WO2008152253A1 - Dispositif de serrage electrique d'une colonne de direction reglable de vehicule automobile - Google Patents

Dispositif de serrage electrique d'une colonne de direction reglable de vehicule automobile Download PDF

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WO2008152253A1
WO2008152253A1 PCT/FR2008/050527 FR2008050527W WO2008152253A1 WO 2008152253 A1 WO2008152253 A1 WO 2008152253A1 FR 2008050527 W FR2008050527 W FR 2008050527W WO 2008152253 A1 WO2008152253 A1 WO 2008152253A1
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WO
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clamping
fixed
cam
movable
clamping device
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/050527
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English (en)
Inventor
Nicolas Bertet
Vincent Eymery
Original Assignee
Zf Systemes De Direction Nacam, S.A.S.
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Publication date
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Priority to EP08788053A priority patent/EP2155531B1/fr
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Priority to AT08788053T priority patent/ATE495079T1/de
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Classifications

    • 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
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/184—Mechanisms for locking columns at selected positions

Definitions

  • the present invention relates to an electric clamping device, which is mounted on a steering column of a motor vehicle.
  • the device according to the invention applies to a steering column adjustable in depth and height, or to an adjustable steering column either in depth or in height, whose steering shaft is mounted in a body tube, which is supported and locked on the vehicle structure at the desired position.
  • the steering column comprises a steering shaft rotatably mounted in the body tube, which is connected to a support assembly attached to the vehicle frame or to a body part.
  • the object of the present invention is to provide an electric clamping device of a body tube of a steering column, which does not have the disadvantages described above, that is to say that the electric clamping device of the invention allows to obtain the required clamping and loosening stroke, while having a relatively small footprint that does not present a risk to the driver in case of shock.
  • the invention relates to an electric clamping device of a steering column adjustable in depth and / or height of a motor vehicle, which comprises a steering shaft mounted to rotate about a steering axis in a tube-body.
  • Said steering column is mounted in a support assembly comprising a fixed support element constituted by two uprights and a connecting element and a movable support element.
  • Said tube-body is disposed in the movable support member and locked on the fixed support member, in the locked position, by a clamping system along a clamping axis substantially perpendicular to the vertical direction plane passing through the steering axis.
  • Said clamping system has a clamping rod whose axis is the clamping axis and which passes through the two uprights of the fixed support member.
  • Said electric clamping device comprises a locking assembly, belonging to the clamping system and mounted on the clamping rod, which consists of a cam fixed in rotation relative to the clamping axis, a cam movable in rotation and at least one rolling element disposed between the fixed cam and the movable cam.
  • each rolling element moves on a fixed raceway arranged on the fixed cam, and on a movable raceway arranged on the movable cam.
  • Each raceway has a slope of clearance of the rolling element relative to the corresponding cam; so that by turning the movable cam relative to the fixed cam, the two cams deviate or move closer to each other in the direction of rotation, in order to obtain the locked or unlocked position of the column of management.
  • Said runway clearance slope has a variable value lower than the value related to the coefficient of friction with the rolling element.
  • Each raceway is a curve which has a variable radius with respect to the clamping axis, so that by turning the movable cam relative to the fixed cam, one or more raceways never interfere with it.
  • the axial displacement of the movable cam with respect to the fixed cam is a function of the rotation of the movable cam, and depends at each instant on the position of the rolling element or rolling elements with respect to the clamping axis and the clearance slope of the raceways for said position.
  • the locking assembly may comprise two or three rolling elements, each rolling element moving on a fixed raceway and on a corresponding moving raceway.
  • the rolling element or elements are held in place by a cage and are preferably balls.
  • a damping element is arranged in a housing arranged at the peripheral end of each of the fixed raceways and each of the movable races.
  • said electric clamping device is mounted in a housing which supports an electric actuator, and which comprises: a transmission system, the locking assembly and the clamping rod which passes through the two uprights of the support element fixed.
