Brevet FR2935669A1 — publié le 20100312

La présente invention concerne, d'une façon générale, les systèmes de direction assistée des véhicules automobiles, et plus particulièrement les systèmes de direction assistée électrique. Encore plus particulièrement, cette invention s'intéresse à un composant de direction assistée de véhicule automobile, ce composant comprenant, à l'intérieur d'un carter, un arbre d'entrée et un organe de sortie, tel qu'un pignon ou un arbre de sortie, montés rotatifs sensiblement suivant un axe commun, et de préférence liés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une barre de torsion disposée suivant cet axe, le carter supportant un capteur de couple ainsi que des moyens de guidage en rotation de l'arbre d'entrée et de l'organe de sortie. Un tel composant est habituellement intercalé sur la colonne de direction, entre le volant de conduite et le mécanisme à crémaillère de la direction ; il est conçu pour déterminer le couple au volant, c'est-à-dire le couple exercé par le conducteur du véhicule sur le volant de conduite, par une mesure de l'angle de torsion entre l'arbre d'entrée et l'organe de sortie, en vue de piloter le moteur d'assistance d'une manière asservie à ce couple, afin de soulager le conducteur. La figure 1 du dessin schématique annexé illustre plus concrètement la structure actuelle de ce genre de composant, dans le cas pris ici pour exemple d'une direction assistée électrique agissant au niveau de la colonne de direction ou du pignon de direction. Le repère 1 désigne ici l'arbre d'entrée, et le repère 2 désigne l'arbre de sortie ou le pignon de direction, selon le cas, ces éléments étant montés tournants sensiblement suivant un même axe central A, à l'intérieur d'un carter 3 qui supporte un capteur de couple 4. L'arbre d'entrée 1 est relié, par une barre de torsion 5 montée suivant l'axe A, à l'arbre de sortie ou au pignon 2. L'arbre d'entrée 1 est aussi lié en rotation, du côté opposé à l'organe de sortie (arbre 2 au pignon), à un élément 6 de la colonne de direction, liant cet arbre d'entrée 1 au volant de conduite du véhicule concerné. L'arbre d'entrée 1 est guidé en rotation, à son extrémité raccordée à l'élément 6 donc son extrémité � côté volant �, par une douille à aiguilles 7 emmanchée dans le carter 3. A son extrémité opposée, donc à l'extrémité � côté sortie �, l'arbre d'entrée 1 est guidé et maintenu par un palier lisse 8, emmanché dans l'arbre de sortie ou le pignon 2. Ce dernier est lui-même monté tournant dans le carter 3 par l'intermédiaire de deux roulements à billes 9 et 10. Entre ces deux roulements prend place une roue dentée 11, calée autour de l'arbre de sortie ou du pignon 2, la roue dentée 11 étant prévue pour être entraînée en rotation par le moteur électrique d'assistance (non représenté). II est ici nécessaire de prévoir, entre l'arbre d'entrée 1 et la douille à aiguilles 7, un jeu radial suffisant pour : Obtenir une rotation de l'arbre d'entrée 1 qui soit douce et sans à-coups ; Respecter les préconisations de montage de la douille à 10 aiguilles 7 données par le fabricant de celle-ci ; Absorber les dispersions dimensionnelles provenant de l'usinage et de l'assemblage des pièces mécaniques concernées. Dans certaines conditions de roulage du véhicule, des excitations 15 remontent depuis la chaussée jusque dans le système de direction, par le train avant et la structure du véhicule. En particulier, en raison du jeu précédemment mentionné, du bruit et des vibrations désagréables pour le conducteur sont alors susceptibles d'être générés par les déplacements parasites de l'arbre d'entrée 1 relativement aux aiguilles de la douille 7, et des déplacements des 20 aiguilles de la douille 7 dus à leur jeu fonctionnel relativement à la bague extérieure de cette douille 7. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et elle a donc principalement pour but de fournir une structure perfectionnée qui puisse efficacement réduire ou limiter le bruit et les vibrations au niveau de l'arbre 25 d'entrée et de la douille à aiguilles, sans altérer le fonctionnement du système de direction lui-même. A cet effet, l'invention a pour objet un composant de direction assistée de véhicule automobile, en particulier de direction assistée électrique, ce composant comprenant, de façon connue, à l'intérieur d'un carter, un arbre 30 d'entrée et un organe de sortie, tel qu'un pignon ou un arbre de sortie, montés rotatifs sensiblement suivant un axe commun, et de préférence liés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une barre de torsion disposée suivant cet axe, le carter supportant un capteur de couple ainsi que des moyens de guidage en rotation de l'arbre d'entrée et de l'organe de sortie, moyens qui comprennent 35 une douille à aiguilles guidant en rotation l'arbre d'entrée à son extrémité � côté volant �, et ce composant étant essentiellement caractérisé par le fait qu'au moins un élément élastique amortissant est disposé entre ladite extrémité � côté volant �, de l'arbre d'entrée, d'une part, et les aiguilles de la douille à aiguilles, d'autre part. Dans une forme de réalisation préférée du composant selon l'invention, l'élément élastique amortissant est constitué par une bague élastique, logée dans une gorge annulaire ménagée sur l'arbre d'entrée, sous les aiguilles de la douille à aiguilles. La bague élastique est avantageusement réalisée sous la forme d'un joint torique en élastomère. Ainsi, l'idée à la base de la présente invention consiste à limiter et amortir les mouvements parasites de l'arbre d'entrée et des aiguilles de la douille, en ajoutant un élément élastique à propriétés amortissantes entre l'arbre d'entrée et la douille à aiguilles. La nature de cet élément élastique permet de conserver un frottement en rotation négligeable, garantissant le bon fonctionnement du système notamment dans sa fonction de mesure du couple au volant. De plus, la solution proposée par l'invention reste particulièrement simple et économique, et elle n'augmente pas l'encombrement du composant concerné de la direction assistée. Enfin, cette solution reste compatible avec tous les types de directions assistées, notamment électriques, actuellement rencontrés : directions avec système d'assistance sur colonne, sur pignon, éventuellement à double pignon, sur crémaillère,... De toute façon, l'invention sera bien 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 ce composant de direction assistée de véhicule automobile : Figure 1 (déjà mentionnée) est une demi-vue en coupe d'un composant de direction selon l'état de la technique ; Figure 2 est une demi-vue similaire à la figure 1, montrant un composant de direction correspondant mais réalisé conformément à la présente invention ; Figure 3 représente, à échelle agrandie, un détail de la figure 2 incluant la partie concernée par l'invention ; Figure 4 illustre l'application de cette invention à une direction assistée électrique avec assistance sur colonne. Sur la figure 2, qui représente en demi-vue et en coupe le 35 composant selon l'invention, les éléments qui correspondent à ceux déjà décrits plus haut en référence à la figure 1 sont désignés par les mêmes repères, et ne feront pas l'objet d'une nouvelle description. La partie plus particulièrement concernée par la présente invention se trouve représentée à échelle agrandie sur la figure 3, à laquelle on se référera également, la figure 3 correspondant au détail B de la figure 2. Une gorge annulaire 12 est ménagée sur la surface extérieure de l'arbre d'entrée 1, vers l'extrémité � côté volant � de cet arbre d'entrée 1 et, plus précisément, sous les aiguilles 7a de la douille à aiguilles 7. Dans la gorge annulaire 12 est logée une bague élastique, qui prend ici la forme d'un joint torique 13 en matière élastique et amortissante, notamment en élastomère. Il est à noter que la gorge annulaire 12 et la bague élastique 13 sont dimensionnées de telle sorte que, placée dans la gorge annulaire 12 mais à l'état libre, la bague élastique 13 dépasse tout autour de la circonférence extérieure de l'arbre d'entrée 1, dans la région de l'extrémité concernée de cet arbre. Lorsque l'ensemble est monté, le joint torique 13 prend ainsi place sous les aiguilles 7a de la douille 7, de telle sorte que ce joint