FR3103445A1 - Fourreau de colonne de direction comportant un Système de réglage d’une position relative entre deux tubes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un fourreau (103) d’une colonne de direction comportant un tube extérieur (101) et un tube intérieur (102) mobiles en translation et un système de réglage (10) de leur position relative comprenant une vis de réglage (200) de la position axiale des deux éléments et un dispositif de réglage (100) d’un effort résistant s’opposant au mouvement relatif entre les tubes, le dispositif de réglage comprenant un patin de friction et une surface de serrage contre laquelle vient le patin de friction mobile entre des positions d’utilisation et de réglage, le système de réglage comprenant une chaîne cinématique (12) pour qu’au-delà d’un couple résistant seuil transmis par la vis de réglage à un moteur (11) unique qui l’entraîne, son couple est transmis au dispositif de réglage de sorte à déplacer le patin de friction de sa position d’utilisation vers sa position de réglage. (Fig. 2)
Description
Domaine technique de l’invention
L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des colonnes de direction et des systèmes de réglage d’une position relative axiale entre deux éléments en translation.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à un fourreau d’une colonne de direction comportant un système de réglage d’une position axiale relative entre deux éléments constitués par un tube extérieur et un tube intérieur mobiles en translation l’un par rapport à l’autre, afin de permettre un réglage de la position en profondeur d’un volant de direction d’un véhicule, tel qu’un véhicule automobile.
État de la technique antÉrieure
Les volants de direction des véhicules automobiles sont très fréquemment réglables en profondeur et en hauteur grâce à un système de réglage commandé par un utilisateur du véhicule. Un tel système de réglage comprend généralement un mécanisme de réglage situé sur un fourreau d’une colonne de direction du véhicule automobile et peut-être manuel ou électrique. Dans le cas d’un système électrique, un ensemble constitué d’un réducteur à vis sans fin associé à un système vis-écrou convertit le mouvement de rotation d’un moteur électrique en mouvement de translation, ledit moteur électrique étant alors dimensionné pour atteindre la vitesse de réglage souhaitée compte tenu des efforts de frottements présents dans le fourreau de la colonne de direction et plus généralement dans la chaîne cinématique.
Un réglage en profondeur est généralement réalisé au moyen d’un système télescopique à deux tubes: un tube extérieur et un tube intérieur configuré pour translater à l’intérieur du tube extérieur, ledit tube extérieur comprenant un mécanisme de pression tel qu’une vis qui applique un effort sur un tube intérieur. Cet effort est nécessaire pour masquer le jeu de fonctionnement et garantir une raideur minimum de la liaison. Le moteur électrique est alors dimensionné pour atteindre la vitesse de réglage souhaitée compte tenu de ces efforts.
De tels mécanismes de pression comprennent généralement une vis, vissée dans un corps et solidaire du tube extérieur, munie d’une interface permettant de lui appliquer un couple et/ou un angle et un patin de friction frottant sur le tube intérieur. Une fois les différents composants du mécanisme mis en place dans le corps, une procédure de serrage combinant couple et angle permet d’obtenir un effort de compressiond’une valeur prédéterminée souhaitée qui détermine l’effort de pression appliqué sur le tube intérieur par le patin de friction. Une telle procédure de réglage de cette valeur prédéterminée est effectuée une fois en usine lors de la fabrication de la colonne de direction. Ensuite, durant les phases de réglage de la position du volant de direction par un utilisateur, l’effort nécessaire pour effectuer ce réglage en profondeur, qu’il soit manuel ou électrique, doit vaincre cet effort prédéterminé de serrage relatif des deux tubes, correspondant au serrage du patin de friction contre le tube intérieur, afin de pouvoir les translater relativement l’un des tubes par rapport à l’autre.
Dans le cas de véhicules équipés d’un système de conduite autonome, les constructeurs peuvent être amenés à augmenter des courses de réglage de façon à pouvoir dégager plus d’espace pour le conducteur du véhicule dans les phases de conduite où le contrôle du véhicule est assuré de manière automatique. Ces nouvelles courses de réglages peuvent être typiquement deux à cinq fois plus importantes que dans le cas d’un véhicule classique. Avec un mécanisme de réglage classique, cela signifie que les temps de réglage se trouveraient augmentés dans la même proportion. Pour éviter cela, il est demandé par les constructeurs de conserver des temps de réglage similaires aux véhicules classiques en augmentant la vitesse de réglage. Cependant, une telle contrainte conduit à un surdimensionnement des moteurs occasionnant des coûts, une masse et une consommation en énergie électrique supplémentaires.
Il existe donc un besoin de trouver une solution permettant de réduire l’effort de coulissement des deux tubes télescopiques pendant les phases de réglages.
Pour palier de telles contraintes, l’homme du métier a développé plusieurs solutions diverses et variées pour commander électriquement le déplacement d’un patin de friction d’une position d’utilisation, dans laquelle une pression d’utilisation prédéterminée du patin de friction est appliquée contre le tube intérieur, et une position de réglage, dans laquelle une pression de réglage réduite, à savoir inférieure à la pression d’utilisation, est appliquée par le patin de friction de sorte à réduire, dans cette position de réglage, l’effort résistant s’opposant à la translation des tubes extérieur et intérieur du fourreau de la colonne de direction.
