WO2006070155A1 - Systeme d'actionnement d'arbre de direction instrumente comprenant un centre fixe - Google Patents

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WO2006070155A1
WO2006070155A1 PCT/FR2005/051121 FR2005051121W WO2006070155A1 WO 2006070155 A1 WO2006070155 A1 WO 2006070155A1 FR 2005051121 W FR2005051121 W FR 2005051121W WO 2006070155 A1 WO2006070155 A1 WO 2006070155A1
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WO
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encoder
fixed central
fixed
rotation
sensor
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/051121
Other languages
English (en)
Inventor
Laurent Lebrun-Damiens
Original Assignee
S.N.R. Roulements
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by S.N.R. Roulements filed Critical S.N.R. Roulements
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • B62D15/022—Determination of steering angle by measuring on the steering column on or near the connection between the steering wheel and steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels
    • B62D1/10—Hubs; Connecting hubs to steering columns, e.g. adjustable
    • B62D1/105—Non-rotatable hubs, e.g. the central part of the steering wheel not rotating

Definitions

  • Instrumented steering shaft operating system comprising a fixed center
  • the invention relates to a system for actuating the shaft of a steering column by means of a steering wheel, the system comprising a fixed central member.
  • the invention also relates to a motor vehicle steering wheel comprising such a system.
  • the invention also applies to decoupled steering systems in which the steering column does not provide a direct mechanical connection between the steering wheel and the wheels.
  • the decoupled steering columns are not associated with a steering box transforming the circular movement of the steering wheel in angular displacement of the connecting rod which causes wheel deflection.
  • the fixed central member of the steering wheel forms a fixed support on which it is, for example, possible to have an airbag adapted to the morphology of the driver.
  • the integration of various controls on the steering wheel is simplified due in particular to the possibility of dispensing with rotating electrical contactors.
  • Document FR-2,815,318 also discloses a steering wheel guided in rotation on a fixed element and surrounding a fixed support.
  • instrumentation including vehicle steering systems is now required to have effective driver assistance and safety systems.
  • Information about the direction of the vehicle such as the angular position and the speed of rotation of the steering wheel, allow the driver assistance and safety systems to prevent or correct an unsafe or dangerous driving instruction.
  • the invention aims to simplify the instrumentation of vehicle steering systems by producing this instrumentation directly on the actuating system of the shaft of the steering column.
  • the invention proposes a system for actuating the shaft of a steering column by means of a steering wheel, said system comprising a fixed central member intended to be secured to the steering wheel. sheath of the steering column and a movable member rotatably mounted relative to the fixed central member and to which the steering wheel is intended to be secured, said movable member comprising means for actuating in rotation the shaft of the steering column, said system comprising at least one encoder integral in rotation with the movable member and at least one sensor integral with the fixed central member which is arranged opposite and at a distance from the air gap of the encoder, said sensor being arranged for detecting the pulses from the encoder so as to deliver signals representative in particular of the angular position of the movable member relative to the fixed central member.
  • the movable member may comprise an outer member rotatably mounted around the fixed central member and intended to be associated with the steering wheel.
  • the movable member comprises an inner member rotatably mounted in the outer member and actuated in rotation by the outer member.
  • the inner member is actuated in rotation by the actuating means, the inner member being adapted to be secured in rotation with the shaft.
  • the actuating means may be provided on the inner periphery of the outer member.
  • rolling tracks are provided on the fixed central member and on the movable member, rolling bodies being arranged between the rolling tracks so as to ensure rotation of the movable member relative to the fixed central organ.
  • At least one track is formed on a lateral surface of the fixed central member and / or the movable member.
  • At least one track is formed on a fixed ring integral with the fixed central member and / or on a movable ring integral with the movable member, an encoder being associated with the movable ring and / or a sensor being associated with the fixed ring.
  • the invention proposes a steering wheel for a motor vehicle comprising an actuating system as described above and an armature which is integral with the movable member.
  • FIG. 4 is a variant of the second embodiment of the instrumented actuation system of FIG. 3.
  • Figures 1 to 4 show an actuating system 1 of the shaft of a steering column which is arranged to mechanically or electrically transmit the steering torque to the wheels of the vehicle.
  • the actuating system 1 is composed of a movable member 3 rotatably mounted with respect to a fixed central member 2.
  • the movable member 3 comprises an outer member 4 rotatably mounted around the fixed central member 2 and intended to be associated by any known means to the steering wheel.
  • the movable member 3 also comprises an inner member 5 actuated in rotation by the outer member 4 and intended to be associated with the shaft of the steering column.
