FR2571681A1 - Mecanisme de direction a entrainement par un moteur electrique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MECANISME DE DIRECTION A ENTRAINEMENT PAR UN MOTEUR ELECTRIQUE. LEDIT MECANISME COMPORTE AU MOINS UNE BARRE D'ACCOUPLEMENT 13 DONT L'UNE DES EXTREMITES EST RELIEE A UNE ROUE BRAQUABLE 6, AINSI QU'UN BRAS 11 SOLIDAIRE DE L'AUTRE EXTREMITE DE LADITE BARRE D'ACCOUPLEMENT 13. UN MOTEUR 15 EST FIXE A LA CAISSE DU VEHICULE AUTOMOBILE, LEDIT BRAS 11 ETANT ASSUJETTI A L'ARBRE DE SORTIE 10 DE CE MOTEUR 15. LEDIT BRAS CONSTITUE LE BRAS CENTRAL 11 D'UNE TRINGLERIE DE DIRECTION DU TYPE A BRAS CENTRAL. IL EST FIXE EN SON CENTRE A L'ARBRE DE SORTIE 10 DU MOTEUR 15. APPLICATION AUX MECANISMES DE DIRECTION ASSISTEE DE VEHICULES AUTOMOBILES.

Description

19 RÉPUBLIQUE FRAN AISE ( N de publication: 2 571 681 (là n'utiliser que

pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction)

DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE

DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national: 85 I 5 124 PARIS

Int CI4: B 62 D 5/04; H 02 K 7/10, 21/24.

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1

l) ate de dépôt: 11 octobre 1985.) Demandeur(s): Société dite: HONDA GIKEN KOGYO

KABUSHIKI KAISHA. - JP.

( Priorité: JP, 11 octobre 1984, n 59-212910.

( Inventeur(s): Yasuo Shimizu.

4 Date de la mise à disposition du public de la

demande: BOPI " Brevets " n 16 du 18 avril 1986.

6 Références à d'autres documents nationaux appa-

rentés: r é Titulaire(s)

( Mandataire(s): Société de protection des inventions.

( Mécanisme de direction à entraînement par un moteur électrique.

( L'invention concerne un mécanisme de direction à entra?-

nement par un moteur électrique. -

Ledit mécanisme comporte au moins une barre d'accouple-

ment 13 dont l'une des extrémités est reliée à une roue braquable 6, ainsi qu'un bras 11 solidaire de l'autre extrémité X 9 de ladite barre d'accouplement 13. Un moteur 15 est fixé à la 9 caisse du véhicule automobile, ledit bras 11 étant assujetti à l'arbre de sortie 10 de ce moteur 15. Ledit bras constitue le,, bras central 11 d'une tringlerie de direction du type à bras central. Il est fixé en son centre à l'arbre de sortie 10 du

moteur 15.

Application aux mécanismes de direction assistée de véhi-

cules automobiles.

D Vente des fascicules à l'IMPRIMERIE NATIONALE, 27. rue de la Convention -- 75732 PARIS CEDEX 15 remédier aux insuffisances précitées des mécanismes de

direction motorisés selon l'art antérieur.

Un objet de la présente invention consiste à proposer un mécanisme de direction entraîné par un moteur, qui empêche efficacement une répercution du bruit et des vibrations du moteur à l'habitacle et au volant

de direction d'une automobile dans laquelle ledit méca-

nisme peut être installé.

Conformément à la présente invention, un mécanisme de direction entraîné par un moteur, équipant un véhicule motorisé comprenant une caisse, un volant de direction et des roues braquables, présente une tringlerie munie de barres d'accouplement reliées auxdites roues braquables, ainsi que d'un bras solidaire desdites barres d'accouplement et assurant la liaison efficace mutuelle

du volant de direction et des roues braquables. Un dispo-

sitif détecteur de couple est incorporé dans la tringlerie pour détecter le couple imposé au volant de direction, et pour délivrer un signal représentatif de ce couple détecté. Un moteur est calé rigidement sur la caisse et comporte un arbre de sortie, le bras précité étant assujetti à l'arbre de sortie de ce moteur. Le mécanisme de direction possède également une source d'alimentation en puissance permettant d'activer le moteur, ainsi qu'un moyen de commande qui, réagissant au signal délivré par le dispositif détecteur de couple, commande le couple

développé par le moteur.