Ces solutions connues aujourd’hui sont toutes volumineuses et leurs mécanismes complexes. Par ailleurs, une telle solution implique l’utilisation d’un système de réglage du patin de friction nécessitant d’être parfaitement coordonné avec le réglage d’une vis de réglage de la position axiale relative entre les deux tubestélescopiques. Une telle synchronisation peut être effectuée par une commande électronique parfaitement synchronisée des moteurs électriques pour chacun des réglages, à savoir d’une part de la vis de réglage et, d’autre part, des mécanismes de pression. Toutefois, il résulte d’une telle configuration une consommation en énergie électrique importante. Ceci est particulièrement contraignant tandis qu’il est constamment recherché de réduire la consommation globale en énergie d’un véhicule, en particulier s’agissant d’un véhicule électrique tel qu’un véhicule autonome.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment un système de réglage simple d’utilisation, peu volumineux, et dont la consommation en énergie pour l’actionner n’est pas accrue, voire réduite.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un fourreau d’une colonne de direction comportant deux éléments constitués par un tube extérieur et un tube intérieur mobiles en translation l’un par rapport à l’autre suivant un axe de référence et un système de réglage de la position relative entre les deux éléments, le système de réglage comprenant:
- une vis de réglage de la position axiale s’étendant suivant un axe de réglage parallèle à l’axe de référence et solidaire en translation d’un premier des deux éléments, la vis étant en prise avec un écrou solidaire fixement du deuxième des deux éléments de sorte qu’une rotation de la vis autour de l’axe de réglage entraîne un déplacement de l’écrou en translation par rapport à la vis,
- un dispositif de réglage d’un effort résistant s’opposant au mouvement relatif de translation entre les tubes extérieur et intérieur, le dispositif de réglage de l’effort résistant comprenant au moins un patin de friction, supporté par le premier des deux éléments, et une surface de serrage solidaire du deuxième deux éléments et contre laquelle le patin de friction est en contact et en appui, le patin de friction étant mobile par rapport à la surface de serrage de sorte à faire varier l’effort de pression du patin de friction contre la surface de serrage, entre une position d’utilisation, dans laquelle une pression d’utilisation prédéterminée du patin de friction est appliquée contre la surface de serrage, et une position de réglage, dans laquelle une pression de réglage inférieure à la pression d’utilisation est appliquée par le patin de friction contre la surface de serrage,
Grâce à une telle combinaison de caractéristiques, un unique moteur permet de commander à la fois le dispositif de réglage de l’effort résistant et la vis de réglage de la position axiale.
Lorsque l'on actionne le système de réglage pour effectuer un réglage axial du volant le long de l’axe de référence, le moteur génère un couple pour mettre en rotation la vis de réglage avec laquelle engrène l'écrou. Cet écrou transforme le mouvement de rotation de la vis de réglage en un mouvement axial qui correspond au mouvement de réglage du volant. Toutefois, lorsque le réglage s’initie, les patins de friction appliquent une pression d’utilisation contre la surface de serrage créant un effort résistant. Le moteur développe alors un couple important et, au-delà d’un couple résistant seuil d’entraînement de la vis de réglage, que la vis de réglage ait initié sa rotation ou non, la chaîne cinématique reprend une partie au moins du couple du moteur d’une valeur suffisamment importante pour le transmettre au dispositif de réglage de l’effort résistant et provoquer le déplacement du patin de friction de sa position d’utilisation, correspondant à une position d’utilisation du fourreau de la colonne de direction, vers sa position de réglage. Le déplacement du patin diminue l’effort résistant entre les deux tubes ce qui diminue le couple d’entraînement de la vis de réglage, et donc le couple résistant, permettant ainsi sa rotation sous une moindre contrainte et donc déplacer l’écrou à la vitesse souhaitée pour garantir le réglage axial relatif des deux tubes. On notera que le système de réglage comprend une valeur seuil du couple résistant de la vis de réglage au-delà de laquelle la chaîne cinématique est mue. En parallèle, la rotation de la vis de réglage se produit effectivement à partir d’une valeur prédéterminée du couple d’entraînement de la vis de réglage par le moteur qui peut être inférieure ou supérieure au couple résistant seuil au-delà duquel la chaîne cinématique est mue. De cette manière, la chaîne cinématique peut être commandée alors que la vis de réglage est déjà mue en rotation, ou bien que ladite vis de réglage est restée fixe. En pratique on notera que les deux actions sont effectuées dans des périodes de temps très courtes, inférieure à quelques secondes, de sorte que les actions sont quasi simultanées.
Selon un mode de réalisation, le moteur comprend un rotor qui entraîne directement ou indirectement la vis de réglage, et un stator solidaire d’un carter de moteur en liaison pivot avec la vis de réglage pour assurer le positionnement axial du moteur par rapport à la vis de réglage, la chaîne cinématique et le dispositif de réglage étant configurés de sorte qu’au-delà du couple résistant seuil de la vis de réglage sur le moteur, le carter du moteur est pivoté par rapport à l’axe de réglage. Dans une telle configuration, le carter du moteur forme au moins un palier, de préférence deux, avec la vis garantissant le bon positionnement axial du moteur. Lorsque le système de réglage est actionné pour effectuer un réglage, la rotation de la vis est contrainte par l’entraînement de l’écrou lui-même contraint par l’effort résistant des deux tubes entre eux. La réaction du moteur au couple appliqué sur la vis de réglage lorsque le rotor du moteur est contraint dans sa rotation par ladite vis de réglage, engendre une rotation du stator.
Dans ce cas, la rotation du stator par rapport au rotor est provoquée lorsque le couple du moteur pour mettre en rotation la vis de réglage est trop important, à savoir supérieure au couple résistant seuil prédéterminé. La rotation du carter moteur par rapport à la vis de réglage est donc une réaction mécanique liée à la conception et au dimensionnement de la chaîne cinématique elle-même. La double commande du dispositif de réglage de l’effort résistant et de la vis de réglage de la position axiale par le même moteur ne nécessite donc pas un paramétrage électronique spécifique complexe du moteur ni l’utilisation de capteurs électroniques particuliers. Une telle solution est donc peu coûteuse et simple à mettre en œuvre.
Selon un mode de réalisation, la chaîne cinématique comprend une liaison mécanique de transmission de mouvement entre le carter du moteur et un mécanisme de transmission qui commande le dispositif de réglage de l’effort résistant. Cette liaison mécanique de transmission de mouvement permet une reprise du couple du moteur engendrée par la rotation du carter moteur.
