FR3137652A1 - Réducteur de vitesse avec rattapage de jeu pour direction assistée électrique - Google Patents

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Philippe Sizun
Roch Monnet
Fabien Mulas
Philippe Chauvrat
Arnaud Durillon
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Abstract

L’invention concerne un réducteur de vitesse comprenant : un carter (17a), une vis sans fin (18) disposée dans un logement (17b) du carter et comportant une partie proximale couplée à un arbre d’entrée, une roue tangente (19) couplée à un arbre de sortie et agencée de manière à être entrainée en rotation par la vis sans fin, un palier proximal (22) maintenant la partie proximale de la vis sans fin dans le logement, un palier distal (23) maintenant une partie distale de la vis sans fin, le palier distal étant disposé dans une partie distale de forme cylindrique du logement, un ressort (30) maintenu fixe dans la partie distale du logement autour du palier distal, le ressort comprenant au moins une lame élastique (32, 33) disposée et conformée pour prendre appui sur le carter et exercer sur le palier distal des forces dans une direction vers la roue tangente. Figure 9B

Description

Réducteur de vitesse avec rattapage de jeu pour direction assistée électrique
La présente invention concerne le domaine des directions assistées électriques pour véhicule automobile, et plus particulièrement le réducteur de vitesse permettant de transmettre le couple produit par un moteur électrique d’assistance à la liaison mécanique de direction reliant le volant de direction du véhicule aux roues directrices.
 Etat de la technique
Un système de direction assistée électrique pour véhicule automobile comporte généralement une partie mécanique comprenant un volant de direction lié en rotation à une colonne de direction, dont l’extrémité éloignée du volant porte un pignon de direction en prise avec une crémaillère, montée coulissante dans un carter de direction. Les deux extrémités opposées de la crémaillère sont respectivement liées, par l’intermédiaire de biellettes aux roues directrices droite et gauche du véhicule. Pour assister l’effort manuel exercé par le conducteur du véhicule sur le volant, un tel système de direction comprend un moteur électrique d’assistance à deux sens de rotation, dont l’arbre de sortie est accouplé, par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse à la liaison mécanique de direction entre la colonne de direction et les roues directrices du véhicule, de manière à transmettre un couple moteur (éventuellement aussi un couple résistant) d’assistance à la colonne de direction. Le moteur électrique d’assistance est piloté par un calculateur électronique embarqué, qui reçoit et traite divers signaux, en provenance de capteurs comportant notamment un capteur de couple exercé sur la colonne de direction par le conducteur du véhicule.
Il existe divers dispositifs connus de réducteurs de vitesse, notamment à vis sans fin et roue tangente. La demande de brevet japonais No. JP2006-117049 décrit un réducteur de vitesse à vis sans fin comportant un ressort de rattrapage de jeu comportant des lames élastiques. Le ressort est conformé pour se pincer sur un palier de la vis sans fin situé du côté opposé au moteur et bouge avec lui, à l'intérieur d’un logement oblong usiné dans le carter logeant le réducteur de vitesse. Le logement est refermé à l’aide d’un bouchon étanche. Les lames élastiques sont agencées pour maintenir la vis sans fin contre la roue tangente, et ainsi rattraper le jeu entre la vis sans fin et la roue tangente. Ce jeu est dû notamment aux dispersions géométriques inhérentes à la fabrication de composants mécaniques, aux variations de température, et à l'usure normale de fonctionnement. La partie du carter logeant le ressort présente une forme complexe, oblongue avec une cavité pour loger les lames élastiques. Cette forme complexe ne peut être obtenue que par une opération d’usinage supplémentaire, complexe, longue, et requérant une très grande précision de forme et de positionnement, par rapport aux autres usinages nécessaires pour former le logement du réducteur de vitesse dans le carter.
Il est donc souhaitable de pouvoir proposer un réducteur de vitesse à vis sans fin qui puisse réduire la bruyance et les vibrations de type chocs et cliquetis ("backlash / rattle noise") générés lors d’un roulage sur sol inégal (pavés, route inégale, joints de chaussée, ...) ou en inversion de braquage. Il est également souhaitable de pouvoir réduire le nombre de pièces, la complexité de l’usinage, et l’encombrement d’un tel réducteur de vitesse, tout en augmentant sa durée de vie.