L'invention va à présent être décrite plus en détails à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un mécanisme de direction à entraînement motorisé selon une forme de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une vue en perspective avec coupe partielle d'une boite d'engrenagesdu mécanisme de direction illustré sur la figure 1; - La figure 3 est une élévation latérale avec arrachements, montrant la boite d'engrenages de la figure 2; - la figure 4 est une vue schématique en plan de la disposition géométrique des éléments constitutifs de la boite d'engrenages montrée par les figures 2 et 3; - la figure 5 est un schema synoptique d'un circuit de commande utilisé dans le mécanisme de direction de la figure I; et - la figure 6 illustre par une coupe verticale à échelle agrandie, un moteur du mécanisme de direction

selon la figure 1.

La figure 1 montre un mécanisme de direction à engraînement motorisé conformément à la présente invention. Ce mécanisme de direction présente une colonne de direction 2 fixée à la caisse d'un véhicule (non représentée), un arbre de direction (non illustré) étant

logé à rotation dans cette colonne 2. Un volant de direc-

tion 1 est calé sur l'une des extrémités de l'arbre de direction. Bien que la caisse du véhicule n'ait pas été illustrée sur la figure 1 afin de mettre clairement en évidence les éléments constitutifs du mécanisme de direction, certains de ces éléments constitutifs sont fixés à ladite caisse ou sont en appui sur cette dernière, comme décrits ci-après. L'autre extrémité de l'arbre de direction est reliée, par l'entremise d'un joint 3, à l'extrémité supérieure d'un arbre vertical 4 dont l'extrémité inférieure est raccordée, par un joint 7, à l'extrémité supérieure d'un arbre 18 dépassant d'une

boite d'engrenages 5 assujettie à la caisse du véhicule.

Le couple de braquage imposé manuellement au volant 1

est répercuté en douceur à l'arbre 18 de-la boîte d'engre-

nages 5.

Deux roues avant 6 sont calées sur des rotules

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respectives 8 supportées par la caisse du véhicule, avec faculté de braquage, au moyen de deux suspensions respectives 9. Chacune des rotules 8 possède un bras articulé 8a dont l'extrémité distale est reliée, avec faculté de pivotement, à l'extrémité externe d'une

barre d'accouplement 13.

Un moteur électrique 15, fixé sur la caisse du véhicule avec l'axe longitudinal de laquelle il est sensiblement aligné, comporte un arbre vertical de sortie 10. Un bras central 11, assujetti en son centre à l'arbre de sortie 10, s'étend pour l'essentiel dans le sens longitudinal de la caisse du véhicule. Une extrémité

frontale de l'arbre central 11 est reliée, par l'inter-

médiaire d'une barre de direction 61, à l'une des extré-

mités d'une crémaillère 12 (figure 3) pouvant coulisser à l'intérieur de la boite d'engrenages 5; une extrémité postérieure fourchue de cet arbre central est solidarisée avec les extrémités internes des barres d'accouplement 13; et une zone centrale dudit arbre est assujettie à l'arbre de sortie 10 du moteur 15. Les barres et le bras précités, ainsi solidarisés, constituent conjointement

un tringlage de direction du type à bras central.

Le mécanisme de direction selon la présente invention possède également un détecteur de couple 14 (figure 3) 'raccordé à la boite d'engrenages 5. Un signal de sortie délivré par ce détecteur 14 est appliqué, par l'entremise d'un conducteur 58 (figure 1), à un circui-t

de commande 16 (figure 5) renfermé par un boitier 62.

Le circuit de commande 16 traite le signal qui lui est fourni afin de commander le courant délivré au moteur 15,

de façon à maîtriser le couple développé par celui-ci.

Le courant est fourni au moteur 15, par l'intermédiaire du circuit de commande 16, à partir d'une source S

d'alimentation en puissance.

Il convient à présent de décrire plus en détails, en se référant aux figures 2 à 4, la boite d'engrenages et le détecteur de couple 14. La boite d'engrenages 5 comporte un carter 5a assujetti à la caisse du véhicule. La crémaillère 12, s'étendant sensiblement dans le sens horizontal, est en appui dans le carter 5a avec faculté de coulissement axial. Un porte-pignon 20 est supporté à rotation par des paliers 21 et 22 dans le carter Sa, et son axe de rotation s'étend pour l'essentiel verticalement (ou légèrement à l'oblique). Le porte-pignon 20 est percé

d'un trou excentré par rapport à son axe de rotation.

Au moyen d'un palier 19, un arbre 18 solidaire d'un pignon est en appui de rotation dans le trou excentré du porte-pignon 20. Cet arbre 18 comporte, à son extrémité inférieure, un pignon 17 maintenu en prise avec les dents 12a de la crémaillère 12. L'axe de l'arbre 18 s'étend parallèlement à l'axe de rotation du porte-pignon

et est décalé de ce dernier à l'écart des dents 12a.

