Brevet FR3086262A1 — publié le 20200327

SYSTEME DE DIRECTION ASSISTEE DE VEHICULE AUTOMOBILE EQUIPE D'UN CAPTEUR DE COUPLE La présente invention concerne un système de direction assistée de véhicule automobile comportant un capteur de couple, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un carter de ce système, et un véhicule automobile comportant ce système de direction. Les véhicules automobiles comportent un volant de manoeuvre entraînant une colonne de direction, qui est reliée en partie inférieure à un boîtier de direction comprenant une crémaillère se déplaçant suivant la direction transversale du véhicule, réalisant le pivotement des roues avant directrices du véhicule. Les systèmes de direction comportent généralement un dispositif 15 d'assistance délivrant sur la crémaillère un effort dépendant de celui donné par le conducteur, qui est mesuré par un capteur de couple, afin de diminuer l'effort demandé au conducteur. Un type de capteur de couple connu, présenté notamment par le document FR-A1-3047560, utilise une barre de torsion disposée suivant un axe principal, 20 montée entre un arbre d'entrée relié au volant de direction, et un arbre de sortie portant un pignon engrenant sur la crémaillère de direction. L'effort appliqué par le conducteur sur le volant et transmis à la crémaillère, entraîne une torsion suivant son axe de la barre de torsion dépendant directement de cet effort, qui est mesurée par un capteur de couple à technologie magnétique. 25 Le capteur de couple magnétique comprend une bague liée à l'arbre d'entrée, ladite bague étant équipée d'une succession d'aimants permanents, un collecteur de flux magnétique lié à l'arbre de sortie entourant ces aimants, un concentrateur de flux porté par un carter fixe du capteur de couple, entourant le collecteur de flux, et des cellules à effet Hall fixées à ce carter du capteur. Un 30 déplacement angulaire entre la bague avec les aimants permanents et le collecteur de flux, dépendant de la torsion angulaire de la barre de torsion, 2 entraîne une variation du flux magnétique qui est mesurée par les capteurs à effet Hall. Par ailleurs il est connu de réaliser le carter du capteur en alliage d'aluminium, comprenant une collerette disposée suivant une direction 5 transversale qui est perpendiculaire à l'axe principal, fixée au boîtier de direction. Le carter recevant le concentrateur de flux, supporte un tube rigide en alliage d'aluminium soudé sur ce carter, qui entoure la base de l'arbre d'entrée. De plus on ajoute un tube en matière plastique fixé sur le tube rigide pour permettre le coulissement. 10 Le carter avec ses éléments assemblés dessus forme un sous-ensemble nécessitant la fabrication et l'assemblage de plusieurs pièces, ce qui entraîne des coûts élevés, ainsi qu'une masse relativement importante donnée par les composants métalliques de ce sous-ensemble. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de 15 la technique antérieure. Elle propose à cet effet un système de direction assistée de véhicule automobile, comprenant successivement suivant un axe principal, un arbre d'entrée, une barre de torsion, et un arbre de sortie relié à un pignon d'entraînement d'une crémaillère guidée dans un boîtier de direction, et 20 comprenant un capteur de couple disposant d'une bague avec aimants et d'une bague magnétique liées l'une à l'arbre d'entrée et l'autre à l'arbre de sortie, et d'un anneau de convergence magnétique fixe qui entoure ces bagues, ce système de direction étant remarquable en ce qu'il comporte un carter s'étendant suivant l'axe principal, réalisé d'une seule pièce par un moulage de matière 25 plastique, comprenant successivement suivant cet axe principal une collerette de fixation sur le boîtier de direction, un logement recevant l'anneau de convergence magnétique, et un tube rigide entourant la partie avant de l'arbre d'entrée. Un avantage de ce système de direction est que le carter monobloc, formé 30 en une seule pièce par moulage d'une matière plastique, réunissant les différentes fonctions comprenant la collerette de fixation sur le boîtier, le logement permettant la fixation de l'anneau de convergence magnétique et le tube rigide entourant la partie avant de l'arbre d'entrée, est réalisé de manière économique en une seule opération de moulage, sans usinage, et ne nécessitant pas l'assemblage de plusieurs pièces. De plus ce carter en matière plastique est plus léger qu'un assemblage de 5 pièces en alliage d'aluminium. Le système de direction assistée selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la collerette forme un plateau circulaire plat disposé 10 transversalement à l'axe principal. Dans ce cas, avantageusement