FR3098183A1 - Système de direction assistée avec butée d’arrêt pour écrou de blocage intégrée au carter réducteur - Google Patents

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Abstract

Système de direction assistée (1) pour véhicule automobile, comprenant : - un module de direction (2) comprenant un carter de direction (20) à l’intérieur duquel est monté coulissante une crémaillère de direction ; et - un module d’assistance (3) comprenant un carter réducteur (30) fixé sur une coupole du carter de direction et à l’intérieur duquel est monté un réducteur à engrenage comprenant une vis sans fin entraînée par un moteur d’assistance et qui engrène sur une roue tangente (41) liée en rotation à un arbre de sortie (5) muni d’un pignon (50) en prise avec la crémaillère de direction et monté tournant dans un roulement (61) porté par un palier (33) prévu sur le carter réducteur, et un écrou de blocage (7) est vissé à l’intérieur du palier en butée contre le roulement, cet écrou étant disposé face à une face interne (23) de la coupole de laquelle saille au moins une butée d’arrêt (27) en regard de l’écrou à une distance (DJ) permettant un arrêt de l’écrou en cas de dévissage. Figure de l’abrégé : Figure 4

Description

Système de direction assistée avec butée d’arrêt pour écrou de blocage intégrée au carter réducteur
L’invention se rapporte à un système de direction assistée pour véhicule automobile.
De manière classique, un système de direction assistée comprend un module de direction à crémaillère pourvu d’un carter de direction à l’intérieur duquel est monté coulissante une crémaillère de direction munies de deux extrémités prévues pour être accouplées à des biellettes de direction respectives, elles-mêmes raccordées à des boîtiers de rotule côté roue associés respectivement aux roues directrices droite et gauche du véhicule automobile.
Pour assurer l’assistance, il est également prévu un module d’assistance comprenant un carter réducteur fixé le carter de direction et à l’intérieur duquel est monté un réducteur à engrenage comprenant une vis sans fin entraînée par un moteur d’assistance, généralement électrique, et qui engrène sur une roue tangente liée en rotation à un arbre de sortie muni d’un pignon en prise avec la crémaillère de direction. Ainsi, un couple moteur additionnel (ou éventuellement un couple résistant) peut être transmis à l’arbre de sortie, et donc au pignon en prise avec la crémaillère de direction, ce couple additionnel s’ajoutant au couple exercé manuellement par le conducteur du véhicule automobile, sur le volant de direction lié à la colonne de direction accouplée à la crémaillère de direction.
D’une manière précise, l’arbre de sortie est monté tournant à l’intérieur du carter réducteur et du carter de direction au moyen d’au moins un premier roulement porté par un premier palier prévu sur le carter réducteur entre la roue tangente et le pignon, et un écrou de blocage est vissé à l’intérieur du premier palier en butée contre le premier roulement.
Cet écrou de serrage a pour fonction de bloquer le premier roulement en maintenant une pré-charge de serrage sur ce premier roulement, de sorte que ce premier soit contraint dans le premier palier du carter réducteur.
Cependant, il est observé qu’un écrou de blocage seul, classiquement réalisé en acier, ne permet pas d’assurer un maintien de la pré-charge de serrage dans un carter réducteur généralement en aluminium quel que soit la température, et particulièrement à haute température. En effet, à haute température, la différence de matière (aluminium/acier) et donc de coefficient de dilatation thermique conduit à une perte de la pré-charge de serrage exercé par l’écrou de blocage sur le premier roulement.
Pour répondre à cette problématique de perte de la pré-charge de serrage, il est donc connu d’employer soit un sertissage de l’écrou de blocage entre cuir et chair sur le premier palier du carter réducteur, soit un contre-écrou rajouté après l’écrou de blocage (de sorte que cet écrou de blocage soit intercalé entre le premier roulement et le contre-écrou), dans l’objectif de garantir un non desserrage de l’écrou de blocage et ainsi favoriser le maintien de la pré-charge de serrage exercé par l’écrou de blocage sur le premier roulement quel que soit la température (y compris à haute température).
Cependant, la solution avec sertissage n’est pas satisfaisante, car la bonne qualité du sertissage n’est aujourd’hui contrôlable que par un procédé destructif, de sorte qu’il est impossible de contrôler l’intégralité des pièces et ainsi garantir la bonne réalisation de ce sertissage. Aussi, en cas de réalisation incorrecte du sertissage, les risques de desserrage de l’écrou de blocage et donc de perte (par dévissage complet) de cet écrou de blocage sont élevés.