Selon un mode de réalisation, la liaison mécanique de transmission de mouvement comprend deux liaisons intermédiaires, dont chacune est active et transmet le mouvement dans un sens de rotation donné du carter moteur, la liaison mécanique de transmission de mouvement comprenant de préférence au moins une liaison à course morte configurée pour permettre un mouvement du carter du moteur sans entraîner le mécanisme de transmission. Suivant le réglage à effectuer, en compression ou en extension des deux tubes télescopiques l’un par rapport à l’autre, le rotor du moteur et la vis de réglage peuvent être mis en rotation dans un sens ou dans l’autre. Une telle liaison à course morte est particulièrement intéressante lorsque la liaison mécanique de transmission de mouvement peut reprendre les efforts et les transmettre suivant deux liaisons intermédiaires parallèles, chacune étant dédiée à un sens de rotation donné. De cette manière, lorsqu’une liaison est active, l’autre ne perturbe pas son action grâce à la course morte.
Selon un mode de réalisation, la chaîne cinématique comprend au moins un organe de rappel élastique configuré de sorte à rappeler ladite chaîne cinématique dans une position d’équilibre, la position d’équilibre de la chaîne cinématique correspondant à la position d’utilisation du fourreau de la colonne de direction, en particulier du dispositif de réglage de l’effort résistant et/ou du carter moteur. De cette manière, le système de réglage se repositionne dans la position d’équilibre qui correspond à la position d’utilisation.
Selon un mode de réalisation, la liaison mécanique de transmission de mouvement comprend au moins une biellette en prise avec un doigt du carter du moteur, la biellette étant reliée à un levier, le levier entraînant le mécanisme de transmission. Le levier oscille de préférence autour d'un axe fixe par rapport au premier élément et perpendiculaire à l'axe de référence pour transformer le déplacement des biellettes quasi perpendiculaire à l’axe de réglage en un mouvement d’un organe d’entraînement quasi parallèle à l’axe de réglage, l’organe d’entraînement étant par exemple une crémaillère, entraînant le dispositif de réglage de l’effort résistant pour déplacer le patin de friction.
Selon un mode de réalisation, la liaison mécanique de transmission de mouvement comprend deux biellettes en prise chacune avec un doigt distinct du carter du moteur, les doigts étant sensiblement opposés par rapport à l’axe de réglage de la vis de réglage. Les deux biellettes liées au carter moteur par les doigts reprennent le couple généré par le moteur lors d'un réglage, l'une des biellettes dans le cas d'un réglage en compression et l'autre des biellettes dans le cas un réglage en extension des deux tubes.
Selon un mode de réalisation, chacune des deux biellettes comprend une lumière traversée par un doigt de sorte à appliquer un effort sur la biellette quand un réglage est effectué dans une direction et de se déplacer librement quand un réglage est effectué dans l'autre direction. Ces lumières permettent la reprise de l'effort par une biellette sans être perturbées par l'autre lors d’un réglage. De cette manière, et pour un sens de rotation donné, de telles lumières permettent une liaison d’entraînement de l’une des biellettes par le carter moteur et une liaison à course morte pour l’autre des biellettes avec le carter moteur.
Selon un mode de réalisation, la liaison mécanique de transmission de mouvement comprend au moins un câble ou brin de câble, de préférence deux, chacun en prise avec une interface du carter moteur. Ces câbles présentent les mêmes fonctions que les biellettes décrites ci-avant, l’un des deux câbles étant mis en tension lors de la rotation du carter moteur dans une direction assurant l’entraînement du levier selon le mouvement du carter moteur, et l’autre des deux câbles étant dans un état lâche lorsqu’il n’est pas tendu et permet d’assurer une liaison à course morte pour ne pas perturber l’action du câble actionné et sous tension.
Selon un mode de réalisation, le système de réglage comprend une pluralité, de préférence deux, dispositifs de réglage de l’effort résistant commandés en parallèle. De cette manière, les dispositifs de réglage de l’effort résistant sont commandés concomitamment par un unique actionneur, à savoir le moteur, et de préférence par la même chaîne cinématique. Le système de réglage peut être complété par un ou plusieurs dispositifs pour appliquer un effort résistant muni(s) d’un patin qui reste fixe entre l’utilisation et le réglage. Cela permet de simplifier le système et de réduire les coûts, du fait qu’un tel dispositif avec un patin fixe peut être combiné avec un dispositif de réglage d’un effort résistant dans lequel le patin de friction est mobile par rapport à la surface de serrage de sorte à faire varier l’effort de pression du patin de friction contre la surface de serrage.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de réglage de l’effort résistant comporte une came en appui direct ou indirect sur un appui pour générer un mouvement de translation du patin de friction par rapport à la surface de serrage suivant un axe de serrage fixe par rapport au premier des deux éléments, de sorte à faire varier l’effort de pression du patin de friction contre la surface de serrage du deuxième des deux éléments entreses positions d’utilisation et de réglage.
Selon un mode de réalisation, le mouvement de translation du patin de friction par rapport à la surface de serrage est parallèle à l’axe de serrage.
Selon un mode de réalisation, un premier des deux organes constitués par l’appui et la came du dispositif de réglage de l’effort résistant est fixe par rapport au premier des deux éléments constitués par le tube extérieur et le tube intérieur du fourreau de la colonne de direction, en position d’utilisation, et amovible par rapport à ce premier élément.
Selon un mode de réalisation, un deuxième des deux organes constitués par l’appui et la came comprend un plateau. Le plateau est mû en rotation, directement ou indirectement, par la chaîne cinématique reliée au moteur. Selon un mode de réalisation, le plateau est solidaire d’un bras d’entraînement s’étendant axialement par rapport à l’axe de serrage configuré pour entraîner le plateau en rotation. L’utilisation d’un bras d’entraînement permet de déporter une partie au moins de la chaîne cinématique, notamment le mécanisme de transmission, à l’extérieur du fourreau de la colonne simplifiant la conception et la fabrication.