la collerette comporte au moins un insert métallique fixé par surmoulage, formant un anneau recevant une vis de serrage sur le boîtier de direction. En particulier, le logement de l'anneau de convergence peut présenter une 15 forme extérieure cylindrique accolée à la collerette. Dans ce cas, avantageusement le logement cylindrique de l'anneau de convergence est relié à la collerette par des nervures disposées dans des plans axiaux, formées par le moulage de matière plastique. Ces nervures augmentent la rigidité entre la collerette de fixation, et le logement cylindrique disposé au 20 départ du tube rigide. Avantageusement, l'anneau de convergence magnétique est fixé dans le logement par un surmoulage. Avantageusement, le logement de l'anneau de convergence comporte sur un côté une extension orientée radialement formée par le moulage de la matière 25 plastique, comprenant un connecteur électrique du capteur de couple. Avantageusement, le système de direction comporte une douille à aiguilles de guidage de l'arbre d'entrée, qui est emmanchée dans le tube rigide du carter allongé. Avantageusement, le tube rigide comporte sur son contour extérieur des 30 surépaisseurs de rigidification s'étendant suivant l'axe principal. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un carter allongé d'un système de direction comprenant l'une quelconque des caractéristiques 4 précédentes, remarquable en ce qu'il comporte une étape d'insertion dans un moule de l'anneau de convergence magnétique du capteur de couple, puis une étape d'injection dans ce moule de la matière plastique du carter allongé. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages 5 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 une vue éclatée partielle d'un boîtier d'assistance selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue d'un carter en une seule pièce pour un boîtier 10 d'assistance selon l'invention ; et - la figure 3 est une vue éclatée de ce carter comprenant les composants fixés dessus pour former un sous-ensemble. La figure 1 présente une colonne de direction disposée suivant un axe longitudinal principal A, présentant un côté avant indiqué par la flèche AV, tourné 15 vers un boîtier de direction comprenant une crémaillère disposée transversalement, de commande du pivotement des roues avant d'un véhicule. La colonne de direction comporte successivement en partant du côté arrière, un arbre d'entrée 2 qui entraîne l'extrémité arrière d'une barre de torsion 4, présentant une extrémité avant entraînant par un arbre de sortie un pignon 6 20 d'attaque de la crémaillère. La barre de torsion 4 reçoit le couple appliqué par le conducteur sur le volant de direction, fixé à l'arrière de l'arbre d'entrée 2. Un roulement à billes 8 disposé à côté du pignon 6 et une douille à aiguilles 36 disposée plus en arrière, guident l'arbre de sortie non représenté, et l'arbre d'entrée 2. 25 Un carter 10 réalisé par moulage d'un alliage d'aluminium, comporte une collerette plate circulaire disposée transversalement 12, présentant deux oreilles espacées sur un même diamètre 14 recevant des vis de fixation sur le boîtier de direction. Le carter 10 comporte vers l'arrière une forme cylindrique 16 recevant un 30 anneau de convergence métallique 28 d'un capteur de couple, puis un manchon axial 18 présentant un diamètre réduit, recevant par soudure un tube rigide en alliage d'aluminium 20. Un tube en plastique 22 comporte une fente axiale sur un côté, permettant de l'ouvrir pour l'ajuster par clipsage sur le tube rigide 20. Une bague comprenant un aimant réparti sur son pourtour 24, est fixée à l'extrémité avant de l'arbre d'entrée 2. Une bague magnétique 26 est fixée sur 5 l'arbre de sortie de manière à venir autour de la bague avec aimants 24, cet ensemble venant à l'intérieur de l'anneau de convergence métallique 28. Une plaque de connexion 30 disposée tangentiellement sous l'anneau de convergence métallique 28 par deux vis 34, fixe cet anneau dans le carter 12, et permet de relier des cellules à effet Hall venant sur l'anneau de convergence à 10 un câble comprenant à son extrémité un connecteur 32 pour transmettre le signal donnant le niveau de couple au réseau de bord du véhicule. On obtient un sous-ensemble de guidage du capteur de couple et de la base de la colonne de direction, comprenant le carter en alliage d'aluminium 10, le tube rigide 20 en alliage d'aluminium soudé sur ce carter, le tube en plastique 22 fixé sur ce tube rigide, l'anneau de convergence métallique 28 et la plaque de connexion 30 vissée sur ce carter. Cet ensemble comprenant plusieurs éléments à assembler, représente un coût élevé et une masse importante. Les figures 2 et 