Brevet FR3110134A1 — publié le 20211119

Dispositif (13) réducteur de direction assistée électrique comprenant un support (15), une vis sans fin, une roue dentée s’engrenant sur une cannelure hélicoïdale agencée sur la vis sans fin, la vis sans fin comprenant une première extrémité apte à être entraînée en rotation, et une deuxième extrémité , recevant respectivement un premier moyen de guidage en rotation et un deuxième moyen de guidage en rotation, rendant la vis sans fin pivotante par rapport au support, le deuxième moyen de guidage en rotation comprenant un manchon amortissant et un dispositif de guidage en rotation, le manchon entourant le dispositif de guidage en rotation, le deuxième moyen de guidage comprenant un moyen de centrage intégrant une partie d’emmanchement insérée au sein du dispositif de guidage en rotation, et une partie de fixation solidaire du support (15). Figure pour l’abrégé : Figure 2 Réducteur de système à direction assistée électrique et système de direction assistée électrique La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de directions à assistance motorisée électriques pour véhicule. Dans toute la suite de la description, la dénomination « système de direction assistée électrique » fait référence à un système de direction à assistance motorisée électrique pour véhicule. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un dispositif réducteur d’un système de direction assistée électrique, à un système de direction assistée électrique, et un véhicule motorisé équipé d’un système de direction assistée électrique. Typiquement, et comme représenté sur la figure 1, un système 1 de direction assistée électrique est composé notamment d’un ensemble 2 de colonne de direction constitué par exemple d’une colonne 3 de direction supérieure reliée à une colonne 4 de direction inférieure par l’intermédiaire d’un cardan 5, et d’un dispositif 6 de direction assistée électrique. La colonne 3 de direction supérieure porte à une partie 7 extrême un volant 8 directionnel de conduite, et la colonne 3 de direction inférieure porte sur une partie extrême un pignon de direction (non visible sur les figures) destiné à être en prise sur une crémaillère 9. L’application d’un couple par l’ensemble 2 de colonne de la direction sur le pignon de direction a pour effet de permettre la translation de la crémaillère 9, ce qui provoque la rotation des roues du véhicule (non représenté sur les figures) par l’intermédiaires de biellettes 10 articulées aux extrémités de la crémaillère 9. Le dispositif 6 d’assistance électrique inclut un moteur 11 entrainant en rotation par exemple un arbre 12 tournant, relié à un dispositif 13 réducteur. Le moteur 11 est piloté par une unité 14 de commande (par exemple une carte électronique), en fonction d’informations provenant de signaux de capteurs (non représentés sur les figures) disposés par exemple sur l’ensemble 2 de colonne de direction. Un tel moteur 11 fournit un couple d’assistance, fonction des informations reçues par les capteurs, lequel couple d’assistance est transmis à l’ensemble 2 de colonne de direction par l’intermédiaire du dispositif 13 réducteur, et s’ajoute au couple exercé par l’utilisateur sur le volant 8. De cette manière, l’effort exercé par l’utilisateur nécessaire pour faire pivoter les roues est réduit, ce qui facilite la manipulation du volant 8 directionnel. Afin de transmettre le couple d’assistance à la colonne de direction, le moteur est relié au dispositif 13 réducteur, en étant accouplé à une vis sans fin munie d’une cannelure hélicoïdale au sein de laquelle s’engrène une roue dentée (également dénommée roue réductrice). La roue dentée est solidaire du pignon ou de l’arbre portant le pignon. La route dentée, et la vis sans fin sont généralement enveloppés d’un carter de protection, réalisé en un alliage métallique. Cependant, un tel dispositif réducteur présente des inconvénients. Il a ainsi été constaté la présence d’un jeu parasite entre la roue dentée et la cannelure hélicoïdale, qui apparaît par exemple en raison de l’usure de la roue dentée, ou lors de variations de température. Or, un tel jeu parasite engendre du bruit, et des vibrations délétères au niveau de l’ensemble 1 de colonne de direction. La demande EP 2797014 (JTEKT) propose un réducteur de direction assistée électrique composé d’un arbre à vis sans fin monté pivotant par rapport à un boitier, à l’aide de roulements à bille prévus à chacune de ses extrémités. Une extrémité de la vis sans fin est entraînée par le moteur électrique, une autre extrémité, libre, est reliée à un mécanisme de poussée destiné à réduire le jeu entre la vis sans fin et la roue dentée. Un tel mécanisme de poussée est prévu dans un trou ménagé dans le boitier. Le mécanisme est composé d’un ressort précontraint pris en étau