FR2833917A1 - Dispositif de direction assistee a commande electrique - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif comporte un moteur (3) produisant un couple facilitant le braquage d'un volant de direction, un mécanisme (24, 25) de transmission du couple moteur à un arbre de direction (4) relié au volant, un détecteur de couple (26, 27, 28, 29) et un dispositif de commande (31) de la puissance de sortie du moteur en fonction du couple, le moteur, ces éléments étant agencés sous la forme d'une unité, le dispositif de commande comprenant un étage d'activation du moteur et un substrat de commande auquel sont connectées des bornes de l'étage d'activation, l'arbre de direction traversant une partie du substrat de commande, et les bornes des divers éléments s'étendant dans une direction axiale de l'arbre de direction et étant connectées au substrat de commande (23) à partir du même côté.Application notamment aux dispositifs de direction assistée de véhicules automobiles.
Description
DISPOSITIF DE DIRECTION ASSISTEE A COMMANDE ELECTRIQUE
La présente invention concerne d'une manière générale un dispositif de direction assistée à commande électrique, qui peut être utilisé dans des véhicules auto mobiles. La demande de brevet japonais publiée N 8-164861 décrit un dispositif de direction assistée à commande électrique classique, qui est constitué par un moteur électrique relié à un arbre de direction par l'intermé diaire d'un mécanisme de transmission de couple, un détec teur de couple mesurant le couple appliqué à l'arbre de direction et un dispositif de commande du moteur qui com mande une puissance de sortie du moteur en fonction du couple mesuré. Le moteur, le détecteur de couple et le dispositif de commande du moteur sont installés sur une
colonne de direction dont ils font partie.
Cependant le dispositif de direction indiqué précédemment présente l'inconvénient que le moteur, le détecteur de couple et le dispositif de commande du moteur sont disposés autour de l'arbre de direction dans des directions différentes et sont assemblés sous la forme d'une unité et de ce fait l 'assemblage est très peu commode. En particulier des orientations de bornes électriques réunies au substrat de commande sont différentes, ce qui conduit à des joints compliqués entre les bornes et le substrat de commande et augmente le coût
de fabrication.
- C'est pourquoi un but principal de la présente
invention est d'éviter les inconvénients de l'art anté-
rieur. Un autre but de l 'invention est de fournir une structure perfectionnée d'un dispositif de direction assistée à commande électrique, qui est facile à assembler, avec des connexions électriques entre les parties électriques du dispositif de direction et un substrat de commande. Selon un aspect de la présente invention il est prow un dispositif de direction assistée à commande élec trique qui comporte: un moteur agissant de manière à produire un couple pour aider au braquage d'un volant de direction, un mécanisme de transmission de couple agissant de manière à transmettre le couple délivré par ledit moteur à un arbre de direction raccordé au volant de direction, un détecteur de couple agissant de manière à mesurer le couple agissant sur l'arbre de direction, et un dispositif de commande agissant de manière à commander une sortie dudit moteur en fonction du couple mesuré par ledit détecteur de couple. Le moteur, le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande sont disposés d'un seul tenant sous la forme d'une unité. Le dispositif de commande inclut un étage de commande du moteur agissant de manière à commander un courant d' excitation envoyé au moteur et un substrat de commande, auquel des bornes de l'étage de commande du moteur sont connectées électriquement, le substrat de commande étant installé de telle sorte que l'arbre de direction traverse une partie du substrat de commande. Les bornes d'alimentation dudit moteur, des bornes dudit détecteur de couple et des bornes dudit étage de commande du moteur s'étendent dans une direction axiale de l'arbre de direction et sont connectées électriquement au substrat de
commande à partir du même côté.
L'arbre de direction défini précédemment traverse le substrat de commande. De façon spécifique le substrat de commande s'étend en travers de l'arbre de direction. Cela rend commode l'établissement de connexions électriques de
toutes les bornes au substrat de commande.
Dans un mode préféré de l'invention, le moteur, le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande sont disposés coaxialement par rapport à l'arbre de direction, ce qui permet d'obtenir une structure compacte d' ensemble du dispositif de direction, et d'obtenir ainsi une capacité de montage améliorée du dispositif de direction sur des véhicules. Le mécanisme de transmission de couple peut être constitué par un mécanisme à engrenage réducteur de vitesse utilisant une transmission à vis sans fin ou un engrenage hypoïde, qui agit de manière à accroître le couple délivré par le moteur et le transmettre à l'arbre de direction, ce
qui permet de réduire la taille du moteur.
Le mécanisme de transmission de couple peut être également constitué par un mécanisme réducteur de vitesse à engrenage planétaire ou un mécanisme réducteur de vitesse à engrenage ondulé, ce qui permet d'agencer le mécanisme de transmission de couple de manière qu'il soit globalement
coaxial à l'arbre de direction.
Le détecteur de couple peut être constitué par un
aimant et un capteur magnétique.