  • the outer member 4 is a generally annular piece in which the inner member 5 is rotatably mounted and whose axis 4a is parallel but offset from the axis 6 of the shaft of the steering column.
  • the outer member 4 may have on its free surface means for associating the steering wheel.
  • the frame of the steering wheel is integral with the external element 4.
  • front and “rear” are defined with respect to the planes located respectively on the fixed central body side 2, that is to say on the left side in FIGS. 1 to 4, and on the column side direction, that is to say on the right side in Figures 1 to 4.
  • the radial support 8 is provided with fixing holes 14 in particular for securing the radial support 8 to a fixed element of the vehicle chassis, such as the sheath of the steering column, by bolting or any other known means of securing.
  • the particular location of the fixing holes 14 will be discussed in the following description.
  • the outer member 4 comprises a front annular portion 15 having a cylindrical bore 16 centered on the axis 4a and intended to receive the radial support 8 and means ensuring the rotation of the outer member 4 on the radial support 8.
  • the outer member 4 also comprises a rear annular portion 17 having a cylindrical bore 18 coaxial with the bore 16.
  • the diameter of the bore 18 is preferably smaller than that of the bore 16 to allow the production of a shoulder 19 at the connection zone between the two annular parts 15 and 17.
  • Means for actuating the rotation of the shaft of the steering column are arranged on the inner lateral surface of the portion 17.
  • the actuating means comprise an internal gear wheel 20 rotating in rotation. the inner element 5.
  • the inner member 5 is a generally cylindrical piece of axis 5a of smaller diameter than that of the wheel 20 and having a cylindrical bore 21 centered on the axis 5a. This bore 21 is intended to immobilize both in rotation and axially the inner member 5 on the shaft of the steering column so that the axes 5a and 6 respectively of the inner member 5 and the steering shaft are confused.
  • the bore 21 comprises, on extreme front and rear portions, frustoconical surfaces deviating from the axis 5a and, on an axial portion, splines.
  • the rear frustoconical surface serves as abutment surface on which abuts a surface complementary to the steering shaft.
  • This has, in addition, on its front end, a grooved area and a tapped hole for cooperating respectively with the grooves of the bore 21 and the thread of a screw.
  • the invention is not limited to this type of immobilization in rotation and axially and any other known type of securing a member provided with a bore on a steering shaft is within the scope of the invention.
  • the fixing holes 14 are then arranged so that at least two of them are placed so as to allow the passage in the free space of the fastening elements of the fixed central member 2 to the sheath of the steering column. .
  • the inner member 5 is a pinion with external teeth.
  • the pinion with external toothing is actuated in rotation by meshing with a part of the toothing of the wheel 20.
  • the rotation of the inner element 5 is ensured by bearings 23 arranged between the steering shaft and the sheath of the column. direction.
  • the means ensuring the rotation of the outer member 4 on the fixed central member 2 are accessible from the front face of the system 1 and their instrumentation is possible.
  • These means of rotation comprise rolling bodies 24 arranged between rolling tracks 25 made on fixed and movable rings respectively integral with the fixed central member 2 and the outer member 4.
  • the fixed ring is fitted on the cylindrical lateral surface 9 and abuts against the shoulder 13 and the movable ring is inserted into the bore 16 and abuts against the shoulder 19.
  • the instrumentation of the system 1 is carried out by means of a measuring device comprising a sensor 26 integral with the fixed central member 2 and arranged opposite and at a distance from the gap of an encoder 27 integral in rotation with the element 4.
  • the sensor 26 is arranged to detect the pulses from the encoder 27 so as to deliver signals representative in particular of the angular position and the speed of rotation of the movable member 3 with respect to the fixed central member 2.
  • the encoder 27 is associated with the movable ring and the sensor 26 with the fixed ring.
  • the sensor 26 is arranged to perform an axial detection of the pulses from the encoder 27.
  • the integration of the measuring device on fixed and mobile rings is, for example, known from the document FR-2 794 504 from the applicant.
  • the sensor 26 comprises external connection means 28, for example, in the form of wires or electrical cables capable of transmitting the signals delivered by the sensor 26 to computing and processing means.
  • the senor 26 is connected by means not shown to driving assistance and safety systems which analyze the signals from the steering system by coupling them to signals from other parts of the vehicle.
  • the actuating system 1 of FIG. 2 presents a second instrumentation enabling the sensor 26 to detect radially the pulses coming from the encoder 27.
  • the senor 26 is dissociated from the fixed ring and placed in abutment on the front face of the fixed ring so as to be disposed opposite and at a distance from the gap of the encoder 27.
