Brevet FR3107247A1 — publié le 20210820

Dispositif de transformation de mouvement pour système de direction. Dispositif (1) de transformation de mouvement pour système (9) de direction, le dispositif comprenant: - une crémaillère (13) de direction, - un premier mobile (11) de direction engrenant avec la crémaillère, - un deuxième mobile (12) de direction destiné à être monté solidaire d’une colonne (2) de direction, le premier mobile comprenant une première roue dentée (111), le deuxième mobile comprenant une deuxième roue dentée (121), les première et deuxième roues dentées coopérant, notamment par engrenage, de sorte à produire un rapport de démultiplication variable entre les premier et deuxième mobiles. Figure pour l’abrégé: 1 Dispositif de transformation de mouvement pour système de direction. L’invention concerne un dispositif de transformation de mouvement pour système de direction. L’invention porte aussi sur un système de direction comprenant un tel dispositif. L’invention porte aussi sur un véhicule comprenant un tel système et/ou un tel dispositif. On connaît des systèmes de direction pour véhicules automobiles comprenant des fonctions d’assistance et/ou de démultiplication variables. De tels systèmes sont complexes et, en conséquence, onéreux. De tels systèmes sont aussi susceptibles de subir des défaillances. Le but de l’invention est de fournir un dispositif de transformation de mouvement pour système de direction remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs de transformation de mouvement pour système de direction connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un dispositif de transformation de mouvement pour système de direction qui soit simple, fiable et permette une démultiplication variable. Selon l’invention, un dispositif de transformation de mouvement pour système de direction, comprend: - une crémaillère de direction, - un premier mobile de direction engrenant avec la crémaillère, - un deuxième mobile de direction destiné à être monté solidaire d’une colonne de direction, le premier mobile comprenant une première roue dentée, le deuxième mobile comprenant une deuxième roue dentée, les première et deuxième roues dentées coopérant, notamment par engrenage, de sorte à produire un rapport de démultiplication variable entre les premier et deuxième mobiles. La première roue peut avoir une forme au moins sensiblement circulaire et excentrée relativement à un premier axe de rotation du premier mobile et/ou la deuxième roue peut avoir une forme au moins sensiblement circulaire et excentrée relativement à un deuxième axe de rotation du deuxième mobile. La première roue peut avoir une excentration comprise entre 5% et 10%, par exemple typiquement 7%, du rayon moyen de la première roue, et/ou la deuxième roue peut avoir une excentration comprise entre 5% et 10% du rayon moyen, par exemple typiquement 7%, du rayon moyen de la deuxième roue. Le dispositif peut comprendre un élément de démultiplication en amont du deuxième mobile. Le dispositif peut comprendre un boîtier de crémaillère, le premier mobile étant guidé en rotation dans le boîtier et/ou le deuxième mobile étant guidé en rotation dans le boîtier. Le premier mobile peut comprendre une troisième roue dentée engrenant avec la crémaillère. Selon l’invention, un système de direction comprend un dispositif défini précédemment. Selon l’invention, un véhicule automobile comprend un système défini précédemment et/ou un dispositif défini précédemment. Le dessin annexé représente, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un véhicule. La figure 1 représente schématiquement un véhicule équipé d’un dispositif de transformation de mouvement pour système de direction. La figure 2 est une vue schématique en coupe selon le plan A-A de la figure 1. Un mode de réalisation d’un véhicule automobile 100 est décrit ci-après en référence aux figures 1 et 2. Le véhicule automobile est un véhicule automobile de n’importe quel type, notamment un véhicule de tourisme ou un véhicule utilitaire. Le véhicule automobile comprend principalement: - un châssis 6, - des roues directrices 3, et - un système 9 de direction. Le système 9 de direction permet de commander l’orientation des roues directrices 3 du véhicule. Les roues directrices sont montées sur le châssis 6 via un système de suspension 5. Des degrés de liberté des roues sont permis relativement au châssis de sorte que les roues peuvent tourner autour de leurs axes horizontaux et puissent tourner autour d’axes verticaux 8 (aux angles de chasse et de pivot près), de sorte à permettre la direction du véhicule automobile. Le système de direction comprend principalement: - une colonne de direction 2, - un dispositif 1 de transformation de mouvement, - des biellettes de direction 4, - des porte-fusées 7 définissant les axes de rotation des roues directrices 3. La colonne de direction 2 est reliée mécaniquement au dispositif 1 de transformation de mouvement via un arbre au niveau d’une entrée du dispositif 1 de transformation de mouvement. Le dispositif 1 de transformation de mouvement comprend deux extrémités ou sorties, chacune liée à une biellette de direction 4 par une rotule. Chaque