" Dispositif de direction pour véhicule, notamment pour véhicule automobile " "Steering device for a vehicle, in particular for a motor vehicle"
La présente invention est relative à un dispositif de direction pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, et en particulier à un tel dispositif comprenant d'une part un volant de direction tournant avec un arbre de colonne de direction relativement à un bâti de support de la colonne et d'autre part un corps central entouré par la jante du volant. Un exemple de ce genre de dispositif est connu du document FR2477091. Dans le dispositif décrit dans ce document, le corps central qui est fixe en étant monté solidaire d'un bâti de support de la colonne de direction et qui permet la disposition d'instruments d'affichage. Le volant est guidé à rotation par deux roulements interposés entre le bâti et un moyeu du volant. Le bâti porte des axes sur lesquels sont montés tournants des pignons engrenés avec une couronne solidaire du volant. The present invention relates to a steering device for a vehicle, particularly for a motor vehicle, and in particular to such a device comprising on the one hand a steering wheel rotating with a steering column shaft relative to a support frame of the column and on the other hand a central body surrounded by the rim of the steering wheel. An example of this type of device is known from FR2477091. In the device described in this document, the central body which is fixed being mounted integral with a support frame of the steering column and which allows the provision of display instruments. The steering wheel is rotated by two bearings interposed between the frame and a hub of the steering wheel. The frame carries axes on which are mounted rotating gear meshes with a fixed crown of the steering wheel.
Une telle utilisation d'engrenages nécessite de faire des compromis sur le jeu et le frottement entre les pignons et la couronne. En effet, un jeu franc entre les engrenages n'est pas acceptable car il donne une impression de flou dans la direction ou une impression de direction peu réactive. Inversement, une mise en précontrainte des engrenages avec un couple de frottement permet de supprimer le jeu mais donne une impression de collage de la direction quand le couple de frottement est élevé. Un tel dispositif qui permette un compromis idéal entre jeu et frottement est difficile à réaliser et coûteux. La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de direction pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comprenant d'une part un volant de direction tournant avec un arbre de colonne de direction relativement à un bâti de support de la colonne et d'autre part un corps central entouré par la jante du volant, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de roulement interposé d'une part entre le bâti et le volant et d'autre part entre le corps central et le volant et comprenant un premier roulement dont la bague extérieure est solidaire du bâti et un second roulement dont la bague extérieure est solidaire du corps central, les premier et second roulements ayant une bague intérieure commune montée folle et une cage qui est commune aux premier et second roulements, dans laquelle roulent des éléments roulants internes aux roulements et qui est solidaire du volant. Dans divers modes de réalisation du dispositif selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes . le rapport des rayons de pistes de roulement de la bague intérieure de chacun des premier et second roulements est égal au rapport des rayons des éléments roulants internes respectivement de chacun des premier et second roulements de manière que le corps central soit fixe par rapport au volant de direction quand ledit volant tourne ; le rapport des rayons de pistes de roulement de la bague intérieure de chacun des premier et second roulements est différent du rapport des rayons des éléments roulants internes respectivement de chacun des premier et second roulements de manière que le corps central puisse tourner relativement au volant de direction à une vitesse de rotation différente de celle de ce dernier et dans le sens de ce dernier ; - les éléments roulants internes de l'ensemble de roulement sont des billes ; - l'ensemble de roulement est à contact oblique et les éléments roulants internes de l'ensemble de roulement sont axialement précontraints entre les bagues des premier et deuxième roulements dudit ensemble ; une vis est vissée à l'arbre de la colonne de direction et sa tête appuie sur une première rondelle de roulement d'une butée de type butée à billes ou à rouleaux par l'intermédiaire d'une rondelle élastique de charge, une seconde rondelle de roulement de la butée étant au contact du corps central ; la cage comporte des logements dans lesquelles les éléments roulants internes de l'ensemble de roulement peuvent rouler sans jeu par l'intermédiaire d'éléments de glissement ; - le corps central comporte au moins un organe électrique raccordé à des contacts tournants de type balais ou nappe plate en hélice qui sont interposés d'une part entre le corps central et le volant et d'autre part entre le volant et le bâti de la colonne de direction. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un dispositif de direction conforme à l'une quelconque des revendications précédentes dont le volant est manipulable à rotation par un conducteur pendant que le corps central entouré par le volant est découplé à rotation du volant. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : la figure 1 est une demi coupe du dispositif 30 selon l'invention assemblé ; la figure 2 est une section représentant partiellement le dispositif de la figure 1 selon la ligne II-II de cette figure ; - la figure 3 est une demi coupe en éclaté du 35 dispositif de la figure 1 démonté. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Such use of gears requires compromises on play and friction between the gears and the crown. Indeed, a free play between the gears is not acceptable because it gives an impression of blur in the direction or a sense of direction unreactive. Conversely, a prestressing of the gears with a friction torque makes it possible to eliminate the play but gives a feeling of bonding of the direction when the friction torque is high. Such a device that allows an ideal compromise between play and friction is difficult to achieve and expensive. The present invention is intended to overcome the disadvantages of the prior art. To this end, the invention relates to a steering device for a vehicle, particularly for a motor vehicle, comprising on the one hand a steering wheel rotating with a steering column shaft relative to a support frame of the column and other share a central body surrounded by the rim of the steering wheel, characterized in that it comprises a bearing assembly interposed on the one hand between the frame and the steering wheel and on the other hand between the central body and the steering wheel and comprising a first bearing whose outer ring is integral with the frame and a second bearing whose outer ring is integral with the central body, the first and second bearings having a common ring mounted idle and a cage which is common to the first and second bearings, in which rolls rolling elements internal to the bearings and which is integral with the steering wheel. In various embodiments of the device according to the invention, one can optionally also resort to one and / or the other of the following provisions. the ratio of the raceways of the inner ring of each of the first and second bearings is equal to the ratio of the radii of the inner rolling elements respectively of each of the first and second bearings so that the central body is fixed relative to the steering wheel of direction when said flywheel is turning; the ratio of the raceways of the inner ring of each of the first and second bearings is different from the ratio of the radii of the inner rolling elements respectively of each of the first and second bearings so that the central body can rotate relative to the steering wheel. at a speed of rotation different from that of the latter and in the direction of the latter; the inner rolling elements of the bearing assembly are balls; - The bearing assembly is angular contact and the inner rolling elements of the bearing assembly are axially preloaded between the rings of the first and second bearings of said assembly; a screw is screwed to the shaft of the steering column and its head presses on a first bearing washer of a stop thrust ball or roller by means of an elastic washer load, a second washer bearing of the abutment being in contact with the central body; the cage comprises housings in which the inner rolling elements of the rolling assembly can roll without play via sliding elements; - The central body comprises at least one electrical member connected to rotating contacts of the type brushes or flat ribbon helix which are interposed on the one hand between the central body and the steering wheel and on the other hand between the steering wheel