En outre, la solution avec contre-écrou n’est pas non plus satisfaisante, principalement en raison du surcoût engendré par l’emploi d’une pièce supplémentaire, le contre-écrou, et par l’opération supplémentaire de montage du contre-écrou.
L’invention se propose de résoudre en tout ou partie les inconvénients précités, en proposant une solution qui permet de garantir que l’écrou de blocage ne se desserrera pas complètement malgré les dilatations thermiques.
Un autre but de l’invention est de proposer une solution peu coûteuse, en particulier en permettant de se passer d’un contre-écrou.
A cette fin, l’invention propose un système de direction assistée pour véhicule automobile, comprenant :
- un module de direction à crémaillère comprenant un carter de direction à l’intérieur duquel est monté coulissante une crémaillère de direction munie de deux extrémités prévues pour être accouplées à des biellettes de direction respectives, dans lequel le carter de direction présente une coupole ouverte autorisant un accès à la crémaillère de direction ; et
- un module d’assistance comprenant un carter réducteur fixé sur la coupole ouverte du carter de direction et à l’intérieur duquel est monté un réducteur à engrenage comprenant une vis sans fin entraînée par un moteur d’assistance et qui engrène sur une roue tangente liée en rotation à un arbre de sortie muni d’un pignon en prise avec la crémaillère de direction, cet arbre de sortie étant monté tournant à l’intérieur du carter réducteur et du carter de direction au moyen d’au moins un premier roulement porté par un premier palier prévu sur le carter réducteur entre la roue tangente et le pignon, et un écrou de blocage est vissé à l’intérieur du premier palier en butée contre le premier roulement, ledit écrou de blocage étant disposé face à une face interne de la coupole ouverte du carter de direction ;
le système de direction assistée selon l’invention étant remarquable en ce que le carter réducteur présente au moins une butée d’arrêt faisant saillie de la face interne de la coupole ouverte et disposée en face de l’écrou de blocage à une distance prédéterminée permettant un arrêt de l’écrou de blocage en cas de dévissage, de sorte que cet écrou de blocage puisse se dévisser que partiellement avant d’être en arrêt contre cette au moins une butée d’arrêt.
Ainsi, l’invention propose une solution qui remédie aux inconvénients précités, en proposant à l’intérieur du carter de direction une forme spécifique (la ou les butées d’arrêt) en vis-à-vis de l’écrou de blocage ce qui permet de se passer du contre-écrou décrit ci-dessus et ce qui permet que, en cas de défaillance, l’écrou de blocage pourra se desserrer seulement en partie.
Ainsi, si l’écrou de blocage se desserre, il viendra en arrêt contre la au moins une butée d’arrêt, ce qui générera éventuellement un bruit mais en aucun cas une défaillance complète, car au moins une butée d’arrêt permet d’éviter un dévissage complet de l’écrou de blocage et donc une perte de l’écrou, avec pour conséquence d’éviter une perte de maintien de l’arbre de sortie et une casse ou un dysfonctionnement d’une partie du système de direction assistée.
Avec l’invention, l’utilisateur sera même averti du desserrage de l’écrou de blocage par un bruit (du fait du contact entre l’écrou de blocage et la au moins une butée d’arrêt), permettant avantageusement d’intervenir rapidement sur le système de direction assistée en ouvrant le carter réducteur et en resserrant l’écrou de blocage.
Selon une caractéristique, au moins une butée d’arrêt vient de matière avec la coupole ouverte du carter de direction. Autrement dit, la coupole ouverte du carter de direction et la ou les butées d’arrêt sont formées d’un seul tenant, par exemple en aluminium.
Selon une possibilité, au moins une butée d’arrêt est réalisée par un procédé de fonderie avec la coupole ouverte.
Selon une autre possibilité, au moins une butée d’arrêt est réalisée de manière brute, sans retouche d’usinage, favorisant une réduction du coût de réalisation de cette ou ces butées d’arrêt.
Dans une réalisation particulière, plusieurs butées d’arrêt sont réparties en cercle autour de l’arbre de sortie.
Selon une possibilité, les plusieurs butées d’arrêt sont réparties régulièrement autour de l’arbre de sortie, avec des angles réguliers entre chacune des plusieurs butées d’arrêt.