Selon un mode de réalisation, le plateau mobile du deuxième des deux organes vient en appui, direct ou indirect, contre le premier des deux organes constitués par l’appui et la came, les deux organes étant configurés de sorte que la rotation du plateau autour de l’axe de serrage dans un sens direct génère un déplacement axial dudit plateau dans une première direction, et que la rotation du plateau autour de l’axe de serrage dans un sens indirect génère un déplacement axial dudit plateau dans une deuxième direction, opposée à la première direction.
Selon un mode de réalisation, le mécanisme de réglage comprend des corps roulants disposés entre les deux organes constitués par l’appui et la came, chacun des deux organes comprenant des chemins de roulement pour guider l’un au moins des corps roulants. Une telle caractéristique permet de limiter les frottements internes au système et par conséquent de réduire la puissance et/ou la consommation énergétique de l’actionneur nécessaire pour actionner le mécanisme.
Selon un mode de réalisation, l’axe de serrage du dispositif de réglage de l’effort résistant est disposé perpendiculairement, de préférence radialement, par rapport à l’axe de référence de translation des deux éléments constitués par le tube extérieur et le tube intérieur du fourreau de la colonne de direction mobiles en translation l’un par rapport à l’autre.
brÈve description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent:
: une vue en perspective d’une partie d’une colonne de direction selon un mode de réalisation;
: une autre vue en perspective d’une partie d’une colonne de direction selon ce mode de réalisation;
: une vue en coupe d’un détail de la figure 2;
: une vue en coupe d’un moteur par rapport à la vis de réglagedans une position d’équilibre d’utilisation selon ce mode de réalisation ;
: une vue d’une position d’équilibre d’utilisation d’un moteur par rapport à la vis de réglageselon ce mode de réalisation ;
: une vue d’une position de réglage d’un moteur par rapport à la vis de réglage, dans le sens d’un réglage en compression des deux tubes intérieur et extérieur du fourreau de la colonne de direction selon ce mode de réalisation ;
: une vue d’une position de réglage d’un moteur par rapport à la vis de réglage, dans le sens d’un réglage en extension des deux tubes intérieur et extérieur du fourreau de la colonne de direction selon ce mode de réalisation ;
: une vue d’une biellette selon un mode de réalisation;
: une vue en coupe des dispositifs de réglage d’un effort résistant s’opposant au mouvement relatif de translation entre les tubes extérieur et intérieur, selon ce mode de réalisation;
: une vue en perspective d’une partie d’une colonne de direction selon un autre mode de réalisation;
: une vue en perspective d’une partie d’une colonne de direction selon un autre mode de réalisation.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation
Les figures 1 et 2 illustrent deux vues en perspective d’une partie d’une colonne de direction d’un véhicule automobile telle qu’une voiture, munie d’un fourreau103. Le fourreau103de la colonne de direction est du type comportant un système télescopique à deux tubes101,102, un tube extérieur101et un tube intérieur102configuré pour translater à l’intérieur du tube extérieur101 suivant un axe de référenceX. La colonne de direction comporte un axe, tel qu’un arbre de direction, guidé dans le fourreau103et présentant une extrémité distale102’ configurée pour être reliée directement ou indirectement à un volant de direction (non illustré). Une autre extrémité101’, de l’axe présente quant à elle une interface telle qu’un cardan servant de renvoi d'angle pour mettre en rotation un pignon engrenant avec une crémaillère de direction (non illustrée). Le réglage en profondeur du volant de direction pour un utilisateur est permis notamment grâce à la translation du tube intérieur102par rapport au tube extérieur101 du fourreau103.
Pour entraîner et guider cette translation, un système de réglage10est muni d’une vis de réglage200de la position axiale relative des tubes101,102s’étendant suivant un axe de réglageX’parallèle à l’axe de référenceXet montée sur deux paliers reliés au tube extérieur101 fixe lors du réglage axial. La vis de réglage200engrène avec un écrou201solidaire fixement du tube intérieur102de sorte qu’une rotation de la vis200autour de son axe de réglageX’entraîne un déplacement de l’écrou201en translation par rapport à la vis200parallèlement à l’axe de référenceX.
Pour masquer le jeu de fonctionnement et garantir une raideur minimum de la liaison des deux tubes101,102l’un par rapport à l’autre en position d’utilisation, le fourreau103de la colonne de direction est muni d’au moins un patin de friction1 20supporté par le tube extérieur101et configuré pour venir en contact et en appui contre une surface de serrage1 30du tube intérieur102(voir la figure 6). Dans la position d’utilisation, le système est configuré pour qu’une pression d’utilisation prédéterminée du patin de friction1 20porté par le tube extérieur101soit appliquée contre la surface de serrage1 30du tube intérieur102. Une telle pression du patin de friction1 20vise à augmenter un effort résistant pour s’opposer au mouvement relatif de translation entre ces deux éléments constitués par les tubes extérieur101et intérieur102. Dans ce mode de réalisation, le système de réglage10comporte deux patins de friction120.
Le système de réglage10de la position axiale comprend deux dispositifs de réglage100de l’effort résistant permettant la translation du patin de friction120associé au moins entre sa position d’utilisation, et une position de réglage, dans laquelle la pression du patin de friction120contre la surface de serrage130est réduite par rapport à la position d’utilisation. Il est alors possible d’atteindre des vitesses de réglage plus importantes entre les deux tubes101,102évitant ainsi le surdimensionnement de moteurs générant le mouvement relatif des deux tubes101,102.
