Brevet FR3132692A1 — publié le 20230818

L’invention concerne un procédé embrayage (1) pour système de direction par fil entre un premier arbre (2) et un second arbre (3) du système de direction par fil, lesdits premier arbre (2) et second arbre (3) ayant des axes de rotations (6) alignés, lequel embrayage comprend : - au moins deux roues (4,5) présentant chacune un axe de rotation (6) aligné avec les axes de rotation (6) du premier arbre (2) et du second arbre (3), lesdites au moins deux roues (4,5) ayant chacune un sens d’entraînement différent d’au moins une autre roue ; et - chacune des au moins deux roues (4,5) comprenant au moins un moyen de mise en connexion (7) avec le premier arbre (2) et le second arbre (3) Figure de l’abrégé : Fig. 3 EMBRAYAGE COMPORTANT PLUSIEURS COMMANDES DE DESACTIVATION POUR SYSTEME DE DIRECTION PAR FIL L’invention se rapporte à un embrayage pour la sécurisation d’un système de direction par fil redondé via l’utilisation d’un embrayage comportant plusieurs commandes de désactivation, ainsi qu’à un système de direction par fil comprenant un tel embrayage. Dans la technologie existante de direction dite « par fil » (« steer by wire » en anglais), notamment de direction assistée hydraulique, il est connu plusieurs dispositifs permettant de remettre un lien entre le volant et les roues directrices d’un véhicule en marche en cas de défaillance du système de direction. Ainsi, il est décrit dans CN110588767A un dispositif de redondance multimoteur et un procédé de commande pour un système de direction par fil, qui peut réaliser la protection de redondance globale dans le système de direction. Il est ainsi décrit un dispositif de redondance multimoteur pour un système de direction par fil, caractérisé en ce qu'il comprend en particulier un moteur redondant, un arbre d'entrée, un arbre de sortie, un arbre intermédiaire et un embrayage. L'arbre intermédiaire est en lien avec le moteur redondant à l'extérieur du boîtier par l'intermédiaire d’une structure d'engrenages, et est entraîné en rotation par le moteur redondant. Un premier coupleur (placé en amont) se déplace axialement par rapport à l'arbre intermédiaire, et le premier coupleur est engagé ou désengagé par un premier dispositif d'entraînement, réalisant ainsi la liaison ou débrayage de l'arbre intermédiaire et de l'arbre d'entrée. L'extrémité inférieure (en aval) de l'arbre intermédiaire est pourvue d'un deuxième coupleur qui peut se déplacer le long de la direction axiale de l'arbre intermédiaire, et le deuxième coupleur est engagé ou désengagé du premier coupleur supérieur par l'intermédiaire de l’arbre intermédiaire. Ainsi, l’arbre intermédiaire peut être lié ou séparé de l'arbre de sortie. En cas de défaillance, le système divulgué dans CN110588767A permet de basculer la direction sur le moteur redondant en actionnant et désengageant les différents coupleurs de l’arbre intermédiaire dans l’embrayage. Un système de direction mécanique placé en parallèle vient en support de ce système afin de garantir si besoin la sécurité de conduite d'un véhicule. Le dispositif divulgué dans CN110588767A ne présente toutefois pas de double système de sécurisation au niveau de l’embrayage. En cas de défaillance, en particulier de l’adaptateur le plus proche du train de direction, ce sera le système de direction mécanique optionnellement présent qui prendra forcément le relais. CN111038578 divulgue un système de direction par fil à moteur à double enroulement et à double source avec deux fonctions de redondance matérielle d'un enroulement de moteur. En effet, la colonne de direction comprend deux engrenages à vis sans fin séparés l’un de l’autre par un embrayage électromagnétique. L’un des engrenages à vis sans fin (celui le plus proche du train directionnel) est relié à un module moteur à double enroulement. Lorsqu'un enroulement tombe en panne, l'autre enroulement peut terminer l'action de direction sous l'entraînement de l’alimentation. Lorsque l’alimentation électrique tombe en panne, l'autre alimentation entraîne l'enroulement pour terminer l'action de direction ; lorsque l'enroulement et l'alimentation tombe en panne, l'action de direction peut toujours être complétée par une direction mécanique. Le module moteur à double enroulement comprend donc deux ensembles complets d’enroulements. Toutefois, le module moteur à double enroulement divulgué dans CN111038578 est relativement volumineux et lourd étant donné que ce système comprend deux ensembles complets d’enroulement/alimentation. De plus, ce système requière le double de matériaux pour constituer les deux ensembles complets d’enroulements. Le but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur. Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un embrayage pour système de direction par fil entre un premier arbre et un second arbre du système de direction par fil, lesdits premier arbre et second arbre ayant des axes de rotations alignés, lequel embrayage comprend : - au moins deux roues présentant chacune un axe de rotation aligné avec les axes de rotation du premier arbre et du second arbre, lesdites au moins deux roues ayant chacune un sens d’entraînement différent d’au moins une autre roue ; et - chacune des au moins deux roues comprenant au moins un moyen de mise en connexion réversible avec le premier arbre et le second arbre. Ainsi, l’embrayage selon la présente invention présente un double système de sécurisation grâce à la combinaison d’au moins deux roues ayant chacune un sens d’entraînement différents d’au moins une autre et chacune des au moins deux roues comprenant au moins un moyen de mise en connexion avec le premier arbre et le second arbre De préférence, chacune des au moins deux roues est libre et/ou débrayable. Ainsi, de manière avantageuse dans un mode de réalisation, il est possible d’engager les roues de manière complémentaire ou alternativement. De préférence, chacune des au moins deux roues est fixée au premier arbre ou au second arbre. Ainsi, de manière avantageuse dans un mode de réalisation, les roues fixées au premier arbre ou au second arbre permet de limiter les moyens de mises en connexions réversibles. De préférence, les premier arbre et second arbre présentent chacun un diamètre extérieur, le diamètre extérieur du premier arbre étant différent du diamètre extérieur du second arbre. Ainsi, ces diamètres différents permettent une plus grande variabilité des combinaisons possibles. Par exemple, dans un mode de réalisation, il est possible d’insérer le ou les moyens de mises en connexions réversibles et/ou les roues sont placées dans l’arbre ayant le diamètre le plus grand. De préférence, qu’une portion du premier arbre est logée dans une portion du second arbre. Ainsi le système permet d’être compact, en particulier lorsque le ou les moyens de mises en connexions réversibles et/ou les roues sont placées dans le second arbre (ayant le diamètre le plus grand) qui loge le premier arbre. De préférence, les au moins deux roues sont logées dans le second arbre. Ceci permet une plus grande compacité du système. De préférence, les au moins deux roues sont fixées au premier arbre, lequel premier arbre présente une portion logée dans le second arbre, et les au moins deux roues sont logées dans le second arbre. De préférence, les au moins deux roues sont des roues à rochets. De préférence, les moyens de mise en connexion réversible comprennent un moyen d’enclenchement de l’entraînement de chacune des au moins deux roues, tel qu’un cliquet ou un doigt, un moyen d’actionnement du moyen d’enclenchement, tel qu’un système de solénoïdes, et un moyen de retour en position tel qu’un ressort. L’invention concerne en outre un système de direction par fil comprenant un embrayage selon l’embrayage décrit précédemment. Par « arbre », il doit être compris dans le contexte de la présente invention qu’il s’agit d’un arbre de transmission. Un arbre de transmission est typiquement une tige plus ou moins épaisse, de forme cylindrique de section circulaire, fabriquée en un matériau rigide tel qu’un métal ou un alliage de métaux, comme l’acier ou l’aluminium. Dans le contexte de la présente invention, « l’axe de rotation d’un arbre de transmission » est l’axe de rotation au centre de la section de l’arbre (cercle) et parallèle à sa longueur. À la différence de l’arbre, l'axe ne transmet pas de couple, d'effort de torsion : il sert uniquement à guider en rotation ou en translation. Par « au moins deux roues », il est compris dans le contexte de la présente invention qu’il s’agit de deux roues ou plus, telle que deux roues, trois roues, quatre roues, cinq roues, six roues, sept roues, huit roues, neuf roues, dix roues, etc. En effet, le nombre de roues minimum pour réaliser la présente invention est de deux, permettant ainsi d’avoir des sens d’entraînements différents. Il est également possible d’avoir d’autres roues alignées selon leur axe de rotation permettant ainsi de multiplier les moyens d’entraînement. Dans le contexte de la présente invention, l’axe de rotation d’une roue est l’axe passant par le centre de rotation de celle-ci (i.e. le centre du disque ou du disque approximatif de la roue) de manière à ce que la roue roule sur elle-même de façon régulière (telle que les roues d’une voiture). Par « disque