entre une butée solidaire du boitier et une pièce de poussée coulissante dans le trou, laquelle entre en contact avec la vis sans fin. Bien qu’il permette de réduire le jeu entre la vis sans fin et la roue dentée, un tel mécanisme nécessite la réalisation d’un trou présentant un très bon état de surface du fait du coulissement de la pièce de poussée. De plus, le montage dudit mécanisme nécessite la mise en place de la pièce de poussée coulissante, la mise en place d’un ressort précontraint et la fixation de la butée. Enfin, le mécanisme nécessite la présence d’espace, impactant la compacité du boitier. La demande JP 20017204147 (NSK) fait état d’un système à réducteur pour les systèmes de direction assistée, un arbre de vis de sans fin est monté pivotant par rapport au carter à l’aide de deux roulements à billes disposés respectivement sur une première extrémité proximale reliée au moteur, et une deuxième extrémité distale, la vis sans fin étant précontrainte contre la roue dentée à l’aide de moyens élastiques agencés entre le roulement de l’extrémité distale et le carter. Cependant, le montage de la vis sans fin, et le réglage de l’effort de précontrainte n’est pas aisément réalisable. Le carter nécessite par ailleurs la réalisation de formes complexes afin de permettre le positionnement de l’extrémité distale. L’invention vise notamment à résoudre les inconvénients précités. Un premier objet est de proposer un dispositif réducteur de direction assistée permettant de réduire le jeu entre la roue dentée et la vis sans fin. Un deuxième objet est de proposer un dispositif réducteur de direction assistée présentant un carter dépourvus de formes complexes à réaliser, et offrant un encombrement le plus réduit possible. Un troisième objet est de proposer un dispositif réducteur offrant un montage facile. Un quatrième objet est de proposer un système de direction assisté comprenant un dispositif réducteur tel que présenté ci-dessus. Un cinquième objet de l’invention est de proposer un véhicule motorisé, telle qu’une automobile, incluant un tel système de direction assistée. A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un dispositif réducteur de direction assistée électrique comprenant un support, une vis sans fin, ainsi qu’une roue dentée, la roue dentée s’engrenant sur une cannelure hélicoïdale agencée sur la vis sans fin, la vis sans fin comprenant une première extrémité apte à être entraînée en rotation, et une deuxième extrémité libre, la première extrémité et la deuxième extrémité recevant respectivement un premier moyen de guidage en rotation et un deuxième moyen de guidage en rotation, de sorte à rendre la vis sans fin pivotante par rapport au support, le deuxième moyen de guidage en rotation comprenant un manchon amortissant et un dispositif de guidage en rotation, le manchon entourant le dispositif de guidage en rotation, le deuxième moyen de guidage en rotation comprenant un moyen de centrage intégrant une partie d’emmanchement insérée au sein du dispositif de guidage en rotation, et une partie de fixation solidaire du support. Le dispositif réducteur de direction assistée permet de limiter le jeu entre la vis sans fin et la roue dentée survenant suite à l’usure du mécanisme d’engrènement ou en raison des modifications des dimensions des pièces suites à des contraintes thermiques, tout en demeurant compact et aisé d’obtention. Selon un mode de réalisation, la deuxième extrémité comprend une cavité présentant une forme complémentaire au manchon amortissant, le manchon amortissant étant positionné en insertion dans la cavité. Selon un mode de réalisation, le support comprend un orifice recevant la partie de fixation. Selon un mode de réalisation, l’orifice est cylindrique et définit un axe de centrage, le premier moyen de guidage en rotation pivotant selon un axe de rotation, l’orifice étant disposé de manière à ce qu’un décalage soit crée entre l’axe de centrage et l’axe de rotation, la vis sans fin exerçant un effort de poussée sur la roue dentée. Selon un mode de réalisation, le moyen de centrage est une goupille cylindrique. Selon un mode de réalisation, le dispositif de guidage en rotation est une cage à aiguille ou une douille à aiguille. Selon un mode de réalisation, le support est un carter formant un boitier entourant la vis sans fin, la roue dentée, les moyens de guidage en rotation. Il est proposé en deuxième lieu un système de direction assistée électrique comprenant un dispositif réducteur tel que présenté ci-dessus et un moteur électrique présentant un arbre tournant solidaire de la première extrémité. Il est proposé en troisième lieu un véhicule automobile comprenant le système de direction assistée électrique tel que présenté ci-dessus. