Brevet FR2929004A1 — publié le 20090925

La présente invention concerne, de façon générale, les systèmes de direction des véhicules automobiles. Elle se rapporte, plus particulièrement, à un dispositif de détection de couple pour une direction de véhicule automobile, le dispositif étant destiné à mesurer le couple exercé par le conducteur du véhicule sur le volant de conduite, en vue de l'assistance électrique ou hydraulique de la direction. Dans les systèmes de direction assistée, le couple ou l'effort d'assistance fourni pour soulager le conducteur du véhicule est asservi au couple exercé par le conducteur sur le volant de conduite, ce qui rend nécessaire la présence d'un capteur de couple au volant, à partir duquel est commandée l'intensité de l'action d'assistance. Parmi les capteurs de couple utilisables, les capteurs les plus courants utilisent la variation d'angle d'une barre de torsion. Une catégorie plus particulière de dispositifs de détection de couple, utilisés notamment dans les systèmes de direction, comprend des capteurs fonctionnant sur un principe magnétique, tels que les capteurs décrits dans les documents de brevets FR 2 837 282 Al, FR 2 872 902 Al, US 2005/0126309 Al et US 6 988 422 B2. En se référant à la figure 1 du dessin schématique annexé, ce genre de capteur de couple est intercalé entre un arbre rotatif d'entrée 2 et un arbre rotatif de sortie 3, et il comprend cinq éléments principaux, à savoir : - une barre de torsion 4 reliant mécaniquement les extrémités coaxiales de 20 l'arbre d'entrée 2 et de l'arbre de sortie 3 ; - un ensemble d'aimants permanents 5 solidaire de l'extrémité de l'arbre d'entrée 2 ; - une paire de culasses magnétiques 6 et 7 solidaire de l'extrémité de l'arbre de sortie 3 ; 25 - un support collecteur de flux magnétique, composé de deux bagues collectrices 8 et 9, surmoulées par un matériau plastique, et d'un bouclier de protection électromagnétique (ici non représenté) ; - un capteur de flux magnétique, composé de deux capteurs à effet H all 10 et 11 surmoulés par une matière thermoplastique et comprenant un bouclier de 30 protection électromagnétique (ici non représenté). Le support collecteur de flux, et le capteur de flux, sont des éléments fixes à monter dans le système de direction. Plus particulièrement, dans des systèmes de direction connus, le support collecteur de flux est placé précisément dans l'un des carters en aluminium du système de direction. Le capteur de flux vient ensuite 35 s'intégrer dans le support collecteur de flux, au moyen de formes complémentaires appropriées. Ces éléments sont ensuite rendus solidaires entre eux et avec le carter en aluminium au moyen d'une ou plusieurs vis d'assemblage, et grâce à un ou des trous filetés réalisés préalablement ou non dans le carter, des joints assurant l'étanchéité de l'assemblage. Un exemple d'un tel mode connu d'assemblage est illustré par la figure 2, 5 sur laquelle : - le repère 12 désigne le carter en aluminium ; - le repère 13 désigne le support collecteur de flux ; - le repère 14 désigne le support du capteur de flux ; - les vis d'assemblage sont indiquées en 15 ; et 10 - les joints d'étanchéité intercalés sont respectivement désignés 16 et 17. Les dispositifs existants de ce genre, présentent ainsi l'inconvénient d'être délicats et longs à assembler, ce qui affecte la précision de l'assemblage et rend aussi la fonction � capteur de couple � coûteuse. En outre, l'efficacité des joints d'étanchéité n'étant pas parfaite, des infiltrations sont fréquemment constatées, entraînant elles-15 mêmes de coûteuses reprises. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, et elle donc pour but de fournir un dispositif de détection de couple, du genre ici concerné. dont l'assemblage est simplifié donc rendu plus économique, tout en améliorant la précision de montage ainsi que l'étanchéité. 20 Ce problème est résolu, dans un dispositif de détection de couple pour direction de véhicule automobile, le dispositif comprenant une barre de torsion ou équivalent reliant un arbre d'entrée à un arbre de sortie, un ensemble d'aimants permanents solidaire de l'arbre d'entrée, une paire de culasses magnétiques solidaire de l'arbre de sortie, un support collecteur de flux avec deux bagues collectrices qui est 25 monté dans un carter du système de direction, et un capteur de flux magnétique monté sur le support collecteur, par le fait que le carter et le support collecteur de flux sont réalisés majoritairement en matière plastique et que le support collecteur de flux, comportant les bagues collectrices, est surmoulé dans le carter, une liaison mécanique entre le support collecteur surmoulé et le carter étant assurée de préférence par des 30 formes complémentaires prévues sur l'intérieur du carter et sur la périphérie du support collecteur surmoulé. Ainsi, l'idée à la base de la présente invention consiste à réaliser, par surmoulage, un sous-ensemble � monobloc � comprenant à la fois l'un des