes pignons, tandis que l'élément élastique est récupéré de manière élastique au niveau de positions autres que les parties en contact, moyennant quoi l'élément élastique est usé et fatigué plus tôt, déclenchant un risque que l'effet d'élimination ou de prévention de bruit de heurt de dents de pignons puisse être détérioré plus tôt. En outre, il n'est pas facile, du point de vue de la conception, de définir l'épaisseur de l'élément élastique qui doit résider entre les premiers et deuxièmes pignons et le moyeu, de définir la dureté de l'élément élastique ou de sélectionner un matériau pour le matériau élastique en vue d'obtenir l'effet de suppression de vibration. En outre, il est difficile d'installer l'élément élastique entre les premiers et deuxièmes pignons et le moyeu et, par conséquent, il est difficile de fabriquer le système de direction assistée électrique, et la configuration de celui-ci est telle qu'il est difficile d'atteindre l'effet souhaité à l'origine. Document de brevet n 1: JP A 2001 355700 Résumé de l'invention Par conséquent, un problème que l'invention doit résoudre est de permettre une réduction stable et durable du bruit de heurt de dents de pignons et du bruit de glissement de contact entre les pignons moteur et entraîné par une construction simple ayant une caractéristique de fabrication supérieure à la place de l'élément élastique susmentionné. Pour résoudre l'objet susmentionné, la présente invention est caractérisée en ce qu'elle présente l'agencement suivant. (1) Un système de direction assistée électrique qui aide à diriger en entraînant un moteur électrique selon un actionnement d'un élément de direction, comprenant: un pignon moteur raccordé à un arbre de rotation du moteur électrique; et un pignon entraîné ajusté solidement sur un arbre de direction de manière à venir en contact avec le pignon moteur; dans lequel le pignon entraîné comprend un corps de pignon et un élément annulaire qui est monté sur le corps de pignon d'une telle manière qu'il coulisse par rapport au corps de pignon. (2) Le système de direction assistée électrique selon le point (1), dans lequel l'élément annulaire peut être glissé dans un sens circonférentiel du corps de pignon. (3) Le système de direction assistée électrique selon le point (2), dans lequel le corps de pignon est pourvu d'une rainure annulaire sur laquelle l'élément annulaire est agencé. (4) Le système de direction assistée électrique selon le point (3), dans lequel l'élément annulaire est ajusté sur la rainure annulaire par un ajustement incertain. (5) Le système de direction assistée électrique selon le point (1), dans lequel l'élément annulaire peut être glissé dans un sens axial du corps de pignon. (6) Le système de direction assistée électrique selon le point (1), dans lequel une paire des éléments annulaires sont agencés au niveau de côtés opposés du corps de pignon. (7) Le système de direction assistée électrique selon le point (1), dans lequel le corps de pignon est composé d'acier ou de résine, et l'élément annulaire est composé d'acier. (8) Le système de direction assistée électrique selon le point (1), dans lequel le corps de pignon est pourvu d'une partie dentée au niveau d'une circonférence extérieure de celui-ci. (9) Le système de direction assistée électrique selon le point (1), dans lequel l'élément annulaire est agencée au niveau d'un des côtés axiaux du corps de pignon. Selon le système de direction assistée électrique, étant donné que l'élément annulaire qui est monté sur le corps de pignon est amené à glisser par rapport au corps de pignon, dans le cas où le bruit de heurt de dents de pignon et le bruit de glissement de contact sont générés entre le pignon moteur et le pignon entraîné, alors que le corps de pignon vibre en raison d'un impact généré par le heurt des dents et du glissement de contact, la vibration du corps de pignon est atténué à un stade précoce par l'élément annulaire. Par conséquent, selon la présente invention, étant différent de l'élément élastique de l'art connexe, le bruit de heurt de dents de pignon et le bruit de glissement de contact générés entre le pignon moteur et le pignon entraîné peuvent être réduits efficacement avec la configuration simple résultante en montant l'élément annulaire sur le corps de