Brevet FR3020855A1 — publié le 20151113

REDUCTEUR POUR ASSISTANCE DE DIRECTION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UN PLATEAU INCLINE EFFECTUANT DES ROTATIONS SUR UNE PISTE FIXE La présente invention concerne un réducteur de vitesse prévu pour un moteur électrique d'assistance d'une direction de véhicule, ainsi qu'un boîtier de direction et un véhicule automobile équipés d'un tel réducteur de vitesse. Les véhicules automobiles comportent généralement une colonne de direction comprenant dans sa partie supérieure un volant actionné par le conducteur, afin de transmettre le mouvement à un boîtier de direction situé à la base de cette colonne, qui fait pivoter les roues avant du véhicule. Compte-tenu du poids du véhicule appliqué sur les roues directrices, les boîtiers de direction comportent généralement un système d'assistance délivrant un effort qui aide le conducteur à braquer les roues. Dans le cas d'une assistance par un moteur électrique, il faut alors un réducteur de vitesse comportant une démultiplication élevée afin d'obtenir à partir d'une vitesse de rotation du rotor de ce moteur assez grande, des mouvements de sortie présentant une faible course et des efforts importants. Un type de réducteur de vitesse connu, présenté notamment par le 20 document EP-B1-2129568, est disposé avec son moteur électrique accolé autour d'un axe qui le traverse. Le moteur électrique provoque par sa rotation une oscillation excentrique de deux disques transversaux, qui comportent un certain nombre de bossages sur leurs contours extérieurs formant des cames. Par ailleurs 25 les disques sont entraînés en rotation par l'arbre d'entrée traversant le réducteur, qui peut être lié par exemple au volant de direction. L'arbre de sortie rotatif comporte des broches parallèles à l'axe, disposées autour des deux cames, dont le nombre est égal au nombre de bossages de chaque disque, moins un. Les broches sont implantées sur un 30 rayon constant, qui est calculé de manière à ce qu'un bossage de la came soit engagé entre deux broches quand cette came est dans sa position de décalage radial vers l'extérieur la plus forte, et à ce que le bossage se trouvant au point diamétralement opposé, soit juste dégagé des broches en passant à l'intérieur de celles-ci. Une oscillation des disques suivant un cycle généré par la rotation du moteur électrique effectuant un tour, provoque un engagement de chaque bossage entre les broches, et une rotation de l'arbre de sortie égale à l'écart angulaire entre deux broches. On obtient ainsi un réducteur présentant une démultiplication élevée de la vitesse du moteur électrique. Toutefois ce type de réducteur est relativement complexe à réaliser. De plus le taux de réduction est limité à l'écart angulaire minimum que l'on peut réaliser entre deux broches, il peut ne pas être assez élevé pour certaines applications de direction assistée nécessitant un effort d'assistance important avec un réducteur très compact. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un réducteur pour une assistance de direction d'un véhicule automobile, comprenant un moyen d'entraînement en rotation disposé suivant l'axe principal d'un arbre de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte une piste circulaire transversale fixe centrée autour de l'axe, et un plateau incliné relié à l'arbre de sortie par une liaison permettant un basculement par rapport à cet axe tout en assurant son entraînement en rotation, ce plateau comportant une piste circulaire inclinée d'un diamètre différent de la piste fixe, un moyen d'appui de la piste inclinée sur la piste fixe en un point de contact, entraîné par le moyen d'entraînement, assurant un roulement sans glissement de la piste inclinée sur la piste fixe pour faire tourner ce point de contact. Un avantage de ce réducteur est que de manière simple, en réalisant une rotation du moyen d'entraînement qui fait rouler suivant un tour complet le point de contact de la piste inclinée sur la piste fixe, on provoque un petit angle de rotation du plateau autour de l'axe égal à la différence de périmètre entre les deux pistes, qui entraîne de la même manière l'arbre de sortie. On peut réaliser ainsi facilement une très petite avance de l'arbre de sortie pour un tour de rotation d'un moteur électrique lié au moyen d'entraînement, ce qui donne une démultiplication importante. Le réducteur selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, les surfaces de la piste fixe et de la piste transversale sont sensiblement lisses. Selon un autre mode de réalisation, les surfaces de la piste fixe et de la piste transversale comportent des dentures engrenant l'une dans l'autre. Dans ce cas, avantageusement la piste transversale comporte une dent de différence par rapport à la piste fixe. Un premier type de liaison du plateau peut comporter une rotule disposant