  • the sensor 26 is associated to the radial support 8 of the fixed central member 2 by any known means, for example using the fixing holes 14 or the openings 22.
  • the senor may be placed on a support disposed in the housing 7 of the fixed central member 2 and comprising the external connection means 28, the calculation and processing means.
  • the inner member 5 has a front cylindrical portion 29 and a rear cylindrical portion 30 of substantially greater diameter so as to define a shoulder 31 on the outer surface of the inner member 5.
  • a pinion 32 to external teeth meshing with a portion of the toothing of the wheel 20 is then mounted on the rear cylindrical portion 30.
  • the pinion 32 is integral with the rear cylindrical portion 30. In other embodiments, the association of the pinion 32 on this part 30 can be done by any known means.
  • the fixed central member 2 has a cylindrical bore 33 centered on the axis 5a and having a shoulder 34.
  • the bore 33 is intended to receive the cylindrical portion before 29 of the element internal 5 as well as means ensuring its rotation inside the fixed central member 2.
  • a fixed ring is inserted in the cylindrical bore 33 and abuts against the shoulder 34 and a movable ring is fitted on the outer lateral surface of the front cylindrical portion 29 and abuts on the shoulder 31.
  • Rolling bodies 24 are arranged between rolling tracks 25 formed on these fixed and mobile rings to ensure rotation of the inner member 5 inside the fixed central member 2.
  • the encoder 27 is associated with the movable ring, the sensor 26 being arranged in the housing 7 for axially detecting the magnetic pulses of the encoder 27.
  • the instrumentation can be carried out indifferently between the fixed central member 2 and the outer member 4 or between the fixed central member 2 and the inner member 5.
  • the rolling tracks 25 may be directly formed on the lateral surfaces of the fixed central 2 and / or mobile 3 members.
  • An example of such an integration is, for example, described in the application for patent filed the same day by the plaintiff.
  • the encoder 27 can then be associated with the outer member 4, on the inner side surface of the front portion 15.
  • the encoder can also be associated with the inner member 5, on the outer lateral surface of the front portion 29.
  • L The association of the encoder 27 is performed by overmolding, gluing or any other known means, in particular those described in document EP-0 607 719 issued by the applicant.
  • the radial support 8 is made of a material, preferably metallic, compatible with the rolling function and the extension 10 in a different material, preferably plastic.
  • the extension 10 then comprises a radial disk 35 provided with fixing holes opposite the fixing holes 14 of the radial support 8 to which it is associated by bolting or any other known means. It also comprises a projection 36 cooperating with a groove 37 formed on the front part of the lateral surface 9 of the radial support 8 so as to position the extension 10 relative to the radial support 8.
  • the rotation of the movable member 3 relative to the fixed central member 2 can be achieved by means of bearings or a combination of bearings and rolling bodies 24 arranged between rolling tracks 25 made on rings and / or on the surfaces of the fixed central 2 and mobile 3 bodies.
  • the actuation system 1 makes it possible to transmit to the steering shaft the angle of rotation given by the driver to the steering wheel, while having a fixed central member 2 facing the driver. .
  • This member 2 can serve as a support for an airbag and / or for various commands concerning the driving or comfort of the vehicle. It also provides sufficient space to accommodate the measurement, calculation and processing devices mentioned above.
  • the encoder 27 is formed of a multipolar magnetic ring of ferrite-loaded synthetic material on which is magnetized a plurality of pairs of North and South poles equidistant with a constant angular width.
  • the encoder may be formed of a target comprising an optical pattern similar to the multipolar magnetic pattern, the sensitive elements then being formed of optical detectors.

Abstract

Système d'actionnement (1 ) de l'arbre d'une colonne de direction au moyen d'un volant de direction, ledit système (1 ) comprenant un organe central fixe (2) destiné à être solidarisé à la gaine de la colonne de direction et un organe mobile (3) monté en rotation par rapport à l'organe central fixe (2) et auquel le volant de direction est destiné à être solidarisé, ledit organe mobile (3) comprenant des moyens d'actionnement (20) en rotation de l'arbre de la colonne de direction, ledit système (1 ) comprenant en outre au moins un codeur (27) solidaire en rotation de l'organe mobile (3) et au moins un capteur (26) solidaire de l'organe central fixe (2) qui est disposé en regard et à distance d'entrefer du codeur (27), ledit capteur (26) étant agencé pour détecter les impulsions issues du codeur (27) de sorte à délivrer des signaux représentatifs notamment de la position angulaire de l'organe mobile (3) par rapport à l'organe central fixe (2). L'invention concerne également un volant de véhicule automobile comprenant un tel système.

