Brevet FR2938493A1 — publié le 20100521

La présente invention concerne, d'une façon générale, les systèmes de direction assistée électrique qui équipent des véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à de telles directions assistées, dans lesquelles un moteur électrique est accouplé, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse à vis sans fin et roue tangente, à un élément tournant tel que la colonne de direction ou le pignon de direction, en vue d'amplifier l'effort manuel exercé par le conducteur du véhicule sur le volant. Dans un tel système de direction, selon la conception habituelle, un moteur électrique unique a son arbre de sortie directement accouplé à une vis sans fin, laquelle est en prise avec une roue tangente liée en rotation à la colonne de direction ou au pignon de direction û voir par exemple les documents de brevets FR 2821312, FR 2829087 et FR 2912368. Le moteur électrique fournit ainsi un couple, de sens déterminé à un instant donné, à la colonne de direction ou directement au pignon de direction, dont le mouvement de rotation est transmis à la crémaillère qui convertit ce mouvement en une translation et commande ainsi l'orientation des roues directrices du véhicule, pour un braquage à gauche ou un braquage à droite. Le réducteur à vis sans fin et route tangente transmet ici le mouvement rotatif du moteur électrique à la colonne de direction ou au pignon de direction, en ayant un rôle de réducteur de vitesse et de multiplicateur de couple. Avec une telle réalisation, le réducteur à vis sans fin et roue tangente est sujet à des jeux de fonctionnement, qui sont eux-mêmes la cause de chocs et de bruits de claquement entre dents. Des artifices plus ou moins complexes sont nécessaires, notamment au niveau des paliers de la vis sans fin, pour réduire ces jeux et les bruits qui en résultent. En raison de l'unicité du moteur électrique d'assistance, les dents de la roue tangente sont fortement sollicitées. De plus, en cas de défaillance de ce moteur électrique, toute l'assistance de la direction est perdue. La présente invention vise à éliminer ces inconvénients, et elle a donc pour but d'améliorer le fonctionnement et la fiabilité d'une direction assistée électrique, en intervenant au niveau de sa motorisation. A cet effet, l'invention a pour objet une direction assistée électrique, dans laquelle un moteur électrique d'assistance est accouplé, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse à vis sans fin et roue tangente, à un élément tournant tel que la colonne de direction ou le pignon de direction, ou directement à la crémaillère, le moteur électrique d'assistance ayant son arbre de sortie accouplé à une vis sans fin en prise avec la roue tangente, cette direction assistée électrique étant essentiellement caractérisée par le fait qu'elle comprend un deuxième moteur électrique d'assistance, dont l'arbre de sortie est accouplé à une autre vis sans fin qui est en prise avec la même roue tangente que la vis sans fin accouplée au premier moteur électrique d'assistance. Ainsi, la direction assistée électrique objet de l'invention comprend deux moteurs électriques d'assistance, qui sont accouplés à des vis sans fin respectives en prise avec une roue tangente commune. En particulier, les deux moteurs électriques d'assistance peuvent être disposés avec leurs arbres parallèles, de telle sorte que les deux vis sans fin, elles-mêmes sensiblement parallèles l'une à l'autre, viennent en prise avec la roue tangente commune dans deux zones diamétralement opposées de cette roue. La présence du deuxième moteur électrique d'assistance, notamment en association avec des moyens pilotant de façon coordonnée les deux moteurs, procure des avantages nombreux et importants par rapport à la solution technique habituelle utilisant un moteur d'assistance unique : - Le couple du deuxième moteur peut en particulier être utilisé pour rattraper et quasiment annuler les jeux de fonctionnement du sous-ensemble � roue tangente et vis �, et pour supprimer ainsi les bruits de claquement entre dents. - La présence de deux moteurs et de deux vis sans fin permet de doubler le nombre de dents sollicitées à un instant donné sur un même réducteur, ce qui permet de doubler le couple admissible pour un réducteur avec roue tangente de diamètre donné, ou bien de réduire notablement le diamètre de la roue tangente pour