Afin d’entraîner la vis de réglage200en rotation, le système de réglage10de la position relative entre les deux éléments101,102comprend un moteur11. Le moteur11comprend un arbre moteur formant rotor13qui entraîne directement ou indirectement la vis de réglage200. En particulier dans ce mode de réalisation, l’arbre13moteur est muni d’un réducteur de type vis sans fin131(voir figure 4A) engrenant une roue dentée202portée par un corps de la vis de réglage200. L’ensemble formé par le moteur11et le ou les réducteur(s), aussi appelé motoréducteur, est logé dans un carter14du motoréducteur. Le stator du moteur11est solidaire fixement de ce carter14formant un ensemble cinématiquement lié. Le vocable «carter» est ici à entendre de manière large au sens d’une enveloppe mécanique entourant tout ou partie d’un ensemble. Le stator du moteur11est ici enveloppé dans un premier carter14 b, qui est lui-même logé en partie dans, et/ou fixé de manière complémentaire avec, un second carter14 alogeant tout ou partie du mécanisme de réduction (voir la figure 4A), l’ensemble formant carter14du motoréducteur.
Le carter14du motoréducteur11, en particulier le second carter14alogeant le mécanisme de réduction131, est en liaison pivot15avec la vis de réglage200pour assurer le positionnement axial du moteur11par rapport à la vis de réglage200. Plus précisément, le carter14présente deux interfaces de part et d’autre axialement de la roue dentée202par rapport à l’axe de réglageX’, lesquelles interfaces forment chacune un palier15’avec la vis de réglage200.
Le même moteur11est également configuré pour commander le dispositif de réglage100de l’effort résistant, en particulier les patins de friction120. Pour cela, le système de réglage10comprend une chaîne cinématique12configurée de sorte qu’au-delà d’un couple résistant seuil d’entraînement de la vis de réglage200, un couple suffisant du moteur11est transmis au dispositif de réglage100de l’effort résistant pour déplacer le patin de friction120de sa position d’utilisation vers sa position de réglage.
Au moment où le réglage s’initie, le système de réglage10est dans un état d’équilibre, correspondant à une position d’utilisation (voir les figures 4A, 4B) dans laquelle les patins de friction120portés par le tube extérieur101exercent une pression d’utilisation contre la surface de serrage130du tube intérieur102qui s’oppose à leur translation relative. Lors d’un réglage, le moteur11est commandé pour mettre en rotation la vis de réglage200. Cette rotation de l’arbre moteur13transmet un couple à la vis de réglage200qui elle-même transmet un couple à l’écrou201. Du fait de la pression exercée par les patins de friction, le couple moteur n’est pas suffisant pour entraîner en rotation la vis de serrage200à la vitesse souhaitée et va croître jusqu’à une valeur seuil prédéterminée au-delà de laquelle, la réaction du système de réglage10à ce couple est la rotation du stator par rapport au rotor13alors contraint par la vis. En effet, la roue dentée202étant contrainte dans sa rotation de manière substantielle, à savoir au-delà du couple résistant seuil transmis par la vis de réglage200au moteur11, la commande en rotation du rotor13par le moteur11a pour conséquence le pivotement du stator, et donc du carter14du moteur11autour de l’axe de réglageX’et grâce aux paliers15’formant liaison pivot15. Le couple du moteur11est alors repris par la chaîne cinématique12, en partie jusqu’à une position d’équilibre dans laquelle le couple est alors repris en totalité. Ce pivotement jusqu’à un angle de plus ou moins , compris entre 10 et 40 degrés est illustré sur les figures 4C et 4D: le sens de rotation du carter dépendant du sens de rotation du rotor selon que le réglage à faire correspond à une compression ou à une extension de la position relative axiale des deux tubes101,102.
Le pivotement du carter14du moteur11autour de l’axe de réglageX’est donc provoqué lorsque le couple du moteur11atteint une valeur supérieure à une valeur seuil prédéterminée en fonction de la conception de la chaîne cinématique et du dimensionnement de ses éléments. Ce déplacement du carter14du moteur11est alors repris par la chaîne cinématique12associée permettant de commander le dispositif de réglage100de l’effort résistant de sorte à déplacer chaque patin de friction120de sa position d’utilisation vers sa position de réglage.
En position de réglage des patins de friction120, la pression que lesdits patins de friction120exercent contre la surface de serrage130est réduite par rapport à la position d’utilisation, diminuant ainsi l’effort résistant s’opposant à la translation relative des tubes intérieur102et extérieur101. Cette diminution de l’effort de serrage, et donc du couple résistant de la vis de réglage200sur le moteur11, a pour conséquence d’augmenter la vitesse de rotation de l’arbre moteur formé par le rotor13et, par voie de conséquence, d’augmenter la vitesse de réglage.
Cet effort de serrage réduit entraîne aussi un couple sur la vis de réglage200plus faible ce qui réduit le couple généré par le motoréducteur. La réaction du motoréducteur sur la chaîne cinématique12s'en trouve aussi réduite, générant une augmentation de l'effort des patins120de friction sur les surfaces de serrage130associées. Un équilibre entre ces différents efforts se créée et conduit à ce que le réglage du volant se réalise à une vitesse plus importante que si la réaction du motoréducteur était reprise par la structure fixe du fourreau103 de la colonne de direction.
Plus précisément, la chaîne cinématique12comprend une liaison mécanique20de transmission de mouvement entre le carter14du moteur11et un mécanisme de transmission140qui commande le dispositif de réglage100de l’effort résistant.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 6, la liaison mécanique20de transmission de mouvement comprend deux biellettes22, chacune en prise avec un doigt114du carter14du moteur11. Les deux biellettes22liées au motoréducteur par les doigts114reprennent le couple généré par le moteur11lors d'un réglage, l'une dans le cas d'un réglage en compression (figure 4C) et l'autre dans le cas un réglage en extension (figure 4D), suivant le sens de rotation de la vis de réglage200et donc, du sens de rotation de l’arbre moteur13.