biellette est en outre liée, par son autre extrémité, à un porte-fusée 7. Le dispositif 1 de transformation de mouvement comprend principalement: - une crémaillère 13 de direction, - un premier mobile 11 de direction engrenant avec la crémaillère, - un deuxième mobile 12 de direction destiné à être monté solidaire d’une colonne 2 de direction. Le premier mobile comprend une première roue dentée 111. Le deuxième mobile comprend une deuxième roue dentée 121. Les première et deuxième roues dentées coopèrent, notamment par engrenage, de sorte à produire un rapport de démultiplication variable entre les premier et deuxième mobiles. Par «rapport de démultiplication variable», on entend que le rapport de démultiplication varie avec l’angle de rotation ou d’orientation du deuxième mobile, c’est-à-dire que l’angle de rotation du deuxième mobile n’est pas proportionnel à l’angle de rotation du premier mobile sur la course de premier mobile. Avantageusement, le dispositif 1 comprend un boîtier 14 de crémaillère. Le premier mobile peut être guidé en rotation autour d’un premier axe 119 dans le boîtier au niveau d’un palier 114. Le deuxième mobile peut être guidé en rotation autour d’un deuxième axe 129 dans le boîtier au niveau d’un palier 124. La crémaillère peut aussi être guidée en translation dans le boîtier 14. De préférence, les premier et deuxième mobiles sont guidés en rotation avec un entraxe fixe et/ou constant. Le premier mobile comprend en outre un arbre 112 et une troisième roue 113 agencée de sorte à entraîner la crémaillère, notamment agencée de sorte à engrener avec la crémaillère, plus précisément avec une denture 131 de la crémaillère. L’arbre 112 assure la liaison cinématique en rotation entre les première et troisième roues. La roue 113 est placée du côté de la crémaillère assurant qu’un braquage du volant d’un côté assure le braquage des roues dans le sens adéquat. Le deuxième mobile comprend en outre un arbre 122. Le deuxième mobile 12 est destiné à être monté solidaire d’une colonne 2 de direction. Sur la figure 1, le deuxième mobile est représenté lié mécaniquement en rotation à la colonne de direction 2. Pour ce faire, l’arbre 122 est lié mécaniquement en rotation à la colonne de direction 2. La colonne de direction 2 comprend un élément 21 de démultiplication en amont du deuxième mobile. Alternativement, cet élément 21 de démultiplication en amont du deuxième mobile peut faire partie du dispositif 1 de transformation de mouvement. Cet élément de démultiplication est par exemple un système à engrenage à rapport de démultiplication constant, c’est-à-dire que l’angle de rotation en sortie est proportionnel à l’angle de rotation en entrée. La colonne de direction comprend aussi un volant 22 de direction. En alternative, la colonne de direction peut ne pas comprendre d’élément de démultiplication 21. Ainsi, le volant de direction 22 peut être directement lié au deuxième mobile 12. L’élément 21 de démultiplication présente de préférence un rapport de démultiplication tel que le premier mobile effectue au plus environ un tour sur toute la course de rotation du volant de direction et/ou sur toute la course de translation de la crémaillère de direction. Dans un mode de réalisation préféré représenté sur les figures 1 et 2, les première et deuxième roues dentées engrènent l’une avec l’autre. Par exemples, les première et deuxième roues dentées sont un premier pignon et un deuxième pignon. De préférence, la première roue dentée et la deuxième roue dentée ont un même nombre de dents. De préférence, la première roue 111 a une forme au moins sensiblement circulaire ou cylindrique d’axe 118 et excentrée relativement au premier axe 119 de rotation du premier mobile 11 et/ou la deuxième roue 121 a une forme au moins sensiblement circulaire ou cylindrique d’axe 128 et excentrée relativement au deuxième axe 129 de rotation du deuxième mobile 12. La première roue 111 a de préférence une excentration comprise entre 5% et 10%, par exemple typiquement 7%, du rayon moyen de la première roue, par exemple du rayon primitif moyen de la première roue, et/ou la deuxième roue 121 a de préférence une excentration comprise entre 5% et 10%, par exemple typiquement 7%, du rayon moyen de la deuxième roue, par exemple du rayon primitif moyen de la deuxième roue. L’une des deux roues peut être circulaire et excentrée. De préférence, l’autre des deux roues est alors une roue ayant une géométrie conjuguée pour assurer un engrènement avec un entraxe constant. Une excentration de 5% de rayon moyen équivaut à une variation de démultiplication de 20% entre une démultiplication minimale (cas de circulation en ligne droite) et une démultiplication maximale (correspondant par exemple à un demi-tour volant). Une excentration de 10% de rayon moyen équivaut à une variation de démultiplication de 40% entre une démultiplication minimale (ligne droite ) et une démultiplication maximale (correspondant par exemple à un demi-tour volant). En variante, l’une des première et deuxième roues peut comprendre un profil ayant un rayon d’engrènement dont la longueur évolue autour de son axe de rotation et l’autre des première et deuxième roues peut comprendre un