  • the electric actuator is an electric motor whose axis is arranged in a plane perpendicular to the clamping axis and parallel to the vertical plane of direction.
  • the transmission system comprises a wheel and a worm mounted in the housing, the worm being driven by the electric motor and meshing with the wheel integral with the movable cam mounted on the clamping rod.
  • the shaft of the electric motor which drives the worm is supported at its end by a self - lubricating bearing disposed in the housing.
  • the casing has a plastic stop disposed at the end of the motor shaft.
  • the locking assembly comprises the movable cam, the cage and the fixed cam, which are arranged in the casing, and which are mounted on the clamping rod, the wheel being mounted on a hub of the movable cam and integral with the hub. rotation by the arrangement of flats.
  • the clamping rod is supported at its end by a self-lubricating bearing disposed in the housing.
  • a needle stop is disposed on the end of the clamping rod, said needle stop being applied against an outer face of the housing, and is held in place by an axial holding member consisting of a head arranged on the clamping rod.
  • a return spring is mounted on the clamping rod between the fixed cam and the movable support member to ensure the constraint of the device.
  • the clamping system comprises the clamping rod on which are mounted the needle stop, the locking assembly, the return spring and an axial holding member.
  • the needle stop is disposed between the head of the clamping rod and the housing.
  • the locking assembly is disposed in the housing and against the outer face of an amount of the fixed support member.
  • the return spring is disposed between the fixed cam of the locking assembly and the movable support member.
  • the axial retention member is constituted by a nut mounted on the threaded end of the clamping rod, and it is applied against the outer face of the other upright of the fixed support member.
  • the clamping rod has two flats that cooperate with the width of the oblong hole in said upright for height adjustment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of FIG. 1, without the electric motor and with a single amount of the fixed support element;
  • FIG. 7 is a section along the plane VII-VII of FIG. 6; - Figure 8 is a view similar to Figure 6 with the ball and the cage;
  • FIG. 9 is a perspective view of the fixed cam, the side of the fixed raceways
  • Figure 11 is a view along XI of Figure 9;
  • Figure 12 is a view along XII of Figure 10.
  • the steering column comprises a steering shaft 1, which is rotatably mounted about a steering axis 3.
  • the steering shaft 1 is mounted in a body tube 2 belonging to the upper part of the steering column.
  • the steering shaft carries at one end the steering wheel and is connected at its other end to the intermediate shaft of the column.
  • Figures 1 and 2 are seen from the side of the steering wheel, that is to say the driver's side.
  • the steering column is mounted in a support assembly 6 which is attached to the vehicle structure.
  • the support assembly 6 comprises a fixed support member 8 and a movable support member 9.
  • the body tube 2 is disposed in the movable support member 9.
  • Said body tube 2 is locked on the fixed support member 8 in the locked position by a clamping system 4.
  • Said clamping system 4 makes it possible to have an unlocked position of the steering column, for adjustment in height and depth.
  • the clamping system 4 is arranged and acts along a clamping axis 5, which is substantially perpendicular to the vertical plane 7 passing through the direction axis 3.
  • the fixed support element 8 is constituted by two uprights 11 and 12, which are connected by a connecting element 13.
  • the two uprights 11 and 12 are substantially vertical, that is to say they are substantially parallel to the plane vertical 7 passing through the direction axis. In the following description the vertical plane will be called the vertical plane of direction 7.
  • the upright 11 has an oblong hole in the vertical direction, which is a housing 19 of a frame 54.
  • the upright 12 has an oblong hole 14 in the vertical direction.
  • the housing 19 and the oblong hole 14 allow the vertical movement of the clamping system 4 for height adjustment.
  • the upright 11 has an inner face 15 and an outer face 17 with respect to the plane of direction 7.
  • the upright 12 has an inner face 16 and an outer face 18 with respect to this same plane of direction 7.
  • the said faces 15, 16, 17 and 18 are substantially parallel to the vertical plane of direction 7.
  • the movable support element 9 is constituted by two uprights 21 and 22, which are connected by a connecting element 23 to the upper part, and by a closure element 24 to the lower part.