carters du système de direction et le support collecteur de flux. La liaison mécanique entre le 35 support collecteur de flux et le carter est assurée par des formes moulées appropriées, sur la face extérieure du support collecteur de flux et sur la face intérieure du carter. On entend ici par � formes moulées appropriées � des formes en creux et/ou en relief, comprenant ou non des contre-dépouilles, et réalisées lors du surmoulage sur la périphérie ou face extérieure du support collecteur de flux, en particulier sur la partie surmoulant les bagues collectrices. Plus particulièrement, la liaison mécanique entre le support collecteur de flux et le carter peut être assurée : - par au moins une gouge en creux comprenant ou non des contre-dépouilles, réalisée sur tout ou partie de la périphérie du support collecteur ; - ou par au moins une gouge en relief comprenant ou non des contre- dépouilles, ou une queue d'aronde, réalisée sur tout ou partie de la périphérie du support collecteur ; - ou par moletage, simple ou croisé, réalisé sur tout ou partie de la périphérie du support collecteur. Dans une autre forme de réalisation du dispositif de détection de couple objet de l'invention, le support collecteur de flux est obtenu en surmoulant directement les bagues collectrices par une matière plastique appropriée, lors de la fabrication du carter ; dans ce cas, le support collecteur de flux peut ne pas comporter de bouclier de protection électromagnétique. On entend ici, par � matière plastique appropriée �, un matériau synthétique ou composite mécaniquement robuste, stable dimensionnellement dans une plage de température allant typiquement de -40°C à + 120°C, résistant à l'environnement chimique d'un système de direction (huile, graisse, eau, salissures, brouillard salin, ...). Ces matières sont soit thermoplastiques, soit thermo-durcissables. Elles sont communément renforcées par des fibres de verre pour augmenter leur rigidité (module d'Young) et leur ténacité (résistance au choc Charpy). 11 s'agit pour la plupart de thermoplastiques � hautes performances � présentant une bonne résistance mécanique à des températures élevées (température de déflexion sous charge). Des exemples de matières thermoplastiques convenant à ce type d'application sont données dans le tableau ci-dessous. 35 Matière Module Température Résistance au d'Young de choc Charpy (GPa) mesuré fléchissement (kJ/m2) (+23°C) à 20°C sous charge ISO 179 /let] ISO 527-1 (1,8 MPa) ISO 75-1 / -2 PA66 GF 50 Polyamide �66�renforcé par 30% de fibre 17 250 95 de verre PA 46 GF 50 Polyamide 17 295 100 �46�renforcé par 30% de fibre de verre PA 6T/66 GF 50 Polyamide 17 285 85 semi-aromatique renforcé par 50% de fibre de verre PA66/6T GF 45 17 287 93 Polyphthalamide renforcé par 45% de fibre de verre PPS GF 40 14 260 48 Poly phenylène sulphone renforcé par 40% de fibre de verre De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques seront mises en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce dispositif de détection de couple pour direction de véhicule automobile. Figure 1 (déjà mentionnée) est une vue en perspective éclatée d'un dispositif détecteur de couple existant ; Figure 2 (déjà mentionnée) est une vue en perspective éclatée illustrant le mode d'assemblage actuel d'un tel dispositif détecteur de couple ; Figure 3 est une vue en perspective d'un support collecteur de flux surmoulé selon l'invention, représenté seul ; Figure 4 est une vue en coupe de l'ensemble monobloc formé par le carter 15 et par le support collecteur de flux surmoulé ; Figures 5, 6, 7 et 8 sont des vues en section illustrant, dans diverses variantes des formes de liaison moulées, le surmoulage des bagues collectrices du support collecteur de flux. En se référant à la figure 3, le support collecteur de flux 13 comprend une masse surmoulée 18 de forme générale annulaire, deux bagues collectrices 8 et 9 présentes sur la face intérieure de la masse surmoulée 18, et un bouclier de protection électromagnétique 19 présent sur la face extérieure de la mase surmoulée 18. Dans une zone particulière de la périphérie du support collecteur 13, où le bouclier 19 est interrompu, est prévue une partie spécifique 20 destinée à l'adaptation du capteur de flux magnétique (ici non représenté). Sur la périphérie du support collecteur de flux 13, plus particulièrement le long d'un bord du bouclier 19, sont formées des parties en relief 21 qui assurent la liaison mécanique avec le carter du système de direction qui entoure le support collecteur 13 considéré. La figure 4 montre le support collecteur de flux 13 placé à l'intérieur du carter 12. Le support collecteur 13, comportant notamment les bagues collectrices 8 et 9, est surmoulé dans le carter 12, de manière à obtenir un ensemble monobloc tel que représenté, formé par le carter 12 et le support collecteur de flux 13. Les figures 5 à 8 montrent des exemples de formes moulées appropriées pour assurer la liaison mécanique entre le