Des modes de réalisation concernent un réducteur de vitesse comprenant : un carter, une vis sans fin disposée dans un logement du carter et comportant une partie proximale couplée à un arbre d’entrée, une roue tangente couplée à un arbre de sortie et agencée de manière à être entrainée en rotation par la vis sans fin, un palier proximal maintenant la partie proximale de la vis sans fin dans le logement, un palier distal maintenant une partie distale de la vis sans fin, le palier distal étant disposé dans une partie distale de forme cylindrique du logement, un ressort maintenu fixe dans la partie distale du logement autour du palier distal, le ressort comprenant au moins une lame élastique disposée et conformée pour prendre appui sur le carter et exercer sur le palier distal des forces dans une direction vers la roue tangente.
Grâce à ces dispositions, le ressort est fixe dans le carter, le palier distal se déplaçant dans le ressort. Ainsi, les frottements et l'usure du logement dus aux déplacements du ressort ou du palier dans le logement, généralement en aluminium se trouvent réduits. Les frottements se produisent essentiellement entre le ressort et le palier distal qui sont généralement en acier, le coefficient de frottement entre deux pièces en acier étant relativement plus faible que le coefficient de frottement d’une pièce en acier sur une pièce en aluminium. En outre, il est possible de supprimer le jeu latéral entre le ressort et le palier distal, en jouant sur la forme et la souplesse du ressort.
Par ailleurs, la partie distale du logement côté ressort présente une forme cylindrique, donc facile à usiner. Par conséquent, l’usinage de la partie distale du logement peut être effectué dans une même opération que l’usinage du logement du palier proximal côté moteur, et donc sans avoir à ouvrir la partie distale du logement pour réaliser cet usinage. Il peut ainsi être assuré que les deux paliers sont parfaitement coaxiaux. Un tel usinage non débouchant permet de faire l'économie d'un bouchon, d'un joint éventuel et des opérations de montage de ces derniers.
Si l’espace entre le ressort et le carter est faible, les deux lames sont amenées à ne se déformer que faiblement sans dépasser leur limite élastique.
Dans le cas où le réducteur de vitesse ou les arbres d’entrée et de sortie peuvent subir des chocs, ces dispositions permettent de réduire la bruyance ou les vibrations de type bruits de choc et de cliquetis générés dans le réducteur de vitesse, en roulage sur sol inégal ou en inversion de braquage.
Selon un mode de réalisation, le ressort comprend une excroissance prévue pour s’engager dans un évidement formé dans la partie distale du logement, afin de bloquer le ressort 30 en rotation dans le logement.
Ainsi, le blocage en rotation du ressort dans le carter peut être réalisé simplement, sans nécessiter un usinage complexe.
Selon un mode de réalisation, l’excroissance comprend une forme en U s’étendant radialement vers l’extérieur du ressort.
Ainsi, la direction de l'action des lames peut être facile à modifier, en changeant uniquement la position de l’excroissance sur le ressort. En effet, le changement de cette direction peut être utile pour réaliser des adaptations du réducteur en fonction de caractéristiques géométriques du réducteur, telles que l’angle de croisement, l’angle d'hélice, et l’angle de pression.
Selon un mode de réalisation, le ressort comprend des parties latérales planes disposées et conformées pour guider le palier distal dans la direction vers la roue tangente et dans une direction opposée, et supprimer un jeu latéral entre le ressort et le palier distal.
De cette manière, la vis sans fin peut être maintenue précisément dans un plan médian de la roue tangente et ainsi empêcher une erreur d’angle de croisement qui serait préjudiciable à la qualité de l’engrènement. En outre, la suppression d’un tel jeu contribue à la réduire le bruit susceptible d’être généré en cas de chocs subis par le réducteur et les arbres d’entrée et de sortie.
Selon un mode de réalisation, les parties latérales planes sont prolongées radialement vers l’intérieur du ressort par des pattes coopérant avec le palier distal pour bloquer axialement le ressort dans une direction distale.
Ainsi, les pattes de maintien axial du ressort sur le palier distal peuvent être formées par pliage d’excroissances prolongeant les zones plates de la partie annulaire du ressort, sans affecter la forme cylindrique de la majeure partie du ressort. La présence des pattes prolongeant les parties planes permet également de rigidifier ces dernières.
Selon un mode de réalisation, chaque lame élastique présente une courbure et une largeur variable entre son extrémité fixe et son extrémité libre, ajustée pour obtenir une courbe de variation de la force exercée par la lame sur le palier distal en fonction d’une position du palier distal dans le ressort.