Description

Système d'actionnement d'arbre de direction instrumenté comprenant un centre fixe
L'invention concerne un système d'actionnement de l'arbre d'une colonne de direction au moyen d'un volant de direction, le système comprenant un organe central fixe. L'invention concerne également un volant de véhicule automobile comprenant un tel système.
Une colonne de direction conventionnelle est composée d'une gaine tubulaire, fixée à la carrosserie du véhicule, guidant et supportant un arbre de direction. L'arbre de direction relie le volant de direction aux roues directrices du véhicule.
En variante, l'invention s'applique également aux systèmes de direction découplés dans lesquels la colonne de direction n'assure pas une liaison mécanique directe entre le volant et les roues. En effet, contrairement aux colonnes de direction conventionnelles, les colonnes de direction découplées ne sont pas associées à un boîtier de direction transformant le mouvement circulaire du volant de direction en déplacement angulaire de la bielle pendante qui provoque le braquage de roues.
L'organe central fixe du volant forme un support fixe sur lequel il est, par exemple, possible de disposer un coussin gonflable de sécurité adapté à la morphologie du conducteur. En outre, l'intégration de diverses commandes sur le volant est simplifiée du fait notamment de la possibilité de se passer de contacteurs électriques tournants.
Il est connu, notamment du document FR-2 144 300 de réaliser un volant de direction comportant une partie intérieure liée rigidement à une partie non tournante du véhicule.
On connaît également du document FR-2 815 318 un volant guidé en rotation sur un élément fixe et entourant un support fixe. Par ailleurs, l'instrumentation notamment des systèmes de direction de véhicule est désormais nécessaire pour disposer de systèmes d'assistance à la conduite et de sécurité efficaces. Les informations concernant la direction du véhicule, telles que la position angulaire et la vitesse de rotation du volant, permettent aux systèmes d'assistance à la conduite et de sécurité de prévenir ou de corriger une instruction au volant inadaptée voire dangereuse.
L'invention vise à simplifier l'instrumentation des systèmes de direction de véhicule en réalisant cette instrumentation directement sur le système d'actionnement de l'arbre de la colonne de direction.
De ce fait, l'instrumentation ne se fait pas sur l'arbre de la colonne de direction mais sur la face avant du système d'actionnement offrant un espace disponible et une accessibilité aux différents organes le composant plus importants.
A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un système d'actionnement de l'arbre d'une colonne de direction au moyen d'un volant de direction, ledit système comprenant un organe central fixe destiné à être solidarisé à la gaine de la colonne de direction et un organe mobile monté en rotation par rapport à l'organe central fixe et auquel le volant de direction est destiné à être solidarisé, ledit organe mobile comprenant des moyens d'actionnement en rotation de l'arbre de la colonne de direction, ledit système comprenant au moins un codeur solidaire en rotation de l'organe mobile et au moins un capteur solidaire de l'organe central fixe qui est disposé en regard et à distance d'entrefer du codeur, ledit capteur étant agencé pour détecter les impulsions issues du codeur de sorte à délivrer des signaux représentatifs notamment de la position angulaire de l'organe mobile par rapport à l'organe central fixe.
L'organe mobile peut comprendre un élément externe monté en rotation autour de l'organe central fixe et destiné à être associé au volant. Selon une réalisation de l'invention, l'organe mobile comprend un élément interne monté en rotation dans l'élément externe et actionné en rotation par l'élément externe.
Egalement dans un mode de réalisation, l'élément interne est actionné en rotation par les moyens d'actionnement, l'élément interne étant destiné à être solidarisé en rotation avec l'arbre.
Les moyens d'actionnement peuvent être prévus sur la périphérie interne de l'élément externe.
Dans un mode de réalisation particulier, des pistes de roulement sont prévues sur l'organe central fixe et sur l'organe mobile, des corps roulants étant disposés entre les pistes de roulement de sorte à assurer la rotation de l'organe mobile par rapport à l'organe central fixe.
Selon une réalisation, au moins une piste est réalisée sur une surface latérale de l'organe central fixe et/ou de l'organe mobile.