Selon une autre possibilité, les plusieurs butées d’arrêt comprennent trois butées d’arrêt réparties régulièrement autour de l’arbre de sortie, avec des angles réguliers de 120 degrés entre chacune des trois butées d’arrêt.
Selon une variante, les plusieurs butées d’arrêt comprennent deux, quatre, cinq, six ou plus butées d’arrêt.
Selon une variante, une unique butée d’arrêt est prévue, une telle butée d’arrêt étant par exemple réalisée sous une forme d’anneau.
Dans un mode de réalisation particulier, l’arbre de sortie comprend :
- une première portion d’extrémité disposée dans le carter réducteur et autour de laquelle est montée et liée en rotation la roue tangente, et
- une seconde portion d’extrémité disposée dans le carter de direction et qui prolonge le pignon ;
où l’arbre de sortie est monté tournant au moyen aussi d’un second roulement monté autour de la seconde portion d’extrémité de l’arbre de sortie et porté par un second palier prévu sur le carter de direction.
Dans une réalisation avantageuse, l’écrou de blocage fait l’objet d’un sertissage entre cuir et chair sur le premier palier du carter réducteur.
En effet, l’invention permet d’utiliser la solution classique avec sertissage, sans contre écrou, de sorte que, en cas de défaillance du sertissage (par exemple du fait d’une mauvaise réalisation de celui-ci), l’ajout de la ou des butées d’arrêt permet de garantir que l’écrou de blocage ne se desserrera pas complètement malgré les dilatations thermiques.
L’invention concerne aussi un véhicule automobile équipé d’un système de direction assistée selon l’invention.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
est une vue schématique en perspective et en éclatée d’un système de direction assistée selon un exemple de réalisation de l’invention ;
est une vue schématique zoomée sur la zone II de Figure 1, pour visualiser de plus près la coupole ouverte du carter de direction avec ses butées d’arrêt ;
est une vue schématique en coupe du système de direction assistée de la Figure 1, selon un plan de coupe sectionnant l’arbre de sortie dans sa longueur ;
est une vue schématique en coupe du système de direction assistée de la Figure 1, selon un autre plan de coupe sectionnant l’arbre de sortie dans sa longueur, accompagnée d’un zoom sur une zone montrant une butée d’arrêt et une partie de l’écrou de blocage.
En référence à la Figure 1, un système de direction assistée 1 pour véhicule automobile, selon l’invention comprend un module de direction 2 à crémaillère comprenant un carter de direction 20 à l’intérieur duquel est monté coulissante une crémaillère de direction 9 selon un axe longitudinal X, où cette crémaillère de direction 9 est munie de deux extrémités 91 prévues pour être accouplées à des biellettes de direction respectives (non illustrées).
Par ailleurs, ce carter de direction 20 présente une coupole ouverte 21 autorisant un accès à la crémaillère de direction 9, où cette coupole ouverte 21 présente en bordure un palier intérieure 22 annulaire prolongée par une face interne 23 de forme tronconique. Cette face interne 23 de la coupole ouverte 21 est prolongée par un conduit intérieur 24 cylindrique, prolongée par un second palier 25 prévu dans le carter de direction 20 pour recevoir un second roulement 62.
De plus, le carter de direction 20 présente des trous 26 prévus autour de la coupole ouverte 21 pour le passage de vis 8.
En référence à la Figure 1, le système de direction assistée 1 comprend en outre un module d’assistance 3 comprenant un carter réducteur 30 fixé sur la coupole ouverte 21 du carter de direction 20. Plus précisément, le carter réducteur 30 présente un cylindre d’emmanchement 31 qui est monté à l’intérieur du palier intérieure 22 de la coupole ouverte 21. Ce cylindre d’emmanchement 31 présente un premier palier 33 qui débouche en regard de la face interne 23 de la coupole ouverte 21.
Par ailleurs, le carter réducteur 30 est fixé sur le carter de direction 20 au moyen des vis 8 qui traversent les trous 26 pour être vissés dans des trous 36 prévus sur le carter réducteur 30 autour du cylindre d’emmanchement 31.
Le module d’assistance 3 comprend, à l’intérieur du carter réducteur 30, un réducteur à engrenage 4 comprenant une vis sans fin 40 entraînée par un moteur d’assistance (non illustrée) et qui engrène sur une roue tangente 41 liée en rotation à un arbre de sortie 5 muni d’un pignon 50 en prise avec la crémaillère de direction 21 ; où cet arbre de sortie 5 s’étend selon un axe transversal Y qui est transversal, voire orthogonal, à l’axe longitudinal X.
