FR2993849A1 - Steering unit for vehicle i.e. car, has control device comprising steering rack and assisting device for steering wheels, where part of assisting device is placed inside hollow portion of bearing structure - Google Patents

Steering unit for vehicle i.e. car, has control device comprising steering rack and assisting device for steering wheels, where part of assisting device is placed inside hollow portion of bearing structure Download PDF

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Abstract

The unit (1) has a bearing structure (2) i.e. cradle, placed between wheels (5) and a hollow portion (21). A control device comprises a steering rack (53) and an assisting device (54) for steering the wheels. A part of the assisting device is placed inside the hollow portion of the bearing structure. A wall of the hollow portion of the bearing structure forms an external casing for the part of the assisting device. The part of the assisting device comprises an electrical motor. The steering rack is placed in another hollow portion of the bearing structure. The bearing structure whose extruded part is made of light alloy such as aluminum alloy.

Description

993 84 9 1 TRAIN DIRECTIONNEL DE VEHICULE ET VEHICULE COMPORTANT UN TEL TRAIN DIRECTIONNEL L'invention concerne un train directionnel de véhicule et un véhicule comportant un tel train directionnel.The invention relates to a directional train of a vehicle and a vehicle comprising such a directional train.

Elle concerne principalement un train directionnel de véhicule comportant deux roues, une structure portante telle qu'un berceau disposée entre les deux roues, le berceau ayant au moins une première partie creuse, le train comportant en outre un dispositif de commande de direction assistée des roues qui comporte une crémaillère de direction et un moteur d'assistance de direction. Le document FR2 859 155 décrit un véhicule automobile qui comprend un train avant directionnel d'un véhicule comportant deux roues, une structure portante telle qu'un berceau disposée entre les deux roues, le berceau ayant au moins une première partie creuse. Le train avant directionnel comporte en outre un dispositif de commande de direction assistée des roues. Le berceau est formé en deux parties en forme de coquilles réalisées en tôle embouties. Les deux parties délimitent un volume intérieur creux dans lequel est disposée une crémaillère de direction. L'accès à la crémaillère se fait alors par les ouvertures latérales formée de chaque côté du berceau et permettant le passage des bras de commande de braquage des roues. Mais un tel montage n'est pas possible dans le cas d'une direction assistée comportant une un dispositif d'assistance déportée, tel qu'un moteur électrique, car il devient alors impossible de positionner en même temps la crémaillère et le moteur d'assistance, l'ensemble étant trop volumineux. Le montage d'une courroie au travers du berceau pour relier la crémaillère de direction au moteur d'assistance qui est alors positionné à l'extérieur du berceau, n'est de même pas une solution satisfaisante. Un tel berceau n'est pas adapté pour un dispositif de commande de direction assistée des roues qui utilise un moteur d'assistance déporté.It mainly concerns a two wheel vehicle directional train, a supporting structure such as a cradle disposed between the two wheels, the cradle having at least a first hollow portion, the train further comprising a wheel power steering control device. which includes a steering rack and a steering assistance engine. The document FR2 859 155 describes a motor vehicle which comprises a directional front train of a vehicle comprising two wheels, a supporting structure such as a cradle disposed between the two wheels, the cradle having at least a first hollow portion. The directional front axle further includes a power steering control device for the wheels. The cradle is formed in two parts in the form of shells made of pressed sheet metal. The two parts delimit a hollow interior volume in which is arranged a steering rack. Access to the rack is then through the side openings formed on each side of the cradle and allowing the passage of the wheel steering control arms. But such an assembly is not possible in the case of a power steering comprising a remote assistance device, such as an electric motor, because it then becomes impossible to position at the same time the rack and the engine of assistance, the whole being too large. The mounting of a belt through the cradle to connect the steering rack to the assistance engine which is then positioned outside the cradle, is likewise not a satisfactory solution. Such a cradle is not suitable for a wheel power steering control device which uses a remote assistance engine.