Le détecteur de couple est disposé à proximité d'une périphérie de l'arbre de direction. De façon spéci fique le détecteur de couple est situé en deLors d'un champ
magnétique externe, ce qui réduit l'erreur de fonc-
tionnement de ce détecteur, due au champ magnétique.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention ressortiront de la description donnée
ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur les-
quels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle qui montre un dispositif de direction assistée à commande électrique selon la première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe traneversale partlelle qui représente le dispositif de direction assistée à commande électrique de la figure 1; - la figure 3 est une w e en élévation latérale qui représente le dispositif de direction assistée à com- mande électrique de la figure 1, monté sur une colonne de direction; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale qui représente un dispositif de direction assistée à com
mande électrique conformément à la seconde forme de réali-
sation de l 'invention; - la figure 5 est une we en élévation latérale
qui représente le dispositif de direction assistée à com-
mande électrique de la figure 4, monté sur une colonne de direction; - la figure 6 représente une vue en coupe longi tudinale qui montre un dispositif de direction assistée à commande électrique conformément à la troisième forme de réalisation de l 'invention; - la figure 7 est une w e en coupe traneversale partielle qui montre une structure de jonction terminale d'un dispositif de direction assistée à commande électrique conformément à la quatrième forme de réalisation de l'invention; - la figure 8 est une w e en coupe transversale partielle qui montre une structure de jonction terminale dun dispositif de direction assistée à commande électrique conformément à la cinquième forme de réalisation de l'invention; et - la figure 9 est une vue en coupe traneversale partielle qui montre une structure de jonction terminale d'un dispositif de direction assistée à commande électrique conformément à la sixième forme de réal i sat ion de l'invention. En référence aux dessins, sur lesquels des chiffres de référence identiques désignent des parties identiques sur plusieurs vues, en particulier sur les
figures 1, 2 et 3, on a représenté un dispositif de direc-
tion assistée à commande électrique 1 conforme à l'inven-
tion, qui peut être utilisé dans des véhicules automobiles. Le dispositif de direction assistée à commande électrique 1, qui est clairement représenté sur la figure 3, est constitué essentiellement par un moteur électrique 3, un mécanisme de transmission de couple, un détecteur de couple et un dispositif de commande. Les structures du mécanisme de transmission de couple, du détecteur de couple et du dispositif de commande seront décrites plus loin de fac,on plus détaillée. Le moteur électrique 3 agit de manière à produire un couple pour assister le conducteur du véhicule lors du braquage d'un volant de direction 2. Le mécanisme de transmission de couple agit de manière à transmettre le couple de sortie du moteur électrique 3 à un arbre de direction 4, comme représenté sur la figure 3. Le détecteur de couple agit de manière à mesurer le couple
agissant sur l'arbre de direction 4 pour orienter le véhi-
cule. Le dispositif de commande agit de manière à commander une puissance de sortie du moteur électrique 3 en fonction du couple mesuré par le détecteur de couple. Le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande sont installés à l'intérieur d'un carter extérieur 5 qui est monté sur une colonne de
direction 6 coujointement avec le moteur électrique 3.
L'arbre de direction 4 est constitué par un arbre d'entrée 4a qui est relié au volant de direction 2, un arbre de sortie 4b réuni à un mécanisme de direction (c'est-à-dire un macanisme à crémaillère et pignon) par l'intermédiaire d'un joint universel non représenté, une barre de torsion 7 raccordant les arbres 4a et 4b entre eux. L'arDre d'entrée 4a est disposé dans la colonne de direction 6 et comporte une extrémité située à l'opposé du volant de direction 2 et qui a un diamètre plus petit et
s'étend à l'extérieur de la colonne de direction 6.
L'extrémité est insérce dans l'arbre de sortie 4b et rete-
nue de manière à pouvoir tourner par un palier 8. L'arbre de sortie 4b est disposé coaxialement à l'arbre d'entrée 4a et est réuni à l'arbre d'entrce 4a par
l'intermédiaire de la barre de torsion 7 de manière à pou-
voir tourner par rapport à l'arbre d'entrée 4a.
La barre de torsion 7 est insérée dans des chambres intérieures des arbres d'entrée et de sortie 4a et 4b et comporte des extrémités réunies aux arbres d'entrée et de sortie 4a et 4b par l'intermédiaire de goupilles 9 et 10. Lorsque le couple de braquage est transmis du volant de direction 2 à l'arbre d'entrée 4a, il provoque une torsion de la barre de torsion 7 et l'arbre de sortie 4b tourne par
rapport à l'arbre d'entrce 4a.
Le carter extérieur 5 est réalisé par exemple en aluminium, s'étend transverealement par rapport à une direction axiale de l'arbre de direction 4 et est réuni à une extrémité de la colonne de direction 6 au moyen d'un boîtier de capteur 11 disposé à l'intérieur du carter
extérieur 5.
Le boîtier de capteur 11 sert à protéger le détecteur de couple vis-à-vis d'un champ magnétique exter ne, conjointement avec le carter extérieur S et entoure, comme cela est clairement visible sur la figure 1, la périphérie du détecteur de couple disposé autour de l'arbre
de direction 4.
L'arbre d'entrse 4a est retenu de manière à pou voir tourner dans le boîtier 11 du capteur par un palier 12. L'artre de sortie 4b est retenu de manière à tourner par le boîtier de capteur 11 et par le carter extérieur 5
au moyen de paliers 13 et 14.
Le moteur électrique 3 est un moteur à courant continu comportant un système de champ possédant des pôles magnétiques fixes, non représentés, sur une périphérie intérieure d'une culasse 15, un induit 16 monté rotatif à l'intérieur du champ et un balai 18 pouvant glisser en contact avec un collecteur 17 installé sur l'induit 16. Comme cela est clairement représenté sur la figure 2, le mot eur électrique 3 est monté sur le carter extérieur 5 au moyen de boulons non représentés, une extrémité ouverte de la culasse 15 étant disposée sur une paroi latérale du
carter extérieur 5.
Le moteur 3 possède des bornes métalliques 20 de moteur connectées électriquement au balai 18 au moyen d'une queue de cochon 19. Les bornes 20 du moteur sont installées
dans une plaque de support en retenue 21 par surmoulage.