support collecteur de flux 13 et le carter 12, ces figures indiquant plus particulièrement les formes réalisées sur la périphérie du support collecteur 13 : - dans le cas de la figure 5, ces formes sont des gouges 22 en relief ; - dans le cas de la figure 6, ces formes sont des gouges 23 en creux ; - dans le cas de la figure 7, ces formes sont des plots 24 en relief avec contre-dépouille (forme en � T �) ; - dans le cas de la figure 8, ces formes sont (les plots 25 en creux 25 (forme en queue d'aronde). Le carter 12 et le support collecteur de flux 13 sont réalisés avantageusement en une matière thermoplastique � haute température �, choisie préférentiellement parmi le polysulfure de phénylène (PPS), le polyphtalamide (PPA) et le polyamide (PA). 30 Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif de détection de couple qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : 35 - en réalisant le carter et le support collecteur de flux en d'autres matières plastiques, du moment que celles-ci soient appropriées pour l'utilisation concernée ; - en modifiant les formes du carter et du support collecteur de flux, du moment que les parties situées dans la zone de liaison soient convenablement conformées, ces parties pouvant posséder des configurations très diverses ; - en modifiant la structure ou même la conception des éléments du dispositif non concernés directement par l'invention, par exemple la barre de torsion, laquelle peut être remplacée par tout équivalent, tel qu'une pièce en matériau souple déformable élastiquement dans le sens cironférentiel, et reliant l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie : - en utilisant toute procédé ou technologie de moulage pour les pièces 10 concernées; - en destinant un tel dispositif de détection de couple à une direction assistée pouvant être de tout type, en particulier hydraulique ou électrique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de couple pour direction de véhicule automobile, le dispositif comprenant une barre de torsion (4) ou équivalent reliant un arbre d'entrée (2) à un arbre de sortie (3), un ensemble d'aimants permanents (5) solidaire de l'arbre d'entrée (2), une paire de culasses magnétiques (6 ,7) solidaire de l'arbre de sortie (3), un support collecteur de flux (13) avec deux bagues collectrices (8, 9) qui est monté dans un carter (12) du système de direction, et un capteur de flux magnétique (10,11) monté sur le support collecteur (13), caractérisé en ce que le carter (12) et le support collecteur de flux (13) sont réalisés majoritairement en matière plastique, et en ce que le support collecteur de flux (13), comportant les bagues collectrices (8,9), est surmoulé dans le carter (12), une liaison mécanique entre le support collecteur (13) surmoulé et le carter (12) étant assurée de préférence par des formes complémentaires (21 à 25) prévues sur l'intérieur du carter (12) et sur la périphérie du support collecteur (13) surmoulé. 2. Dispositif de détection de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre le support collecteur de flux (13) et le carter (12) est assurée par des formes en creux et/ou en relief (21 à 25), comprenant ou non des contre-dépouilles, et réalisées lors du surmoulage sur la périphérie ou face extérieure du support collecteur de flux (13), en particulier sur la partie (18) surmoulant les bagues collectrices (8,9). 3. Dispositif de détection de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre le support collecteur de flux (13) et le carter (12) 2.5 est assurée par au moins une gouge en creux (23) comprenant ou non des contre-dépouilles, réalisée sur tout ou partie de la périphérie du support collecteur (13). 4. Dispositif de détection de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre le support collecteur de flux (13) et le carter (12) est assurée par au moins une gouge en relief (22) comprenant ou non des contre- 30 dépouilles, ou une queue d'aronde (25), réalisée sur tout ou partie de la périphérie du support collecteur (13). 5. Dispositif de détection de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre le support collecteur de flux (13) et le carter (12) est assurée par un moletage, simple ou croisé, réalisé sur tout ou partie de la périphérie du 35 support collecteur (13). 6. Dispositif de détection de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support collecteur de flux (13) est obtenu en surmoulant directement les bagues collectrices (8,9), par une matière plastique appropriée, lors de la fabrication du carter (12), le support collecteur de flux (13) pouvant dans ce cas ne pas comporter de bouclier de protection électromagnétique (19). 7. Dispositif de détection de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le carter (12) et le support collecteur de flux (13) sont réalisés en une matière thermoplastique � haute température �, choisie préférentiellement parmi le polysulfure de phénylène (PPS), le polyphtalamide (PPA) et le polyamide (PA).