Ainsi, les bruits de choc peuvent être réduits en ajustant la forme et la courbure de chaque lame élastique.
Selon un mode de réalisation, la courbe de variation de la force exercée par chaque lame élastique sur le palier distal en fonction d’une position du palier distal dans le ressort est linéaire à pente relativement faible, puis plus rapidement croissante au voisinage d’une fin de course du palier distal dans la direction vers la roue tangente.
Selon un mode de réalisation, le ressort comprend une partie annulaire s’étendant sur un secteur angulaire compris entre 240° et 300°, chaque lame élastique présentant une extrémité libre et une extrémité fixe solidaire de la partie annulaire.
Selon un mode de réalisation, le ressort comprend deux lames élastiques présentant une largeur inférieure à une hauteur du ressort et agencées de manière à se croiser en une zone diamétralement opposée à une zone de contact entre la vis sans fin et la roue tangente.
De cette manière, les forces d’appui exercées par le ressort sur le palier distal sont équilibrées et orientées dans la direction de la roue tangente.
Des modes de réalisation peuvent également concerner une direction assistée pour véhicule automobile, la direction assistée comprenant un réducteur de vitesse couplé entre un moteur d’assistance et un organe rotatif d’un système de direction d’un véhicule automobile, le réducteur de vitesse étant tel que précédemment défini
Selon un mode de réalisation, la roue tangente du réducteur de vitesse est solidaire d’une colonne de direction du système de direction.
Selon un mode de réalisation, la roue tangente du réducteur de vitesse est solidaire d’un arbre de pignon couplé à un pignon de crémaillère du système de direction.
Selon un mode de réalisation, la roue tangente du réducteur de vitesse est solidaire d’un arbre de pignon couplé à un pignon de crémaillère additionnel du système de direction.
Selon un mode de réalisation, la roue tangente du réducteur de vitesse est solidaire d’une colonne de direction à retour de force d’un système de direction sans lien mécanique entre un volant de direction et des roues directrices du véhicule automobile.
Selon un mode de réalisation, la direction assistée comprend un autre réducteur de vitesse à vis sans fin et roue tangente, les roues tangentes du réducteur de vitesse et de l’autre réducteur de vitesse étant couplés respectivement à des pignons de crémaillère du système de direction.
Brève description des figures
La présente invention sera bien comprise à l’aide de la description qui suit en référence aux figures annexées, dans lesquelles des signes de références identiques correspondent à des éléments structurellement et/ou fonctionnellement identiques ou similaires.
Lagure 1 est une vue schématique d’un système classique de direction de véhicule automobile, équipé d’une assistance électrique,
Lagure 2 est une vue schématique d’un autre système classique de direction de véhicule automobile, équipé d’une assistance électrique,
Lagure 3 est une vue schématique d’un autre système classique de direction de véhicule automobile, équipé d’une assistance électrique,
Lagure 4 est une vue schématique d’un autre système de direction de véhicule automobile, équipé d’une assistance électrique,
Lagure 5 est une vue schématique d’un autre système de direction de véhicule automobile, équipé d’une assistance électrique,
Lagure 6 est une vue schématique en coupe d’un réducteur de vitesse à vis sans fin classique,
Lagure 7 est une vue en coupe transversale, d’un ressort de rattrapage de jeu utilisé dans le réducteur de vitesse de lagure 6, selon l’art antérieur,
Lagure 8 est une vue schématique en coupe longitudinale, d’un réducteur de vitesse à vis sans fin, selon un mode de réalisation,
Lesgures 9A et 9B sont des vues schématiques en coupe transversale du réducteur de vitesse à vis sans fin, montrant un ressort de rattrapage de jeu, respectivement sans et avec la vis sans fin, selon un mode de réalisation,
Lagure 10 est une vue schématique latérale du ressort de rattrapage de jeu, selon un mode de réalisation,
Lagure 11 est une vue schématique en perspective du ressort de rattrapage de jeu, selon un mode de réalisation,
Lagure 12 est une vue schématique en perspective du ressort de rattrapage de jeu, selon un mode de réalisation,
Lagure 13 est une vue schématique en perspective d’une partie du ressort de rattrapage de jeu, selon un mode de réalisation,
Lagure 14 est une vue schématique en perspective d’une partie du ressort de rattrapage de jeu, selon un mode de réalisation.