La plaque de retenue 21 est destinée à retenir un porte-balai 22 qui retient le balai 18 de manière qu'il puisse glisser et, comme cela est clairement représenté sur la figure 2, est installée dans une extrémité ouverte de la culasse 15. L' installation est réalisée au moyen de l' insertion de la plaque de retenue 21 dans le carter
extérieur 5 par une ouverture formoe dans une paroi laté-
rale du carter extérieur 5 lorsque le moteur 3 est monté
sur le carter extérieur 5.
Les bornes 20 du moteur sont réunies, comme représenté sur la figure 1, au substrat de commande 23 du dispositif de commande. La liaison est réalisée par coudage à angle droit des bornes 20 du moteur dans une direction axiale de l'arbre de direction 4 à l'intérieur du capteur extérieur 5 après que le moteur 3 a été installé sur le
carter extérieur 5.
Le mécanisme de transmission de couple agit de manière à réduire la vitesse de l'induit 16 pour accroître le couple de sortie du moteur 3 et le transmet à l'arEre de sortie 4b. Comme cela est représenté sur la figure 1, le mécanisme de transmission de couple est constitué par une transmission à vis sans fin 24 montée sur un arbre de sortie du moteur (c'est-à-dire un arbre d'induit non représenté) et une roue à vis sans fin 25 installée sur l'arbre de sortie 4b et engrenant avec la transmission à vis sans fin 24. Le détecteur de couple est constitué par un aimant 26 monté sur l'arbre d'entrée 4a, une culasse magnétique 27 formée d'une substance en matériau magnétique doux et installée sur l'arbre de sortie 4b, une bague 28 de collecte du flux qui agit de manière à collecter le flux magnétique provenant de la culasse magnétique 27, et un capteur magnétique 29 agissant de manière à mesurer la densité de flux magnétique dans la bague 28 de collecte du flux. L'aimant 26 est constitué par un aimant de forme annulaire, qui est disposé coaxialement à l'arbre d'entrée 4 et possède des pôles S et N disposés alternativement dans
une direction circonférentielle de l'arbre.
La culasse magnétique 27 est formée par une paire d'éléments annulaires qui sont disposés coaxialement entre eux autour de l'aimant 26, moyennant la présence d'un entrefer constant. Chacun des éléments annulaires possède autant de griffes polaires qu'il existe de pôles nord N ou de pôles sud S de l'aimant 26 disposés sur leur périphérie à des intervalles réquliers. Les éléments annulaires sont 2 5 décalés dans la direct ion circonférent iel le de telle sorte que chacune des griffes polaires de l'un des éléments annulaires peut être située entre deux griffes polaires adjacentes parmi les griffes polaires de l'autre élément annulaire. La bague 28 de collecte du flux est réalisée, comme la culasse magnétique 27, par une paire d'éléments annulaires disposés autour de la périphérie de la culasse magnétique 27 à proximité directe de cette dernière. Les éléments annulaires possèdent des parties en forme de plaques planes (non représentée) de collecte du flux qui sont situées réciproquement en vis-àvis dans la direction d'une ligne centrale de la bague 28 de collecte du flux (ciest-à-dire la direction axiale de l'arbre de direction 4). Le capteur magnétique 29 est disposé entre les parties de collecte du flux de la bague 28 de collecte du flux et agit de manière à mesurer la densité du flux magnétique produit entre les parties de collecte du flux et les convertit en un signal électrique (par exemple un signal de tension). Le capteur magnétique 29 peut être formé par un circuit intégré de Hall. Le capteur magnétique 29 est retenu par le boîtier 11 de capteur et comporte des bornes 30 qui, comme cela est clairement visible sur la figure 1, sont coudées à angle droit en direction du volant
de direction 2 et sont connectées électriquement au subs-
trat de commande 23.
Le dispositif de commande est constitué par le substrat de commande 23, le micro-ordinateur et des condensateurs électrolytiques montés sur le substrat de commande 23, et un dispositif d'activation 31 travaillant de manière à commander le courant devant être envoyé au
moteur 3.
Comme cela est visible sur la figure 2, le subs-
trat de commande 23 possède une partie en forme de plaque
rectangulaire et une partie en forme de plaque semi-circu-
laire. Au centre de la partie en forme de plaque semi-cir-
culaire est formé un trou circulaire 23a, que traverse l'arbre d'entrée 4a. Une pluralité de trous travereants 23b pour des connexions électriques sont formés dans le subs
trat de commande 23.
Le dispositif d' activation ou étage de commande 31 est constitué par exemple de transistors MOSFET, qui sont fixés à l 'aide de vis au carter extérieur 5 à travers un substrat métallique dont la surface est recouverte dun matériau thermoconducteur isolant destiné à faciliter la
dissipation thermique et comportent, comme cela est clai-
rement visible sur la figure 1, des bornes 32 qui s'éten-
dent à partir d'un côté du substrat. Chacune des bornes 32
est coudée à angle droit en direction du volant de direc-
tion 2 et est raccordée au substrat de commande 23. Comme cela est représenté sur la figure 2, sur le substrat de commande 23 sont disposés un relais de
puissance 33 agissant de manière à interrompre l'alimenta-
tion en énergie envoyée au moteur 3, un connecteur de puissance 34 destiné à établir une connexion avec une batterie installée dans le véhicule, et un connecteur de communication 35 destiné à recevoir des signaux indicatifs
des vitesses du véhicule et du moteur. On installe le subs-
trat de commande 23 en faisant passer l'arbre d'entrée 4a dans le trou 23a du substrat de commande 23 à partir du côté du volant de direction 2 et en fixant le substrat de commande 23 sur une paroi intérieure du carter extérieur 5
à l' aide de vis.