Egalement dans un mode de réalisation, au moins une piste est réalisée sur une bague fixe solidaire de l'organe central fixe et/ou sur une bague mobile solidaire de l'organe mobile, un codeur étant associé à la bague mobile et/ou un capteur étant associé à la bague fixe.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un volant de direction pour véhicule automobile comprenant un système d'actionnement tel que décrit précédemment et une armature qui est solidaire de l'organe mobile.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 et 2 illustrent, en section longitudinale, un premier mode de réalisation du système d'actionnement présentant respectivement deux modes d'instrumentation ; - la figure 3 illustre, en section longitudinale, un deuxième mode de réalisation du système d'actionnement instrumenté ;
- la figure 4 est une variante du deuxième mode de réalisation du système d'actionnement instrumenté de la figure 3.
Les figures 1 à 4 représentent un système d'actionnement 1 de l'arbre d'une colonne de direction qui est agencée pour, de façon mécanique ou électrique, transmettre le couple de braquage aux roues du véhicule. Le système d'actionnement 1 est composé d'un organe mobile 3 monté en rotation par rapport à un organe central fixe 2.
L'organe mobile 3 comprend un élément externe 4 monté en rotation autour de l'organe central fixe 2 et destiné à être associé, par tout moyen connu, au volant de direction. L'organe mobile 3 comprend également un élément interne 5 actionné en rotation par l'élément externe 4 et destiné à être associé à l'arbre de la colonne de direction.
L'élément externe 4 est une pièce de forme générale annulaire dans laquelle l'élément interne 5 est montée en rotation et dont l'axe 4a est parallèle mais décalé par rapport à l'axe 6 de l'arbre de la colonne de direction. L'élément externe 4 peut disposer sur sa surface libre de moyens permettant d'associer le volant de direction. Dans des exemples particuliers, l'armature du volant est venue de matière avec l'élément externe 4.
Dans la description qui suit, les termes « avant » et « arrière » sont définis par rapport à des plans situés respectivement côté organe central fixe 2, c'est-à-dire du côté gauche sur les figures 1 à 4, et côté colonne de direction, c'est-à-dire du côté droit sur les figures 1 à 4. D'autre part, les termes « externe » ou « extérieur » et « interne » ou « intérieur » sont définis par rapport à un plan respectivement éloigné et à proximité de l'axe 4a, les termes « supérieur » et « inférieur » sont définis par rapport à un plan respectivement au dessus et en dessous de l'axe 4a, les termes « axial » ou « latéral » sont définis par rapport à un plan parallèle à l'axe 4a et les termes « radial » ou « transversal » sont définis par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe 4a.
L'organe central fixe 2 comprend un support radial 8 présentant une surface latérale cylindrique 9 et une extension 10 définissant un logement 7. L'extension
10 est formée d'une jupe cylindrique 11 s'étendant axialement, de diamètre supérieur à celui du support radial 8 auquel elle est liée par une portion de raccordement 12 s'écartant de l'axe 4a. La jonction de la portion de raccordement 12 et du support radial 8 est réalisée de manière à ce que la surface latérale cylindrique 9 présente un épaulement 13.
Le support radial 8 est muni de trous de fixation 14 permettant notamment de solidariser le support radial 8 à un élément fixe du châssis du véhicule, tel que la gaine de la colonne de direction, par boulonnage ou tout autre moyen connu de solidarisation. L'emplacement particulier des trous de fixation 14 sera évoqué dans la suite de la description.
Dans les modes de réalisation représentés, l'élément externe 4 comporte une partie annulaire avant 15 présentant alésage cylindrique 16 centré sur l'axe 4a et destiné à accueillir le support radial 8 et des moyens assurant la rotation de l'élément externe 4 sur le support radial 8.
L'élément externe 4 comporte également une partie annulaire arrière 17 présentant un alésage cylindrique 18 coaxial à l'alésage 16. Le diamètre de l'alésage 18 est, de préférence, inférieur à celui de l'alésage 16 pour permettre la réalisation d'un épaulement 19 au niveau de la zone de raccord entre les deux parties annulaires 15 et 17.
Des moyens d'actionnement en rotation de l'arbre de la colonne de direction sont disposés sur la surface latérale intérieure de la partie 17. Sur les figures 1 à 4, les moyens d'actionnement comprennent une roue à denture interne 20 actionnant en rotation l'élément interne 5. L'élément interne 5 est une pièce de forme générale cylindrique d'axe 5a de diamètre inférieur à celui de la roue 20 et présentant un alésage cylindrique 21 centré sur l'axe 5a. Cet alésage 21 est destiné à permettre d'immobiliser à la fois en rotation et axialement l'élément interne 5 sur l'arbre de la colonne de direction de sorte que les axes 5a et 6 respectivement de l'élément interne 5 et de l'arbre de direction soient confondus.