L'invention a pour objectif de résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant un train directionnel permettant le montage d'un dispositif deThe aim of the invention is to solve the problems of the prior art by proposing a directional train enabling the mounting of a device for

Claims (10)

REVENDICATIONS1. commande de direction assistée des roues qui permette un montage compact de l'ensemble tout en offrant une bonne protection du dispositif d'assistance. Un tel train directionnel devant être peu onéreux à produire. L'invention a pour objet un train directionnel de véhicule, en particulier de véhicule automobile, comportant deux roues, une structure portante telle qu'un berceau disposée entre les roues et ayant au moins une première partie creuse, le train comportant en outre un dispositif de commande de direction assistée des roues comportant une crémaillère de direction et un dispositif d'assistance, tel qu'une première partie du dispositif d'assistance est disposée à l'intérieur de la première partie creuse du berceau. Selon une première caractéristique de l'invention, la paroi de la première partie creuse du berceau forme un carter extérieur pour la première partie du dispositif d'assistance. Selon le mode de réalisation préférentiel, la première partie du dispositif d'assistance comporte un moteur électrique, la paroi de la première partie creuse du berceau formant le carter extérieur du moteur électrique. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, le berceau comporte une seconde partie creuse, la crémaillère de direction étant disposée dans la seconde partie creuse du berceau. Selon le mode de réalisation préférentiel, la seconde partie creuse du berceau forme un carter extérieur pour la crémaillère de direction. Selon une troisième caractéristique de l'invention, au moins une partie du berceau est réalisée par extrusion, de manière à former lors de cette extrusion la première creuse du berceau. Le berceau est donc soit, réalisé en plusieurs parties extrudées fixées entres elles ou réalisé en une seule partie extrudée, de manière à former lors de l'extrusion la première partie creuse. Selon un second mode de réalisation de l'invention, au moins une partie du berceau est réalisée par assemblage de tôles embouties. Il est aussi possible qu'une partie du berceau soit réalisée par extrusion et qu'une autre partie soit réalisée au moyen de tôles embouties.Selon l'invention, les parties extrudées sont réalisées dans un alliage léger tel qu'un alliage d'aluminium. La présente invention concerne aussi un véhicule comportant un train directionnel comportant au moins une des caractéristiques précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins parmi lesquels : - La figure 1 représente une vue partielle, en perspective, d'un train avant directionnel 1 d'un véhicule selon l'invention ; et - La figure 2 représente une vue latérale suivant un axe Y transversal du train avant directionnel selon l'invention. La figure 1 représente une vue partielle, en perspective, d'un train avant directionnel 1 d'un véhicule selon l'invention. Le train avant 1 comporte une structure portante 2 telle qu'un berceau, comportant une partie centrale formant une traverse, sensiblement alignée suivant un axe transversal Y, et deux parties d'extrémités 3 positionnées de part et d'autre de la traverse. Les parties d'extrémités 3 forment des supports pour des bras de suspension soutenant les roues avant directionnelles du véhicule (les roues et les bras de suspension n'étant pas représentés). Le train avant 1 comporte aussi un dispositif de commande directionnel 5 des roues, formé d'une colonne de direction (non représentée) reliée au pignon de direction 51, une crémaillère de direction 53 commandée par le pignon de direction 51 et des bras de commande de direction 52 qui prolongent chacune des deux extrémités latérales de la crémaillère de direction 53 et qui sont reliés aux roues du véhicule. La crémaillère de direction 53 est du type assistée, comportant un dispositif d'assistance de la crémaillère 53. Le dispositif d'assistance comporte comme moteur d'assistance 54, tel qu'un moteur électrique. Sur cette figure le moteur d'assistance 54 est représenté par transparence au travers du berceauREVENDICATIONS1. power steering wheel control that allows compact assembly of the assembly while providing a good protection of the assistance device. Such a directional train must be inexpensive to produce. The invention relates to a directional train of a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising two wheels, a supporting structure such as a cradle disposed between the wheels and having at least a first hollow portion, the train further comprising a device wheel power steering control system comprising a steering rack and an assist device, such as a first portion of the assistance device is disposed within the first hollow part of the cradle. According to a first characteristic of the invention, the wall of the first hollow part of the cradle forms an outer casing for the first part of the assistance device. According to the preferred embodiment, the first part of the assistance device comprises an electric motor, the wall of the first hollow part of the cradle forming the outer casing of the electric motor. According to a second characteristic of the invention, the cradle comprises a second