pignon, moyennant quoi le système de direction assistée électrique de la présente invention peut contribuer à améliorer la sensation de direction du véhicule et à réaliser la tranquillité de marche dans le compartiment de passagers. Selon la présente invention, dans le système de direction assistée électrique, le bruit de heurt de dents de pignons entre le pignon moteur sur le côté de moteur électrique et le pignon entraîné sur le côté d'arbre de direction peut être efficacement réduit ou supprimé de la manière différente de celle de l'art connexe dans lequel l'élément élastique est utilisé. Brève description des dessins La figure 1 est une vue en coupe d'une partie de mécanisme de réduction de vitesse d'un système de direction assistée électrique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est une vue avant agrandie d'un pignon 25 entraîné dans le système de direction assistée électrique représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne III-III sur la figure 2. La figure 4 est une vue avant agrandie d'un pignon entraîné dans un système de direction assistée électrique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La figure 5 est une vue en coupe prise le long de la ligne V-V sur la figure 4. La figure 6 est une vue avant agrandie représentant un autre exemple modifié d'un pignon entraîné. Description détaillée de modes de réalisation préférés Un système de direction assistée électrique selon un premier mode de réalisation de la présente invention est décrit en détail en référence au dessin en annexe. La figure 1 est une vue en coupe d'une partie de mécanisme de réduction de vitesse du système de direction assistée électrique dans lequel des configurations connexes sont également représentées. La figure 2 est une vue avant d'un pignon entraîné, et la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne III-III sur la figure 2. Le système de direction assistée électrique selon le premier mode de réalisation comprend un arbre de direction 2 qui est raccordé à un élément de direction (un volant de direction) 1 au niveau d'une extrémité de celui-ci, un mécanisme de direction 3 composé d'un mécanisme à crémaillère qui est raccordé à l'autre extrémité de l'arbre de direction 2, un capteur de couple destiné à détecter un couple de direction qui est appliqué sur l'arbre de direction 2 à travers un actionnement de l'élément de direction 1, un moteur électrique 5 qui génère un couple de direction assistée pour réduire une charge portée par un conducteur lorsqu'il ou elle utilise l'élément de direction 1, un mécanisme de réduction de vitesse 6 qui transmet un l'entraînement du moteur électrique 5 en fonction de signaux de capteur provenant du capteur de couple 4 et 35 similaire. couple de direction assistée généré par le moteur électrique 5 à l'arbre de direction 2 et un bloc de commande électronique (ECU) 7 qui commande Dans un véhicule sur lequel le système de direction assistée électrique est installé, lorsque le conducteur actionne l'élément de direction 1, un couple de direction généré à travers l'actionnement par le conducteur est détecté par le capteur de couple 4. Le bloc de commande électronique 7 commande l'entraînement du moteur électrique 5 en fonction des informations sur le couple de direction ainsi détecté, moyennant quoi le moteur électrique 5 génère un couple de direction assistée, et le couple de direction assistée ainsi généré est appliqué sur l'arbre de direction 2 par l'intermédiaire du mécanisme de réduction de vitesse 6, une charge qui est portée par le conducteur lorsqu'il ou elle actionne l'élément de direction 1 étant de ce fait réduite. Nommément, une somme du couple de direction qui est appliqué par l'actionnement de l'élément de direction 1 et le couple de direction assistée généré par le moteur électrique 5 est appliqué sur le mécanisme de direction 3 par l'intermédiaire de l'arbre de direction 2 comme un couple de sortie. A partir de ceci, un arbre d'entrée du mécanisme de direction 3 est mis en rotation, et la rotation est transformée en un mouvement linéaire d'un arbre à crémaillère qui est un arbre de sortie par le mécanisme de direction 3. Des extrémités opposées de l'arbre à crémaillère sont raccordées à des roues de direction 9 par l'intermédiaire d'éléments de raccordement 8 