On va décrire ci-après les étapes dassemblage du
dispositif de direction assistée à commande électrique 1.
Tout d'abord, on fixe le carter extérieur 5 à l'artre de direction 4 dans la direction axiale de l'arbre de direction 4. Avant la fixation du carter extérieur 5 à l'arDre de direction 4, on fixe l'aimant 26 et la culasse magnétique 27 du détecteur de couple sur des arEres d'entrée et de sortie 4a et 4b. On installe également le dispositif d' activation 31 dans le carter extérieur 5, avec
les bornes 32 coudées à angle droit.
Ensuite, on installe le moteur 3 sur le carter extérieur 5 et on le fixe à l 'aide de boulons. On coude à angle droit les parties des bornes 20 du moteur qui s'étendent depuis la plaque de retenue 21 en direction du
carter extérieur 5.
Ensuite, on place à lintérieur du carter exté rieur 5 le boîtier de capteur 11 sur lequel sont installés la bague 28 de collecte du flux et le capteur magnétique
29. On coude à angle droit les borne s 30 du capteur magné-
tique 29. Sinon on peut réaliser le coudage avant l' installation du boîtier de capteur 11. Sinon on peut réaliser l' installation du boîtier de capteur 11 avant
l' installation du moteur 3.
On installe le substrat de commande 23 à partir du côté du volant de direction 2 dans la direction axiale de l'arbre de direction 4. De façon spécifique, on insère
l'arbre d'entrée 4a dans le trou 23a du substrat de com-
mande 23 à partir du côté du volant de direction 2. Comme représenté sur la figure 1, on insère le bossage lla du
boîtier de capteur 11 dans le trou 23a pour placer le subs-
trat de commande 23 à l'intérieur du carter extérieur S. On insère les bornes 20 du moteur, les bornes 30 du capteur magnétique 29 et les bornes 32 du dispositif d'entraînement 31 dans les trous traversants 23b du substrat de commande
23 sur le côté du volant de direction 2.
Le substrat de commande 23 disposé dans le carter extérieur 5 est positionné sur une partie étagée llb formée sur le boîtier de capteur 11 et fixé sur le carter
extérieur 5 à l' aide de vis.
Ensuite, on fixe électriquement par brasage des extrémités des bornes 20, 30 et 32, qui font saillie à par tir du substrat de commande 23 en direction du côté du
volant de direction 2, au substrat de commande 23.
Enfin on met en place le capot 36 sur l'extrémité ouverte du carter extérieur 5 et on le fixe par agrafage ou en utilisant des boulons. Le connecteur de puissance 34 et le connecteur de communication 35 sont exposés à
l'extérieur du capot 36 à travers des ouvertures.
Comme le montre la description qui précède, le
substrat de commande 23 est incorporé dans le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 à l' aide du trou 23a, dans lequel passe l'arbre de direction 4, qui permet de connecter électriquement toutes les bornes 20, 30 et 32 au substrat de commande 23 à partir du même côté dans la direction axiale (c'est-à-dire dans une direction longitudinale) de l'arbre de direction 4, ce qui facilite l'établissement de la connexion électrique entre le subs-
trat de commande 23 et chacune des bornes 20, 30 et 32.
Ceci conduit à une réduction du coût de fabrication et à - une product ibi l ité amél iorée du disposit i f de direct ion
assistée à commande électrique 1.
Le détecteur de couple est disposé autour de
l'arbre de direction 4, à proximité directe de ce dernier.
Le boîtier 11 du capteur et le carter extérieur 5 consti tuent une structure à double paroi qui entoure la périphé rie du détecteur de couple, ce qui permet de réduire des effets nuisibles d'un champ magnétique extérieur sur le
détecteur de couple, entraînant une erreur de fonctionne-
ment du détecteur de couple.
Comme cela a été décrit précédemment, le méca-
nisme de transmission de couple est constitué par une com binaison de la transmission à vis sans fin 24 et de la roue tangente 25, mais sinon peut être réalisé au moyen d'un engrenage réducteur de vitesse utilisant par exemple un
engrenage hypoïde.
La figure 4 représente une structure interne du dispositif de direction assistée à commande électrique 1
conformément à la seconde forme de réalisation de l' inven-
tion. La figure 5 illustre le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 installée sur la colonne de direction 6. Le dispositif de direction assistée à com mande électrique 1 est agencé de manière à comporter le moteur 3, le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande, disposés coaxialement à l'arbre de direction 4. Les mêmes chiffres de référence que ceux utilisés dans la première forme de réalisation déaignent les mêmes parties et on n'en donnera
pas ici l 'explication détaillée.
Comme dans la première forme de réalisation, l'arbre de direction 4 est formé par l'arbre d'entrée 4a, l'arbre de sortie 4b et la barre de torsion 7 qui relient ensemble les arbres d'entrée et de sortie 4a et 4b.
L'arbre d'entrée 4a est porté de manière à pou-
voir tourner par le boîtier de capteur 11 par l'intermé-
diaire d'un palier 37. L'arbre de sortie 4b est porté de manière à pouvoir tourner par un capot de sortie 38 par l'intermédiaire d'un palier 39. L'arbre d'entrée 4a et l'arbre de sortie 4b sont disposés en étant alignés entre
eux au moyen du palier 8.