3 présentent un carter allongé axialement 40 réalisé en une seule pièce par un moulage en matière plastique, comprenant vers l'avant la collerette transversale plate 12 formant un plateau circulaire équipé des deux oreilles 14 recevant chacune par surmoulage un insert métallique 42 formant un anneau pour le passage d'une vis de serrage sur le boîtier de direction. Le carter allongé 40 comporte en arrière de la collerette plate 12 une forme cylindrique 16 recevant l'anneau de convergence 28 intégré dedans par surmoulage, comprenant sur un côté une extension allongée radialement 46 recevant un connecteur électrique permettant la liaison avec un câble électrique du réseau de bord du véhicule. La forme cylindrique 16 est reliée à la collerette plate 12 par plusieurs nervures triangulaires 44 disposées suivant des plans axiaux et répartis autour 30 afin d'assurer une bonne résistance à cette liaison. Le carter allongé 40 comporte ensuite vers l'arrière le tube rigide 20, présentant une épaisseur de matière plastique supérieure à celle du tube en 6 alliage d'aluminium présenté figure 1 afin d'assurer une résistance mécanique équivalente. On remplace par une seule pièce réalisée par un unique moulage, sans usinage, deux pièces en alliage d'aluminium qui nécessitent un assemblage entre elles par soudure. 5 Le tube rigide 20 reçoit sur son contour extérieur des surépaisseurs de rigidification 48 s'étendant suivant l'axe principal A, formant quatre bandes réparties sur ce contour, qui améliorent sa rigidité en flexion. Le carter allongé 40 reçoit à l'intérieur du tube rigide 20, la douille à aiguilles 36 qui est emmanchée dans l'alésage de ce tube. On termine de cette manière 10 un sous-ensemble prêt à être fixé sur le boîtier de direction, recevant ensuite vers l'arrière l'arbre REVENDICATIONS1 - Système de direction assistée de véhicule automobile, comprenant successivement suivant un axe principal (A), un arbre d'entrée (2), une barre de torsion (4), et un arbre de sortie relié à un pignon (6) d'entraînement d'une crémaillère guidée dans un boîtier de direction, et comprenant un capteur de couple disposant d'une bague avec aimants (24) et d'une bague magnétique (26) liées l'une à l'arbre d'entrée (2) et l'autre à l'arbre de sortie, et d'un anneau de convergence magnétique fixe (28) qui entoure ces bagues (24, 26), caractérisé en ce qu'il comporte un carter (40) s'étendant suivant l'axe principal (A), réalisé d'une seule pièce par un moulage de matière plastique, comprenant successivement suivant cet axe principal (A) une collerette (12) de fixation sur le boîtier de direction, un logement (16) recevant l'anneau de convergence magnétique (28), et un tube rigide (20) entourant la partie avant de l'arbre d'entrée (2). 2 - Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la collerette (12) forme un plateau circulaire plat disposé transversalement à l'axe principal (A). 3 - Système de direction selon la revendication 2, caractérisé en ce que la 20 collerette (12) comporte au moins un insert métallique (42) fixé par surmoulage, formant un anneau recevant une vis de serrage sur le boîtier de direction. 4 - Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement de l'anneau de convergence (16) présente une forme extérieure cylindrique accolée à la collerette (12). 25 5 - Système de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que le logement cylindrique de l'anneau de convergence (16) est relié à la collerette (12) par des nervures (44) disposées dans des plans axiaux, formées par le moulage de matière plastique. 6 - Système de direction selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que l'anneau de convergence magnétique (28) est fixé dans le logement (16) par un surmoulage. 8 7- Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement de l'anneau de convergence (16) comporte sur un côté une extension orientée radialement (46) formée par le moulage de matière plastique, comprenant un connecteur électrique du 5 capteur de couple. 8 - Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une douille à aiguilles (36) de guidage de l'arbre d'entrée (2), qui est emmanchée dans le tube rigide (20) du carter allongé (40). 10 9 - Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube rigide (20) comporte sur son contour extérieur des surépaisseurs de rigidification (48) s'étendant suivant l'axe principal (A). 10 - Procédé de fabrication d'un carter allongé (40) d'un système de 15 direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'insertion dans un moule de l'anneau de convergence magnétique (28) du capteur de couple, puis une étape d'injection dans ce moule de la matière plastique du carter allongé (40).