d'un téton cylindrique fixé sur la sphère, qui est ajusté dans une rainure du logement de cette sphère. Un autre type de liaison du plateau peut comporter un assemblage du type cardan. En particulier le moyen d'entraînement en rotation peut être prévu pour recevoir un moteur électrique disposé suivant l'axe principal. Dans ce cas, le moyen d'entraînement en rotation peut supporter un axe perpendiculaire à l'axe principal, recevant par un pivot une roue de pression qui presse sur le dos du plateau incliné. L'invention a aussi pour objet un boîtier de direction pour un véhicule automobile, équipé d'un système d'assistance disposant d'un moteur électrique, qui comporte un réducteur de vitesse comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comprenant un boîtier de direction équipé d'un système d'assistance disposant d'un moteur électrique, qui comporte un réducteur de vitesse comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un réducteur selon l'invention présenté en coupe axiale ; - les figures 2a, 2b et 2c sont des vues d'une liaison du plateau incliné comprenant une rotule, présentée successivement dans des positions alignée, inclinée dans le plan de la rainure du logement, et inclinée dans un plan perpendiculaire à cette rainure ; et - la figure 3 est une vue d'une liaison du plateau incliné comprenant un joint de cardan. La figure 1 présente une base 2 fixée au carter du boîtier de direction 4 prévu pour être lié à la caisse du véhicule, comportant une piste circulaire fixe 6 disposée transversalement autour d'un axe principal A, et tournée vers le haut. Un stator de forme cylindrique 8, centré sur l'axe principal A, est disposé à l'extérieur de la piste fixe transversale 6. Un arbre de sortie 10 disposé suivant l'axe A, traverse la base 2 en passant par un palier de guidage en rotation 12. L'extrémité inférieure de l'arbre de sortie 10, disposée en dessous de cette base, est prévue pour entraîner en rotation un élément du boîtier de direction afin d'apporter un couple d'assistance. Un plateau incliné 14 est relié à l'extrémité supérieure de l'arbre de sortie par une liaison du type rotule 16 permettant un basculement par rapport à cet arbre, tout en assurant son entraînement en rotation autour de l'axe principal A. Le plateau 14 comporte une piste circulaire inclinée 22, tournée vers le bas. Le rotor 24 à l'intérieur du stator 8 supporte un axe 26 perpendiculaire à l'axe principal A, recevant par un pivot 28 une roue de pression 30 qui presse sur le dos du plateau incliné 14, de manière à obtenir un point de contact 34 entre la piste inclinée 22 et la piste transversale 6. Le diamètre de la piste inclinée 22 est un peu supérieur à celui de la piste fixe 6, ce qui donne un périmètre de cette piste inclinée qui est un peu plus grand. Selon un mode de réalisation, les surfaces de la piste inclinée 22 et de la piste fixe 6 qui sont sensiblement lisses, comportent une capacité d'adhérence de manière à ce que la charge F appliquée par la roue de pression 30 au dos du plateau incliné 14, donne une pression entre les deux pistes suffisante pour transmettre le couple d'assistance qui sera délivré sur l'arbre de sortie 10. Selon un autre mode de réalisation, la piste inclinée 22 et la piste fixe 6 peuvent comporter des dentures formant des pignons coniques qui engrènent l'un sur l'autre. De cette manière on n'a pas besoin d'une charge importante appliquée par la roue de pression 30, mais seulement un positionnement vertical assurant la géométrie de l'entraînement des dentures. Dans ce cas la piste inclinée 22 peut comporter en particulier une dent de plus que la piste fixe 6, ce qui donne un petit écart de périmètre entre ces deux pistes. La liaison du type rotule 16 détaillée figures 2a, 2b et 2c, comporte un logement sphérique 32 disposé au centre du plateau 14, qui reçoit de manière ajustée une sphère 18 fixée à l'extrémité supérieure de l'arbre de sortie 10. La sphère 18 comporte un téton cylindrique 20 fixé transversalement, qui est ajusté dans une rainure 40 du logement 32 disposée dans un plan passant par l'axe principal A quand le plateau 14 n'est pas incliné. La figure 2a présente dans le cas où le plateau 14 serait disposé parallèlement à la base 2, l'arbre de sortie 10 qui est centré dans des ouvertures inférieure et supérieure du logement sphérique 32. Le téton cylindrique 20 est ajusté sans jeu, au milieu de la rainure 40. La figure 2b présente dans le cas où le plateau 14 est incliné dans un plan passant par la rainure 40, le téton cylindrique 20 qui remonte en haut de cette rainure. Le plateau incliné 14 peut tourner en entraînant le logement sphérique 32, qui entraîne à son tour sans jeu l'arbre de sortie 10. La figure 2c présente dans le cas où le plateau 14 est incliné dans un plan perpendiculaire à la rainure 40, le téton cylindrique 20 qui a pivoté autour