Brevet FR2905340A1 — publié le 20080307

Restituteur d'effort au volant d'un véhicule automobile équipé d'une direction électrique. La présente invention concerne un restituteur d'effort au volant d'un véhicule automobile équipé d'une direction électrique, c'est-à-dire sans liaison mécanique entre le volant et les roues. Plus précisément, l'invention vise un restituteur d'effort au volant comprenant un moteur électrique accouplé en rotation au volant par l'intermédiaire d'un réducteur. De tels restituteurs d'effort au volant sont connus par exemple to par le document EP-1 205 372 et le document JP 2004/182061. Dans le cas du document EP-1 205 372 le moteur électrique n'est pas disposé coaxialement par rapport au volant et le réducteur n'est pas intégré dans le volant. Dans le cas du JP 2004/182061, le moteur électrique est situé 15 près du volant, mais aucun réducteur n'est prévu. Le but de la présente invention est de créer un restituteur d'effort au volant qui comprend à la fois un moteur électrique et un réducteur formant un ensemble compact pouvant être intégré dans le volant d'un véhicule automobile. 20 Ce but est atteint selon l'invention, par un restituteur d'effort au volant d'un véhicule automobile équipé d'une direction électrique sans liaison mécanique entre le volant et les roues, comprenant un moteur électrique accouplé en rotation au volant par l'intermédiaire d'un réducteur, caractérisé en ce que le réducteur est implanté dans la partie 25 centrale du volant et est disposé de façon concentrique à l'axe de rotation du volant et du moteur électrique, ce réducteur étant inscrit dans un volume cylindrique plat coaxial avec l'axe de rotation du volant et celui du moteur électrique. De préférence, le réducteur est implanté juste derrière le moyeu 30 central du volant et le moteur électrique est disposé en avant de ce moyeu central et est accouplé au réducteur par un arbre traversant le moyeu central. Dans une version avantageuse de l'invention, ledit arbre est monté en rotation dans une partie fixe du moyeu du volant et, autour 35 de cette partie fixe, est montée en rotation une partie cylindrique mobile solidaire du volant. 2905340 2 De préférence également la face de ladite partie cylindrique opposée au moteur électrique est fermée par un couvercle, l'espace axial compris entre ce couvercle et la face arrière de la partie fixe du moyeu étant occupé par le réducteur. 5 Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le réducteur comprend les trois composants suivants disposés concentriquement les uns par rapport aux autres : - une bague extérieure rigide insérée entre ladite partie cylindrique mobile et ledit couvercle, comprenant une denture interne t o en prise avec la denture externe, -d'une cloche déformable dans laquelle est fixé axialement, - un générateur d'onde formant convertisseur de couple dont le moyeu central est fixé à l'arbre reliant le réducteur au moteur électrique. 15 Un tel réducteur présente un encombrement axial très réduit et permet d'obtenir un rapport de réduction élevé particulièrement bien adapté au restituteur d'effort selon l'invention. Toutefois, dans une variante de l'invention, le réducteur peut être constitué par un train d'engrenages épicycloïdaux. 20 D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs : - la figure 1 montre un volant de véhicule automobile équipé d'un restituteur d'effort selon l'invention représenté en couple axiale 25 partielle, - la figure 2 est une vue en coupe axiale partielle agrandie du restituteur d'effort, - la figure 3 est une vue éclatée des trois composants du réducteur du restituteur d'effort. 30 Comme montré par la figure 1, le restituteur d'effort au volant d'un véhicule automobile équipé d'une direction électrique sans liaison mécanique entre le volant et les roues, comprend un moteur électrique 1 accouplé en rotation au volant 2 par l'intermédiaire d'un réducteur 3. Conformément à l'invention, le réducteur 3 est implanté dans la 35 partie centrale 4 du volant 2 et est disposé de façon concentrique à l'axe de rotation X-X' du volant 2 et du moteur électrique 1. En outre, le réducteur 3 (voir également la figure 2) est inscrit dans un volume 2905340 3 cylindrique plat coaxial avec l'axe de rotation X-X' du volant 2 et celui du moteur électrique 1. Par "volume cylindrique plat", on entend un volume cylindrique dont la dimension suivant sa direction axiale XX' est plus petite que sa dimension suivant la direction radiale. 