Pour ce faire, l'alésage 21 comprend, sur des portions extrêmes avant et arrière, des surfaces tronconiques s'écartant de l'axe 5a et, sur une partie axiale, des cannelures. La surface tronconique arrière sert de surface de butée sur laquelle vient s'appuyer une surface complémentaire de l'arbre de direction. Celui-ci présente, en outre, sur son extrémité avant, une zone cannelée et un trou taraudé destinés à coopérer respectivement avec les cannelures de l'alésage 21 et le filetage d'une vis. L'invention ne se restreint pas à ce type d'immobilisation en rotation et axialement et tout autre type connu de solidarisation d'un élément pourvu d'un alésage sur un arbre de direction entre dans le cadre de l'invention.
Du fait de la différence de diamètre entre la roue 20 et l'élément interne 5 et du décalage entre les axes 4a et 5a, il existe un espace libre entre la roue 20 et l'élément interne 5 permettant d'accéder au support radial 8 de l'organe central fixe 2 par sa face arrière. Les trous de fixation 14 sont alors agencés pour qu'au moins deux d'entre eux soient placés de sorte à permettre le passage dans l'espace libre des éléments de fixation de l'organe centrale fixe 2 à la gaine de la colonne de direction.
Le support radial 8 peut également comporter des ouvertures 22 agencées pour permettre le passage dans l'espace libre de moyens de connexion ou d'actionnement de commandes ou de dispositifs placés sur le volant.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, l'élément interne 5 est un pignon à denture externe. Le pignon à denture externe est actionné en rotation par engrènement avec une partie de la denture de la roue 20. La rotation de l'élément interne 5 est assurée par des roulements 23 disposés entre l'arbre de direction et la gaine de la colonne de direction. Dans ce premier mode de réalisation, les moyens assurant la rotation de l'élément externe 4 sur l'organe central fixe 2 sont accessibles par la face avant du système 1 et leur instrumentation est possible.
Ces moyens de rotation comprennent des corps roulants 24 disposés entre des pistes de roulement 25 réalisées sur des bagues fixe et mobile respectivement solidaires de l'organe central fixe 2 et de l'élément externe 4. La bague fixe est emmanchée sur la surface latérale cylindrique 9 et vient en butée contre l'épaulement 13 et la bague mobile est insérée dans l'alésage 16 et vient en butée contre l'épaulement 19.
L'instrumentation du système 1 est réalisée au moyen d'un dispositif de mesure comprenant un capteur 26 solidaire de l'organe central fixe 2 et disposé en regard et à distance d'entrefer d'un codeur 27 solidaire en rotation de l'élément externe 4. Le capteur 26 est agencé pour détecter les impulsions issues du codeur 27 de sorte à délivrer des signaux représentatifs notamment de la position angulaire et de la vitesse de rotation de l'organe mobile 3 par rapport à l'organe central fixe 2.
Sur la figure 1 , le codeur 27 est associé à la bague mobile et le capteur 26, à la bague fixe. Le capteur 26 est disposé de sorte à réaliser une détection axiale des impulsions issues du codeur 27. L'intégration du dispositif de mesure sur des bagues fixe et mobile est, par exemple, connue du document FR-2 794 504 issu de la demanderesse.
Le capteur 26 comprend des moyens de connexion externe 28, par exemple, sous la forme de fils ou de câbles électriques aptes à transmettre les signaux délivrés par le capteur 26 à des moyens de calcul et de traitement.
En outre, le capteur 26 est relié par des moyens non représentés à des systèmes d'assistance à la conduite et de sécurité qui analysent les signaux provenant du système de direction en les couplant à des signaux provenant d'autres organes du véhicule. Le système d'actionnement 1 de la figure 2 présente une deuxième instrumentation permettant au capteur 26 de détecter radialement les impulsions issues du codeur 27.
Dans ce mode d'instrumentation, le capteur 26 est dissocié de la bague fixe et disposé en appui sur la face avant de la bague fixe de sorte à être disposé en regard et à distance d'entrefer du codeur 27. Le capteur 26 est associé au support radial 8 de l'organe central fixe 2 par tout moyen connu en utilisant par exemple les trous de fixation 14 ou les ouvertures 22.
En particulier, le capteur peut être placé sur un support disposé dans le logement 7 de l'organe central fixe 2 et comprenant les moyens de connexion externe 28, les moyens de calcul et de traitement.
En relation avec les figures 3 et 4, on décrit maintenant un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel il est possible d'instrumenter l'élément interne 5 et/ou des moyens assurant sa rotation. Pour ce faire, l'élément interne 5 et les moyens assurant sa rotation sont également accessibles par la face avant du système 1.