profil de géométrie conjuguée pour assurer un engrènement des première et deuxième roues avec un entraxe constant. Dans d’autres modes de réalisation non représentés, les première et deuxième roues pourraient aussi coopérer sans engrènement, par exemple via un lien souple de transmission comme une chaîne. Des variations de rapport de démultiplication peuvent alors être obtenues par variation de rayons d’enroulement du lien souple. Les variations des rayons d’engrènement et des rayons d’enroulement évoquées précédemment permettent d’obtenir des variations de rapport de démultiplication entre les premier et deuxième mobiles. De préférence, les première et deuxième roues sont agencées de sorte que le rapport de démultiplication (angle de rotation du premier mobile sur angle de rotation du deuxième mobile) est minimum lorsque le volant de direction se trouve dans sa position centrale correspondant à la position d’orientation des roues directrices 3 permettant au véhicule de se déplacer en ligne droite et pour permettre de petits angles au volant quand le véhicule est à grande vitesse. Cette situation est représentée sur la vue schématique en coupe de la figure 2, où la deuxième roue 121 engrène au niveau de son plus petit rayon d’engrènement avec la première roue 111 au niveau de son plus grand rayon d’engrènement Ainsi, sur un demi-tour de rotation du deuxième mobile, le rapport de démultiplication peut varier d’environ 20% ou d’environ 30% ou d’environ 40%. Par exemple, en position centrale du volant de direction, le rapport de démultiplication (angle de rotation du premier mobile / angle de rotation du deuxième mobile) a une valeur donnée, par exemple environ 0.95 ou 0.9 ou environ 0.85 ou environ 0.8. A l’approche des positions extrêmes, le rapport de démultiplication (angle de rotation du premier mobile / angle de rotation du deuxième mobile) peut avoir les valeurs 1.05 ou 1.1 ou 1.17 ou 1.25. Le dispositif 1 de transformation de mouvement décrit précédemment permet d’obtenir les avantages mentionnés ci-après. A grande vitesse, il est nécessaire d’avoir une direction précise, c’est-à-dire qu’il faut déplacer le volant d’un plus grand angle pour orienter les roues d’un même angle. Toutefois, à grande vitesse, les roues restent très peu braquées. Les solutions décrites plus haut permettent ceci. En effet, autour de la position centrale du volant, le rapport de démultiplication entre le volant et les roues est faible du fait du dispositif 1 de transformation de mouvement selon l’invention. A petite vitesse, il n’est pas nécessaire d’avoir une direction aussi précise mais souhaitable qu’elle soit plus directe, c’est-à-dire qu’il faut déplacer le volant d’un plus petit angle pour orienter les roues d’un même angle. Toutefois, à petite vitesse, les roues doivent très souvent être très braquées (manœuvres, ronds-points, changement de rues à angle droit…). Les solutions décrites plus haut permettent ceci. En effet, à distance de la position centrale du volant, le rapport de démultiplication entre les roues et le volant est élevé du fait du dispositif 1 de transformation de mouvement selon l’invention, la direction y est plus directe. Dispositif (1) de transformation de mouvement pour système (9) de direction, le dispositif comprenant: - une crémaillère (13) de direction, - un premier mobile (11) de direction engrenant avec la crémaillère, - un deuxième mobile (12) de direction destiné à être monté solidaire d’une colonne (2) de direction, le premier mobile comprenant une première roue dentée (111), le deuxième mobile comprenant une deuxième roue dentée (121), les première et deuxième roues dentées coopérant, notamment par engrenage, de sorte à produire un rapport de démultiplication variable entre les premier et deuxième mobiles. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première roue (111) a une forme au moins sensiblement circulaire et excentrée relativement à un premier axe (119) de rotation du premier mobile (11) et/ou en ce que la deuxième roue (121) a une forme au moins sensiblement circulaire et excentrée relativement à un deuxième axe (129) de rotation du deuxième mobile (12). Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première roue (111) a une excentration comprise entre 5% et 10%, par exemple typiquement 7%, du rayon moyen de la première roue, et/ou en ce que la deuxième roue (121) a une excentration comprise entre 5% et 10% du rayon moyen, par exemple typiquement 7%, du rayon moyen de la deuxième roue. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un élément (21) de démultiplication en amont du deuxième mobile. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend un boîtier de crémaillère, le premier mobile étant guidé en rotation dans le boîtier et/ou le deuxième mobile étant guidé en rotation dans le boîtier. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier mobile comprend une troisième roue dentée (113) engrenant avec la crémaillère (13). Système (9) de direction comprenant un dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes. Véhicule automobile (100) comprenant un système selon la revendication précédente et/ou un dispositif selon l’une des revendications 1 à 6.