Les biellettes22sont reliées à un même levier141 .Chaque biellette22comprend à une extrémité proximale22a, un trou débouchant22cpermettant de coopérer avec un axe141cdu levier141 positionné à une première extrémité141aafin de pouvoir pivoter autour de celui-ci. Chaque biellette22comprend également une lumière24traversée par l’un des deux doigts114distincts et solidaires du carter moteur de sorte à appliquer un effort sur la biellette22quand un réglage est effectué dans une direction et de se déplacer librement quand un réglage est effectué dans l'autre direction. Les doigts114sont orientés suivant des directions parallèles à l’axe de réglageX’du système de réglage10. Les doigts114sont positionnés sur le carter14sensiblement opposés l’un par rapport à l’autre par rapport à l’axe de réglageX’.Comme cela est visible par exemple sur la figure 4B, les doigts114sont positionnés en étant alignés ensemble avec l’axe de réglageX’suivant une droiteY’parallèle à un axe du motoréducteurY M correspondant à l’axe de rotation de son rotor13.
Chacune des biellettes22s’étend de part et d’autre de l’axe de rotationX’du motoréducteur. Les lumières présentent une forme oblongue courbe, s’étendant suivant une portion de courbe circulaire centrée par rapport à l’axe de rotationX’de sorte que les doigts114puissent glisser dans ces lumières24 lors du pivotement du carter14. On notera que ces formes oblongues peuvent varier, par exemple elles peuvent présenter une portion rectiligne. En position d’utilisation, correspondant à un état d’équilibre (voir les figures 4A et 4B), chacun des doigts114est situé au niveau d’une extrémité distale24bde la lumière24dirigée du côté de l’extrémité distale22bde la biellette22associée, opposée à son extrémité proximale22a. Lors de la rotation du carter14du moteur11pour se déplacer d’une position d’utilisation à une position de réglage, les doigts114sont pivotés concomitamment dans un même sens de rotation (voir les figures 4C et 4D). Lors de ce mouvement:
- un premier des deux doigts114est en appui contre une extrémité distale24bde la lumière24associée et entraîne dans sa course la biellette22correspondante qui est active dans la transmission des efforts vers le mécanisme de réglage100de l’effort résistant; tandis que,
- un second des deux doigts114est libre de poursuivre sa course le long de la lumière24de son extrémité distale24bvers son extrémité proximale24ade sorte que son déplacement n’a pas d’effet sur la biellette22associée et est passif dans la transmission des efforts vers le mécanisme de réglage100de l’effort résistant.
De cette manière, chacune des biellettes22forme avec le carter14du moteur11une liaison intermédiaire, dont chacune est configurée pour être active et transmettre le mouvement dans l’un des deux sens de rotation du carter14de sorte que lorsqu’une liaison intermédiaire est active en transmission du mouvement, l’autre liaison est une liaison à course morte21configurée pour permettre un mouvement du carter14du moteur11sans entraîner le mécanisme de transmission140. Dans le cas présent, la lumière24de chacune des biellettes22permet la reprise de l'effort par une biellette22active dans la transmission sans être pertubée par l'autre qui est passive du fait de sa liaison à course morte.
Les deux biellettes22sont reliées au levier141qui oscille autour d'un axeA 141 transversal perpendiculaire à l'axe de référenceXdu fourreau103de la colonne de direction et transforme le déplacement des biellettes22quasi perpendiculaire par rapport à l’axe de réglageX’, ici quasi vertical, en un mouvement d’un organe quasi parallèle par rapport à l’axe de référenceX, tel qu’une crémaillère142, entraînant le dispositif de réglage100de l’effort résistant pour commander le déplacement du patin de friction120.
Le levier141 comporte une deuxième extrémité141b, opposée à la première extrémité141a, configurée pour entraîner une crémaillère142engrenant avec deux roues dentées105de deux dispositifs de réglage100de l’effort résistant montés en parallèle de sorte à commander les déplacements de leur patin de friction120respectif.
Le système de réglage10comprend un organe de rappel élastique16configuré pour rappeler la chaîne cinématique12dans une position d’équilibre, la position d’équilibre correspondant à la position d’utilisation du dispositif de réglage100de l’effort résistant et du carter14du moteur11. Cela permet, une fois les patins de friction120en position de réglage, de trouver le bon équilibre entre les différents efforts, notamment l’équilibre de la répartition du couple moteur entre, d’une part, l’entraînement de la vis de réglage200et, d’autre part, le maintien dans une position de réglage des dispositifs de réglage100de l’effort résistant. L’organe de rappel élastique16permet également de rappeler le système de réglage dans une configuration d’équilibre une fois le réglage terminé, c’est-à-dire lorsque le moteur arrête de produire un couple.
Le ressort16peut être positionné pour contraindre la crémaillère142dans une direction opposée au déplacement provoqué par le levier141, le ressort poussant la crémaillère142. On notera que ce ressort16, ou un ressort additionnel, peut aussi être positionné au niveau du levier141, par exemple un ressort à torsion. Le ressort16est dimensionné de sorte que la somme des efforts conduise le système dans une position d’équilibre correspondant à la position d’utilisation.
La figure 6 illustre les deux dispositifs de réglage100de l’effort de serrage. Chacun des deux dispositifs100comporte un appui106présentant un corps annulaire pourvu sur sa surface radiale extérieure d’un filetage radial s’étendant coaxialement à l’axe de serrageWet configurée pour coopérer avec un trou taraudé du tube extérieur101 .De cette manière, l’appui106peut être fixé au tube extérieur101par un simple vissage du dispositif de réglage100de l’effort de serrage dans le trou taraudé du tube extérieur101prévu à cet effet. Ce vissage permet la fixation du dispositif de réglage100de l’effort de serrage dans la position d’utilisation rapport à la surface de serrage130. Un tel réglage de la position d’utilisation avec une pression prédéterminée est généralement fait en usine par un opérateur agissant sur une interface configurée pour que soit appliqué un couple et/ou un angle.