and the frame of the steering column. Furthermore, the invention also relates to a motor vehicle comprising a steering device according to any one of the preceding claims whose steering wheel is rotatable by a driver while the central body surrounded by the steering wheel is decoupled rotation of the steering wheel. Other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of one of its embodiments, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings. In the drawings: FIG. 1 is a half section of the device 30 according to the invention assembled; Figure 2 is a section partially showing the device of Figure 1 along the line II-II of this figure; FIG. 3 is an exploded half-section of the device of FIG. 1 disassembled. In the different figures, the same references designate identical or similar elements.
Comme représenté à la figure 1, le dispositif de direction selon l'invention comporte un volant 10 qui tourne solidairement à un arbre 12 de colonne de direction dont une extrémité inférieure (non représentée) comporte un mécanisme de direction. Le volant comporte une jante extérieure de forme annulaire (non représentée) et au moins une branche radiale 14 dont la racine est raccordée à un moyeu 16 monté solidaire de l'arbre 12. La branche 14 représentée à la figure 1 comporte un trou 18 de passage de câble. Le dispositif de direction comporte aussi un corps central 20 entouré par la jante du volant et portant, non représentés sur les figures, un coussin gonflable de sécurité et des boutons de commande d'équipements du véhicule. Le corps central 20 comporte une portion tubulaire périphérique 22 comportant un épaulement 24, une portion annulaire externe 26 raccordée radialement à la portion tubulaire périphérique 22, une portion tubulaire centrale 28 raccordée à la portion annulaire externe 26 à l'opposé de la portion tubulaire périphérique 22 et une portion annulaire centrale 30 raccordée radialement à la portion tubulaire centrale 28. La portion annulaire centrale 30 comporte un trou 32 de passage de câble pour desservir le déclencheur du coussin gonflable et les boutons de commande d'équipements. La portion annulaire externe 26 et la portion tubulaire centrale 28 définissent un logement externe 34. La portion tubulaire centrale 28 et la portion annulaire centrale 30 définissent un logement central 36. Le dispositif de direction comporte un bâti 40 de la colonne qui entoure l'arbre 12 de la colonne côté mécanisme de direction par rapport au volant 10. Le dispositif de direction comporte un ensemble de roulement 50 interposé entre le bâti 40 et le corps central 20. Dans le mode de réalisation représenté, l'ensemble de roulement 50 est à contact oblique et comporte deux rangées de billes 52 qui constituent des éléments internes susceptible de rouler sans frottement entre des bagues, dans des pistes de ces dernières. Dans le mode de réalisation représenté, chaque rangée de bille correspond à une rangée de bille d'un roulement. L'ensemble de roulement 50 comporte une bague intérieure 54 qui est commune aux deux rangées de billes 52, une bague extérieure propre à chacune des rangées de billes 52, en l'espèce une première bague 56 disposée côté mécanisme de direction et une deuxième bague extérieure 57 disposée côté corps central 20, et une cage 58 commune aux deux rangées de bille 52. La cage 58 comporte une portion annulaire logeant les billes 52 et au moins une patte radiale 59 raccordée à la périphérie de la portion annulaire, sensiblement au milieu de cette dernière. Les billes 52 sont dans des logements 60 délimités par la portion annulaire de la cage, chaque logement comportant éventuellement un élément de glissement 62 permettant aux billes de glisser dans leur logement 60 et éliminant aussi le jeu tangentiel entre les billes 52 et leur logement 60 (figure 2). La bague extérieure 56 disposée côté mécanisme de direction est solidaire du bâti 40 de la colonne de direction. La bague extérieure 57 disposée côté corps central 20 est solidaire dudit corps 20. La bague intérieure 54 tourne folle par l'intermédiaire des billes 52 qui tournent dans leur logement 60. La cage 58 est quand à elle solidaire du volant par l'intermédiaire de sa patte radiale 59 ou de ses pattes radiales 59 coopérant fixement à une branche 14 correspondante du volant 10. Afin que l'ensemble de roulement 50 soit globalement à contact oblique, les pistes de la rangée de billes 52 côté mécanisme de direction forment un roulement à deux contacts avec butée périphérique axiale par la bague extérieure 56 