  • the upright 21 has a housing 29 and an oblong hole 25 in the axial direction.
  • the upright 22 has an oblong hole 26 in the axial direction. The oblong hole 25 and the oblong hole 26 allow the axial displacement of the movable support element 9 for the depth adjustment.
  • the clamping system 4 has a clamping rod 60 whose axis is the clamping axis 5. Said rod of 5 clamping through the two uprights 11 and 12 of the fixed support member 8, and it is locked on the fixed support member 8 in the locked position.
  • the electrical clamping device of a steering column according to the invention is mounted in a housing 20 which supports an electric actuator 70.
  • the casing 20 comprises a transmission system 80 and a locking assembly 10, which are mounted on the clamping rod 60.
  • Said clamping rod 60 passes through the housing 20 and supports the entire electrical clamping device by resting on the two uprights 11 and 12 of the fixed support element 8.
  • the locking assembly 10 consists of a fixed cam 30 rotated relative to the clamping axis 5 and a movable cam 40 rotated with respect to said clamping axis 5.
  • the electric actuator is an electric motor
  • 71 is disposed in a plane 72, which is perpendicular to the clamping axis 5 and parallel to the vertical plane of direction 7.
  • the transmission system 80 is a wheel and worm system which comprises a wheel 77 and a worm 81.
  • the worm 81 and the wheel 77 are mounted and arranged in the housing 20.
  • the housing 20 comprises two main housings 82 and 85.
  • the housing 82 is arranged for the worm 81 and it is extended by two housings 83 and 84 along the motor axis 71.
  • the housing 85 is arranged for wheel 77 and it's extended by a housing 86 along the clamping axis 5.
  • the electric motor 70 has a drive shaft 73 which supports and drives the worm 81.
  • the drive shaft 73 is supported at its end by a self-lubricating bearing 75 arranged and mounted in the housing 83.
  • a plastic stop 76 is mounted on the end of the drive shaft 73 and is mounted and disposed in the housing 84.
  • the clamping rod 60 has at one of its ends an axial holding member, which is constituted by a head 61 arranged directly on said rod.
  • the other end of clamping rod 60 is a threaded end 62 on which is mounted an axial holding member constituted by a nut 63.
  • the clamping system 4 comprises the clamping rod 60 on which are mounted: the needle stop 66, the locking assembly 10, the return spring 67 and the nut 63.
  • the needle stop 66 is arranged between the head 61 of the clamping rod 60 and the outer face 87 of the housing 20.
  • the locking assembly 10 is disposed in the housing 20 and against the outer face 17 of the upright 11 of the fixed support member 8.
  • the return spring 67 is disposed between the fixed cam 30 of the locking assembly 10 and the upright 21 of the movable support member 9.
  • the nut 63 is mounted on the threaded end 62 of the clamping rod 60, and applied against the outer face 18 of the upright 12 of the fixed support member 8.
  • the locking assembly 10 comprises three rolling elements 50 or three balls 50, each rolling element 50 or each ball 50 moving on a fixed raceway 32 and on a corresponding movable track 42.
  • the fixed cam 30 comprises two height-adjustable radial racks 36 and two fixed axial racks 37.
  • the fixed cam 30 is fixed in rotation with respect to the clamping axis 5 and is fixed in the axial direction along the axis of direction 3.
  • the fixed cam 30 is movable in height for the radial or height adjustment.
  • the two mobile radial racks 36 are arranged in the bottom of two notches 38 of the inner face 35 of the fixed cam 30.
  • the two fixed axial racks 37 are arranged on two prominences of the inner face 35.