L’arbre de sortie 50 comprend :
- une première portion d’extrémité 51 disposée dans le carter réducteur 30 et autour de laquelle est montée et liée en rotation la roue tangente 41,
- une seconde portion d’extrémité 52 disposée dans le carter de direction 20 et qui prolonge le pignon 50 ;
- le pignon 50 qui forme une portion de vis sans fin s’étendant à l’intérieur du conduit intérieur 24 du carter de direction 20 ; et
- une portion intermédiaire 53, entre le pignon 50 et la première portion d’extrémité 51, et qui s’étend à entre le carter réducteur 30 et le carter de direction 20.
L’arbre de sortie 5 est monté tournant à l’intérieur du carter réducteur 30 et du carter de direction 20 au moyen au moyen des deux roulements 61, 62 suivants :
- un premier roulement 61 monté autour de la portion intermédiaire 53 de l’arbre de sortie 5 et porté par le premier palier 33 prévu à l’intérieur du cylindre d’emmanchement 31 du carter réducteur 30, entre la roue tangente 41 et le pignon 50 ; et
- le second roulement 62 monté autour de la seconde portion d’extrémité 52 de l’arbre de sortie 5 et porté par le second palier 25 prévu sur le carter de direction 20.
Il est également prévu un écrou de blocage 7 qui est vissé à l’intérieur du premier palier 33 en butée contre le premier roulement 61, et plus spécifiquement contre une cage externe du premier roulement 61. Ainsi, ce premier palier 33 présente une portion taraudée pour le vissage de l’écrou de blocage 7, suivie d’une portion lisse pour recevoir le premier roulement 61, et plus spécifiquement la cage externe du premier roulement 61.
Il peut également être prévu un écrou intérieur ou une rondelle intérieure 70 monté autour de la portion intermédiaire 53 de l’arbre de sortie 5, et venant en butée contre le premier roulement 61, et plus spécifiquement contre une cage interne du premier roulement 61 ; cet écrou intérieur ou cette rondelle intérieure 70 étant ainsi entouré par l’écrou de blocage 7.
L’écrou de blocage 7, une fois vissé contre le premier roulement 61, ne dépasse pas du premier palier 33 et est disposé face à la face interne 23 de la coupole ouverte 21 du carter de direction 20.
Comme visible sur les Figures 2 et 3, le carter réducteur 20 présente plusieurs butées d’arrêt 27 faisant saillie de la face interne 23 de la coupole ouverte 21. Ces butées d’arrêt 27 viennent de matière avec la coupole ouverte 21 du carter de direction 20, et elles sont par exemple réalisées par un procédé de fonderie aluminium avec la coupole ouverte 21, de manière brute c’est-à-dire sans retouche d’usinage de ces butées d’arrêt 27.
Comme visible sur la Figure 2, ces butées d’arrêt 27 sont réparties en cercle régulièrement autour de l’axe transversal Y (et donc autour de l’arbre de sortie 5 en situation), avec des angles réguliers entre chacune des butées d’arrêt 27. Dans l’exemple non limitatif illustré sur les Figures, les butées d’arrêt 27 sont au nombre de trois et sont réparties régulièrement en cercle, avec des angles réguliers de 120 degrés entre chacune des trois butées d’arrêt 27.
Comme visible sur les Figures 3 et 4, ces butées d’arrêt 27 sont disposées en face de l’écrou de blocage 7 à une distance DJ prédéterminée (distance mesurée parallèlement à l’axe transversal Y – visible en Figure 5) permettant un arrêt de l’écrou de blocage 7 en cas de dévissage, de sorte que cet écrou de blocage 7 puisse se dévisser que partiellement avant d’être en arrêt contre ces butées d’arrêt 7.
Autrement dit, l’écrou de blocage 7 présente une longueur de dévissage qui correspond à la longueur nécessaire pour que l’écrou de blocage 7 soit complètement dévissé et donc soit perdu hors du premier palier 33, et la distance DJ est inférieure à cette longueur de dévissage, de sorte que l’écrou de blocage 7 ne puisse pas parcourir cette longueur de dévissage et donc ne puisse pas être perdu, car l’écrou de blocage 7 viendra buter contre les butées d’arrêt 27 seulement après avoir parcouru cette distance DJ.