approximatif », il est compris dans le contexte de la présente invention que les roues peuvent comprendre des irrégularités de surfaces (i.e. la surface n’est pas totalement lisse permettant ainsi un entraînement particulier de la roue), telles que des roues à rochets, et ainsi la section de telles roues ne forme pas des disques parfaits (le cercle extérieur est irrégulier). Le centre de rotation est alors le barycentre du cercle irrégulier. Ainsi, par « au moins deux roues avec des axes de rotation alignés », il est compris dans le contexte de la présente invention que les roues sont placées les unes à la suite des autres selon un droite confondue avec chacun de leur axe de rotation. Par « sens d’entraînement différents », il est compris dans le contexte de la présente invention que les roues présentent des motifs particuliers à leur(s) surface(s) produisant une friction et/ou une accroche accrue dans un sens de rotation par rapport à l’autre, c’est-à-dire lorsqu’un objet touche cette/ces surface(s). Chacune des au moins deux roues comprennent au moins un moyen de mise en connexion avec les arbres de transmission. En effet, l’objectif étant de transférer le couple de rotation de l’un des arbres de transmission à l’autre via l’une au moins des roues dans un scénario particulier (e.g., arrêt de fonctionnement de l’une des pièces du système de direction), une connexion amovible est donc nécessaire. De manière préférée, chacune des au moins deux roues est libre. Par roue « libre », il est compris dans le contexte de la présente demande de brevet une roue permettant à un moteur d’entraîner un mécanisme sans être entrainer par lui. De manière préférée, chacune des au moins deux roues est débrayable. Par roue « débrayable », il est compris dans le contexte de la présente invention une roue pouvant être débrayée. Le fait de débrayer est l’opération consistant à séparer deux arbres solidarisés par un embrayage, de façon à les rendre indépendants. Inversement, « embrayer » est l’opération consistant à solidarisés deux arbres par un embrayage, de façon à en rendre au moins un dépendant de l’autre. En outre, dans un mode de réalisation préféré, chacune des au moins deux roues est fixée au premier arbre ou au second arbre. De manière avantageuse, la fixation d’au moins une roue au premier arbre ou au second arbre est une fixation permanente nécessitant ainsi qu’un seul moyen de mise en connexion par roue fixée de manière permanente pour permettre la connexion avec l’autre arbre. Dans un mode de réalisation particulier, l’extrémité du second arbre est adapté pour la fixation de moyens de mise en connexion. Par exemple, le diamètre extérieur du premier arbre est différent du diamètre extérieur du second arbre pour permettre l’inclusion d’une cavité dans le second arbre afin d’accueillir une partie du premier arbre, éventuellement avec au moins l’un des roues. Par exemple, l’extrémité du second arbre est plan (c’est-à-dire ayant la forme d’un disque plan) ou partiellement plan et les moyens de mise en connexion sont fixé sur ce plan. Ainsi dans un mode de réalisation particulier, une partie au moins du premier arbre est logée dans une partie au moins du second arbre. De manière préférée, au moins une roue est logée dans le second arbre. De manière préférée, au moins deux roues sont logées dans le second arbre. Dans un mode de réalisation particulier, au moins l’une des roues est une roue à rochets. Une roue à rochets est un dispositif anti-retour forçant un mécanisme rotatif à tourner dans un seul sens. De manière préférée, cette roue est munie sur tout son pourtour d'encoches provoquant dans le sens voulu le soulèvement d'un cliquet pour lui laisser passage mais bloquée par lui dans l'autre sens. De manière préférée, au moins deux des roues sont des roues à rochets. De manière préférée, toutes les roues sont des roues à rochets. De manière préférée, au moins deux des roues sont des roues à rochets, dont les sens anti-retours sont inversés. De manière préférée, lorsque l’embrayage selon la présente invention comprends plus de deux roues, l’embrayage peut comprendre au moins deux roues à rochets, dont les sens anti-retours sont inversés. Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de mise en connexion comprennent au moins un moyen d’enclenchement. Par « moyen d’enclenchement », il est compris dans le contexte de la présente invention un moyen permettant d’engager au moins une roue. L’effet technique sera lorsque la roue est ainsi engagée d’enclencher l’embrayage. Le moyen d’enclenchement peut être désengagé, ce qui aura pour effet de de débrayer l’embrayage. De manière préférée, le moyen d’enclenchement peut être un cliquet ou un doigt. En particulier, lorsque la roue est une roue à rochets, le moyen d’enclenchement peut être un cliquet ou un doigt. Par « moyen d’actionnement », il est compris dans le contexte de la présente invention un moyen qui met en mouvement un moyen d’enclenchement, tel qu’un cliquet ou un doigt, de manière à ce que ledit moyen d’enclenchement vienne au contact d’une roue, telle qu’une roue à rochets, ce qui aura pour effet d’engager la roue. De manière préférée, le moyen d’actionnement peut comprendre un système de va-et-vient actionnable à distance, tel que par un fil ou par ondes électromagnétiques. De manière préférée, le système de va-et-vient comprend un système de solénoïdes permettant par une commande électrique d’engager un mouvement dans un sens, et un moyen de retour en position tel qu’un ressort, lorsque le système de solénoïdes est désactivé. Un système de solénoïdes est un dispositif convertissant de l’énergie électrique en énergie mécanique. Il peut être constitué d’électroaimant(s) permettant un mouvement lorsqu’ils sont alimentés en électricité. Il peut prendre la forme d’une bobine de fil dans une forme de tire-bouchon enroulé autour d’un piston, souvent en fer ou tout autre matériau sensible à un champ magnétique. Par un « moyen de retour en position », il est compris dans le contexte de la présente invention un dispositif permettant un mouvement vers une région définie. De manière avantageuse, ce moyen de retour en position est un dispositif ne nécessitant aucune alimentation pour permettre ce retour en position. De manière préférée, le moyen de retour en position est un dispositif à mémoire de forme. De manière préférée, le moyen de retour en position est un ressort, par exemple un ressort métallique, ou un matériau élastique, tel qu’un polymère élastique. On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles : représente une coupe transversale d’un embrayage désembrayée selon la présente invention dans laquelle il peut être distingué une des roues et un moyen de mise en connexion réversible ; représente une coupe transversale du même embrayage selon la figure embrayé ; représente une coupe transversale d’un embrayage embrayé selon la présente invention dans laquelle il peut être distingué deux des roues et deux moyens de mises en connexions réversibles. représente une vue en coupe d’un moyen de mise en connexion réversible. En référence à la , un premier arbre (de transmission) 2, placé en position centrale, porte une roue 4 à rochets. L’intérêt de la roue 4 à rochets est l’emploi d’un dispositif simple à mettre en œuvre et compact forçant le mécanisme rotatif à tourner dans un seul sens. De manière préférée, cette roue 4 à rochets est munie sur tout son pourtour d’encoches provoquant dans le sens voulu le soulèvement d’un cliquet pour lui laisser passage mais bloquée par lui dans l’autre sens. La roue 4 à rochets comprend ainsi une ouverture centrale permettant au premier arbre 2 de traverser cette roue. L’axe de rotation 6 du premier arbre 2 et de la roue 4 à rochets sont donc confondus. Cet alignement permet à l’arbre de communiquer son éventuel mouvement à la roue à rochets qui lui est liée, ici. L’ensemble constitué par le premier arbre 2 et la roue 4 à rochets est positionné sur l’axe de rotation central d’un second arbre (de transmission) 3. Ici aussi, l’axe cet alignement permet une communication d’un éventuel mouvement entre le premier arbre au second arbre par l’intermédiaire de la ou des roues à rochets. Ce second arbre 3 dispose d’un moyen de mise en connexion réversible 7 qui lui est fixé. Le second arbre 3 peut être creux pour accueillir l’ensemble constitué par le premier arbre 2 et la roue 4 à rochets, ou plein et alors l’ensemble constitué par le premier arbre 2 et la roue 4 à rochets, ainsi que du moyen de mise en connexion réversible 7 sont alors disposés dans l’allongement du second arbre 3. L’axe de rotation 6 du premier arbre 2, de la roue 4 à rochets, ainsi que du second arbre 3 sont confondus. Il peut être vu sur la que le moyen de mise en connexion réversible 7 n’est pas engagé avec la roue 4. L’embrayage 1 est donc dans une position désembrayée telle que représentée sur la . Ainsi, les diamètres différents des deux arbres de transmission 2 et 3 ont permis l’insertion d’un moyen de mise en connexion réversible 7 et les roues dans l’arbre ayant le diamètre le plus grand. Ce système compact présente en outre une simplicité de mise en œuvre et d’entretien, étant donné qu’il repose essentiellement sur des pièces mécaniques. La est une représentation de l’embrayage 1 selon la , mais