Le moteur 3 est installé coaxialement à l'arbre de sortie 4b dans un arbre d'induit cylindrique creux 40 et est porté de manière à pouvoir tourner par l'arbre de
sortie 4b par l'intermédiaire d'une paire de paliers 41.
Un noyau d'induit 42 formé d'un stratifié constitué de plaques en acier mince est monté à force dans l'arbre d'induit 40. Une bobine 43 est enroulée autour du
noyau d'induit 42. Le collecteur 17, qui connecte électri-
quement la bobine 43, est disposé autour de la périphérie de l'arbre d'induit 40. L'arbre d'induit 40 est supporté par le boîtier de capteur 11 par l'intermédiaire d'un palier 44, au niveau d'une de ses extrémités qui est tour
nce vers le volant de direction 2.
Une pluralité d'aimants permanents 45 sont fixés sur une paroi intérieure de la culasse 15 de manière à entourer le noyau d'induit 42. Les aimants permanents 45 possèdent des pôles nord N et des pôles sud S. qui sont disposés d'une manière alternée dans une direction
circonférentielle de la culasse 15.
La culasse 15 s'étend dans une direction axiale (c'est-à-dire dans le sens de la longueur) de l'arbre de direction 4 et sert de carter extérieur, dans lequel le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande sont disposés. Un couple d'entrée 46, qui est formé d'un matériau métallique, par exemple de l'aluminium, est monté dans une extrémité ouverte de la culasse 1S moyennant l' interposition d'un joint formant manchon. Le capot de sortie 38 est monté dans l'autre extrémité ouverte de la culasse 15 moyennant
l' interposition d'un joint formant manchon.
Le balai 18 est en contact avec la périphérie extérieure du collecteur 17 et est retenue par un porte
balai 22 fixé à la plaque de retenue 21 de manière à pou-
voir glisser dans la direction radiale du moteur 3. La broche 17 est repoussée élastiquement par un ressort de
broche, non représenté, de manière à être appliqué en per-
manence contre la surface du collecteur 17.
La plaque de retenue 21 est formée par un élément annulaire et est montée sur une surface extérieure d'une paroi de palier llc en étant en contact avec une surface d'une cloison de séparation 47 située en vis-à-vis du moteur 3. La paroi de palier llc et la cloison de sépa ration 47 sont formées d'un seul tenant avec le boîtier de capteur 11. La plaque de retenue 21 possède une pluralité de parties saillantes 21a réparties dans une direction circonférentielle. Chacune des parties saillantes 21a fait saillie à partir de l'un des trous formés dans la cloison
de séparation 47 en direction du volant de direction 2.
Les bornes métalliques 20 du moteur sont incor-
porées dans la plaque de retenue 21 par surmoulage par insertion, qui est connectée électriquement à la broche 18 par l'intermédiaire de la quene de cochon 19. Les bornes 20 du moteur traversent les parties saillantes 21a de la plaque de retenue 21 dans la direction axiale de l'arbre de direction 4 et sont raccordées à un ensemble formant subs trat de commande 23, comme cela sera décrit plus loin de
façon détaillée.
Le mécanisme de transmission de couple est constitué par un mécanisme réducteur de vitesse à engrenage planétaire constitué par une roue planétaire 48 formée sur l'extrémité de l'arbre d'induit 40, une couronne à denture intérieure 49, qui est disposée à l'extérieur de la roue planétaire 48 dans une direction radiale de la roue planétaire 48 et est fixée à la paroi intérieure de la culasse 15, et des pignons satellites 50 qui engrènent avec la roue planétaire 48 et la couronne à denture intérieure 49. Chacun des pignons satellites 50 comporte une broche centrale 51 formée d'un seul tenant, qui est supportée de manière à pouvoir tourner par un porte-satellite de grand diamètre 52 formé d'un seul tenant avec l'arbre de sortie 4b. Lors du fonctionnement du mécanisme réducteur de vitesse à engrenage planétaire, lorsque l'arbre d'induit 40 tourne, les pignons satellites 50 tournent autour de la roue planétaire 48 en engrenant avec la roue planétaire 48 et avec la couronne à denture intérieure 49 de manière à faire tourner l'arbre de sortie 4b avec une vitesse réduite
de l'arbre d'induit 40.
Comme dans la première forme de réalisation, le détecteur de couple est constitué par l'aimant 26 installé sur l'arbre de sortie 4b, la culasse magnétique 27 formée d'un matériau magnétique doux, installée sur l'arbre d'entrce 4a, la bague 28 de collecte de flux qui travaille de manière àcollecter le flux magnétique à partir de la culasse magnétique 27, et le capteur magnétique 29 formé par exemple d'un circuit intégré à effet de Hall, qui agit de manière à mesurer la densité de flux magnétique dans la
bague 28 de collecte du flux.
Le capteur magnétique 29 est installé dans le boîtier de capteur 11 et comporte les bornes 30, qui
s'étendent dans la direction radiale du boîtier de détec-
teur 11, sont coudés à angle droit en direction du volant de direction 12 et sont réunis électriquement à l 'ensemble
formant substrat de commande 23 du dispositif de commande.
L'ensemble formant substrat de commande 23 du dispositif de commande est constitué de deux substrats: un premier substrat de commande 23A et un second substrat de commande 23B. Les premier et second substrats de commande 23A et 23B sont montés sur la périphérie du boîtier de capteur 11 et s'étendent perpendiculairement à l'étendue en longueur de l'artre de direction 4. Les premier et second substrat de commande 23A et 23B sont séparés l'un de l'autre par un intervalle donné, dans le sens de la
longueur de l'arbre de direction 4.