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : représente une vue schématique globale d’un système de direction assisté ; représente une vue schématique en perspective d’un dispositif réducteur ; représente une vue schématique en perspective éclatée d’un dispositif réducteur ; représente une vue schématique en coupe selon le plan de coupe IV-IV de la figure 2 du dispositif réducteur ; représente une vue schématique en coupe selon le plan de coupe V-V de la figure 4, avec des médaillons représentant de manière schématique des détails des moyens de guidage en rotation. Un exemple de système 1 de direction assistée électrique est représenté figure 1. Un véhicule automobile (non représenté) intègre par exemple un tel système 1 de direction assistée électrique. Par véhicule automobile, l’on fait référence à tout véhicule motorisé muni de quatre roues et destiné à rouler sur une infrastructure routière, par exemple une voiture de tourisme, un camion, ou un autocar. Le système 1 de direction assistée électrique vise à faciliter la manipulation d’un volant 8 directionnel en permettant l’application d’un couple produit par un arbre 12 tournant d’un moteur 11 appliqué sur l’ensemble 2 de colonne de direction par l’intermédiaire d’un dispositif 13 réducteur. L’on décrit à présent le dispositif 13 réducteur en se référant plus particulièrement aux figures 2 à 5. Le dispositif 13 réducteur comprend un support 15, et un engrenage 16 comprenant un ensemble 17 vis sans fin et une roue dentée 18. Comme expliqué plus loin dans la description, l’ensemble 17 vis sans fin comprend une vis sans fin 19 et de moyens 20, 21 de guidage en rotation permettant de rendre la vis sans fin 19 pivotante par rapport au support par exemple selon un axe A. La roue dentée 18 est montée pivotante selon un axe B, orthogonal à l’axe A, à l’aide de moyens connus, mais non détaillés dans la présente description. Selon les modes de réalisation représentés, la roue dentée 18 est munie d’une ouverture 22, de sorte à permettre l’introduction d’une colonne 4 de direction inférieure. L’ouverture 22 est avantageusement revêtue de saillies 23 complémentaires avec des creux de la colonne 4 de direction inférieure, rendant solidaire le mouvement de rotation de la roue dentée 18 avec la colonne 4 de direction inférieure. Avantageusement, le support 15 se présente sous la forme d’un boitier ou carter enveloppant l’engrenage 16. De cette façon, l’engrenage 16 est protégé des impuretés et saletés extérieures qui risqueraient de gripper le mouvement. Comme il peut être remarqué sur la figure 3, le support 15 comprend avantageusement un premier compartiment 24 permettant la mise en place de la vis sans fin 19, et un deuxième compartiment 25 permettant l’agencement de la roue dentée 18. Les compartiments 24, 25 sont disposés côte à côte, et communiquent par l’intermédiaire d’un ajour 26 permettant la réalisation d’un engrènement entre la roue dentée 18 et la vis sans fin 19. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, le support 15 est monobloc et est obtenu par exemple par moulage. Dans d’autres modes de réalisation non représentés, le support 15 est réalisé par assemblage de plusieurs pièces. La vis sans fin 19 est par exemple accouplé à un arbre 12 tournant du moteur 11 par l’intermédiaire d’une pièce 27 d’accouplement, et s’engrène sur la roue dentée 18, ce qui permet une transmission du mouvement de rotation. Le diamètre de la roue dentée est défini de sorte à permettre la réduction de la vitesse de rotation issue du moteur 11, et l’obtention d’un couple suffisamment important pour contribuer à l’entraînement de l’ensemble 1 colonne de direction. De la sorte, un tel dispositif 13 réducteur est apte à soulager l’utilisateur de l’effort nécessaire pour faire pivoter les roues d’un véhicule équipé d’un système 1 de direction assistée électrique. L’on définit par rapport à la vis sans fin 19 un repère orthogonal XYZ constituant un trièdre, comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir : un axe X qui définit une direction longitudinale, horizontale, définissant sensiblement la direction générale d’extension de la vis sans fin 19. un axe Y définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l'axe X définit un plan XY horizontal, un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal. La vis sans fin 19 présente une première extrémité 28 portant avantageusement la pièce 27 d’accouplement solidaire du moteur 11, par l’intermédiaire d’un arbre 12 tournant. De cette manière, le mouvement de rotation du moteur 11 est transmis à la vis sans fin 19. Avantageusement, afin de rendre solidaire la pièce 27 d’accouplement à la vis sans fin 19, la première extrémité 28 est avantageusement munie d’une surface de positionnement 29 ménagée sur un cylindre 30 en saillie de la première extrémité 28. Une telle disposition autorise la mise en position