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Abstract

Dispositif d e serrage électrique d'une colonne de direction réglable de véhicule automobile Une colonne de direction réglable comporte un arbre de direction monté dans un tube corps disposé dans un élément support mobile non représentés sur la fi gure. L'élément support mobile est bloqué sur un élément support fixe 8 par un système de serrage 4. Le dispositif de serrage électrique est monté dans un carter 20 qui supporte un moteur électrique 70 et comporte un système de transmission 80, un ensemble de blocage 10 et une tige de serrage 60 montée dans l'élément support fixe 8. L'ensemble de blocage 10 comporte : une came fixe 30 avec des chemins de roulement fixes, une came mobile 40 avec des chemins de roulements mobiles et des billes 50. Lesdites bi lles se déplacent sur les chemins de roulement en forme de spirale avec une pente de dégagement, afin d'obtenir le serrage ou le desserrage suivant le sens de rotation.

Description

Dispositif de serrage électrique d'une colonne de direction réglable de véhicule automobile
La présente invention se rapporte à un dispositif de serrage électrique, qui se monte sur une colonne de direction de véhicule automobile.
Le dispositif selon l'invention s'applique à une colonne de direction réglable en profondeur et en hauteur, ou bien à une colonne de direction réglable soit en profondeur soit en hauteur, dont l'arbre de direction est monté dans un tube corps, qui est supporté et bloqué sur la structure du véhicule à la position voulue. La colonne de direction comporte un arbre de direction monté tournant dans le tube corps, qui est raccordé à un ensemble support fixé au châssis du véhicule ou à un élément de la carrosserie .
La plupart des colonnes de direction réglables de véhicule automobile sont munies d'un levier de manœuvre, dont la rotation dans un sens ou dans l'autre permet d'obtenir la position verrouillée et la position déverrouillée de la colonne de direction. Ces dispositifs connus présentent l'inconvénient d'avoir un encombrement dangereux du fait de la présence d'une poignée de commande, qui a un débattement en rotation limité, ce qui engendre une course de serrage et de desserrage relativement faible. De plus cette poignée de commande se trouve généralement dans la zone du genou du conducteur lors d'un choc.
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de serrage électrique d'un tube corps d'une colonne de direction, qui ne présente pas les inconvénients décrits ci-dessus, c'est-à-dire que le dispositif de serrage électrique de l'invention permette d'obtenir la course de serrage et de desserrage demandée, tout en ayant un encombrement relativement réduit qui ne présente pas de risque pour le conducteur en cas de choc.
L'invention se rapporte à un dispositif de serrage électrique d'une colonne de direction réglable en profondeur et/ou en hauteur de véhicule automobile, qui comporte un arbre de direction monté tournant autour d'un axe de direction dans un tube- corps. Ladite colonne de direction est montée dans un ensemble support comportant un élément support fixe constitué par deux montants et un élément de raccordement et un élément support mobile. Ledit tube-corps est disposé dans l'élément support mobile et bloqué sur l'élément support fixe, en position verrouillée, par un système de serrage selon un axe de serrage sensiblement perpendiculaire au plan vertical de direction passant par l'axe de direction. Ledit système de serrage a une tige de serrage dont l'axe est l'axe de serrage et qui traverse les deux montants de l'élément support fixe.
Ledit dispositif de serrage électrique comporte un ensemble de blocage, appartenant au système de serrage et monté sur la tige de serrage, qui consiste en une came fixe en rotation par rapport à l'axe de serrage, une came mobile en rotation et au moins un élément roulant disposé entre la came fixe et la came mobile .
L'élément roulant, ou chaque élément roulant se déplace sur un chemin de roulement fixe aménagé sur la came fixe, et sur un chemin de roulement mobile aménagé sur la came mobile. Chaque chemin de roulement a une pente de dégagement de l'élément roulant par rapport à la came correspondante ; de manière qu'en tournant la came mobile par rapport à la came fixe, les deux cames s'écartent ou se rapprochent l'une de l'autre suivant le sens de rotation, afin d'obtenir la position verrouillée ou déverrouillée de la colonne de direction. Ladite pente de dégagement des chemins de roulement a une valeur variable inférieure à la valeur liée au coefficient de frottement avec l'élément roulant. Chaque chemin de roulement est une courbe qui possède un rayon variable par rapport à l'axe de serrage, de manière qu'en tournant la came mobile par rapport à la came fixe, un ou plusieurs chemins de roulement n'interfèrent jamais avec lui- même ou avec les autres chemins de roulement ; le déplacement axial de la came mobile par rapport à la came fixe est fonction de la rotation de la came mobile, et dépend à chaque instant de la position de l'élément roulant ou des éléments roulants par rapport à l'axe de serrage et de la pente de dégagement des chemins de roulement pour ladite position.