Les bornes 30 du capteur magnétique 29 sont fixées par soudage électrique au premier substrat de commande 23A. Les premier et second substrats de commande 23A et 23B sont connectés électriquement au moyen de bornes 54.
Les bornes 20 du moteur sont connectées électri-
quement en étant fixées par soudage électrique au second substrat de commande 23B. Le dispositif d'entraînement 31 constitué par exemple par des transistors MOSFET, est formé électriquement sur le second substrat de commande 23B. Le second substrat de commande 23B possède un connecteur (non représenté) qui est monté sur le substrat pour établir la
connexion électrique avec un dispositif externe.
Le second substrat de commande 23B est formé d'une plaque métallique recouverte d'un matériau isolant et est fixé directement à une surface du capot d'entrée 46 à
lopposé du dispositif d'entraînement 31.
Comme cela ressort de la description précédente,
les premier et second substrats de commande 23A et 23B sont incorporés dans le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 de manière à s'étendre perpendicu lairement à l'arEre de direction 4, ce qui permet le rac cordement électrique de toutes les bornes 20, 30 et 32 aux substrats de commande 23A et 23B à partir du même côté dans la direction axiale de l'arbre de direction 4, ce qui facilite l'établissement de la connexion électrique entre les substrats de commande 23A et 23B et les bornes 20, 30 et 32. Ceci entraîne une réduction du coût de fabrication et la productivité améliorce du dispositif à direction
assistée à commande électrique 1.
Comme dans la première forme de réalisation, le détecteur de couple est disposé autour de l'arEre de direction 4, à proximité directe de ce dernier. Le boîtier
de capteur 11 et le carter extérieur 5 forment une struc-
ture à double paroi, qui entoure la périphérie du détecteur de couple, qui réduit des effets nuisibles d'un champ magnétique extérieur sur le détecteur de couple, provoquant
une erreur de fonctionnement du détecteur de couple.
Le moteur 3, le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande sont disposés coaxialement à l'arbre de direction 4 de sorte que le moteur 3 est installé sans faire saillie dans la direction radiale de l'arbre de direction 4, ce qui conduit à une structure compacte du dispositif de direction assistée à commande électrique 1, comme représenté sur la figure 5, ce qui améliore la capacité de montage du dispositif de direction assistée à commande électrique 1
sur des véhicules.
L'agencement coaxial indiqué précédemment permet également de faire tourner le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 autour de l'arbre de direction 4 et on peut l' installer dans le véhicule dans une position circonférentielle désirée. Ceci permet égale ment d' installer des connecteurs sur une paroi extérieure
du capot d'entrée 46, dans des positions désirées.
La figure 6 représente le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 selon la troisième forme de réalisation de l'invention. Comme dans la seconde forme de réalisation, le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 est conçu de manière à comporter le moteur 3, le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande disposé axialement à l'arbre de direction 4, mais diffère de la seconde forme de réalisation en ce que le moteur 3 est un moteur sans balai. Les mêmes chiffres de référence que ceux ut i l isés dans la seconde forme de réal i sat ion désignent les mêmes éléments et on n'en donnera pas ici une explication détaillée. Le moteur 3 est constitué par un système de champ travaillant en tant que rotor et un induit travaillant en tant que stator. De façon spécifique des aimants rotoriques 56 sont fixés à la périphérie d'un arbre rotatif 55 de sorte que des pôles nord N et des pôles sud S peuvent être disposés d'une manière alternse dans une direction circonférentielle de l'arbre rotatif 55 en formant de ce fait le champ. Un noyau stratifié 57 est fixé sur une paroi intérieure de la culasse 15. Une bobine 58 est enroulée autour du noyau 57 de manière à former l'induit. Les conducteurs 58a de la bobine 58 s'étendent dans la direction axiale de l'arbre de direction 4 et sont raccordés électriquement à l 'ensemble formant substrat de
commande 23.
Comme l'arbre d'induit 40 de la seconde forme de réalisation, l'arbre rotatif 55 est formé d'un élément cylindrique creux, dans lequel l'arbre de sortie 4b est inséré coaxialement. L'arbre rotatif 55 est installé sur l'arbre de sortie 4b au moyen d'un couple de paliers 41 de manière à pouvoir tourner par rapport à l'arbre de sortie 4b. Le moteur 3 est un moteur sans balai, qui est agencé de manière à produire un champ magnétique lorsque la bobine 58 est alimentée en courant, ce qui provoque l' attraction magnétique appliquée aux aimants 56 du rotor de sorte qu'ils tournent conjointement avec l'arbre rotatif 55. L'arbre rotatif 55 possède une bride 59 d'un seul tenant avec lui. Des aimants 60 sont insérés sur la périphérie de la bride 59 qui comporte des pôles nord N et des pôles sud S disposés d'une manière alternée dans une direction circonférentielle de la bride 59. Un manchon cylindrique creux en résine 61 est fixé sur la paroi intérieure de la culasse 4 de manière à entourer les aimants 60. Un circuit intégré de Hall 62 est installé dans le manchon 61 qui agit en tant que capteur angulaire coujointement avec les aimants 60 de manière à mesurer une
position angulaire de l'arbre rotatif 55.
Un anneau amagnétique 63 est fixé sur la paroi intérieure de la culasse 15 entre le circuit intégré de
Hall 62 et la bobine 58 afin de réduire des effets nui-
sibles d'un champ magnétique produit par les aimants roto-
riques 56 sur le circuit intégré de Hall 62.