hollow part, the steering rack being arranged in the second hollow part of the cradle. According to the preferred embodiment, the second hollow part of the cradle forms an outer casing for the steering rack. According to a third characteristic of the invention, at least part of the cradle is made by extrusion, so as to form during this extrusion the first hollow of the cradle. The cradle is either made of several extruded parts fixed together or made in a single extruded part, so as to form during the extrusion the first hollow part. According to a second embodiment of the invention, at least part of the cradle is made by assembling stamped sheets. It is also possible that part of the cradle is made by extrusion and another part is made by means of stamped sheets. According to the invention, the extruded parts are made of a light alloy such as an aluminum alloy. . The present invention also relates to a vehicle comprising a directional train comprising at least one of the preceding characteristics. Other features and advantages of the present invention will be better understood with the aid of the description given by way of example and with reference to the drawings among which: FIG. 1 represents a partial view, in perspective, of a train directional front 1 of a vehicle according to the invention; and FIG. 2 represents a lateral view along a transverse Y axis of the directional front axle according to the invention. FIG. 1 represents a partial view, in perspective, of a directional front train 1 of a vehicle according to the invention. The front axle 1 comprises a supporting structure 2 such as a cradle, comprising a central portion forming a cross member substantially aligned along a transverse axis Y, and two end portions 3 positioned on either side of the cross member. The end portions 3 form supports for suspension arms supporting the directional front wheels of the vehicle (the wheels and the suspension arms are not shown). The front axle 1 also comprises a directional control device 5 of the wheels, formed of a steering column (not shown) connected to the steering pinion 51, a steering rack 53 controlled by the steering pinion 51 and control arms steering 52 which extend each of the two lateral ends of the steering rack 53 and which are connected to the wheels of the vehicle. The steering rack 53 is of the assisted type, comprising a device for assisting the rack 53. The assistance device comprises as assistance motor 54, such as an electric motor. In this figure the assistance motor 54 is represented by transparency through the cradle 2. Selon l'invention, le moteur d'assistance 54 est positionné dans une première partie creuse 21 du berceau 2. Seule une extrémité du moteur d'assistance 54, qui forme une poulie d'entraînement 55, fait saillie de la partie creuse 21. Unecourroie 56 relie la poulie d'entraînement 55 à une poulie entrainée 57 de la crémaillère de direction 53 pour fournir l'assistance au dispositif de commande directionnel 5 des roues. Un cache amovible 58 permet une fois retiré, d'accéder à la courroie 56 et forme une fois positionné, une protection à la courroie 56. Ainsi, une fois le cache amovible 58 positionné, le moteur d'assistance 54 et la courroie 56 sont protégées des agressions extérieures telles que des pierres ou de la pluie. Un positionnement du moteur d'assistance 54 dans la cavité 21 du berceau 2 et la présence du cache amovible 58 offre aussi une bonne protection permettant d'éviter des pannes et permettant de prolonger la durée de vie du moteur d'assistance 54 et la courroie 56. La figure 2 représente une vue latérale, suivant l'axe transversal Y, tel que représenté en figure 1, du train avant 1 selon l'invention. Sur cette figure n'est pas représenté le cache amovible 58, tel que représenté en figure 1, rendant directement visible le moteur d'assistance 54, la courroie 56, la poulie d'entraînement 55 et la poulie entraînée 57. Sur cette figure est plus particulièrement visible la structure interne de la traverse et des parties d'extrémité 3 du berceau 2. Selon le mode de réalisation représentée, la traverse et les parties d'extrémités 3 forment une seule pièce obtenue par un procédé de fabrication par extrusion. La structure du berceau 2 réalisée par extrusion se compose de cavités traversantes 32 délimitées par des parois 31 fines alignées suivant le sens d'extrusion du berceau 2. Le sens d'extrusion du berceau 2 est choisi pour que les cavités 32 et les parois de délimitation 31 s'étendent principalement suivant l'axe transversal Y. Les parois 31 sont choisies de préférence suffisamment fines pour minimiser au maximum le poids du berceau 2, tout en étant suffisamment épaisses pour résister aux contraintes qui lui sont appliquées. Lors de l'extrusion est formée directement la première partie creuse 21 recevant le moteur d'assistance 54. La paroi latérale de la première partie creuse 21 forme le carter extérieur du moteur d'assistance 54. Il en est de même du carter extérieur de la crémaillère de direction 53 qui est formée par la paroi d'une seconde partie creuse 22 du berceau 2. Après extrusion, des parties du berceau 2 sont découpées de manière à retirer l'excédent de matière présent entre les différentes parties fonctionnelles. Ainsi, lors de l'extrusion est formé des cornes 34 permettant de relier le berceau 2 àla structure du véhicule. Toute la partie du berceau 2 positionnée entre ces deux cornes 34, qui ne présente aucun intérêt fonctionnel, est retirée, libérant du volume pour le montage d'autres éléments et permettant d'alléger le berceau 2. De même, de chaque côté des première 21 et seconde 22 parties creuses, l'excédent de matière est retiré, facilitant à la fois le montage de la crémaillère de direction 53, du moteur d'assistance 54 et permettant le montage de la poulie d'entraînement 55 et la poulie entraînée 57. Le berceau 2 ainsi obtenu étant alors particulièrement rigide et léger et présente un faible coût de fabrication du faite du procédé de fabrication par extrusion utilisé. Les parties du berceau 2 découpées peuvent être refondues pour former un autre berceau 2 extrudé. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et est susceptible de variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, en ce qui concerne la forme et le nombre de cavités 32 formées dans le berceau 2, permettant d'adapter le berceau 2 à différentes contraintes de raideur en torsion et de poids. De même, le berceau peut aussi être réalisé en plusieurs parties extrudées, l'ensemble étant alors assemblé pour former un tel berceau. Il est aussi possible qu'une partie du berceau soit réalisée en tôle embouties et les parties extrudées sont alors solidarisées aux parties en tôle embouties pour former un tel berceau. Selon l'invention, il est avantageux que le berceau 2 soit réalisé dans un alliage léger tel que de l'aluminium, mais d'autres alliages pouvant être extrudés peuvent être utilisés. 2 993 84 9 6 Revendications 1. Train directionnel de véhicule (1), en particulier de véhicule automobile, comportant deux roues, une structure portante (2) telle qu'un berceau disposée entre lesdites roues et ayant au moins une première partie 5 creuse (21), ledit train (1) comportant en outre un dispositif de commande de direction assistée des roues (5) comportant une crémaillère de direction (53) et un dispositif d'assistance (54, 55, 56, 57), caractérisé en ce qu'une première partie (54) du dispositif d'assistance (54, 55, 56, 57) est disposée à l'intérieur de ladite première partie creuse (21) du berceau (2). 10 2. Train directionnel de véhicule (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de la première partie creuse (21) du berceau (2) forme un carter extérieur pour la première partie (54) du dispositif d'assistance (54, 55, 56, 57).2. According to the invention, the assistance motor 54 is positioned in a first hollow portion 21 of the cradle 2. Only one end of the assistance motor 54, which forms a drive pulley 55, protrudes from the hollow portion 21. A belt 56 connects the drive pulley 55 to a driven pulley 57 of the steering rack 53 to provide assistance to the directional control device 5 of the wheels. A removable cover 58 allows once removed, to access the belt 56 and forms once positioned, a protection to the belt 56. Thus, once the removable cover 58 positioned, the assistance motor 54 and the belt 56 are protected from external aggressions such as stones or rain. A positioning of the assistance motor 54 in the cavity 21 of the cradle 2 and the presence of the removable cover 58 also offers good protection to avoid failures and to extend the life of the assistance motor 54 and the belt 56. Figure 2 shows a side view, along the transverse axis Y, as shown in Figure 1, the front train 1 according to the invention. In this figure is not shown the removable cover 58, as shown in Figure 1, making directly visible the assistance motor 54, the belt 56, the drive pulley 55 and the driven pulley 57. In this figure is more particularly visible the internal structure of the cross member and the end portions 3 of the cradle 2. According to the embodiment shown, the cross member and the end portions 3 form a single piece obtained by an extrusion manufacturing process. The structure of the cradle 2 made by extrusion consists of through cavities 32 delimited by thin walls 31 aligned in the extrusion direction of the cradle 2. The extrusion direction of the cradle 2 is chosen so that the cavities 32 and the walls of the cradle 2 delimitation 31 extend mainly along the transverse axis Y. The walls 31 are chosen preferably sufficiently thin to minimize the weight of the cradle 2, while being sufficiently thick to withstand the stresses applied to it. During the extrusion, the first hollow portion 21 receiving the assistance motor 54 is formed directly. The side wall of the first hollow portion 21 forms the outer casing of the assistance motor 54. The same is true of the outer casing the steering rack 53 which is formed by the wall of a second hollow portion 22 of the cradle 2. After extrusion, parts of the cradle 2 are cut so as to remove the excess material present between the different functional parts. Thus, during the extrusion is formed horns 34 for connecting the cradle 2 to the vehicle structure. All the part of the cradle 2 positioned between these two horns 34, which has no functional interest, is removed, releasing volume for the assembly of other elements and to lighten the cradle 2. Similarly, on each side of the first 21 and second 22 hollow parts, the excess material is removed, facilitating both the mounting of the steering rack 53, the assistance motor 54 and allowing the mounting of the drive pulley 55 and the driven pulley 57 The cradle 2 thus