de la pièce 27 d’accouplement au sein de la première extrémité 28, le maintien en position étant assuré par exemple grâce à une pièce 31 de fixation. La vis sans fin 19 présente une deuxième extrémité 32, avantageusement libre. De manière à permettre de réaliser l’engrènement sur la roue dentée 18, la vis sans fin présente une cannelure 33 hélicoïdale disposée avantageusement entre les deux extrémités 28, 32. La cannelure 33 hélicoïdale est formée par exemple d’une hélice en prise sur des dents 34 de la roue dentée 18. L’on décrit à présent les moyens de guidage en rotation en se référant plus particulièrement à la figure 5. Avantageusement, un premier moyen 20 de guidage en rotation et un deuxième moyen 21 de guidage en rotation, sont respectivement disposés sur la première extrémité 28 et la deuxième extrémité 32 de la vis sans fin 19. Le premier moyen 20 de guidage en rotation intègre par exemple un roulement 35 à bille, disposé entre la première extrémité 28 et un trou 36 ménagé dans le support 15, assurant une liaison pivot d’axe A’ entre le support 15 et la première extrémité 28. De manière à permettre le positionnement et le maintien en position du roulement 35 à bille sur la première extrémité 28, la cannelure 33 hélicoïdale présente un épaulement 37, et le trou 36 présente un appui 38, ce qui permet de réaliser des arrêts respectivement de chacune des bagues du roulement 35. Le maintien en position est assuré grâce à une première surface 39 d’arrêt agencée sur la pièce 27 d’accouplement, et une deuxième surface d’arrêt 40 ménagée sur la pièce 31 de fixation. Le deuxième moyen 21 de guidage en rotation englobe un manchon 41 amortissant, un dispositif 42 de guidage en rotation, et un moyen 43 de centrage, qui ensemble permettent la réalisation d’une liaison pivot entre le support 15 et la deuxième extrémité 32, selon un axe de centrage A’’. Avantageusement, le manchon 41 amortissant, le dispositif 42 de guidage en rotation, et le moyen de centrage sont cylindriques et emboités les uns dans les autres, ce qui permet d’obtenir un encombrement minimal du deuxième moyen 21 de guidage en rotation. Le moyen de centrage comprend une partie 44 d’emmanchement insérée au sein du dispositif 42 de guidage en rotation, la partie 44 d’emmanchement jouant par exemple le rôle d’une partie mâle et le dispositif 42 de guidage la partie femelle. Dans une telle configuration, le partie 44 d’emmanchement porte le dispositif 42 de guidage en rotation. Le moyen de centrage comprend une partie 45 de fixation solidaire au support 15, qui est par exemple ajustée serrée dans un orifice 46 formé dans le support 15. La position d’un tel orifice 46 permet ainsi de définir la position de l’axe A’’ par rapport à l’axe A’. De manière avantageuse, le deuxième axe A’’ est disposé en décalage par rapport au premier axe A’, en étant positionné de telle sorte à ce que la vis sans fin 19 exerce une poussée contre la roue dentée 18. De cette façon, il est réalisé un montage en précontrainte de la vis sans fin 19 sur la roue dentée 18. Grâce un tel montage précontraint de l’engrenage 16, la vis sans fin 19 est constamment en contact avec la roue dentée 18, ce qui permet d’éviter l’apparition de tout jeu parasite, tant en raison d’une usure de l’engrenage 16 que de déformations de l’ensemble 17 vis sans fin ou de la roue dentée 18 causés par des variations thermiques. Le manchon 41 amortissant exerce un effort de rappel lorsque sollicité. Ainsi, un tel manchon 41 permet à la direction d’extension de l’axe A’’ de varier suite l’usure de l’engrenage 16 ou des déformations de la cannelure 33 hélicoïdale ou des dents 34 liées à des variations thermiques. Ainsi, le manchon 41 amortissant fait varier la direction d’extension de la vis sans fin 19 de sorte à exercer une poussée de la vis sans fin 19 contre la roue dentée 18. Tout jeu parasite radial est ainsi éliminé. Le manchon 41 amortissant est par exemple réalisé dans un matériau polymère synthétique par exemple l’élastomère, ou en caoutchouc naturel. Un tel manchon 41 amortissant est compact, peu onéreux, et facile à mettre en place sur le dispositif 42 de guidage en rotation. De cette manière, l’encombrement et la complexité de fabrication du dispositif 13 réducteur sont limités. Avantageusement, le dispositif 42 de guidage en rotation est un palier, par exemple un palier à roulement telle une douille à aiguille ou une cage à aiguille, ce qui permet d’autoriser une déviation de l’axe A’ de rotation selon un axe transversal, causé par exemple par la déviation engendrée par le montage en précontrainte de la vis sans fin 19. En outre, un tel dispositif 42 de guidage en rotation offre également l’avantage d’être compact, peu onéreux, et facile à mettre en place sur le dispositif 42 de guidage en rotation. De cette