Comme dans la seconde forme de réalisation, le mécanisme de transmission de couple est constitué par la roue planétaire 48, la couronne à denture intérieure 49 et les pignons satellites 50 qui engrènent avec la roue pla nétaire 48 et avec la couronne à denture intérieure 49, et agit de manière à réduire la vitesse de l'arbre rotatif 55
et à transmettre cette vitesse à l'arbre de sortie 4b.
Comme dans la seconde forme de réalisation, le détecteur de couple est constitué par l'aimant 26 installé sur l'arbre de sortie 4b, la culasse magnétique 27 formée d'un matériau magnétique doux, installée sur l'arbre d'entrée 4a, la bague 28 de collecte de flux agissant de manière à collecter le flux magnétique provenant de la culasse magnétique 27 et le capteur magnétique 29 constitué par exemple par un circuit intégré de Hall, qui agit de manière à mesurer l'intensité de flux magnétique dans la
bague 28 de collecte du flux.
La bague 28 de collecte du flux et le capteur magnétique 29 sont installés dans un manchon en résine 64 par surmoulage. Le manchon 64 est inséré à force dans la
culasse 15.
Un anneau amagnétique 65 est fixé sur la paroi intérieure de la culasse 4 entre le capteur magnétique 29 et la bobine 58 de manière à réduire des effets nuisibles du champ magnétique produit par les aimants 56 du rotor sur
le capteur magnétique 29.
Comme dans la seconde forme de réalisation, l 'ensemble formant substrat de commande 23 du dispositif de commande est constitué par le premier substrat de commande 23A et le second substrat de commande 23B. Les premier et second substrats de commande 23A et 23B sont fixés à la paroi périphérique intérieure de la culasse 4 et s'étendent perpendiculairement à ltétendue en longueur de l'arbre de direction 4. Les premier et second substrats de commande 23A et 23B sont séparés lun de l'autre par un intervalle donné, dans le sens de la longueur de l'arbre de direction Les bornes 30 du capteur magnétique 29 sont fixées par soudage électriquement au premier substrat de commande 23A. Des lignes électriques 66, qui s'étendent à partir du circuit intégré de Hall 62 dans la direction axiale de l'arDre de direction 4, sont connectées électri quement au premier substrat de commande 23A. En outre, des conducteurs 58a de la bobine 58 installés sur le noyau stratifié 57 du moteur 3 sont connectés électriquement au
premier substrat de commande 23A.
Comme dans la seconde forme de réalisation, le dispositif de commande 31 constitué par exemple par des transistors MOSFET est formé électriquement sur le second substrat de commande 23B. Le second substrat de commande 23B possède un connecteur 67 installé sur ce substrat de manière à établir une connexion électrique avec une batte
rie ou un dispositif de communication externe.
Les premier et second substrats de commande 23A et 23B sont connectés électriquement au moyen des bornes 54.
Comme cela ressort de la description précédente,
les premier et second substrats de commande 23A et 23B sont incorporés dans le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 de manière à s'étendre perpendiculairement à l'arbre de direction 4, ce qui permet de connecter électriquement toutes les bornes aux substrats de commande 23A et 23B à partir du même côté, dans la direction axiale de l'arbre de direction 4, ce qui facilite
l'établissement de la connexion électrique entre les subs-
trats de commande 23A et 23B et les bornes. Ceci conduit à une réduction du coût de fabrication et à une productibilité améliorée du dispositif de direction
assistée à commande électrique 1.
Le détecteur de couple est entouré par le manchon 64. Le manchon 64 est entouré par la culasse 15. Ceci réduit les effets nuisibles d'un champ magnétique extérieur sur le détecteur de couple, entraînant une erreur de
fonctionnement de ce dernier.
Les anneaux amagnétiques 63 et 65 sont disposés à l'extérieur de l'induit pour réduire les effets nuisibles du champ magnétique produit par les aimants 56 du rotor sur le circuit intogré de Hall 62 et le capteur magnétique 29, en évitant ainsi des erreurs de détection du circuit
intégré de Hall 62 et du capteur magnétique 59.
Le moteur 3, le mécanisme de transmission de couple, le détecteur de couple et le dispositif de commande sont disposés coaxialement à l'artre de direction 4 de sorte que le moteur 3 est installé sans faire saillie dans la direction radiale par rapport à l'arbre de direction 4, ce qui conduit à une structure compacte du dispositif de direction assisté à commande électrique 1 et permet également d' installer le connecteur 67 dans le capot
d'entrce 46, dans une position déairée.
Le mécanisme de transmission de couple prévu dans chacune des première et seconde formes de réal i sat ion peut sinon être constitué par un mécanisme réducteur de vitesse à engrenage ondulé, à la place du macanisme réducteur de
vitesse à engrenage planétaire.
La figure 7 représente une structure interne du dispositif de direction assistée à commande électrique 1, vu dans une direction radiale, conformément à la quatrième forme de réalisation de l'invention. Le dispositif de direction assistée à commande électrique 1 est concu de manière à comporter un substrat de commande 23 ayant une
surface réduite.
Dans le cas o il est possible de réduire l'éten due en surface du substrat de commande 23 étant donné que la taille des parties électriques devant être montées sur le substrat de commande 23 est faible, le substrat de commande 23 peut être constitué, comme cela est représenté sur le dessin, par une plaque rectangulaire. Ceci conduit à un accroissement du rendement de production du substrat de commande 23 par rapport à celui représenté sur la figure 2 et qui est constitué par la partie formant plaque
rectangulaire et la partie formant plaque semi-circulaire.