un couple admissible donné. - En raison de l'annulation des jeux et de la suppression des bruits, la roue tangente (habituellement réalisée en matière plastique pour atténuer les bruits) peut désormais être réalisée en métal et en particulier en acier, ce qui conduit à une réalisation mécaniquement plus résistante. - Les deux moteurs électriques peuvent être pilotés d'une manière antagoniste, pour améliorer la précision en couple. En particulier, dans une telle utilisation, le deuxième moteur électrique peut avoir un couple différent du premier moteur, à la fois en amplitude, en fréquence et en phase. - L'invention permet aussi d'obtenir une meilleure précision dans le calcul de position angulaire de la roue tangente, par la mesure des angles de rotor de chacun des deux moteurs électriques d'assistance. - Par la disposition diamétralement opposée des deux vis sans fin, l'invention permet aussi d'équilibrer les efforts tangentiels appliqués à la roue tangente en cas de couples élevés, ce qui améliore la durée de vie des vis sans fin, de la roue tangente et des roulements, et assure une répartition plus homogène des contraintes mécaniques sur le ou les carters. - La présence des deux moteurs électriques d'assistance permet, notamment dans le cas où l'un de ces moteurs a une puissance différente de l'autre, d'ajuster au mieux à chaque instant la puissance de l'assistance, en utilisant l'un ou l'autre des deux moteurs électriques d'assistance ou ces deux moteurs simultanément en additionnant ou soustrayant leurs puissances respectives. - Enfin, on peut disposer du secours du deuxième moteur électrique d'assistance, en cas de défaillance du premier, ce qui évite alors une perte totale d'assistance. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette direction assistée électrique à deux moteurs pour véhicule automobile : Figure 1 est un schéma rappelant le principe d'une direction assistée électrique classique ; Figure 2 est un schéma de principe analogue à celui de la figure 1 25 mais se rapportant à une direction assistée électrique conforme à la présente invention ; Figure 3 représente, plus en détail, une partie d'une direction assistée électrique classique ; Figure 4 est une vue de détail analogue à la figure 3 mais 30 représentant la partie correspondante d'une direction assistée électrique conforme à la présente invention. La figure 1 rappelle quels sont les principaux éléments composant un système de direction assistée électrique. Une telle direction comprend, d'une part, une partie mécanique comprenant un volant de conduite (non 35 représenté) lié en rotation à une colonne de direction 2, dont l'extrémité éloignée du volant porte un pignon de direction en prise avec une crémaillère 3, montée coulissante dans un carter de direction (non représenté). Les deux extrémités opposées de la crémaillère 3 sont respectivement liées, par l'intermédiaire de biellettes 4, 5 et de porte-fusée 6, 7, aux roues directrices gauche 8 et droite 9 du véhicule automobile concerné. La direction comprend, d'autre part, un dispositif d'assistance à moteur électrique 10, qui amplifie l'effort manuel exercé par le conducteur sur le volant de conduite. Comme le montre aussi plus en détail la figure 3, le moteur électrique d'assistance 10, qui est unique, possède un arbre de sortie 11 accouplé à une vis sans fin 12, laquelle est en prise avec une roue tangente 13, l'ensemble formé par la vis sans fin 12 et la roue tangente 13 constituant un engrenage réducteur de vitesse (et par conséquent multiplicateur de couple). Dans l'exemple illustré, la roue tangente 3 est portée par un élément de la colonne de direction 2. Le moteur électrique d'assistance 10 est piloté par un calculateur électronique embarqué 14, en fonction de divers signaux et, en particulier, à partir du signal électrique fourni par un capteur de couplel5 placé, lui aussi, sur la colonne de direction 2 et mesurant ainsi le couple exercé par le conducteur sur le volant de conduite. Selon l'invention, et comme le montrent les figures 2 et 4, le système de direction comprend un deuxième moteur électrique d'assistance 16, similaire au premier mais pouvant posséder une puissance différente, par exemple plus faible, que celle du premier moteur électrique d'assistance 10. Le deuxième moteur 16 est disposé avec son arbre de sortie 17 parallèle à l'arbre de sortie 11 du premier