 Description détaillée
Lesgures 1, 2 et 3 représentent des dispositifs 1a, 1b, 1c de direction de véhicule automobile équipés d’un dispositif d’assistance électrique, selon l’art antérieur. Lagure 1 représente une direction assistée 1a de type colonne C-EPS ("Column type - Electric Power Steering"). Lagure 2 représente une direction assistée 1b de type à double pignon DP-EPS ("Dual Pinion -EPS"). Lagure 3 représente une direction assistée de type pignon P-EPS ("Pinion type - EPS"). Chacun des dispositifs 1a, 1b, 1c comprend une colonne de direction 3 couplée à un volant direction 2, un arbre intermédiaire 5 couplé à l’arbre de direction 3 par l’intermédiaire d’une articulation à cardan 4. L’arbre intermédiaire 5 est relié à un pignon de direction 7a par l’intermédiaire d’une articulation à cardan 6 et d’un arbre de pignon 7. Le pignon de direction 7a est en prise avec une barre de crémaillère 8, montée coulissante dans un carter de direction 9. Les deux extrémités opposées de la barre de crémaillère 8 sont respectivement liées, par l’intermédiaire de biellettes 10, aux roues directrices 11 droite et gauche. Lorsque le volant est actionné en rotation, la colonne de direction est entrainée en rotation. Cette rotation est convertie en mouvement de translation par la barre de crémaillère 8 qui fait tourner les roues 11.
Pour assister l’effort manuel exercé par le conducteur du véhicule sur le volant 2, chacun des dispositifs de direction assistée 1a, 1b, 1c comprend un système de motorisation SM comprenant un moteur électrique d’assistance M à deux sens de rotation et un réducteur de vitesse 17. L’arbre de sortie du moteur M est couplé, par l’intermédiaire du réducteur de vitesse 17 à la direction du véhicule, de manière à transmettre un couple moteur (éventuellement aussi un couple résistant) à la direction. Le système de motorisation SM comprend également une unité de commande (calculateur électronique embarqué) ECU, qui reçoit et traite divers signaux, en provenance de capteurs et notamment un capteur de couple 13 et fournit des signaux de commande à un circuit de commande DC du moteur M. Le réducteur de vitesse 17 peut être du type comprenant une vis sans fin formée d’un arbre de vis sans fin 18 et d’une roue tangente 19 de vis sans fin solidaire de la direction du véhicule. Le capteur de couple 13 comprend par exemple une barre de torsion 12 reliant entre elles une partie amont à une partie aval d’un arbre de la direction du véhicule. Un détecteur de mouvement 13 couplé à la barre de torsion 12 fournit une mesure de du mouvement relatif de rotation entre les parties amont et aval de l’arbre de direction de part et d’autre de la barre de torsion 12.
Dans un dispositif de direction assistée de type C-EPS (gure 1), la roue tangente 19 du réducteur de vitesse 17 est solidaire de la colonne de direction 3, et la barre de torsion 12 est interposée entre un tronçon amont et un tronçon aval de la colonne 3.
Dans un dispositif de direction assistée de type DP-EPS (gure 2), la roue tangente 19 du réducteur de vitesse 17 est solidaire d’un arbre 7c couplé par un autre pignon 7b à la barre de crémaillère 8. La barre de torsion 12 est interposée entre un tronçon amont et un tronçon aval de l’arbre de pignon 7.
Dans un dispositif de direction assistée de type P-EPS (gure 3), la roue tangente 19 du réducteur de vitesse 17 est solidaire de l’arbre de pignon 7, et la barre de torsion 12 est interposée entre un tronçon amont et un tronçon aval de l’arbre de pignon 7.
Lesgures 4 et 5 représentent d’autres dispositifs 1d, 1e de direction de véhicule automobile équipés d’un dispositif d’assistance électrique de type SBW ("Steer by Wire"), Dans ces deux dispositifs, le volant de direction 2 n’est plus couplé mécaniquement à la barre de crémaillère 8, mais par l’intermédiaire de deux systèmes de motorisation SM1, SM2 pouvant être identiques au système de motorisation SM précédemment décrit. Les systèmes de motorisation SM1, SM2 sont couplés mécaniquement à la barre de crémaillère 8 respectivement par des arbres 7c, 7d et les pignons 7a, 7b. Le capteur de couple 13 est associé à la colonne de direction 3, les unités de commande ECU des systèmes SM1, SM2 recevant toutes les deux les signaux issus du capteur 13.