Le substrat de commande 23 possède un trou semi circulaire 23c, par lequel passe une moitié de l'arbre de
direction 4, dans la direction radiale de cet arbre.
La figure 8 représente une structure de connexion du dispositif de direction assistée à commande électrique 1 conformément à la cinquième forme de réalisation de l' invention, qui établit des connexions électriques entre
les bornes 20 du moteur et le substrat de commande 23.
Deux bornes femelles positive et négative 70 sont prévues d'un seul tenant avec un dispositif en résine 69 de retenue de borne. Le dispositif 69 de retenue de borne est fixé sur le substrat de commande 23 en utilisant des vis 68. Les bornes 20 du moteur (c'est-à-dire des bornes mâles) sont enfichées dans les bornes femelles 70 à partir de la direction axiale de l'arbre de direction 4 de manière à établir des connexions électriques entre les bornes 70 du moteur et le substrat de commande 23.
Chacune des bornes femelles 70 possède un récep-
tacle carré, dans lequel est disposé une bande courbe élastiquement déformable 70a. La borne 20 du moteur est enfichée entre la bande courbe 70a et une bande de contact 70b du réceptacle de sorte que la borne 20 du moteur est repoussoe élastiquement par la bande courbe 70a de manière
à être en contact électrique avec la bande de contact 70b.
La figure 9 représente une structure de connexion du dispositif de direction assistée à commande électrique 1 selon la sixième forme de réalisation de l'invention, qui établit des connexions électriques des bornes 20 du moteur avec le substrat de commande 23. La structure de connexion de cette forme de réal isat ion est une variante de cel le représentée sur la figure 8 et est conçue de manière à réunir les bornes 20 du moteur aux bornes femelles 70 dans la direction axiale du moteur 3 (c' est-à-dire la direction
latérale sur le dessin).
Le dispositif 69 de retenue de bornes, qui retient les bornes femelles, est fixé sur le boîtier 71 à
l ' aide de vis (non représentées).
Dans les cinquième et sixième formes de réalisa-
tion, on peut également utiliser une structure de connexion similaire pour des connexions électriques des bornes 30 du capteur magnétique 29 et des bornes 32 du dispositif de
commande 31 au substrat de commande 23.
Comme décrit précédemment, les bornes 20 du moteur sont constituées par les bornes mâles, tandis que les bornes 70 aboutissant au substrat de commande 23 sont constituées par les bornes femelles, mais elles peuvent être agencées sinon de manière à être disposées selon une relation inverse. De façon spécifique les bornes 20 du moteur peuvent posséder la même structure que les bornes femelles 70, tandis que les bornes mâles peuvent être
installées sur le substrat de commande 23.
Bien que la présente invention ait été décrite sur la base de formes de réalisation préférées pour permettre une meilleure compréhension de l'invention, on notera que l 'invention peut être mise en oeuvre de différentes manières sans s'écarter des principes de l'invention. Ainsi on comprendra que l'invention inclut toutes les formes de réalisation et variantes possibles des formes de réalisation représentées, sans sortir du cadre de l'inven tion.
Claims (6)
1. Dispositif de direction assistée à commande électrique, caractérisé en ce qu'il comporte: un moteur (3) agissant de manière à produire un couple pour faciliter le braquage d'un volant de direction (2), un mécanisme de transmission de couple (24, 25) agissant de manière à transmettre le couple délivré par ladit moteur à un arbre de direction (4) raccordé au volant de direction (2), un détecteur de couple (26, 27, 28, 29) agissant de manière à mesurer le couple agissant sur l'arbre de direction, et un dispositif de commande ( 31) agissant de manière à commander la sortie dudit moteur en fonction du couple mesuré par ledit détecteur de couple, dans lequel ledit moteur, ledit mécanisme de transmission de couple, ledit détecteur de couple et ledit dispositif de commande sont disposés d'un seul tenant sous 2 0 la forme d'une unité, ledit dispositif de commande inclut un étage de commande du moteur agissant de manière à commander un courant d' excitation envoyé audit moteur et un substrat de commande (23), auquel des bornes de l'étage de commande du
2 5 moteur sont connectées électriquement, le substrat de com-
mande étant installé de telle sorte que l'arEre de direc-
tion (4) traverse une partie du substrat de commande (23), et des bornes d'alimentation (20) dudit moteur (3), des bornes (30) dudit détecteur de couple et des bornes (32) dudit étage de commande du moteur s'étendent dans une direction axiale de l'arbre de direction et sont connoctées électriquement au substrat de commande (23) à partir du
même côté.
2. Dispositif de direction assistée à commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moteur (3), ledit mécanisme de transmission de couple (24, 25), ledit détecteur de couple (26, 27, 28, 29) et ledit dispositif de commande (31) sont disposés coaxialement par rapport à l'arbre de direction.
3. Dispositif de direction assistée à commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mécanisme de transmission de couple (24, 25) est constitué par un mécanisme à engrenage réducteur de vitesse utilisant une transmission à vis sans fin (24) ou un
engrenage hypoïde.
4. Dispositif de direction assistée à commande électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mécanisme de transmission de couple (24, 25) est constitué par un mécanisme réducteur de vitesse à engrenage planétaire ou un mécanisme réducteur de vitesse à engrenage ondulé.
5. Dispositif de direction assistée à commande électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit détecteur de couple (26, 27, 28, 29) est formé d'un
aimant et d'un capteur magnétique.
6. Dispositif de direction assistée à commande électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladit détecteur de couple (26, 27, 28, 29) est disposé à 2 5 proximité immédiate d'une périphérie de l'arbre de
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