Sur les figures 3 et 4, l'élément interne 5 présente une partie cylindrique avant 29 et une partie cylindrique arrière 30 de diamètre sensiblement supérieur de sorte à définir un épaulement 31 sur la surface extérieure de l'élément interne 5. Un pignon 32 à denture externe s'engrenant avec une partie de la denture de la roue 20 est alors monté sur la partie cylindrique arrière 30.
Dans le mode de réalisation représenté, le pignon 32 est venu de matière avec la partie cylindrique arrière 30. Dans d'autres modes de réalisation, l'association du pignon 32 sur cette partie 30 peut se faire par tout moyen connu.
Dans ce deuxième mode de réalisation, l'organe central fixe 2 présente un alésage cylindrique 33 centré sur l'axe 5a et présentant un épaulement 34. L'alésage 33 est destiné à recevoir la partie cylindrique avant 29 de l'élément interne 5 ainsi que des moyens assurant sa rotation à l'intérieur de l'organe central fixe 2.
Sur la figure 3, une bague fixe est insérée dans l'alésage cylindrique 33 et vient en butée contre l'épaulement 34 et une bague mobile est emmanchée sur la surface latérale extérieure de la partie cylindrique avant 29 et vient en butée sur l'épaulement 31. Des corps roulants 24 sont disposés entre des pistes de roulement 25 réalisées sur ces bagues fixe et mobile pour assurer la rotation de l'élément interne 5 à l'intérieur de l'organe central fixe 2.
Le codeur 27 est associé à la bague mobile, le capteur 26 étant agencé dans le logement 7 pour détecter axialement les impulsions magnétiques du codeur 27.
Dans ce mode de réalisation, l'instrumentation peut être réalisée indifféremment entre l'organe central fixe 2 et l'élément externe 4 ou entre l'organe central fixe 2 et l'élément interne 5.
En outre, il est possible d'utiliser deux ensembles codeur/capteur disposés, d'une part, entre l'organe central fixe 2 et l'élément externe 4 et, d'autre part, entre l'organe central fixe 2 et l'élément interne 5 de sorte à réaliser une mesure différentielle permettant de contrôler la transmission de l'angle de rotation du volant à l'arbre de direction.
En variante, représentée sur la figure 4, les pistes de roulement 25 peuvent être directement réalisées sur les surfaces latérales des organes central fixe 2 et/ou mobile 3. Un exemple d'une telle intégration est, par exemple, décrit dans la demande de brevet déposée le même jour par la demanderesse.
Le codeur 27 peut être alors associé à l'élément externe 4, sur la surface latérale intérieure de la partie avant 15. Le codeur peut également être associé à l'élément interne 5, sur la surface latérale extérieure de la partie avant 29. L'association du codeur 27 est réalisée par surmoulage, collage ou tout autre moyen connu, notamment ceux décrits dans le document EP-O 607 719 issu de la demanderesse. Lorsque les pistes de roulement 25 sont réalisées sur les surfaces latérales des organes central fixe 2 et mobile 3, les matériaux utilisés pour ces organes sont, au moins au niveau des pistes de roulement 25, adaptés à la fonction de roulement.
Sur la figure 4, le support radial 8 est réalisé dans un matériau, de préférence métallique, compatible avec la fonction de roulement et l'extension 10 dans un matériau différent, de préférence plastique. L'extension 10 comprend alors un disque radial 35 pourvu de trous de fixation en regard des trous de fixation 14 du support radial 8 auquel elle est associée par boulonnage ou tout autre moyen connu. Elle comprend également une saillie 36 coopérant avec une gorge 37 réalisée sur la partie avant de la surface latérale 9 du support radial 8 de sorte à positionner l'extension 10 par rapport au support radial 8.
On peut également envisager l'utilisation d'insert en matériau adapté à la fonction de roulement au niveau des pistes de roulement 25 des organes central fixe 2 et mobile 3.
Selon des modes de réalisation non représentés, la rotation de l'organe mobile 3 par rapport à l'organe central fixe 2 peut être réalisée au moyen de coussinets ou d'une combinaison de coussinets et de corps roulants 24 disposés entre des pistes de roulement 25 réalisées sur des bagues et/ou sur les surfaces des organes central fixe 2 et mobile 3.