Chacun des deux dispositifs100comporte également une came108en appui direct ou indirect sur l’appui106pour générer un mouvement de translation du patin de friction120par rapport à la surface de serrage130suivant l’axe de serrageWfixe par rapport au premier101des deux éléments101,102, de sorte à faire varier l’effort de pression du patin de friction120contre la surface de serrage130du deuxièmedes deux éléments101,102(ici le tube intérieur102) entreses positions d’utilisation et de réglage.
La came108comprend un plateau solidaire d’un bras108’d’entraînement s’étendant axialement par rapport à l’axe de serrageW. Le bras108’d’entraînement traverse un orifice central de la pièce solidaire du tube extérieur101, à savoir ici l’appui106et fait saillie vers l’extérieur de sorte à venir coopérer dans un trou débouchant complémentaire de la roue d’entraînement105 commandée par le mécanisme de transmission140. La came présente des chemins de came inclinés dans lesquels des corps roulants tels que des billes107roulent pour faire varier la distance relative entre la came108et l’appui106générant une variation proportionnelle de l’effort de serrage du patin.
Chacun des deux dispositifs100comporte également une rondelle ressort110disposée entre le plateau de came108et le patin de friction120, et positionnée coaxialement par rapport à l’axe de serrageW. La rondelle ressort110réalise un effort de pression en fonction de sa compression. Une bille centrale transmet le mouvement de la came108à la rondelle ressort16. Les faibles surfaces de contact de la bille17permettent d’avoir un couple de friction réduit lors de la rotation du plateau de came108formant ici came11.
Une rondelle de répartition109plate (optionnelle), centrée sur l’axe de serrageW et interposée entre la rondelle ressort110et le patin de friction120de sorte à répartir un effort de la rondelle ressort110sur la surface du patin de friction120.
Le patin de friction120frottant sur la surface de serrage130du tube intérieur102, est réalisé en matière thermoplastique avec la possibilité d’y ajouter une charge lubrifiante. Le patin de friction120peut aussi être réalisé en matériau métallique comme par exemple du bronze fritté.
La figure 7 illustre un autre mode de réalisation dans lequel la chaîne cinématique12est modifiée.
En particulier, ce mode de réalisation diffère principalement du mode de réalisation décrit précédemment, en ce que la liaison mécanique20de transmission de mouvement comprend au moins un câble25, ici un, en prise avec une interface du carter14du moteur11. Deux brins du câble25forme une liaison intermédiaire de la même manière que les bielles22, ce qui revient à remplacer les bielles22par un ou des câbles25ou brins de câbles25, l’un des brins de câble25coulissant dans un trou du levier141et/ou se déformant quand l'autre transmet l'effort au levier141.
Chacun des brins de câbles25forme avec le carter14du moteur11une liaison intermédiaire, dont chacune est active et transmet le mouvement dans un sens de rotation donné du carter14moteur11et distinct de l’autre brin de câble25de sorte que lorsqu’une liaison intermédiaire est active en transmission du mouvement, le câble étant tendu, l’autre liaison étant une liaison à course morte21configurée pour permettre un mouvement du carter14du moteur11sans entraîner le mécanisme de transmission140, correspondant à un état lâche ou non tendu du brin de câble25. Dans le cas présent, la tension de l’un des deux brins de câbles25permet la reprise de l'effort du carter vers le levier141qui est actif dans la transmission de mouvement sans être perturbé par l'autre des deux brins de câble25qui est passif dans la transmission des efforts du fait de sa liaison à course morte lorsque ledit brin de câble25coulisse dans un trou du levier et/ou se détend en se déformant en formant une boucle selon la raideur du brin de câble25.
Chaque brin de câble25présente une première extrémité solidaire du levier141et une deuxième extrémité opposée solidaire du carter14du moteur11. Cette fixation des brins de câbles25au carter14peut être réalisé de la même façon que les biellettes22ou, comme c’est illustré sur cette figure7, au niveau d’un point d’ancrage, identique ou non, opposé à l’axe de réglageX’par rapport au levier141de transmission.
Dans ce mode de réalisation, un ressort16est positionné pour contraindre la crémaillère142dans une direction opposée au déplacement provoqué par le levier141, le ressort poussant la crémaillère142. Le ressort16est ici positionné entre, même interposé entre, le levier141et une partie fixe ou un bâti du tube extérieur101. Le ressort16est dimensionné de sorte que la somme des efforts conduise le système dans une position d’équilibre correspondant à la position d’utilisation.
La figure 8 illustre un autre mode de réalisation dans lequel la chaîne cinématique12est différente.
Ce mode de réalisation diffère essentiellement des modes de réalisation précédents en ce que les biellettes22mais aussi le levier141sont remplacés par des câbles250agissant directement sur le ou les dispositifs de réglage100de l’effort résistant s’opposant au mouvement relatif de translation entre les tubes extérieur101et intérieur102et permettant de faire varier l'effort des patins de friction12 0sur les surfaces de serrage130. Des renvois d’angles251formés par des roues folles permettent de guider le(s) câbles(s).
Plus précisément, dans ce mode de réalisation, la chaîne cinématique12comprend une liaison mécanique20de transmission de mouvement du carter14comprenant deux brins de câble25comparable au mode de réalisation de la figure7. Une différence toutefois réside dans la réalisation de la course morte ou course folle en ce que les deux brins de câbles25peuvent coulisser dans un trou, ou espace, délimité dans des pattes de maintien solidaires du carter14et/ou se détendent en se déformant en formant une boucle, selon la raideur du brin de câble25. La chaîne cinématique12comprend en outre un mécanisme de transmission140qui commande le dispositif de réglage100de l’effort résistant muni d’au moins un câble ou réseau de câbles250relié d’une part avec le ou les dispositifs de réglage100de l’effort résistant et, d’autre part, aux brins de câbles25de la liaison mécanique20de transmission de mouvement du carter14.