moteur 10, autrement dit les deux moteurs 10 et 16 sont eux-mêmes disposés parallèlement l'un à l'autre. L'arbre de sortie 17 du deuxième moteur électrique 10 est accouplé à une autre vis sans fin 18. Cette autre vis sans fin 18, ainsi orientée sensiblement parallèlement à la première vis sans fin 12, est en prise avec la même roue tangente 13 que la première vis sans fin 12, les deux vis sans fin 12 et 18 venant en prise avec la roue tangente 13 dans deux zones diamétralement opposées de cette roue 13. Le calculateur électronique embarqué 14 pilote ici simultanément les deux moteurs électriques d'assistance 10 et 16, toujours à partir du signal électrique fourni par le capteur de couple 15 placé sur la colonne de direction 2. Les stratégies de pilotage des deux moteurs 10 et 16 sont diverses et peuvent notamment comprendre : - Un fonctionnement dans lequel les couples respectifs exercés par les deux moteurs électriques d'assistance 10 et 16 s'additionnent, pour obtenir un couple total élevé, tout en équilibrant les efforts tangentiels auxquels est soumise la roue tangente 13 ; - Un fonctionnement dans lequel le couple du deuxième moteur électrique d'assistance 16 est utilisé pour rattraper les jeux de fonctionnement de l'ensemble � roue et vis �, c'est-à-dire de l'ensemble constitué par la roue tangente 13 et la vis sans fin 12 accouplée au premier moteur électrique d'assistance 10, et ainsi supprimer les bruits de claquements entre dents. Par ailleurs, le deuxième moteur électrique 16 peut intervenir comme moteur de secours, en cas de défaillance du premier moteur électrique d'assistance 10, afin d'empêcher une perte totale d'assistance. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette direction assistée électrique à deux moteurs qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; 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 : - En modifiant la disposition spatiale relative des deux moteurs 20 électriques d'assistance ; - En prévoyant le deuxième moteur d'une puissance supérieure, égale ou inférieure à celle du premier moteur ; - En coordonnant les fonctionnements des deux moteurs selon toute stratégie adaptée. 25 - En appliquant l'invention à des directions assistées électriques de tous types, c'est-à-dire intervenant non seulement sur la colonne de direction mais aussi sur le pignon de direction, ou encore directement au niveau de la crémaillère. 30 REVENDICATIONS1. Direction assistée électrique, dans laquelle un moteur électrique d'assistance (10) est accouplé, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse à vis sans fin (12) et route tangente (13), à un élément tournant tel que la colonne de direction (2) ou le pignon de direction, ou directement à la crémaillère (3), le moteur électrique d'assistance (10) ayant son arbre de sortie (11) accouplé à une vis sans fin (12) en prise avec la roue tangente (13), caractérisée en ce qu'elle comprend un deuxième moteur électrique d'assistance (16), dont l'arbre de sortie (17) est accouplé à une autre vis sans fin (18) qui est en prise avec la même roue tangente (13) que la vis sans fin (12) accouplée au premier moteur électrique d'assistance (10). 2. Direction assistée électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux moteurs électriques (10, 16) sont disposés avec leurs arbres (11, 17) parallèles, de telle sorte que les deux vis sans fin (12, 18), elles-mêmes sensiblement parallèles l'une à l'autre, viennent en prise avec la roue tangente (13) commune dans deux zones diamétralement opposées de cette roue. 3. Direction assistée électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le deuxième moteur électrique d'assistance (16) possède une puissance différente, par exemple plus faible, que celle du premier moteur électrique d'assistance (10). 4. Direction assistée électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est prévue pour un fonctionnement dans lequel les couples respectifs exercés par les deux moteurs électriques d'assistance (10, 16) s'additionnent. 5. Direction assistée électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est prévue pour un fonctionnement dans lequel le couple du deuxième moteur électrique d'assistance (16) est utilisé pour rattraper les jeux de fonctionnement de l'ensemble constitué par la roue tangente (13) et la vis sans fin (12) accouplée au premier moteur électrique d'assistance (10).