qui sont chacun composés d'une biellette de direction et d'un bras de fourche, moyennant quoi la direction des roues 9 change selon le mouvement linéaire de l'arbre à crémaillère. Dans le système de direction assistée électrique, une partie médiane de l'arbre de direction 2 est composée d'un arbre d'entrée tubulaire 10, d'une barre de torsion 11 et d'un arbre de sortie tubulaire 12. L'arbre d'entrée 10 est raccordé à la barre de torsion 11 qui est insérée dans un intérieur tubulaire de celui-ci avec un axe 13 qui pénètre à travers cela dans le sens diamétral, et des parties d'extrémité supérieure de l'arbre d'entrée 10 et de la barre de torsion 11 sont raccordées à une partie d'extrémité inférieure d'un arbre qui compose une partie supérieure de l'arbre de direction 2. La barre de torsion 11 est telle qu'elle comprend une zone de torsion allongée et mince au niveau d'une partie médiane de celle-ci et, comme cela est décrit ci-dessus, la partie d'extrémité supérieure de grand diamètre est raccordée à l'arbre d'entrée 10 avec l'axe 13, et une partie d'extrémité inférieure de grand diamètre est insérée dans un intérieur tubulaire de l'arbre de sortie 12 de manière à être raccordée à l'arbre de sortie 12 avec un axe 14 qui pénètre à travers cela dans le sens diamétral. L'arbre d'entrée 10 et l'arbre de sortie 12 s'étendent sur une circonférence extérieure de la barre de torsion 11 vers le côté latéral d'extrémité inférieur et le côté d'extrémité supérieure de la barre de torsion 11, respectivement, d'une telle manière que les parties d'extension respectivement se font face mutuellement de manière axiale au niveau de la partie médiane sur la circonférence extérieure de la barre de torsion 11. Le capteur de couple 4 est agencé au niveau de la partie sur la circonférence extérieure de la barre de torsion 11 à l'endroit où l'arbre d'entrée 10 et l'arbre de sortie 12 se font face mutuellement de manière axiale. Le mécanisme de réduction de vitesse 6 est un mécanisme de réduction unique à axes parallèles et est composé d'un pignon moteur 61 et d'un pignon entraîné 62, et un pignon hélicoïdal est composé par les deux pignons 61, 62. En outre, le pignon moteur 61 et le pignon entraîné 62 sont logés à l'intérieur du logement de pignons 15 dans un état tel que les pignons entrent en contact l'un avec l'autre. Le logement de pignons 15 est composé d'un métal léger tel qu'un alliage d'aluminium ou d'un métal de fonte coulé sous pression et comprend à l'intérieur de celui-ci, une partie de logement de pignon moteur 151 qui loge le pignon moteur 61, une partie de logement de pignon entraîné 152 qui loge le pignon entraîné 62 et une partie de montage cylindrique 153 dans laquelle le moteur électrique 5 est monté, et le moteur électrique 5 est monté dans la partie de montage 153 dans un état tel qu'un arbre de rotation 5a du moteur électrique 5 est parallèle avec l'arbre de direction 2. Le pignon moteur 61 est tel qu'il comprend une partie dentée 61a sur une circonférence extérieure d'une partie médiane dans le sens axial et des parties d'arbre 61b, 61c au niveau d'extrémités de celui-ci et est supporté en rotation dans la partie de logement de pignon moteur 151 par l'intermédiaire de roulements 16, 17 qui sont prévus au niveau de parties d'arbre 61b, 61c, respectivement. Une des parties d'arbre 61b est raccordée de manière coaxiale à l'arbre de rotation 5a du moteur électrique 5 au moyen d'un élément tubulaire 18 ou similaire. Les roulements 16, 17 sont ajustés solidement dans une circonférence intérieure de la partie de logement de pignon moteur 151 par ajustement par pression, respectivement. Une bague de pression 22 avec un écrou 21 est prévue sur un côté extérieur dans le sens axial du roulement 16 sur le côté du moteur électrique 5, et une précharge axiale est appliquée sur le pignon moteur 61 par l'intermédiaire de la bague de pression 22 et du roulement 16 avec lequel la bague de pression 22 est amenée en butée. La construction du pignon entraîné 62 est décrite en détail en référence aux figures 2 et 3. Le pignon entraîné 62 est configuré de manière à comprendre un corps de pignon 63 et deux éléments annulaires 64 qui sont montés sur le corps de pignon 63. Le corps de pignon 63 comprend au niveau de son centre de rotation un trou de