Avantageusement l'ensemble de blocage peut comporter deux ou trois éléments roulants, chaque élément roulant se déplaçant sur un chemin de roulement fixe et sur un chemin de roulement mobile correspondants .
Le ou les éléments roulants sont maintenus en place par une cage et sont de préférence des billes. De plus un élément d'amortissement est disposé dans un logement aménagé à l'extrémité périphérique de chacun des chemins de roulement fixes et de chacun des chemins de roulement mobiles.
Selon l'invention, ledit dispositif de serrage électrique est monté dans un carter qui supporte un actionneur électrique, et qui comporte : un système de transmission, l'ensemble de blocage et la tige de serrage qui traverse les deux montants de l'élément support fixe. L 'actionneur électrique est un moteur électrique dont l'axe est disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe de serrage et parallèle au plan vertical de direction.
Le système de transmission comprend une roue et une vis sans fin montés dans le carter, la vis sans fin étant entrainée par le moteur électrique et s ' engrenant avec la roue solidaire de la came mobile montée sur la tige de serrage. L 'arbre du moteur électrique qui entraîne la vis sans fin, est supporté à son extrémité par un palier autolubrifiant disposé dans le carter. De plus le carter comporte une butée plastique disposée à l'extrémité de l'arbre moteur.
L'ensemble de blocage comporte la came mobile, la cage et la came fixe, qui sont disposées dans le carter, et qui sont montées sur la tige de serrage, la roue étant montée sur un moyeu de la came mobile et solidaire du moyeu en rotation par l'agencement de méplats. La tige de serrage est supportée à son extrémité par un palier autolubrifiant disposé dans le carter. Une butée à aiguilles est disposée sur l'extrémité de la tige de serrage, ladite butée à aiguilles s 'appliquant contre une face externe du carter, et étant maintenue en place par un élément de tenue axiale constitué par une tête agencée sur la tige de serrage. Enfin un ressort de rappel est monté sur la tige de serrage entre la came fixe et l'élément support mobile afin d'assurer la mise en contrainte du dispositif.
Ainsi le système de serrage comporte la tige de serrage sur laquelle sont montés la butée à aiguilles, l'ensemble de blocage, le ressort de rappel et un élément de tenue axiale. La butée à aiguilles est disposée entre la tête de la tige de serrage et le carter. L'ensemble de blocage est disposé dans le carter et contre la face externe d'un montant de l'élément support fixe. Le ressort de rappel est disposé entre la came fixe de l'ensemble de blocage et l'élément support mobile. L'élément de tenue axiale est constitué par un écrou monté sur l'extrémité filetée de la tige de serrage, et il s'applique contre la face externe de l'autre montant de l'élément support fixe. La tige de serrage a deux méplats qui coopèrent avec la largeur du trou oblong aménagé dans ledit montant pour le réglage en hauteur .
Afin d'assurer le maintien en position de la colonne de direction, la came fixe comporte deux crémaillères radiales mobiles en hauteur et deux crémaillères axiales fixes. Les deux crémaillères radiales mobiles coopèrent avec deux crémaillères radiales fixes agencées sur les montants d'un cadre logé dans le montant de l'élément support fixe. Les deux crémaillères axiales fixes coopèrent avec deux crémaillères axiales mobiles agencées sur un montant de l'élément support mobile. Les deux crémaillères radiales mobiles sont disposées dans le fond de deux encoches de la came fixe qui reçoivent les deux montants du cadre ; et un patin en plastique est fixé dans ledit cadre pour faciliter le coulissement .