et les pistes de la rangée de bille 52 côté corps central 20 forment un roulement à quatre contacts. L'ensemble de roulement 50 est axialement précontraint par une vis 68 vissée à l'extrémité de l'arbre 12 côté corps central 20 et comportant un épaulement de serrage 69. Le dispositif comporte une butée à billes 70 dont une première rondelle 72 est en appui sur la portion annulaire centrale 30 du corps central 20 et dont une deuxième rondelle 74 côté arbre 12 est en contact avec une rondelle élastique 76 elle-même en contact de l'épaulement de serrage 69 de la vis 68. La chaîne de transmission d'effort par serrage pour la précontrainte de l'ensemble de roulement 50 part du bâti 40, passe par la bague extérieure 56, les billes 52 associées à cette bague, continue par la bague intérieure 54 et les billes 52 associées à la bague extérieure 57, se poursuit par la bague extérieure 57 et le corps central, et se termine par la butée à bille 70 associée à la rondelle élastique 76 en appui sur la vis 68. La précontrainte de l'ensemble de roulement 50 permet surtout aux billes 52 de rouler dans les bagues 54, 56 et 57 sans glissement lorsque le volant est tourné par un conducteur. En effet, comme la bague extérieure 56 solidaire du bâti 40 ne tourne pas et comme les billes 52 sont poussées avec glissement dans leur logement 60 de la cage 58 qui tourne par rapport au bâti 40, chaque bille 52 de la rangée de billes 52 située côté mécanisme de direction tourne et entraîne la bague intérieure 54 montée folle en rotation. Les billes 52 situées côté corps central 20 tournent également sans glissement par rapport à la bague intérieure 54 et à la bague extérieure 57. Pour que le corps central 20 ne tourne pas quand le volant 10 tourne, il faut que le rapport des rayons R1 et R2 respectifs des pistes de roulement de la bague intérieure 54 de l'ensemble de roulement 50 soit sensiblement égal au rapport des rayons respectifs r1 et r2 des billes 52 de chacune des rangées. Ce rapport de dimensions s'explique de la manière suivante. Le champ de vitesse du volant 10, c'est-à-dire le champ de vitesse de la cage 58 en rotation, pris en compte au niveau du centre des billes 52 de la rangée de billes côté mécanisme de direction, est : (Rl + rl)w58 w58 est la vitesse de rotation de la cage correspondant à la vitesse de rotation du volant. Le champ de vitesse de chaque bille 52 de la rangée côté mécanisme de direction respectivement aux points A et B est : (ûrl)w52AB et (+rl)w52AB, le choix du repère donnant 15 le signe négatif au point A et positif au point B étant choisi arbitrairement. w52AB est la vitesse de rotation de chaque bille de la rangée considérée. Le champ de vitesse de la bague intérieure 54, au 20 point B est : (Rl)w54 w54 est la vitesse de rotation de la bague intérieure 54. La vitesse de rotation de la bague extérieure 56 25 est nulle puisqu'elle est fixe. Au point A, l'équation suivante est vérifiée, chaque bille 52 roulant sans glissement dans sa piste de la bague extérieure 56 : (Rl + rl)w58 ù (rl)w52AB = o 30 Au point B, l'équation suivante est vérifiée, chaque bille 52 roulant sans glissement dans sa piste de la bague intérieure 54 : (Rl +14)(058 + (rl)w52AB = (Rl)w54 Il est déduit des deux équations précédentes que 35 (relation 1) . 2(R1 +14)(058/ Rl =0)54 Le champ de vitesse du volant 10, c'est-à-dire le champ de vitesse de la cage 58 en rotation, pris en compte au niveau du centre des billes 52 de la rangée de billes côté corps central 20, est : (R2 + 1-2)0)58 Le champ de vitesse de chaque bille 52 de la rangée côté mécanisme de direction respectivement aux points C et D est : (ûr2)w52CD et (+r2)w52CD, le choix du repère donnant 10 le signe négatif au point C et positif au point D étant choisi arbitrairement. w52CD est la vitesse de rotation de chaque bille de la rangée considérée. Le champ de vitesse de la bague intérieure 54, au 15 point D est : (R2)w54 Le champ de vitesse de la bague extérieure 57 reliée au corps central 20, au point C est. (R2 + 2r2)w57 20 Au point C, l'équation suivante est vérifiée, chaque bille 52 roulant sans glissement dans sa piste de la bague extérieure 57 (relation C) . (R2 +1-2)0)58ù (r2)w52CD = (R2 + 2r2)w57 Au point D, l'équation suivante est vérifiée, 25 chaque bille 52 roulant sans glissement dans sa piste de la bague intérieure 54 (relation D) . (R2 +1-2)0)58 + (r2)w52CD = (R2)w54 En injectant le résultat pour w54 de la relation 1 ci-dessus dans la relation D ci-dessus, la relation 30 suivante est obtenue (relation 2) . w52CD = w58((2R2(Rl + ri) / R1r2) û (R2 / r2) -1) En introduisant le résultat de la relation 2 ci-dessus dans la relation C ci-dessus, le résultat suivant est obtenu : 35 w57 = 2((Rlr2 ù R2r1) /(Rl(R2 + 2r2))) Pour que le corps central 20 soit fixe quand le volant tourne, il faut que w57=0 quelle que soit la valeur de la vitesse de rotation w54 du volant 10. Pour que cette condition soit vérifiée, il faut que Rlr2-R2r1=0, c'est-à-dire : R1/R2 = r1/r2 Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, les rayons R1 et R2 sont identiques et les rayons r1 et r2 sont identiques. Le rapport de dimensions ci-dessus est respecté et le corps central 20 est fixe. Comme la vitesse de rotation du corps central 20 est différente de la vitesse de rotation du volant en fonction des valeurs choisies pour les rayons R1, R2, r1 et r2 respectifs des pistes de roulement et des billes, le corps central 20 est découplé à rotation du volant 10, c'est-à-dire que la vitesse de rotation du volant n'est pas communiquée intégralement au corps central. Dans le mode de réalisation ci-dessus décrit, dans lequel les deux roulements de l'ensemble 50 sont identiques, le mouvement de rotation du volant n'est pas transmis au corps central. Compte tenu du découplage à rotation induisant une différence de vitesse de rotation du volant quand il tourne par rapport au corps central, pour alimenter le déclencheur de coussin gonflable de sécurité et pour relier les boutons de commande à leur équipement, le dispositif de direction comporte des contacts tournants 80 de type balais ou de type nappe en hélice d'une part entre le bâti 40 et le volant 10, et d'autre part entre le volant 10 et le corps central 20. Des câbles passent dans le trou 18 du volant 10 et dans le trou 32 du corps central 20. Avantageusement, le dispositif est compact et économique. L'utilisation de la cage 58 pour la rotation du volant 10 permet de gagner de la place et d'optimiser le nombre de pièces nécessaires. La compacité résulte aussi du fait que le roulement de l'ensemble 50 du côté du corps central 20 est logé dans le logement externe 34 du corps central 20 et du fait que la butée 70 et la tête de la vis 68 logent dans le logement central 36 du corps central 20. La présence d'un contact tournant 80 entre le volant 10 et le corps central 20 dans le volume intérieur de la bague intérieure 54 permet aussi d'optimiser l'utilisation de l'espace. Avantageusement, la précontrainte de l'ensemble de roulement 50 permet de découpler le corps central par rapport au volant sans perturber la sensation que le conducteur a en tournant le volant, puisque l'ensemble de roulement 50 précontraint n'entraîne quasiment pas de frottement ni de jeu, au contraire des systèmes à engrenage de l'état de la technique. As shown in Figure 1, the steering device according to the invention comprises a steering wheel 10 which rotates integrally with a steering column shaft 12, a lower end (not shown) comprises a steering mechanism. The flywheel comprises an outer rim of annular shape (not shown) and at least one radial branch 14 whose root is connected to a hub 16 mounted integral with the shaft 12. The branch 14 shown in Figure 1 comprises a hole 18 of passage for the wires. The steering device also comprises a central body 20 surrounded by the rim of the steering wheel and carrying, not shown in the figures, an airbag and equipment control buttons of the vehicle. The central body 20 comprises a peripheral tubular portion 22 having a shoulder 24, an outer annular portion 26 radially connected to the peripheral tubular portion 22, a central tubular portion 28 connected to the outer annular portion 26 opposite the peripheral tubular portion 22 and a central annular portion 30 radially connected to the central tubular portion 28. The central annular portion 30 includes a cable passage hole 32 for servicing the airbag release and the equipment control buttons. The outer annular portion 26 and the central tubular portion 28 define an outer housing 34. The central tubular portion 28 and the central annular portion 30 define a central housing 36. The steering device comprises a frame 40 of the column which surrounds the shaft 12 of the steering mechanism side column relative to the steering wheel 10. The steering device comprises a bearing assembly 50 interposed between the frame 40 and the central body 20. In the embodiment shown, the bearing assembly 50 is oblique contact and comprises two rows of balls 52 which constitute internal elements capable of rolling without friction between