manière, l’encombrement et la complexité de fabrication du dispositif 13 réducteur sont limités. Le moyen 43 de centrage est avantageusement réalisé sous forme cylindrique, ce qui facilite la réalisation de la liaison pivot entre la deuxième extrémité 32 et le support 15. Une telle disposition permet également la possibilité de décaler l’axe de centrage A’’ selon les directions Y, Z seules ou combinées, c’est-à-dire de manière radiale. Dans les modes de réalisation représentés, le moyen 43 de centrage comprend une goupille cylindrique. L’utilisation d’une goupille cylindrique permet d’avoir un moyen de centrage réalisant à la fois la fonction de mise et de maintien en position de la partie de fixation sur le support 15. Le nombre de pièce à utiliser pour réaliser le moyen 43 de centrage est ainsi réduit. Par ailleurs, le montage du deuxième moyen 21 de guidage en rotation est facilité. De manière avantageuse, la vis sans fin 19 présente une cavité 47 accueillant le deuxième moyen 21 de guidage en rotation. La cavité 47 est par exemple cylindrique, de forme et de dimension complémentaire au manchon 41. De la sorte, l’encombrement du manchon 41, du dispositif 42 de guidage en rotation, et de la partie 44 d’emmanchement sont limités. La taille du dispositif 13 réducteur est ainsi limité, ce qui facilite notamment la réalisation du support 15, puisqu’à part la réalisation du trou 36, de l’ajour 26 et de l’orifice 46, aucune autre géométrie particulière supplémentaire ne doit être réalisés au sein du premier compartiment 24. Le dispositif 13 réducteur tel que présenté ci-dessus présente de nombreux avantages, en particulier : un jeu réduit entre la roue dentée 18 et la cannelure 33 hélicoïdale, un faible encombrement, un montage simple, en un nombre d’opération réduit un coût de fabrication du support 15 relativement limité, notamment du fait de l’absence de forme complexes, et d’un gain de matière en particulier en raison de l’encombrement limité du deuxième moyen 21 de guidage en rotation. Dispositif (13) réducteur de direction assistée électrique comprenant un support (15), une vis sans fin (19), ainsi qu’une roue dentée (18), la roue dentée (18) s’engrenant sur une cannelure (33) hélicoïdale agencée sur la vis sans fin (19), la vis sans fin (19) comprenant une première extrémité (28) apte à être entraînée en rotation, et une deuxième extrémité (32) libre, la première extrémité (28) et la deuxième extrémité (32) recevant respectivement un premier moyen (20) de guidage en rotation et un deuxième moyen (21) de guidage en rotation, de sorte à rendre la vis sans fin (19) pivotante par rapport au support (15), le deuxième moyen (21) de guidage en rotation comprenant un manchon (41) amortissant et un dispositif de guidage (42) en rotation, le manchon (41) entourant le dispositif de guidage en rotation (42), le dispositif réducteur étant caractérisé en ce que le deuxième moyen de guidage en rotation comprend un moyen (43) de centrage intégrant une partie (44) d’emmanchement insérée au sein du dispositif (42) de guidage en rotation, et une partie (45) de fixation solidaire du support (15). Dispositif (13) réducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (32) comprend une cavité (47) présentant une forme complémentaire au manchon (41) amortissant, le manchon (41) amortissant étant positionné en insertion dans la cavité (47). Dispositif (13) réducteur de direction assistée électrique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le support (15) comprend un orifice (46) recevant la partie (45) de fixation. Dispositif (13) réducteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’orifice (46) est cylindrique et définit un axe de centrage (A’’), le premier moyen (20) de guidage en rotation pivotant selon un axe de rotation (A’), l’orifice (46) étant disposé de manière à ce qu’un décalage soit créé entre l’axe de centrage (A’’) et l’axe de rotation (A’), la vis sans fin (19) exerçant un effort de poussée sur la roue dentée (18). Dispositif (13) réducteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen (43) de centrage est une goupille cylindrique. Dispositif (13) réducteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (42) de guidage en rotation est une cage à aiguille ou une douille à aiguille. Dispositif (13) réducteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (15) est un carter formant un boitier entourant la vis sans fin (19), la roue dentée (18), les moyens (20, 21) de guidage en rotation. Système (1) de direction assistée électrique comprenant un dispositif (13) réducteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, et un moteur (11) électrique présentant un arbre (12) tournant solidaire de la première extrémité (28). Véhicule automobile comprenant le système (1) de direction assistée selon la revendication 8.