obtained is then particularly rigid and light and has a low manufacturing cost of the extrusion manufacturing process used. The portions of the cradle 2 cut can be remelted to form another cradle 2 extruded. Naturally, the invention is not limited to the embodiment described and is capable of alternative embodiments without departing from the scope of the invention as defined by the claims. In particular, with regard to the shape and the number of cavities 32 formed in the cradle 2, to adapt the cradle 2 to different torsional stiffness and weight constraints. Similarly, the cradle can also be made of several extruded parts, the assembly then being assembled to form such a cradle. It is also possible that part of the cradle is made of stamped sheet metal and the extruded parts are then secured to the sheet metal parts stamped to form such a cradle. According to the invention, it is advantageous that the cradle 2 is made of a light alloy such as aluminum, but other alloys that can be extruded can be used. 2 993 84 9 6 Claims 1. Directional train for a vehicle (1), in particular a motor vehicle, comprising two wheels, a supporting structure (2) such as a cradle disposed between said wheels and having at least a first hollow portion (21), said train (1) further comprising a wheel power steering control device (5) having a steering rack (53) and an assisting device (54, 55, 56, 57), characterized in that a first portion (54) of the assist device (54, 55, 56, 57) is disposed within said first hollow portion (21) of the cradle (2). 2. Vehicle directional train (1) according to claim 1, characterized in that the wall of the first hollow portion (21) of the cradle (2) forms an outer casing for the first portion (54) of the assistance device. (54, 55, 56, 57). 3. Train directionnel de véhicule (1) selon la revendication 2, 15 caractérisé en ce que la première partie (54) du dispositif d'assistance (54, 55, 56, 57) comporte un moteur électrique, la paroi de la première partie creuse (21) du berceau (2) formant le carter extérieur du moteur électrique (54).3. Directional vehicle train (1) according to claim 2, characterized in that the first portion (54) of the assistance device (54, 55, 56, 57) comprises an electric motor, the wall of the first part hollow (21) of the cradle (2) forming the outer casing of the electric motor (54). 4. Train directionnel de véhicule (1) selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le berceau (2) comporte une 20 seconde partie creuse (22), la crémaillère de direction (53) étant disposée dans ladite seconde partie creuse (22) du berceau (2).4. Vehicle directional train (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cradle (2) has a second hollow portion (22), the steering rack (53) being disposed in said second portion hollow (22) of the cradle (2). 5. Train directionnel de véhicule (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde partie creuse (22) du berceau (2) forme un carter extérieur pour ladite crémaillère de direction (53).5. Directional vehicle train (1) according to claim 4, characterized in that the second hollow portion (22) of the cradle (2) forms an outer casing for said steering rack (53). 6. Train directionnel de véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie du berceau (2) est réalisée par extrusion, de manière à former lors de ladite extrusion la première partie creuse (21).6. Directional vehicle train (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least a portion of the cradle (2) is made by extrusion, so as to form during said extrusion the first hollow portion ( 21). 7. Train directionnel de véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le berceau (2) est formé en une seule partie extrudée, de manière à former lors de ladite extrusion la première partie creuse (21).7. Directional vehicle train (1) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the cradle (2) is formed in a single extruded portion, so as to form during said extrusion the first hollow portion ( 21). 8. Train directionnel de véhicule (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'au moins une partie extrudée du berceau (2) est réalisée dans un alliage léger, tel qu'un alliage d'aluminium.8. Directional vehicle train (1) according to claim 6 or 7, characterized in that at least one extruded portion of the cradle (2) is made of a light alloy, such as an aluminum alloy. 9. Train directionnel de véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une partie du berceau est réalisée par assemblage de tôles embouties.9. Directional vehicle train (1) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least a portion of the cradle is made by assembling pressed sheets. 10. Véhicule comportant un train directionnel (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.10. Vehicle comprising a directional train (1) according to any one of the preceding claims.
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EP1504983A1 (en) * 2003-08-08 2005-02-09 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Vehicle subframe
DE102006042387A1 (en) * 2006-09-08 2008-03-27 Zf Lenksysteme Gmbh Electrical actuator for use in e.g. servo-steering mechanism, of passenger car and commercial motor vehicle, has housing formed as housing part as single-piece over axial extension area of electric motor

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