de son axe. Le logement sphérique 32 du plateau incliné 14 peut aussi tourner en entraînant sans jeu l'arbre de sortie 10. On obtient ainsi une liaison 16 permettant des inclinaisons du plateau 14 dans tous les sens autour des deux axes transversaux, et un entraînement en rotation de l'arbre de sortie 10 autour de l'axe A qui est sans 10 jeu. La figure 3 présente une liaison du type cardan 50, comprenant une partie d'entrée circulaire 52 prévue pour être fixée au plateau incliné 14, présentant deux axes alignés 54 tournés vers le centre de ce cercle, qui reçoivent chacun des pivots formés aux extrémités de la première barre 56 15 d'un croisillon. La deuxième barre perpendiculaire 58 du croisillon reçoit à chaque extrémité un pivot 60, ces pivots raccordés par le bras 62, maintenant par en dessous l'arbre de sortie vertical 10 aligné sur le centre de ce croisillon. On obtient ainsi de la même manière une liaison 50 permettant un 20 mouvement de rotule autour du centre du croisillon, tout en assurant un entraînement en rotation sans jeu de l'arbre de sortie 10. Le fonctionnement du réducteur est le suivant. En effectuant une rotation d'un tour suivant un sens appelé par convention positif, le rotor 24 du moteur électrique déplace la roue de pression 30 qui va incliner le plateau 14 25 successivement dans toutes les positions sur 360°. La piste inclinée 22 du plateau 14 roulant sans glissement sur la piste fixe 6, on obtient après ce tour de la roue de pression 30, une avance du plateau dans le sens positif égale à la différence de périmètre entre les deux pistes, qui est transmise à l'arbre de sortie 10 par la liaison 16, 50. On notera que dans le cas d'une piste fixe 6 comportant Z dents, et d'une piste inclinée 22 comportant Z+1 dents, le rapport de réduction est alors 1/Z. En variante le diamètre de la piste inclinée 22 peut être un peu inférieur à celui de la piste fixe 6, avec par exemple une dent de moins, ce qui fait alors tourner l'arbre de sortie 10 dans le sens inverse. On obtient ainsi de manière compacte, avec un seul étage de réduction, une très forte démultiplication de la vitesse du rotor 24. Le petit nombre de composants permet en particulier d'obtenir un bon rendement, une masse et un volume réduit, ainsi que des coûts de fabrication modérés. REVENDICATIONS1 - Réducteur pour une assistance de direction d'un véhicule automobile, comprenant un moyen d'entraînement en rotation (24) disposé suivant l'axe principal (A) d'un arbre de sortie (10), caractérisé en ce qu'il comporte une piste circulaire transversale fixe (6) centrée autour de l'axe (A), et un plateau incliné (14) relié à l'arbre de sortie par une liaison (16, 50) permettant un basculement par rapport à cet axe tout en assurant son entraînement en rotation, ce plateau comportant une piste circulaire inclinée (22) d'un diamètre différent de la piste fixe, un moyen d'appui (30) de la piste inclinée sur la piste fixe en un point de contact (34), entraîné par le moyen d'entraînement (24), assurant un roulement sans glissement de la piste inclinée (22) sur la piste fixe (6) pour faire tourner ce point de contact. 2 - Réducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de la piste fixe (6) et de la piste inclinée (22) sont sensiblement lisses. 3 - Réducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de la piste fixe (6) et de la piste inclinée (22) comportent des dentures engrenant l'une dans l'autre. 4 - Réducteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la piste inclinée (22) comporte une dent de différence par rapport à la piste fixe (6). 5 - Réducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison (16) du plateau (14) comporte une rotule disposant d'un téton cylindrique (20) fixé sur la sphère (18), qui est ajusté dans une rainure (40) du logement de cette sphère. 6 - Réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la liaison (50) du plateau (14) comporte un assemblage du type cardan. 7 - Réducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en rotation est prévu pour recevoir un moteur électrique (8, 24) disposé suivant l'axe principal (A). 8 - Réducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que le moyen d'entraînement en rotation (24) supporte un axe (26) perpendiculaire à l'axe principal (A), recevant par un pivot (28) une roue de pression (30) qui presse sur le dos du plateau incliné (14). 9 - Boîtier de direction pour un véhicule automobile, équipé d'un système d'assistance disposant d'un moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un réducteur de vitesse réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes. - Véhicule automobile comprenant un boîtier de direction équipé 10 d'un système d'assistance disposant d'un moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un réducteur de vitesse réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.