rings, in tracks of the latter. In the embodiment shown, each row of ball corresponds to a ball row of a bearing. The bearing assembly 50 comprises an inner ring 54 which is common to the two rows of balls 52, an outer ring specific to each row of balls 52, in this case a first ring 56 disposed on the steering mechanism and a second ring outside 57 disposed on the central body 20, and a cage 58 common to the two rows of ball 52. The cage 58 comprises an annular portion housing the balls 52 and at least one radial lug 59 connected to the periphery of the annular portion, substantially in the middle of the latter. The balls 52 are in housings 60 delimited by the annular portion of the cage, each housing possibly comprising a sliding element 62 allowing the balls to slide in their housing 60 and also eliminating the tangential clearance between the balls 52 and their housing 60 ( Figure 2). The outer ring 56 disposed on the steering mechanism is integral with the frame 40 of the steering column. The outer ring 57 disposed on the central body portion 20 is integral with said body 20. The inner ring 54 rotates idly through the balls 52 which rotate in their housing 60. The cage 58 is when integral with the steering wheel via its radial lug 59 or its radial lugs 59 cooperating fixedly to a corresponding branch 14 of the flywheel 10. In order that the bearing assembly 50 is generally in oblique contact, the tracks of the row of balls 52 on the steering mechanism side form a bearing with two contacts with axial peripheral stop by the outer ring 56 and the tracks of the ball row 52 on the central body side 20 form a four-contact bearing. The bearing assembly 50 is axially prestressed by a screw 68 screwed to the end of the shaft 12 on the central body side 20 and having a clamping shoulder 69. The device comprises a thrust bearing 70, a first washer 72 of which is bearing on the central annular portion 30 of the central body 20 and a second washer 74 shaft side 12 is in contact with a resilient washer 76 itself in contact with the clamping shoulder 69 of the screw 68. The transmission chain of clamping force for prestressing the bearing assembly 50 part of the frame 40, passes through the outer ring 56, the balls 52 associated with this ring, continues through the inner ring 54 and the balls 52 associated with the outer ring 57 , continues with the outer ring 57 and the central body, and ends with the ball stop 70 associated with the elastic washer 76 bearing on the screw 68. The preload of the bearing assembly 50 allows on everything to the balls 52 to roll in the rings 54, 56 and 57 without sliding when the steering wheel is turned by a driver. Indeed, as the outer ring 56 integral with the frame 40 does not rotate and as the balls 52 are pushed with sliding in their housing 60 of the cage 58 which rotates relative to the frame 40, each ball 52 of the row of balls 52 located Side steering mechanism rotates and drives the inner ring 54 mounted crazy rotation. The balls 52 located on the central body 20 also rotate without sliding with respect to the inner ring 54 and to the outer ring 57. In order for the central body 20 not to turn when the wheel 10 is rotating, the ratio of the radii R1 and R2 respectively rolling tracks of the inner ring 54 of the bearing assembly 50 is substantially equal to the ratio of the respective r1 and r2 rays of the balls 52 of each row. This dimension ratio can be explained as follows. The speed field of the flywheel 10, that is to say the speed field of the cage 58 in rotation, taken into account at the center of the balls 52 of the row of balls on the steering mechanism side, is: (R1 + rl) w58 w58 is the speed of rotation of the cage corresponding to the speed of rotation of the steering wheel. The velocity field of each ball 52 of the steering mechanism side row respectively at points A and B is: (ρrl) w52AB and (+ r1) w52AB, the choice of the marker giving the negative sign at point A and positive at the point B being chosen arbitrarily. w52AB is the rotational speed of each ball of the considered row. The speed field of the inner ring 54, at the point B is: (R1) w54 w54 is the rotational speed of the inner ring 54. The rotational speed of the outer ring 56 is zero since it is fixed. At point A, the following equation is satisfied, each ball 52 rolling without sliding in its track of the outer race 56: (R 1 + r 1) w 58 ù (r 1) w 52 AB = o 30 At point B, the following equation is verified each ball 52 rolling without sliding in its track of