Dans le cas où l’écrou de blocage 7 est quasiment arasant avec le début de la portion taraudée du premier palier 33, alors la longueur de dévissage est quasiment équivalente à la largeur de l’écrou de blocage 7. De manière avantageuse, la distance DJ est inférieure à 0,25 fois la longueur de dévissage, voire de l’ordre de 0,1 à 0,2 fois la longueur de dévissage.

Claims (10)

  1. Système de direction assistée (1) pour véhicule automobile, comprenant :
    - un module de direction (2) comprenant un carter de direction (20) à l’intérieur duquel est monté coulissante une crémaillère de direction (9) munie de deux extrémités (91) prévues pour être accouplées à des biellettes de direction respectives, dans lequel le carter de direction (20) présente une coupole ouverte (21) autorisant un accès à la crémaillère de direction (9) ; et
    - un module d’assistance (3) comprenant un carter réducteur (30) fixé sur la coupole ouverte (21) du carter de direction (20) et à l’intérieur duquel est monté un réducteur à engrenage (4) comprenant une vis sans fin (40) entraînée par un moteur d’assistance et qui engrène sur une roue tangente (41) liée en rotation à un arbre de sortie (5) muni d’un pignon (50) en prise avec la crémaillère de direction (9), ledit arbre de sortie (5) étant monté tournant à l’intérieur du carter réducteur (30) et du carter de direction (20) au moyen d’au moins un premier roulement (61) porté par un premier palier (33) prévu sur le carter réducteur (30) entre la roue tangente (41) et le pignon (50), et un écrou de blocage (7) est vissé à l’intérieur du premier palier (33) en butée contre le premier roulement (61), ledit écrou de blocage (7) étant disposé face à une face interne (23) de la coupole ouverte (21) du carter de direction (20) ;
    ledit système de direction assistée (1) étant caractérisé en ce que le carter réducteur (30) présente au moins une butée d’arrêt (27) faisant saillie de la face interne (23) de la coupole ouverte (21) et disposée en face de l’écrou de blocage (7) à une distance (DJ) prédéterminée permettant un arrêt de l’écrou de blocage (7) en cas de dévissage, de sorte que ledit écrou de blocage (7) puisse se dévisser que partiellement avant d’être en arrêt contre ladite au moins une butée d’arrêt (27).
  2. Système de direction assistée (1) selon la revendication 1, dans lequel au moins une butée d’arrêt (27) vient de matière avec la coupole ouverte (21) du carter de direction (20).
  3. Système de direction assistée (1) selon la revendication 2, dans lequel au moins une butée d’arrêt (27) est réalisée par un procédé de fonderie avec la coupole ouverte (21).
  4. Système de direction assistée (1) selon la revendication 3, dans lequel au moins une butée d’arrêt (27) est réalisée de manière brute, sans retouche d’usinage.
  5. Système de direction assistée (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant plusieurs butées d’arrêt (27) réparties en cercle autour de l’arbre de sortie (5).
  6. Système de direction assistée (1) selon la revendication 5, dans lequel les plusieurs butées d’arrêt (27) sont réparties régulièrement autour de l’arbre de sortie (5), avec des angles réguliers entre chacune des plusieurs butées d’arrêt (27).
  7. Système de direction assistée (1) selon la revendication 6, dans lequel les plusieurs butées d’arrêt (27) comprennent trois butées d’arrêt (27) réparties régulièrement autour de l’arbre de sortie (5), avec des angles réguliers de 120 degrés entre chacune des trois butées d’arrêt (27).
  8. Système de direction assistée (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’arbre de sortie (5) comprend :
    - une première portion d’extrémité (51) disposée dans le carter réducteur (30) et autour de laquelle est montée et liée en rotation la roue tangente (41), et
    - une seconde portion d’extrémité (52) disposée dans le carter de direction (20) et qui prolonge le pignon (50) ;
    où ledit arbre de sortie (5) est monté tournant au moyen aussi d’un second roulement (62) monté autour de la seconde portion d’extrémité (52) de l’arbre de sortie (5) et porté par un second palier (25) prévu sur le carter de direction (20).
  9. Système de direction assistée (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’écrou de blocage (7) fait l’objet d’un sertissage entre cuir et chair sur le premier palier (33) du carter réducteur (30).
  10. Véhicule automobile équipé d’un système de direction assistée (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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