passage 65 à travers lequel l'arbre de sortie 12 est passé et comprend sur une circonférence extérieure de celui-ci une partie dentée 66 qui vient en contact avec la partie dentée 61a du pignon moteur 61. Le corps de pignon 63 comprend également sur un côté diamétralement intérieur de la partie dentée 66 une partie de disque 67 qui est amincie dans le sens axial. Deux rainures annulaires 68 sont formées le long de côtés opposés axiaux de l.a partie de disque 67 et dans une surface circonférentielle diamétralement intérieure de la partie dentée 66 de telle manière qu'elles sont amenées à s'ouvrir vers le côté diamétralement intérieur. Les deux éléments annulaires 64 sont prévus dans un état tel que des côtés diamétralement extérieurs des deux éléments annulaires 64 sont ajustés individuellement dans les deux rainures annulaires 68, alors que les côtés diamétralement intérieurs de ceux- ci sont exposés sur les côtés opposés de la partie de disque 67. Les deux éléments annulaires 64 sont ajustés dans les deux rainures annulaires 68, respectivement, avec une interférence lâche ou un ajustement incertain de telle manière à glisser dans le sens circonférentiel (dans des sens indiqués par les flèches A) dans les rainures annulaires respectives et sur les côtés respectifs de la partie de disque 67. En outre, le corps de pignon 63 est composé d'acier ou de résine, et les éléments annulaires sont composés d'acier. Il est à noter que le pignon entraîné 62 est fixé à l'arbre de sortie 12 de telle manière à empêcher une rotation relative par rapport à celui-ci en insérant des dispositifs de fixation (non représentés) dans deux rainures 69 qui sont prévues dans un sens diamétral au niveau de parties latérales diamétralement intérieures sur un côté du corps de pignon et dans un alésage dans l'arbre de sortie 12. Selon le système de direction assistée électrique qui est configuré comme cela est décrit jusqu'à présent, au cas où un heurt de dents et un glissement de contact se produisent entre le pignon moteur 61 et le pignon entraîné 62, les éléments annulaires 64 glissent par rapport au corps de pignon 63 de manière à atténuer la vibration du corps de pignon 63. Ceci est parce que les éléments annulaires 64 vibrent dans une phase différente de celle du corps de pignon 63 en raison de l'impact généré lorsque le heurt de dents et le glissement de contact se produisent, moyennant quoi la vibration du corps de pignon 63 est annulée en raison de la différence de phase. En outre, l'atténuation des vibrations est atteinte en raison d'une friction qui est générée entre les éléments annulaires 64 et le corps de pignon 63 absorbant l'énergie de vibration du corps de pignon 63. Par conséquent, le bruit de heurt de dents et le bruit de glissement de contact de pignon entre le pignon moteur 61 et le pignon entraîné 62 sont réduits, de sorte que le bruit qui est généré au moment de diriger le volant de direction est supprimé, rendant de ce fait possible de réaliser la tranquillité de marche dans le compartiment de passagers. En outre, étant donné que les deux éléments annulaires 64 sont prévus sur les côtés opposés axiaux du corps de pignon 63, un bon équilibrage de poids est atteint entre les côtés axiaux du corps de pignon 63, moyennant quoi la rotation du pignon entraîné 62 est stabilisée. Par ailleurs, l'élément annulaire 64 peut être agencé uniquement au niveau d'un des côtés axiaux du corps de pignon 63. Une configuration peut être adoptée dans laquelle la dimension de largeur de la rainure annulaire 68 est créée plus grande que la dimension d'épaisseur de l'élément annulaire 64, de sorte que l'élément annulaire 64 glisse également de façon axiale par rapport au corps de pignon 63 lorsque l'élément de direction 1 est dirigé. La forme de l'élément annulaire 64 n'est pas limité à une forme véritablement circulaire mais peut être, par exemple, une forme annulaire polygonale ou une forme de C qui est obtenue en ouvrant partiellement la forme circulaire ou annulaire, pourvu que les éléments annulaires 64 soient capables de glisser par rapport au corps de pignon 63. Dans le cas de la forme de C, l'élément annulaire peut être déformé pour réduire le diamètre de manière à s'ajuster facilement dans une rainure annulaire qui est profonde dans le sens