the inner ring 54: (Rl + 14) (058 + (r1) w52AB = (R1) w54 It is deduced from the two preceding equations that 35 (relation 1). +14) (058 / R1 = 0) 54 The speed field of the steering wheel 10, that is to say the speed field of the cage 58 in rotation, taken into account at the center of the balls 52 of the row The center ball field 20 is: (R2 + 1-2) 0). The speed field of each ball 52 of the steering mechanism side row respectively at points C and D is: (ûr2) w52CD and (+ r2 ) w52CD, the choice of the marker giving the negative sign at the point C and positive at the point D being chosen arbitrarily. w52CD is the rotational speed of each ball of the considered row. The speed field of the inner ring 54, at point D is: (R2) w54 The speed field of the outer ring 57 connected to the central body 20, at the point C is. (R2 + 2r2) w57 At point C, the following equation is satisfied, each ball 52 rolling without sliding in its track of the outer ring 57 (relation C). (R2 + 1-2) 0) 58u (r2) w52CD = (R2 + 2r2) w57 At point D, the following equation is satisfied, each ball 52 rolling without slipping in its track of the inner race 54 (relation D ). (R2 + 1-2) 0) 58 + (r2) w52CD = (R2) w54 By injecting the result for w54 of relation 1 above in the relation D above, the following relation is obtained (relation 2 ). w52CD = w58 ((2R2 (R1 + r1) / R1r2) û (R2 / r2) -1) By introducing the result of relation 2 above in relation C above, the following result is obtained: 35 w57 = 2 ((R1r2 - R2r1) / (R1 (R2 + 2r2))) For the central body 20 to be fixed when the wheel is turning, it is necessary that w57 = 0 irrespective of the value of the rotation speed w54 of the steering wheel 10. In order for this condition to be verified, it is necessary that R1r2-R2r1 = 0, that is to say: R1 / R2 = r1 / r2 In the embodiment shown in the figures, the radii R1 and R2 are identical. and the r1 and r2 are identical. The dimensional ratio above is respected and the central body 20 is fixed. As the rotational speed of the central body 20 is different from the speed of rotation of the steering wheel according to the values chosen for the respective radii R1, R2, r1 and r2 of the raceways and balls, the central body 20 is rotatably decoupled. of the steering wheel 10, that is to say that the rotation speed of the steering wheel is not communicated integrally to the central body. In the embodiment described above, in which the two bearings of the assembly 50 are identical, the rotational movement of the steering wheel is not transmitted to the central body. Given the rotational decoupling inducing a rotation speed difference of the flywheel when it rotates relative to the central body, to supply the safety airbag release and to connect the control buttons to their equipment, the steering device includes rotary contacts 80 type brushes or helical web type on the one hand between the frame 40 and the flywheel 10, and secondly between the flywheel 10 and the central body 20. Cables pass through the hole 18 of the steering wheel 10 and in the hole 32 of the central body 20. Advantageously, the device is compact and economical. The use of the cage 58 for the rotation of the steering wheel 10 saves space and optimizes the number of parts required. The compactness also results from the fact that the bearing of the assembly 50 on the side of the central body 20 is housed in the outer housing 34 of the central body 20 and the fact that the stop 70 and the head of the screw 68 are housed in the central housing. 36 of the central body 20. The presence of a rotating contact 80 between the wheel 10 and the central body 20 in the inner volume of the inner ring 54 also optimizes the use of space. Advantageously, the preload of the bearing assembly 50 decouples the central body relative to the steering wheel without disturbing the feeling that the driver has turning the steering wheel, since the bearing assembly 50 prestressed causes virtually no friction or play, unlike the gear systems of the state of the art.