dans sa configuration embrayée. En effet, il peut être vu que le moyen de mise en connexion réversible 7 est engagé avec la roue 4. Une flèche 11 indique le sens de rotation du premier arbre 2 et donc du second arbre 3. En référence à la , tous les éléments des figures 1 et 2 sont présents (premier arbre 2, second arbre 3, roue 4 à rochets, axe de rotation 6 et moyen de mise en connexion réversible 7), mais la vue en coupe est reculée selon l’axe de rotation 6, dévoilant une seconde roue à rochets 5, un second moyen de mise en connexion réversible 7. Ici, la seconde roue à rochets 5 est d’un diamètre inférieur à la première roue 4 à rochets, essentiellement pour faciliter la compréhension. Toutefois, le diamètre de la roue 4 et de la roue 5 peuvent être identiques (ou différentes – ce qui pourrait être un avantage selon la nature du moteur mis en œuvre). L’axe de rotation 6 du premier arbre 2, du second arbre 3, de la première roue 4 et de la seconde roue 5 sont donc confondus. Dans la représentation selon la , les deux moyens de mises en connexions réversibles 7 sont engagés avec les deux roues 4,5. Toutefois, de manière avantageuse dans un mode de réalisation, il est possible d’engager les roues de manière alternative, en particulier dans le cas où il y a plus de deux roues 4,5. La illustre ainsi un exemple de réalisation d’embrayage selon la présente invention présentant un double système de sécurisation grâce à la combinaison d’au moins deux roues ayant chacune un sens d’entraînement différent d’au moins une autre et chacune des au moins deux roues comprenant au moins un moyen de mise en connexion avec le premier arbre et le second arbre. En référence à la , le moyen de mise en connexion réversible 7 comprend dans cette représentation deux moyens d’actionnement 9, pouvant être des jeux de solénoïdes (comme représenté). Le moyen de mise en connexion réversible 7 comprend également un moyen de retour en position 10, pouvant être un ressort (comme représenté). Le moyen de mise en connexion réversible 7 comprend aussi un moyen d’enclenchement 8, tel qu’un cliquet (comme représenté). L’un des intérêts du moyen de mise en connexion réversible 7 tel qu’illustré en est sa simplicité de mise en œuvre et dont le fonctionnement repose sur peu d’éléments électroniques (et/ou électriques). Embrayage (1) pour système de direction par fil entre un premier arbre (2) et un second arbre (3) du système de direction par fil, lesdits premier arbre (2) et second arbre (3) ayant des axes de rotations (6) alignés, lequel embrayage comprend : - au moins deux roues (4,5) présentant chacune un axe de rotation (6) aligné avec les axes de rotation (6) du premier arbre (2) et du second arbre (3), lesdites au moins deux roues (4,5) ayant chacune un sens d’entraînement différent d’au moins une autre roue ; et - chacune des au moins deux roues (4,5) comprenant au moins un moyen de mise en connexion réversible (7) entre le premier arbre (2) et le second arbre (3). Embrayage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des au moins deux roues (4,5) est libre et/ou débrayable. Embrayage (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacune des au moins deux roues (4,5) est fixée au premier arbre (2) ou au second arbre (3). Embrayage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premier arbre (2) et second arbre (3) présentent chacun un diamètre extérieur, le diamètre extérieur du premier arbre (2) étant différent du diamètre extérieur du second arbre (3). Embrayage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’une portion du premier arbre (2) est logée dans une portion du second arbre (3). Embrayage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les au moins deux roues (4,5) sont logées dans le second arbre (3). Embrayage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - les au moins deux roues (4,5) sont fixées au premier arbre (2), lequel premier arbre (2) présente une portion logée dans le second arbre (3), et - les au moins deux roues (4,5) sont logées dans le second arbre (3). Embrayage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les au moins deux roues (4,5) sont des roues à rochets. Embrayage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de mise en connexion réversible (7) comprennent un moyen d’enclenchement (8) de l’entraînement de chacune des au moins deux roues (4,5), tel qu’un cliquet ou un doigt, un moyen d’actionnement (9) du moyen d’enclenchement (8), tel qu’un système de solénoïdes, et un moyen de retour en position (10) tel qu’un ressort. Système de direction par fil comprenant un embrayage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.