Le carter 5a renferme un boîtier cylindrique 27 dans lequel sont logés un transformateur différentiel 25, ainsi qu'un coulisseau 26 à mouvement axial, qui supporte par l'une de ses extrémités le noyau mobile 25a dudit transformateur 25, et dont l'autre extrémité présente une rainure 26a de venue en prise. Le coulisseau 26 est normalement chargé à sa position centrale par deux ressorts hélicoldaux 29 et 30 disposés à ses extrémités opposées. Le porte-pignon 20 possède un téton 24 (figure 4) qui est largement espacé de son axe de rotation,

et s'engage dans la rainure 26a pratiquée dans le coulis-

seau 26.

L'extrémité supérieure de l'arbre 18 fait saillie à l'extérieur du carter 5a et, comme décrit ci-avant, elle est reliée à l'arbre vertical 4 par le

joint 7.

Le transformateur différentiel 25 comporte une

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bobine 28 occupant une position fixe dans le boîtier cylindrique 27. Comme représenté sur la figure 5, cette bobine 28 se compose-d'un enroulement primaire 28a et de deux enroulements secondaires 28b et 28c disposés sur chaque côté respectif de l'enroulement primaire 28a, et ayant les mêmes dimensions. Le noyau mobile

a peut se mouvoir dans la bobine 28.

Lorsqu'un couple de rotation est imposé à l'arbre 18 par le volant 1, le pignon 17 pousse la crémaillère 12 dans l'une de ses directions axiales et il est poussé, dans le sens opposé, par une force de réaction dont l'amplitude est égale à la force par laquelle ladite crémaillère 12 est poussée dans la direction axiale précitée. Ces forces respectives de poussée et de réaction sont sensiblement proportionnelles à l'ampleur du couple de rotation imposé à l'arbre 18

solidaire du pignon.

Sous l'effet de la force de réaction appliquée au pignon 17, le portepignon 20 est mû angulairement autour de son axe propre, de sorte que le téton 24 solidaire de ce porte-pignon déplace le coulisseau 26

dans le sens axial par rapport au boitier cylindrique 27.

Lorsque ce coulisseau 26 est déplacé d'une plus grande distance dans la direction axiale, la force appliquée à ce coulisseau 26 par les ressorts 29 et 30 est accrue prqgressivement. Le porte-pignon 20 est immobilisé dans une position dans laquelle la force ayant tendance à imprimer une rotation à ce porte-pignon 20, composée par la force de réaction provenant de la crémaillère 12 et imposée au pignon 17, est égale à la force qui a tendance à faire tourner ledit porte-pignon 20 et composée par La force élastique appliquée par les ressorts 29 et 30, à partir du coulisseau 26, au téton 24 solidaire

dudit porte-pignon 20. De la sorte, la course de dépla-

cement du coulisseau 26 par rapport au carter 5a dépend d) / - 1 6 l de l'ampleur du couple de rotation répercuté du volant de direction 1 à l'arbre 18 solidaire du pignon. La direction et l'ampleur du déplacement du coulisseau 26 sont converties, par le transformateur différentiel 25, en un signal électrique représentatif de la direction

et de l'ampleur du couple de braquage imposé au volant.

La structure et le fonctionnerent du circuit de commande 16 vont à présent être décrits à l'appui de la figure 5. Lorsqu'une rotation dans le sens horaire ou dans le sens anti-horaire est imprimée au volant de

direction, le noyau mobile 25a du transformateur diffé-

rentiel 25 est déplacé dans les directions +X et -X, respectivement. Une tension alternative est délivrée par un oscillateur 49 à l'enroulement primaire 28a, de façon à appliquer des tensions aux enroulements

secondaires 28b et 28c. Les amplitudes des tensions in-

duites dépendent de la position du noyau mobile 25a dans la bobine 28. Lorsque ce noyau mobile 25a occupe sa

position centrale, les tensions induites dans les enrou-

lements secondaires 28b et 28c sont mutuellement égales.