Le dispositif 1e (gure 5) comprend un troisième système motorisation SM3 couplé à la colonne de direction 3 pour fournir un couple résistif ou moteur ou volant de direction 2. L’unité de commande ECU du système SM3 est connectée aux unités de commande ECU des systèmes SM1, SM2 pour fournir un retour d’effort sur le volant 2 en fonction des signaux de commande générés par les systèmes SM1, SM2.
Lagure 6 représente plus en détail un réducteur de vitesse 117 à vis sans fin à roue 19 et vis sans fin 18, selon l’art antérieur. Le réducteur de vitesse peut être monté sur la colonne de direction 3 (gure 1), sur un pignon additionnel 7b (gures 2, 4, 5) ou sur l’arbre de pignon 7 (gure 3). L’arbre de vis sans fin 18 est disposé coaxialement et couplé à un axe de sortie 20 du moteur électrique M de manière à ce que la puissance mécanique fournie par le moteur soit transmise à l’arbre 18 en faisant tourner ce dernier autour de son axe. L’arbre 18 couplé au moteur M comprend une partie d’extrémité proximale 18a, et une partie d’extrémité distale 18b séparées par une partie centrale 18c. La partie centrale est munie de dents (non représentées) agencées pour s’engrener avec des dents de forme complémentaires prévues sur la périphérie de la roue 19, solidaire et coaxiale à la colonne de direction 3. Les parties d’extrémité 18a, 18b de l’arbre 18 sont maintenues dans le carter 117a du réducteur 117 par un palier proximal 22 et un palier distal 23, par exemple de type roulement à billes ou à rouleaux. Les paliers 22, 23 comprennent chacun un anneau intérieur 24, 25 en contact avec l’une des parties d’extrémité 18a, 18b de l’arbre 18, et un anneau extérieur 26, 27. L’anneau 26 du palier proximal 22 est fixe dans le carter, tandis que l’anneau 27 du pallier distal 23 peut se déplacer linéairement dans le carter 117a pour suivre les mouvements de la vis sans fin 18. Le palier distal 23 est maintenu dans un logement du carter 117a par l’intermédiaire d’un ressort 130 de rattrapage de jeu. Le ressort 130 comprend des lames élastiques 133 incurvées logées dans une cavité 136 formée dans la périphérie du logement logeant l’anneau extérieur 27 du palier distal 23. Ainsi, les lames élastiques 133 poussent le palier distal 23 dans la direction X1 (indiquée sur lesgures 6 et 7) de la roue 19.
Lagure 7 représente le ressort 130. Le ressort 130 comporte une partie annulaire 131 entourant une majeure partie de l’anneau extérieur 27 du palier distal 23, et les lames élastiques 133. Des pattes 134 s’étendant radialement à partir de bords proximal et distal de la partie annulaire du ressort 130 permettant de maintenir le ressort 130 sur l’anneau extérieur 27 du palier distal 23. Les lames élastiques 133 présentent chacune une extrémité libre et une extrémité reliée à un bord latéral respectif de la partie annulaire 131 par des parties formant butée 132. Les lames élastiques 133 et les parties formant butée 132 sont logées dans la cavité 136 formée dans le carter 117a du réducteur 117. Le ressort 130 est par exemple formé dans une lame de ressort par pliage et/ou emboutissage. Les parties formant butée 132 sont conformées pour coopérer avec la paroi interne de la cavité 136, afin d’empêcher le ressort 130 de tourner dans le carter 117a. Les lames élastiques 133 sont conformées de manière à ce que leur extrémité libre prenne appui au fond de la cavité 136 et poussent le palier 23 en direction de la roue 19 de la vis sans fin. Les lames élastiques 133 sont agencées de manière à se croiser au voisinage de leurs extrémités libres respectives au fond de la cavité 136. Les lames élastiques 133 forment ainsi un mécanisme de rattrapage de jeu d’engrènement du réducteur 117 à roue 19 et vis sans fin 18. Ce rattrapage de jeu permet d’absorber les dispersions géométriques inhérentes à la fabrication des pièces composant le réducteur 117, aux variations de température, à l'usure normale de fonctionnement, etc.
Cependant, le logement du réducteur dans le carter 117a de forme oblongue suivant un axe défini par la direction X1 et avec la cavité 136, est usiné dans une opération supplémentaire, longue (contournage), requérant une très grande précision de forme et de positionnement par rapport aux autre usinages du carter 117a.
Après assemblage, le logement du réducteur dans le carter 17a doit être obturé, et ce de manière très étanche notamment pour les systèmes devant être montés sous capot comme les systèmes P-EPS et DP-EPS.