Avantageusement, comme la cage 54 est montée sans jeu par rapport à l'arbre 12 de colonne de direction grâce aux éléments de glissement 62 des logements 60 et au montage précontraint des billes 52 guidant la cage par rapport au bâti, le volant est monté sans jeu et le dispositif selon l'invention ne nuit pas à la sensation que le conducteur a en tournant le volant. En variante non représentée, sans nuire à l'ergonomie du poste de conduite, l'ensemble de roulement 50 autorise une petite rotation du corps central 20 quand le volant tourne, par exemple une rotation de vingt degrés quand le volant est en butée. Dans ce cas, l'ensemble de roulement ne respecte pas strictement le rapport de dimensions R1/R2 = r1/r2, en s'en écartant par exemple de moins de dix pourcents. Advantageously, as the cage 54 is mounted without clearance with respect to the steering column shaft 12 thanks to the sliding elements 62 of the housings 60 and the prestressed mounting of the balls 52 guiding the cage relative to the frame, the steering wheel is mounted without game and the device according to the invention does not affect the feeling that the driver has turning the steering wheel. In a variant not shown, without harming the ergonomics of the driving position, the bearing assembly 50 allows a small rotation of the central body 20 when the wheel rotates, for example a rotation of twenty degrees when the steering wheel is in abutment. In this case, the bearing assembly does not strictly respect the dimension ratio R1 / R2 = r1 / r2, for example deviating from it by less than ten percent.
Dans tous les cas, si un utilisateur du véhicule cherche à tourner le corps central 20 par exemple quand le volant du véhicule ne tourne pas, par exemple à l'arrêt du véhicule, la chaîne cinématique dans l'ensemble de roulement 50 ne permet pas une telle rotation. Un couple de rotation appliqué sur le corps central 20 tendrait à entraîner à rotation les billes 52 reliées d'une part au bâti 40 par les bagues et d'autre part au volant 10 par la cage. La force à appliquer pour faire tourner le corps central 20 devrait être très importante, en particulier suffisante pour faire glisser les billes au lieu de les faire tourner et actionner le mécanisme de direction. Dans la pratique, l'ensemble de roulement 50 proposé ne permet pas une telle rotation du corps central 20 en exerçant un couple sur ce dernier. En variante non représentée, l'ensemble de roulement comporte une bague intérieure commune aux deux rangées en étant constituée de plusieurs pièces liées entre elles, par exemple deux bagues classiques de roulements reliées par une entretoise, en lieu et place de la bague intérieure ayant une pièce commune aux deux rangées de billes comme représenté sur les figures 1 et 3. En variante non représentée, l'ensemble de roulement comporte deux cages liées entre elles et au volant en lieu et place de la cage commune aux deux rangées de billes. Dans ces deux dernières variantes, il n'y a pas de changement dans le principe de fonctionnement du dispositif de direction selon l'invention par rapport au mode de réalisation représenté sur les figures. En variante non représentée, l'ensemble de roulement comporte deux rangées de rouleaux coniques au lieu des deux rangées de billes, sans entraîner de changement dans le principe de montage ni le principe fonctionnement du dispositif de direction selon l'invention. In any case, if a user of the vehicle seeks to turn the central body 20 for example when the steering wheel of the vehicle does not rotate, for example at the stop of the vehicle, the drive train in the bearing assembly 50 does not allow such a rotation. A rotational torque applied to the central body 20 tends to rotate the balls 52 connected on the one hand to the frame 40 by the rings and on the other hand to the wheel 10 by the cage. The force to be applied to rotate the central body 20 should be very important, particularly sufficient to slide the balls instead of rotating them and actuate the steering mechanism. In practice, the proposed bearing assembly 50 does not allow such a rotation of the central body 20 by exerting a torque on the latter. In variant not shown, the bearing assembly comprises an inner ring common to the two rows being composed of several interconnected parts, for example two conventional rings of bearings connected by a spacer, in place of the inner ring having a common part to the two rows of balls as shown in Figures 1 and 3. In variant not shown, the bearing assembly comprises two cages connected to each other and the steering wheel instead of the cage common to the two rows of balls. In these last two variants, there is no change in the operating principle of the steering device according to the invention with respect to the embodiment shown in the figures. In variant not shown, the bearing assembly comprises two rows of tapered rollers instead of the two rows of balls, without causing a change in the mounting principle or the operating principle of the steering device according to the invention.