torique 13 vient combler ou du moins réduire le jeu entre l'arbre d'entrée 1 et les aiguilles 7a de la douille 7, ainsi qu'entre ces aiguilles 7a et la bague extérieure 7b de la douille 7. Ainsi, le joint torique 13 assure une limitation du mouvement radial relatif entre l'arbre d'entrée 1 et la douille 7, donc aussi le carter 3, et une fonction d'amortisseur de chocs, tout en conservant un frottement en rotation négligeable, pour garantir le bon fonctionnement de l'ensemble et, en particulier, du capteur de couple 4. On obtient, de la sorte, une suppression ou une atténuation du bruit et des vibrations générés dans la zone considérée, en cas de roulage du véhicule sur un sol inégal. Dans l'exemple considéré, s'agissant notamment d'une direction assistée électrique agissant au niveau de la colonne de direction, la figure 4 illustre une implantation possible du composant objet de l'invention sur la colonne de direction 14 d'un véhicule automobile. La colonne de direction 14 comprend, à partir du volant de conduite (non représenté), un arbre supérieur 15 pourvu d'un embout 16 à raccorder au volant, un arbre intermédiaire 17 et un arbre inférieur 18, tandis que le mécanisme de direction 19 proprement dit comporte le carter de direction 20, dans lequel coulisse la crémaillère en prise avec le pignon de direction, porté par l'arbre inférieur 18 de la colonne de direction 15. Dans ce contexte, la zone concernée par la présente invention se situe entre l'arbre supérieur 15 et l'arbre intermédiaire 17. Dans cette zone se trouvent donc le composant selon l'invention, désigné globalement par le repère 21, ainsi que le moteur électrique d'assistance 22. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce composant de direction assistée 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 remplaçant le joint torique par une bague élastique similaire, 10 mais de section ou de matière différente ; - En prévoyant deux ou plusieurs bagues ou joints élastiques, au lieu d'un(e) seul(e) ; - En localisant le composant concerné en tout point approprié du système de direction, et en adaptant sa configuration au type 15 particulier de direction assistée auquel il appartient ; En particulier, en adaptant ce composant à tout système d'assistance électrique, pouvant être notamment du type sur pignon, ou à double pignon, ou encore sur crémaillère 20 REVENDICATIONS1. Composant de direction assistée de véhicule automobile, en particulier de direction assistée électrique, ce composant comprenant, à l'intérieur d'un carter (3), un arbre d'entrée (1) et un organe de sortie (2), tel qu'un pignon ou un arbre de sortie, montés rotatifs sensiblement suivant un axe (A) commun, et de préférence liés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une barre de torsion (5) disposée suivant cet axe (A), le carter (3) supportant un capteur de couple (4) ainsi que des moyens (7, 9, 10) de guidage en rotation de l'arbre d'entrée (1) et de l'organe de sortie (2), moyens qui comprennent une douille à aiguilles (7) guidant en rotation l'arbre d'entrée (1) à son extrémité � côté volant �, caractérisé en ce qu'au moins un élément élastique amortissant (13) est disposé entre ladite extrémité de l'arbre d'entrée (1), d'une part, et les aiguilles (7a) de la douille à aiguilles (7), d'autre part. 2. Composant de direction assistée selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique amortissant est constitué par une bague élastique (13), logée dans une gorge annulaire (12) ménagée sur l'arbre d'entrée (1), sous les aiguilles (7a) de la douille à aiguilles (7). 3. Composant de direction assistée selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague élastique est réalisée sous la forme d'un joint torique (13) en élastomère. 4. Composant de direction assistée selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la gorge annulaire (12) et la bague élastique (13) sont dimensionnées de telle sorte que, placée dans la gorge annulaire (12) mais à l'état libre, la bague élastique (13) dépasse tout autour de la circonférence extérieure de l'arbre d'entrée (1), dans la région de l'extrémité concernée de cet arbre.30