Le dispositif de serrage électrique d'une colonne de direction de véhicule automobile selon l'invention présente ainsi l'avantage d'obtenir une course de serrage et de desserrage plus importante en fonction de la rotation de commande qui peut être beaucoup plus élevée que les systèmes connus, et ceci tout en garantissant un roulement sans glissement des éléments roulants. De plus le dispositif de l'invention permet de libérer complètement la zone d'impact avec le genou en cas de choc. Enfin le dispositif de serrage électrique de l'invention peut se monter dans un encombrement similaire d'un véhicule automobile existant.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels :
- la figure 1 est une vue éclatée en perspective des différents éléments du dispositif de serrage électrique selon l'invention d'une colonne de direction, dont seul est représenté l'élément support fixe ;
- la figure 2 est une vue agrandie de la figure 1, sans le moteur électrique et avec un seul montant de l'élément support fixe ;
- la figure 3 est une coupe suivant le plan III- III de la figure 1, les différents éléments étant assemblés ; - la figure 4 est une coupe suivant le plan IV- IV de la figure 2, les différents éléments étant assemblés sur l'élément support fixe ;
- la figure 5 est une vue en perspective de la came mobile ; la figure 6 est une vue suivant VI de la figure 5 ;
- la figure 7 est une coupe suivant le plan VII- VII de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue similaire à la figure 6 avec les bille et la cage ;
- la figure 9 est une vue en perspective de la came fixe, du côté des chemins de roulement fixes ;
- la figure 10 est une vue en perspective de la came fixe, du côté des crémaillères ;
- la figure 11 est une vue suivant XI de la figure 9 ; la figure 12 est une vue suivant XII de la figure 10.
Comme on peut le voir sur les figures 1, 2, 3 et 4, l'invention se rapporte à un dispositif de serrage électrique d'une colonne de direction de véhicule automobile. Le dispositif de serrage électrique selon l'invention répond aux exigences actuelles demandées pour les véhicules automobiles. La colonne de direction est réglable en profondeur ou en hauteur, ou en profondeur et en hauteur.
La colonne de direction comprend un arbre de direction 1, qui est monté tournant autour d'un axe de direction 3. L'arbre de direction 1 est monté dans un tube corps 2 appartenant à la partie haute de colonne de direction. L'arbre de direction porte à une de ses extrémités le volant de direction et est relié par son autre extrémité à l'arbre intermédiaire de la colonne. Les figures 1 et 2 sont vues du côté du volant de direction, c'est-à-dire du côté du conducteur. La colonne de direction est montée dans un ensemble support 6 qui est fixé à la structure du véhicule.
L'ensemble support 6 comporte un élément support fixe 8 et un élément support mobile 9. Le tube corps 2 est disposé dans l'élément support mobile 9. Ledit tube corps 2 est bloqué sur l'élément support fixe 8 en position verrouillée par un système de serrage 4. Ledit système de serrage 4 permet d'avoir une position déverrouillée de la colonne de direction, pour le réglage en hauteur et en profondeur. Le système de serrage 4 est disposé et agit suivant un axe de serrage 5, qui est sensiblement perpendiculaire au plan vertical 7 passant par l'axe de direction 3.
Pour le réglage en hauteur, c'est tout l'élément support mobile 9 avec le tube corps 2 et le système de serrage 4 qui se déplacent par rapport à l'élément support fixe 8. Pour le réglage en profondeur, c'est seulement le tube corps 2 avec l'élément support mobile 9 qui se déplacent par rapport à l'élément support fixe 8, le système de serrage 4 restant immobile .
L'élément support fixe 8 est constitué par deux montants 11 et 12, qui sont reliés par un élément de raccordement 13. Les deux montants 11 et 12 sont sensiblement verticaux, c'est-à-dire qu'ils sont sensiblement parallèles au plan vertical 7 passant par l'axe de direction. Dans la suite de description le plan vertical sera appelé plan vertical de direction 7. Le montant 11 comporte un trou oblong dans le sens vertical, qui est un logement 19 d'un cadre 54. Le montant 12 comporte un trou oblong 14 dans le sens vertical. Le logement 19 et le trou oblong 14 permettent le débattement vertical du système de serrage 4 pour le réglage en hauteur.