Lagure 8 représente un réducteur 17 à vis sans fin 18 et roue tangente 19, selon un mode de réalisation. Le réducteur 17 diffère du réducteur 117 en ce que le ressort 130 est remplacé par un ressort 30 et en ce que le carter 117a est remplacé par un carter 17a. Lagure 8 montre la vis sans fin 18 et la roue tangente 19 montées dans un logement du carter 17a. La roue tangente 19 est solidaire de la colonne de direction 3 et montée coaxialement à cette dernière. La vis sans fin 18 est maintenue dans le carter 17a par le palier proximal 22 et le palier distal 23 et couplée à l’arbre du moteur M par un organe de couplage 42. Le palier distal 23 est guidé dans le carter 17a par le ressort 30 qui est conformé pour exercer une force sur le palier distal 23, afin de pousser l’extrémité distale de la vis sans fin 18 dans la direction X1 vers la roue 19. Le carter 17a comporte un logement 17b dans lequel sont disposés la vis sans fin 18, les paliers 22, 23. Le logement 17b comporte une partie distale 17c sensiblement cylindrique pour loger le ressort 30 entourant le palier distal 23. Les paliers 22, 23 sont par exemple de type à roulement à billes.
Lesgures 9A, 9B représentent le ressort 30 dans le carter 17a, lagure 9B montrant en outre le palier 23 et la vis 18. Lesgures 10 à 12 représentent le ressort seul, selon un mode de réalisation. Sur lesgures 9 à 12, le ressort 30 présente une forme de bague, généralement cylindrique, ouverte entre deux génératrices de la forme cylindrique, comprenant une partie annulaire 31 ouverte, c’est-à-dire s’étendant sur un secteur annulaire inférieure à 360°, par exemple compris entre 240 et 300°, par exemple égal à 270° (à plus ou moins 10% près).
La partie annulaire 31 comprend un bord annulaire proximal 38, un bord annulaire distal 39 et des extrémités latérales 37 se faisant face. Chaque extrémité latérale 37 est prolongée en partie par une lame élastique 32, 33 incurvée. Les lames 32, 33 présentent une largeur inférieure à la moitié de la hauteur du ressort 30 et s’étendent sur une longueur inférieure à la distance entre les bords longitudinaux 37, de manière à fermer la forme cylindrique et à se croiser par exemple à mi-distance entre les bords longitudinaux 37. Ainsi, le ressort 30 présente une forme symétrique par rapport à un plan XZ passant par un axe longitudinal Z de la vis sans fin 8 et perpendiculaire à un axe de rotation de la roue 19.
Le bord distal 39 du ressort 30 est prolongé par des pattes 34, 34a s’étendant radialement vers l’intérieur de la partie annulaire 31. Les pattes 34 sont prévues pour bloquer axialement le ressort 30 sur le palier distal 23 dans la direction proximale. En direction distale, le ressort 30 est bloqué par le fond du logement 17b ou un épaulement formé à proximité de celui-ci. Par ailleurs, le palier 23 peut être retenu axialement dans la direction proximale par un épaulement annulaire 18a prévu à l’extrémité distale de la vis sans fin 18. Le palier 23 est également bloqué axialement en direction distale par son emmanchement serré sur la vis sans fin 18. Les lames 32, 33 sont agencées et conformées pour exercer une force sur le palier distal 23 dans la direction X1 vers la roue tangente 19, en prenant appui sur l’intérieur du carter 17a.
Les pattes 34, 34a prolongent chacune une partie plane 35, 35a de la partie annulaire 31. Les parties planes 35 latérales sont disposées et conformées pour bloquer latéralement le ressort 30 dans le carter 17a afin de supprimer tout jeu latéral du palier 23 et de la vis 18, et pour guider le palier 23 dans ses mouvements suivant la direction X1 et la direction opposée. La partie annulaire 31 comprend une excroissance prévue pour s’engager dans un évidement 36 formé dans le carter 17a, afin de bloquer le ressort 30 en rotation (autour de l’axe Z) dans le carter 17a.