Le système d'actionnement 1 tel qu'il vient d'être décrit permet de transmettre à l'arbre de direction l'angle de rotation donné par le conducteur au volant, tout en disposant d'un organe central fixe 2 faisant face au conducteur. Cet organe 2 peut servir de support pour un coussin gonflable de sécurité et/ou pour diverses commandes concernant la conduite ou le confort du véhicule. Il permet également de disposer d'un espace suffisant pour accueillir les dispositifs de mesure, de calcul et de traitement mentionnés ci-dessus. Dans un exemple particulier, le codeur 27 est formé d'un anneau magnétique multipolaire en matériau synthétique chargé de ferrite sur lequel est aimanté une pluralité de paires de pôles Nord et Sud équirépartis avec une largeur angulaire constante.
Le capteur 26 peut comprendre des éléments sensibles choisis parmi les sondes à effet Hall, les magnétorésistances, les magnétorésistances géantes.
Le capteur 26 utilisé est apte à délivrer deux signaux électriques S1 , S2 périodiques en quadrature. Le principe d'obtention des signaux S1 et S2 à partir d'une pluralité d'éléments sensibles alignés est, par exemple, décrit dans le document FR-2 792 403 issu de la demanderesse.
Il peut se révéler utile de disposer de la position angulaire absolue du codeur 27, c'est-à-dire l'angle séparant la position du codeur 27 d'une position de référence fixe par rapport à l'organe central fixe 2. Pour ce faire, on peut utiliser un dispositif de mesure tel que décrit dans le document FR-2 769 088.
Bien que la description ait été faite en relation avec un ensemble codeur/capteur magnétique, il est également possible de mettre en œuvre l'invention de façon analogue en utilisant une technologie équivalente, par exemple optique. Le codeur peut être formé d'une cible comprenant un motif optique analogue au motif magnétique multipolaire, les éléments sensibles étant alors formés de détecteurs optiques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'actionnement (1) de l'arbre d'une colonne de direction au moyen d'un volant de direction, ledit système (1) comprenant un organe central fixe (2) destiné à être solidarisé à la gaine de la colonne de direction et un organe mobile (3) monté en rotation par rapport à l'organe central fixe (2) et auquel le volant de direction est destiné à être solidarisé, ledit organe mobile (3) comprenant des moyens d'actionnement (20) en rotation de l'arbre de la colonne de direction, ledit système (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un codeur (27) solidaire en rotation de l'organe mobile (3) et au moins un capteur (26) solidaire de l'organe central fixe (2) qui est disposé en regard et à distance d'entrefer du codeur (27), ledit capteur (26) étant agencé pour détecter les impulsions issues du codeur (27) de sorte à délivrer des signaux représentatifs notamment de la position angulaire de l'organe mobile (3) par rapport à l'organe central fixe (2).
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'organe mobile (3) comprend un élément externe (4) monté en rotation autour de l'organe central fixe (2), ledit élément externe (4) étant destiné à être associé au volant.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un codeur (27) est associé à l'élément externe (4).
4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe mobile (3) comprend un élément interne (5) monté en rotation dans l'élément externe (4), ledit élément interne (5) étant actionné en rotation par l'élément externe (4).
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un codeur (27) est associé à l'élément interne (5).
6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément interne (5) est actionné en rotation par les moyens d'actionnement (20), ledit élément interne (5) étant destiné à être solidarisé en rotation avec l'arbre.
7. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (20) sont prévus sur la périphérie interne de l'élément externe (4).
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des pistes de roulement (25) sont prévues sur l'organe central fixe (2) et sur l'organe mobile (3), des corps roulants (24) étant disposés entre les pistes de roulement (25) de sorte à assurer la rotation de l'organe mobile (3) par rapport à l'organe central fixe (2).
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une piste (25) est réalisée sur une surface latérale de l'organe central fixe (2) et/ou de l'organe mobile (3).
10. Système selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au moins une piste (25) est réalisée sur une bague fixe solidaire de l'organe central fixe (2) et/ou sur une bague mobile solidaire de l'organe mobile (3).
11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un codeur (27) est associé à la bague mobile et/ou un capteur (26) est associé à la bague fixe.
12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que le capteur (26) comprend des moyens de connexion externe (28) qui sont placés dans un logement (7) de l'organe central fixe (2).
13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le capteur (26) comprend des éléments sensibles choisis parmi les sondes à effet Hall, les magnétorésistances, les magnétorésistances géantes.
14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le codeur (27) est formé d'un anneau magnétique multipolaire en matériau synthétique chargé de ferrite sur lequel est aimanté une pluralité de paires de pôles Nord et Sud équirépartis avec une largeur angulaire constante.
15. Volant de direction pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 et une armature qui est solidaire de l'organe mobile (3).
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