Dans la suite de la description et pour un même élément, on appellera interne ou intérieur par rapport à l'axe de direction 3 ou par rapport au plan vertical de direction 7, ce qui est le plus près de cet axe de direction 3 ou de ce plan de direction 7, et externe ou extérieur ce qui en est le plus éloigné .
Ainsi le montant 11 a une face interne 15 et une face externe 17 par rapport au plan de direction 7. De même, le montant 12 a une face interne 16 et une face externe 18 par rapport à ce même plan de direction 7. Lesdites faces 15, 16, 17 et 18 sont sensiblement parallèles au plan vertical de direction 7.
L'élément support mobile 9 est constitué par deux montants 21 et 22, qui sont reliés par un élément de raccordement 23 à la partie supérieure, et par un élément de fermeture 24 à la partie inférieure. Le montant 21 comporte un logement 29 et un trou oblong 25 dans le sens axial. Le montant 22 comporte un trou oblong 26 dans le sens axial. Le trou oblong 25 et le trou oblong 26 permettent le débattement axial de l'élément support mobile 9 pour le réglage en profondeur.
Le système de serrage 4 a une tige de serrage 60 dont l'axe est l'axe de serrage 5. Ladite tige de serrage 5 traverse les deux montants 11 et 12 de l'élément support fixe 8, et elle est bloquée sur l'élément support fixe 8 en position verrouillée. Le dispositif de serrage électrique d'une colonne de direction selon 1 ' invention est monté dans un carter 20 qui supporte un actionneur électrique 70.
Le carter 20 comporte un système de transmission 80 et un ensemble de blocage 10, qui sont montés sur la tige de serrage 60. Ladite tige de serrage 60 traverse le carter 20 et supporte l'ensemble du dispositif de serrage électrique en se reposant sur les deux montants 11 et 12 de l'élément support fixe 8.
L'ensemble de blocage 10 consiste en une came fixe 30 en rotation par rapport à l'axe de serrage 5 et en une came mobile 40 en rotation par rapport audit axe de serrage 5.
L 'actionneur électrique est un moteur électrique
70 dont l'axe est appelé axe moteur 71. L'axe moteur
71 est disposé dans un plan 72, qui est perpendiculaire à l'axe de serrage 5 et parallèle au plan vertical de direction 7.
Comme cela est représenté plus particulièrement sur les figures 1 et 3, le système de transmission 80 est un système à roue et vis sans fin qui comprend une roue 77 et une vis sans fin 81. La vis sans fin 81 et la roue 77 sont montées et disposées dans le carter 20. Le carter 20 comprend deux logements principaux 82 et 85. Le logement 82 est agencé pour la vis sans fin 81 et il se prolonge par deux logements 83 et 84 suivant l'axe moteur 71. Le logement 85 est agencé pour la roue 77 et il se prolonge par un logement 86 suivant l'axe de serrage 5.
La vis sans fin 81 est entraînée par le moteur électrique 70 et s'engrène avec la roue 77 qui entraîne la came mobile 40. Le carter 20 comprend également une bride 88 pour le montage du moteur électrique 70, qui comprend une bride 74 se fixant sur ladite bride 88.
Le moteur électrique 70 a un arbre moteur 73 qui supporte et entraîne la vis sans fin 81. L'arbre moteur 73 est supporté à son extrémité par un palier autolubrifiant 75 disposé et monté dans le logement 83. De plus une butée plastique 76 est montée sur l'extrémité de l'arbre moteur 73 et est montée et disposée dans le logement 84.