On notera que tout ou partie du ou des câbles peut être logé(s) dans une ou plusieurs gaines. Ces gaines servent à protéger et/ou guider le câble.
Le système de réglage10comprend un organe de rappel élastique16configuré pour rappeler la chaîne cinématique12dans une position d’équilibre, la position d’équilibre correspondant à la position d’utilisation du dispositif de réglage100de l’effort résistant et du carter14du moteur11. Dans ce mode de réalisation, les moyens de rappel élastique16peuvent être formés par des ressorts de torsion (non visibles) placés à certains au moins des renvois d’angle251.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Claims (11)
- Fourreau (103) de colonne de direction comportant deux éléments constitués par un tube extérieur (101) et un tube intérieur (102) mobiles en translation l’un par rapport à l’autre suivant un axe de référence (X) et un système de réglage (10) de la position relative entre les deux éléments (101, 102), le système de réglage (10) comprenant:
- une vis de réglage (200) de la position axiale s’étendant suivant un axe de réglage (X’) parallèle à l’axe de référence (X) et solidaire en translation d’un premier (101) des deux éléments, la vis étant en prise avec un écrou (201) solidaire fixement du deuxième (102) des deux éléments de sorte qu’une rotation de la vis (200) autour de l’axe de réglage (X’) entraîne un déplacement de l’écrou (201) en translation par rapport à la vis (200);
- un dispositif de réglage (100) d’un effort résistant s’opposant au mouvement relatif de translation entre les tubes extérieur (101) et intérieur (102), le dispositif de réglage (100) de l’effort résistant comprenant au moinsun patin de friction (120), supporté par le premier des deux éléments (101, 102), et une surface de serrage (130) solidaire du deuxième des deux éléments (101, 102) et contre laquelle le patin de friction (120) est en contact et en appui, le patin de friction (120) étant mobile par rapport à la surface de serrage (130) de sorte à faire varier l’effort de pression du patin de friction (120) contre la surface de serrage (130), entre une position d’utilisation, dans laquelle une pression d’utilisation prédéterminée du patin de friction (120) est appliquée contre la surface de serrage (130), et une position de réglage, dans laquelle une pression de réglage inférieure à la pression d’utilisation est appliquée par le patin de friction (120) contre la surface de serrage,
- Fourreau (103) de colonne de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (11) comprend un rotor (13) qui entraîne directement ou indirectement la vis de réglage (200), et un stator solidaire d’un carter (14) de moteur (11) en liaison pivot (15) avec la vis de réglage (200) pour assurer le positionnement axial du moteur (11) par rapport à la vis de réglage (200), la chaîne cinématique (12) et le dispositif de réglage (100) étant configurés de sorte qu’au-delà du couple résistant seuil, le carter (14) du moteur (11) est pivoté par rapport à l’axe de réglage (X’).
- Fourreau (103) de colonne de direction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la chaîne cinématique (12) comprend une liaison mécanique (20) de transmission de mouvement entre le carter (14) du moteur (11) et un mécanisme de transmission (140) qui commande le dispositif de réglage (100) de l’effort résistant.
- Fourreau (103) de colonne de direction selon la revendication 3, caractérisé en ce que la liaison mécanique (20) de transmission de mouvement comprend deux liaisons intermédiaires, dont chacune est active et transmet le mouvement dans un sens de rotation donné du carter (14) moteur, la liaison mécanique (20) de transmission de mouvement comprenant de préférence au moins une liaison à course morte (21) configurée pour permettre un mouvement du carter (14) du moteur (11) sans entraîner le mécanisme de transmission (140).
- Fourreau (103) de colonne de direction selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la chaîne cinématique (12) comprend un organe de rappel élastique (16) configuré de sorte à rappeler la chaîne cinématique (12) dans une position d’équilibre, la position d’équilibre correspondant à la position d’utilisation du dispositif de réglage (100) de l’effort résistant et/ou du carter (14) du moteur (11).
- Fourreau (103) de colonne de direction selon la revendication 3 ou 4, ou la revendication 5 dépendante de la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la liaison mécanique (20) de transmission de mouvement comprend au moins une biellette (22) en prise avec un doigt (114) du carter (14) du moteur (11), la biellette (22) étant reliée à un levier (141), le levier (141) entraînant de préférence une crémaillère (142) engrenant avec le dispositif de réglage (100) de l’effort résistant pour déplacer le patin de friction (120).
- Fourreau (103) de colonne de direction selon la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison mécanique (20) de transmission de mouvement comprend deux biellettes (22) en prise chacune avec un doigt (114) distinct du carter (14) du moteur (11), les doigts (114) étant sensiblement opposés par rapport à l’axe de réglage (X’).
- Fourreau (103) de colonne de direction selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacune des deux biellettes (22) comprend une lumière (24) traversée par un doigt (114) de sorte à appliquer un effort sur la biellette (22) quand un réglage est effectué dans une direction et de se déplacer librement quand un réglage est effectué dans l'autre direction.
- Fourreau (103) de colonne de direction selon la revendication 3 ou 4, ou la revendication 5 dépendante de la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la liaison mécanique (20) de transmission de mouvement comprend au moins un câble (25), de préférence deux, en prise avec une interface du carter (14) du moteur (11).
- Fourreau (103) de colonne de direction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de réglage (10) comprend une pluralité, de préférence deux, dispositifs de réglage (100) de l’effort résistant commandés en parallèle.
- Fourreau (103) de colonne de direction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (100) de l’effort résistant comporte une came (108) en appui direct ou indirect sur un appui (106) pour générer un mouvement de translation du patin de friction (120) par rapport à la surface de serrage (130) suivant un axe de serrage (W) fixe par rapport au premier (101) des deux éléments (101, 102), de sorte à faire varier l’effort de pression du patin de friction (120) contre la surface de serrage (130) du deuxième (102) des deux éléments (101, 102) entreses positions d’utilisation et de réglage.
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