Selon un mode de réalisation, cette excroissance est formée par un pliage en U de la bande formant la partie annulaire 31, de manière à déplacer la partie plane 35a radialement vers l’extérieur de la partie annulaire (gures 9A, 9B). L’évidement 36 dans le carter 17a peut également bloquer axialement le ressort 30 dans la direction distale. De cette manière, le ressort 30 est fixe par rapport au carter 17a. La partie plane 35a est par exemple située dans une position radialement opposée à la zone de croisement des lames 32, 33. La partie plane 35a forme également un index permettant de définir la direction des forces exercées par les lames 32, 33 sur le palier 23, par rapport au carter 17a. La direction des forces exercées par les lames 32, 33 peut être ajustée finement en ajustant la position, par rapport à la direction X1, de la forme 35a sur la partie annulaire 31 du ressort 30, lequel peut être fabriqué par exemple par emboutissage et/ou pliage d’une lame de ressort. Il est à noter que la partie plane 35a n’est pas en contact avec le carter, et seules les parties latérales reliant la partie plane 35a au reste du ressort définissent la position angulaire du ressort 30 autour de l’axe Z.
Selon un mode de réalisation, les parties planes 35 sont rigidifiées par la formation de plis. Cependant, il est à noter que la prolongation des parties planes 35, 35a par des pattes pliées contribue à rigidifier ces parties.
Sous couple d'assistance, les lames élastiques 32, 33 s'escamotent en se plaquant, par déroulement, contre le carter 17a au fur et à mesure du déplacement de la vis sans fin 18 dans la direction opposée à la roue 19. Grâce à ce déroulement, les déformations locales des lames élastiques 32, 33 sont très faibles et donc les risques de déformation plastique et de rupture en fatigue sont minimisés.
La courbure des lames élastiques 32, 33, en direction du palier 23, et leurs profils avec section évolutive le long des lames sont définies de manière à exercer des forces dont l’intensité est définie en fonction de la course. Selon un mode de réalisation, la courbure et la forme des lames 32, 33 sont définies de manière à ce que la valeur des forces exercées varie en fonction de la course, d’abord linéairement avec une pente faible, puis augmente plus rapidement en fin de course. Ainsi la valeur des forces exercées augmente rapidement à l'approche de la position en butée du palier 23 dans le carter 17a, du fait du déroulement des lames (raccourcissement du bras de levier). Ainsi, le bruit de choc susceptible de se produire en raison d’un contact brutal du palier 23 en fin de course contre le carter 17a se trouve réduit.
En butée, les rayons de courbure de l’extérieur du palier 23, des lames 32, 33 déroulées et du logement dans le carter 17a sont voisins. Il en résulte des contacts avec des pressions bien réparties, ce qui évite les concentrations de contrainte de pression trop localisées, qui pourraient être dommageables à la durée de vie du ressort 30 et en particulier des lames 32, 33.
Selon un mode de réalisation illustré par lagure 13, les parties planes 35 du ressort 30 sont remplacées par des nervures rectilignes 35’ assurant les mêmes fonctions, ces nervures pouvant être réalisées par emboutissage vers l’intérieur de la partie annulaire.
Selon un mode de réalisation illustré par lagure 14, la patte 35a du ressort 30 est remplacée une spatule 40 permettant de faciliter le montage du ressort dans le carter. Lors du montage du ressort 30, un guide est positionné temporairement dans le logement de la roue 19. Ce guide assure une continuité entre une encoche de passage et d’orientation située à l’entrée du logement 17b et une encoche située en partie distale 36 du logement 17b. Entre ces deux encoches se trouve la fenêtre/intersection (zone d’engrènement) entre l’alésage contenant la vis sans fin 18 et la chambre contenant la roue 19. La forme en spatule 40 permet de faciliter les passages entrée/guide puis guide/partie distale 36.
Il apparaîtra clairement à l’homme de l’art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et d’applications. En particulier, l’invention n’est pas limitée à la forme du ressort 30 précédemment décrite. En effet, le ressort 30 peut ne comporter qu’une seule lame élastique agencée pour exercer sur le distal palier 23 une force en direction de la roue tangente 19.
En outre, le ressort peut être maintenu dans le carter par d’autres moyens qu’une excroissance engagée dans un évidement du carter. Ainsi, par exemple, l’évidement peut être formé dans le ressort et l’excroissance peut être formée dans le carter.
Par ailleurs, le réducteur peut être utilisé dans d’autres systèmes mécaniques qu’un système de direction assistée pour véhicule automobile.