diamétral. L'élément annulaire 64 peut être. prévu uniquement sur l'un ou l'autre des côtés axiaux du corps de pignon 63. L'élément annulaire 64 peut être monté sur le corps principal arrière 63 de telle manière à glisser par rapport à celui-ci en insérant une vis de machine ou un axe dans un trou allongé formé dans l'élément annulaire 64 de telle manière à s'étendre dans le sens circonférentiel. Un deuxième mode de réalisation de la présente invention est décrit en référence aux figures 4 et 5. La figure 4 est une vue avant d'un pignon entraîné et la figure 5 est une vue en coupe prise le long de la ligne V-V sur la figure 4. Dans ce deuxième mode de réalisation, des configurations autres qu'un pignon entraîné restent les mêmes que celles du premier mode de réalisation. Dans un pignon entraîné 62 du deuxième mode de réalisation, deux éléments annulaires 64 sont ajustés respectivement dans deux côtés d'une partie de disque 67 d'un corps de pignon 63 de telle manière à glisser dans un sens circonférentiel (indiqué par les flèches A) et dans un sens axial (indiqué par les flèches B). Une cavité 70 est formée dans la partie de disque 67 du corps de pignon 63 de telle manière à pénétrer à travers la partie de disque 67. Egalement dans le système de direction assistée électrique qui est configuré comme cela est décrit ci-dessus, étant donné que les éléments annulaires 64 glissent non seulement dans le sens circonférentiel mais également dans le sens axial, la vibration du corps de pignon 63 peut être encore atténuée, rendant de ce fait possible de supprimer le bruit concerné. En outre, étant donné que la cavité 70 est formée dans le corps de pignon 63, la réduction de poids du corps de pignon 63 peut être réalisée, et par conséquent, l'inertie du pignon entraîné peut être réduite. Les éléments annulaires 64 peuvent être ajustés dans des rainures annulaires formées de manière à être amenées à s'ouvrir vers un côté diamétralement intérieur du corps de pignon 63 sur des côtés opposés axiaux de la partie de disque 67 du corps de pignon 63 de telle manière à glisser par rapport à celui-ci. Il n'existe aucune limitation sur la forme de la cavité 70 et, par conséquent, par exemple, une pluralité de cavités 70 peuvent, comme cela est représenté sur la figure 6, être prévues dans le sens circonférentiel à des intervalles égaux pour former une forme circulaire dans l'ensemble. 2875467 15 REVENDICATIONS 1. Système de direction assistée électrique qui aide à diriger en entraînant un moteur électrique selon un actionnement d'un élément de direction, comprenant: un pignon moteur raccordé à un arbre de rotation du moteur électrique; et un pignon entraîné ajusté solidement sur un arbre de direction de manière à venir en contact avec le pignon moteur; dans lequel le pignon entraîné comprend un corps de pignon et un élément annulaire qui est monté sur le corps de pignon d'une telle manière qu'il coulisse par rapport au corps de pignon. 2. Système de direction assistée électrique selon 1 revendication 1, dans lequel l'élément annulaire peut être glissé dans un sens circonférentiel du corps de pignon. 3. Système de direction assistée électrique selon la revendication 2, dans lequel le corps de pignon est pourvu d'une rainure annulaire sur laquelle l'élément annulaire est agencé. 4. Système de direction assistée électrique selon la revendication 3, dans lequel l'élément annulaire est ajusté sur la rainure annulaire par un ajustement incertain. 5. Système de direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel l'élément annulaire peut être glissé dans un sens axial du corps de pignon. 6. Système de direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel une paire des éléments annulaires sont agencés au niveau de côtés opposés du corps de pignon. 7. Système de direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel le corps de pignon est composé d'acier ou de résine, et l'élément annulaire est composé d'acier. 8. Système de direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel le corps de pignon est pourvu d'une partie dentée au niveau d'une circonférence extérieure de celui-ci. 9. Système de direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel l'élément annulaire est agencée au niveau d'un des côtés axiaux du corps de pignon.