Les courants circulant dans les enroulements secondaires 28b et 28c sont redressés et lissés par des redresseurs et des filtres passe-bas 51 respectifs, lesquels délivrent des signaux de sortie Val et Vbl à des premier et second soustracteurs 52 et 53, respectivement. Ces premier et second soustracteurs 52 et 53 traitent les signaux qui leur sont appliqués, afin de produire des différences entre ces signaux. Plus spécialement, le premier soustracteur 52 engendre un signal de sortie Va2 égal à Val - Vbl, le second soustracteur 53 générant un signal de sortie Vb2 égal à Vbl - Val. Des tensions

de polarisation appropriées sont délivrées à des compo-

sants des soustracteurs 52 et 53 d'une manière telle que les signaux de sortie provenant de ces soustracteurs 52 et 53 accusent la valeur 0 si les différences entre les signaux sont négatives. Par conséquent, le signal de sortie Va2 du premier soustracteur 52 est proportionnel à l'amplitude du couple de braquage à l'instant auquel une rotation "dextrorsum" est imprimée au volant de direction et, inversement, le signal de sortie Vb2 du second soustracteur 53 est proportionnel à l'amplitude du couple de braquage à l'instant auquel une rotation

"senestrorsum" est imposée audit volant.

Les signaux de sortie Va2, Vb2 sont additionnés par un addeur 54 qui délivre un signal à un dispositif d'entraînement du moteur afin de commander le courant d'induit du moteur 15. Les signaux de sortie Va2 et Vb2 sont également appliqués à des premier et second comparateurs 56 et 57, qui comparent les amplitudes desdits signaux de sortie Va2 et Vb2 pour détecter la direction dans laquelle le volant est braqué. Plus spécialement, le couple de braquage est imposé dans le sens horaire lorsque Va2 > Vb2 et que le signal de sortie du premier comparateur 56 accuse un niveau élevé, tandis que ce couple de braquage est imposé dans le sens anti-horaire lorsque Vb2 > Va2 et que le signal de sortie du second comparateur 57 accuse un niveau élevé. Lorsque les signaux de sortie des premier et second comparateurs 56 et 57 sont concomitament d'un faible niveau, le volant de direction n'est pas braqué. Les signaux provenant des premier et second comparateurs 56 et 57 sont appliqués au dispositif 55 en tant que signaux pour déterminer la

direction dans laquelle le courant d'induit doit circuler.

Par conséquent, L'amplitude et la direction du couple d'assistance engendré par le moteur 15 peuvent être commandées par les signaux de sortie de l'addeur 54 et des comparateurs 56 et 57, en fonction de l'amplitude et de la direction du couple de braquage imposé au

volant de direction.

La figure 6 illustre la réalisation interne du moteur 15. Ce moteur 15 comporte un carter 31 pourvu d'ailes solidaires 31c fixées à la caisse du véhicule (désignée par 60) au moyen de boulons, avec interposition de garnitures en caoutchouc. Le moteur 15 est d'une configuration axialement aplatie pouvant par exemple constituer, comme illustré, un moteur discoldale à bobine imprimée, muni d'un induit formé par un conducteur

spiroîdale imprimé sur une mince plaquette isolante 38.

Le carter 31 comprend un corps 31a à fond béant, logeant les éléments constitutifs du moteur et un réducteur de vitesse 32, ainsi qu'une plaque de fond 31b qui est fixée rigidement audit corps 31a par des boulons 33 et présente des aimants 35. L'arbre de sortie 10 du moteur 15 fait saillie vers le haut par un orifice central pratiqué dans le corps 31a, et il est supporté à rotation par un palier 36 monté sur ledit corps 31a, ainsi que par un palier 37 installé sur la

plaque de fond 31b.

La plaquette d'induit 38 est intimement rappro-

chée des aimants 35 et elle est en appui sur un palier 39 calé sur l'arbre de sortie 10, afin de pouvoir tourner par rapport à cet arbre 10, ledit palier 39 étant emprisonné dans une douille tubulaire 40 emboîtée

au centre de La plaquette d'induit 38.

Le réducteur de vitesse 32 comprend deux trains planétaires 32A et 32B, auxquels est associée une couronne commune 41 à denture interne fixée à la face circonférentielle interne du corps 31a du carter. Le premier train épicycloidal 32A comprend une roue planétaire 40a délimitée par la circonférence externe de la douille tubulaire 40 de la plaquette d'armature 38; des pignons satellites 42 maintenus en prise avec cette roue planétaire 40a et avec la couronne interne 41; ainsi qu'un premier support 44 sur lequel lesdits pignons satellites 42 sont montés rotatifs par des axes 7 f16 8 respectifs 43, en étant supportés à rotation par l'arbre

de sortie 10. Similairement, le second train épicycloi-

dal 32B comprend une roue planétaire 45 délimitée par La circonférence externe d'une douille tubulaire du premier support 44; des pignons satellites 46 maintenus en prise avec cette roue planétaire 45 et avec la couronne interne 41; ainsi qu'un second support 44, sur Lequel Lesdits pignons satellites 46 sont montés rotatifs par des axes respectifs 47, en étant supportés

à rotation par l'arbre de sortie 10.