Claims (15)

  1. Réducteur de vitesse comprenant :
    un carter (17a),
    une vis sans fin (18) disposée dans un logement (17b) du carter et comportant une partie proximale couplée à un arbre d’entrée,
    une roue tangente (19) couplée à un arbre de sortie (3, 7, 7c) et agencée de manière à être entrainée en rotation par la vis sans fin,
    un palier proximal (22) maintenant la partie proximale de la vis sans fin dans le logement,
    un palier distal (23) maintenant une partie distale de la vis sans fin, le palier distal étant disposé dans une partie distale (17c) de forme cylindrique du logement (17b),
    un ressort (30) maintenu fixe dans la partie distale du logement autour du palier distal, le ressort comprenant au moins une lame élastique (32, 33) disposée et conformée pour prendre appui sur le carter et exercer sur le palier distal des forces dans une direction (X1) vers la roue tangente.
  2. Réducteur de vitesse selon la revendication 1, dans lequel le ressort (30) comprend une excroissance (35a) prévue pour s’engager dans un évidement (36) formé dans la partie distale (17c) du logement (17b), afin de bloquer le ressort 30 en rotation dans le logement.
  3. Réducteur de vitesse selon la revendication 2, dans lequel l’excroissance (35a) comprend une forme en U s’étendant radialement vers l’extérieur du ressort (30).
  4. Réducteur de vitesse selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le ressort (30) comprend des parties latérales planes (35) disposées et conformées pour guider le palier distal (23) dans la direction (X1) vers la roue tangente (19) et dans une direction opposée, et supprimer un jeu latéral entre le ressort et le palier distal.
  5. Réducteur de vitesse selon la revendication 4, dans lequel les parties latérales planes (35) sont prolongées radialement vers l’intérieur du ressort par des pattes (34) coopérant avec le palier distal pour bloquer axialement le ressort (30) dans une direction distale.
  6. Réducteur de vitesse selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque lame élastique présente une courbure et une largeur variable entre son extrémité fixe et son extrémité libre, ajustée pour obtenir une courbe de variation de la force exercée par la lame sur le palier distal (23) en fonction d’une position du palier distal dans le ressort.
  7. Réducteur de vitesse selon la revendication 6, dans lequel la courbe de variation de la force exercée par chaque lame élastique (32, 33) sur le palier distal (23) en fonction d’une position du palier distal dans le ressort (30) est linéaire à pente relativement faible, puis plus rapidement croissante au voisinage d’une fin de course du palier distal dans la direction (X1) vers la roue tangente (19).
  8. Réducteur de vitesse selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le ressort (30) comprend une partie annulaire s’étendant sur un secteur angulaire compris entre 240° et 300°, chaque lame élastique (32, 33) présentant une extrémité libre et une extrémité fixe solidaire de la partie annulaire.
  9. Réducteur de vitesse selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le ressort (30) comprend deux lames élastiques (32, 33) présentant une largeur inférieure à une hauteur du ressort (30) et agencées de manière à se croiser en une zone diamétralement opposée à une zone de contact entre la vis sans fin (18) et la roue tangente (19).
  10. Direction assistée pour véhicule automobile, comprenant un réducteur de vitesse (17) couplé entre un moteur d’assistance (M) et un organe rotatif (3, 7, 8) d’un système de direction (1a, 1b, 1c) d’un véhicule automobile, le réducteur de vitesse étant défini par l’une des revendications 1 à 9.
  11. Direction assistée selon la revendication 10, dans laquelle la roue tangente (19) du réducteur de vitesse (17) est solidaire d’une colonne de direction (3) du système de direction (1a).
  12. Direction assistée selon la revendication 10, dans laquelle la roue tangente (19) du réducteur de vitesse (17) est solidaire d’un arbre de pignon (7) couplé à un pignon (7a) de crémaillère (8) du système de direction (1c).
  13. Direction assistée selon la revendication 10, dans laquelle la roue tangente (19) du réducteur de vitesse (17) est solidaire d’un arbre de pignon (7c) couplé à un pignon (7b) de crémaillère (8) additionnel du système de direction (1b).
  14. Direction assistée selon la revendication 10, dans laquelle la roue tangente (19) du réducteur de vitesse (17) est solidaire d’une colonne de direction (3) à retour de force d’un système de direction (1e) sans lien mécanique entre un volant de direction (2) et des roues directrices du véhicule automobile.
  15. Direction assistée selon la revendication 10, comprenant un autre réducteur de vitesse à vis sans fin et roue tangente, les roues tangentes (19) du réducteur de vitesse et de l’autre réducteur de vitesse étant couplés respectivement à des pignons (7a, 7b) de crémaillère (8) du système de direction (1d, 1e).
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