5 On voit sur les figures 1 et 2 que le réducteur 3 est implanté juste derrière le moyeu central 5 du volant 2 et le moteur électrique 1 est disposé en avant de ce moyeu central 5 et est accouplé au réducteur 3 par un arbre 6 traversant le moyeu central 5. L'arbre 6 est monté en rotation au moyen d'un roulement à billes to 8 dans une partie fixe 7 du moyeu du volant et autour de cette partie fixe 7 est montée en rotation au moyen d'un roulement à billes 9, une partie cylindrique mobile 10 solidaire du volant 2. Par ailleurs, la face l0a de la partie cylindrique 10, opposée au moteur électrique 1, est fermée par un couvercle 11. L'espace axial 15 compris entre ce couvercle 11 et la face arrière 7a de la partie fixe 7 du moyeu est occupé par le réducteur 3. Dans l'exemple représenté sur les figures 2 et 3, le réducteur 3 comprend les trois composants suivants disposés concentriquement les uns par rapport aux autres : 20 - une bague extérieure rigide en acier 12 insérée entre la partie cylindrique mobile 10 et le couvercle 11, comprenant une denture interne en prise avec la denture externe, - d'une cloche 13 déformable en acier dans laquelle est fixé axialement, 25 - un générateur d'onde 14 formant convertisseur de couple, dont le moyeu central 15 est fixé à l'arbre 6 reliant le réducteur 3 au moteur électrique 1. Le réducteur 3 est dans cet exemple un composant disponible dans le commerce et qui est appelé par les spécialistes Harmonic 30 Drive . Ce réducteur 3 présente l'avantage d'avoir un encombrement axial très réduit. Ce réducteur 3 peut être remplacé par un réducteur classique constitué par un train d'engrenages épicycloïdaux de façon à présenter 35 également un faible encombrement axial. 2905340 4 Le restituteur d'effort que l'on vient de décrire fonctionne de la façon suivante : - le moteur électrique 1 entraîne par l'arbre 6 le générateur d'onde 15, 5 - ce générateur 15 coopère avec la cloche flexible 13 qui est fixe en rotation, - la rotation du générateur 15 et la déformation de la cloche flexible 13 provoquent la rotation de la bague extérieure 12 avec un fort rapport de réduction, to - la bague extérieure 12 solidaire de la partie mobile 10 fait tourner le volant. Ainsi le moteur électrique 1 entraîne en rotation le volant 2 avec un fort rapport de réduction. L'encombrement axial faible de l'ensemble du dispositif est obtenu 15 en faisant remplir à la partie 7 du moyeu plusieurs fonctions, à savoir le support de la cloche flexible 13 du réducteur, le support du volant 2 via un roulement 8 et le support de l'arbre 6 reliant le moteur électrique 1 au générateur d'onde 15 du réducteur. 20 REVENDICATIONS 1) Restituteur d'effort au volant d'un véhicule automobile équipé d'une direction électrique sans liaison mécanique entre le volant et les roues, comprenant un moteur électrique (1) accouplé en rotation au volant (2) par l'intermédiaire d'un réducteur (3), caractérisé en ce que le réducteur (3) est implanté dans la partie centrale (4) du volant (2) et est disposé de façon concentrique à l'axe de rotation (X-X') du volant (2) et du moteur électrique (1), ce réducteur (3) étant inscrit dans un volume cylindrique plat coaxial avec l'axe de rotation (X-X') du volant (2) et celui du moteur électrique (1). 2) Restituteur d'effort selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur (3) est implanté juste derrière le moyeu central (5) du volant (2) et le moteur électrique (1) est disposé en avant de ce moyeu central (5) et est accouplé au réducteur (3) par un arbre (6) traversant le moyeu central (5). 3) Restituteur d'effort selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit arbre (6) est monté en rotation dans une partie fixe (7) du moyeu du volant (2) et en ce qu'autour de cette partie fixe (7) est montée en rotation une partie cylindrique mobile (10) solidaire du volant (2). 4) Restituteur d'effort selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face (10a) de ladite partie cylindrique (10) opposée au moteur électrique (1) est fermée par un couvercle (11), l'espace axial compris entre ce couvercle (11) et la face arrière de la partie fixe (7) du moyeu étant occupé par le réducteur (3). 5) Restituteur d'effort selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réducteur (3) comprend les trois composants suivants disposés concentriquement les uns par rapport aux autres : - une bague extérieure rigide (12) insérée entre ladite partie cylindrique mobile (10) et ledit couvercle (11), comprenant une denture interne en prise avec la denture externe, d'une cloche déformable (13) dans laquelle est fixé axialement, un générateur d'onde (14) formant convertisseur de couple dont le moyeu central (15) est fixé à l'arbre (6) reliant le réducteur (3) au moteur électrique (1). 2905340 6 6) Restituteur d'effort selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réducteur est constitué par un train d'engrenages épicycloïdaux.