L'arbre de sortie 10 comporte des canelures 10a

façonnées dans sa partie supérieure ainsi qu'une extré-

mité supérieure 10b à filetage externe, et il est fixé au bras central 11 par lesdites canelures 10a et par

ladite extrémité supérieure filetée 0lob.

En service, lorsqu'une rotation est imprimée au volant de direction 1, son mouvement rotatoire est transmis par l'intermédiaire de l'arbre de direction et de l'arbre vertical 4 au mécanisme à crémaillère et à pignon incorporé dans la boîte d'engrenages 5, de telle sorte que le pignon 17 pousse la crémaillère 12 dans le sens axial. Le détecteur de couple 14 assujetti à

la boîte d'engrenages 5 détecte la direction et l'ampli-

tude du couple de rotation, et délivre au circuit de commande 16 des signaux représentant la direction et

l'amplitude de ce couple.

Le mouvement de la crémaillère 12 est également transmis aux barres d'accouplement 13 par l'intermédiaire du bras central 11, afin de faire pivoter ces barres

de façon qu'elles atteignent un certain angle de braquage.

Concomitemment, les signaux renfermant des informations représentant la direction et l'amplitude du couple sont traités par le circuit de commande 16, lequel délivre des signaux de commande au dispositif 55 d'entraînement du moteur. Le moteur 15 engendre ensuite un couple 1 1 auxiliaire dépendant de la direction et de l'amplitude du couple imposé au volant de direction 1, afin d'assister

la mise en rotation du bras central 11.

Dans l'agencement précité, le moteur 15 est fixé à la caisse 60 du véhicule de telle sorte que l'arbre de sortie 10 de ce moteur supporte le bras central 11, ledit moteur 15 proprement dit étant installé

à l'extérieur de l'habitacle du véhicule automobile.

Le couple auxiliaire développé par le moteur 15 est appliqué au bras central 11 pour assister ce dernier dans son mouvement angulaire. En conséquence, le bruit produit par le moteur 15 n'est pas notablement répercuté à l'habitacle, et les vibrations engendrées par ce moteur 15 lors du fonctionnement de ce dernier ne sont pas transmises au volant de direction 1, étant donné que ledit moteur 15 sert à faire tourner le bras central 11

et est relégué à distance dudit volant 1.

Etant donné que le moteur 15 est d'une confi-

guration aplatie du type moteur discoldale à bobine imprimée accusant de petites côtes axiales, ce moteur 15 peut être installé aisément, avec un faible encombrement et est hautement sensible à la génération de couples d'assitance. Le mécanisme de direction selon la présente invention comprend un nombre restreint de parties constitutives et peut être fabriqué à peu de frais, du fait qu'il n'est pas nécessaire d'interposer un organe particulier de transmission de puissance entre le

moteur 15 et le bras central 11.

Il va de soi que la forme de réalisation préfé-

rentielle décrite ci-avant l'a été à titre purement illustratif et nullement restrictif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme décrit

et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Mécanisme de direction à entraînement par un moteur, comprenant un moteur (15) pour engendrer le couple auxiliaire de braquage, un dispositif (14) détecteur de couple, situé dans un mécanisme de braquage, ainsi qu'un circuit de commande (16) réagissant à un

signal de sortie délivré par ledit dispositif (14) détec-

teur de couple afin de commander le couple développé par Ledit moteur (15) , mécanisme caractérisé par Le fait qu'il présente au moins une barre d'accouplement (13) dont l'une des extrémités est reliée à une roue braquable (6), ainsi qu'un bras (11) solidarisé et à l'autre extrémité de ladite barre d'accouplement (13), ledit moteur (15) étant fixé à la caisse (60) d'un véhicule motorisé et ledit bras (11) étant assujetti à L'arbre de

sortie (10) de ce moteur.

2. Mécanisme de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bras précité est formé par le bras central (11) d'une tringlerie de direction du

type à bras central.

3. Mécanisme de direction selon l'une des

revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le

bras précité (11) est fixé en son centre à L'arbre de

sortie (10) du moteur (15).

4. Mécanisme de direction selon l'une quelconque

des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que

le moteur (15) consiste en un moteur aplati dans le sens axial, dont l'arbre de sortie (10) s'étend pratiquement dans le sens vertical, le bras précité (11) étant fixé à l'extrémité supérieure dudit arbre de sortie (10),

et s'étendant sensiblement dans le sens horizontal.