Comme cela est représenté sur les figures 1, 2, 3 et 4, l'ensemble de blocage 10 appartient au système de serrage 4 et comporte la came mobile 40, la came fixe 30 et un ou plusieurs éléments roulant 50 disposé entre la came fixe 30 et la came mobile 40. Les éléments roulants 50 sont des billes 50 qui sont maintenues en place par une cage 51. La came mobile 40, la cage 51 avec les billes 50, la came fixe 30 sont disposées dans le carter 20 et sont montées sur la tige de serrage 60. La roue 77 est montée sur un moyeu 46 de la came mobile 40. Deux méplats 47 agencés sur le moyeu 46 coopèrent avec deux méplats 79 agencés dans un trou 78 de la roue 77.
La tige de serrage 60 comporte à une de ses extrémités un élément de tenue axiale, qui est constitué par une tête 61 agencée directement sur ladite tige. L'autre extrémité de tige de serrage 60 est une extrémité filetée 62 sur laquelle est monté un élément de tenue axiale constitué par un écrou 63.
Du côté de la tête 61, la tige de serrage 60 est supportée à son extrémité par un palier autolubrifiant 65 qui est disposé dans le logement 86 du carter 20. De plus une butée à aiguilles 66 est disposée sur l'extrémité de la tige de serrage 60. Ladite butée à aiguilles 66 est disposée sur une face externe 87 du carter 20, elle s'applique contre la came mobile 40 et elle est maintenue en place par la tête 61 de la tige de serrage 60. Enfin, un ressort de rappel 67 est monté sur la tige de serrage 60 entre la came fixe 30 et le montant 21 de l'élément support mobile ; ce qui permet d'assurer la mise en contrainte du dispositif.
Ainsi le système de serrage 4 comporte la tige de serrage 60 sur laquelle sont montés : la butée à aiguilles 66, l'ensemble de blocage 10, le ressort de rappel 67 et l'écrou 63. La butée à aiguilles 66 est disposée entre la tête 61 de la tige de serrage 60 et la face externe 87 du carter 20. L'ensemble de blocage 10 est disposé dans le carter 20 et contre la face externe 17 du montant 11 de l'élément support fixe 8. Le ressort de rappel 67 est disposé entre la came fixe 30 de l'ensemble de blocage 10 et le montant 21 de l'élément support mobile 9. L'écrou 63 est monté sur l'extrémité filetée 62 de la tige de serrage 60, et il s'applique contre la face externe 18 du montant 12 de l'élément support fixe 8. De plus la tige de serrage 60 comporte deux méplats 64, qui coopèrent avec la largeur du trou oblong 14, qui est aménagé dans ledit montant 12 pour le réglage en hauteur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, dans l'ensemble de blocage 10, l'élément roulant ou la bille 50 ou chaque élément roulant ou chaque bille 50 se déplace sur un chemin de roulement fixe 32 aménagé sur la came fixe 30 et sur un chemin de roulement mobile 42 aménagé sur la came mobile 40.
Chaque chemin de roulement 32, 42 a une pente de dégagement de l'élément roulant 50 ou de la bille 50 par rapport à la came correspondante 30, 40 : de manière qu'en tournant la came mobile 40 par rapport à la came fixe 30, les deux cames 30 et 40 s'écartent ou se rapprochent l'une de l'autre suivant le sens de rotation, afin d'obtenir la position verrouillée ou déverrouillée de la colonne de direction.
Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, la pente de dégagement des chemins de roulement 32, 42 a une valeur variable inférieure à la valeur liée au coefficient de frottement avec l'élément roulant.
Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, chaque chemin de roulement 32, 42 est une courbe qui possède un rayon variable par rapport à l'axe de serrage 5, de manière qu'en tournant la came mobile 40 par rapport à la came fixe 30, un ou plusieurs chemins de roulement 32, 42 n'interfèrent jamais avec lui-même ou avec les autres chemins de roulement .
Ainsi le déplacement axial de la came mobile 40 par rapport à la came fixe 30 est fonction de la rotation de la came mobile 40 et dépend à chaque instant de la position de l'élément roulant ou de la bille 50 ou des éléments roulants 50 ou des billes 50 par rapport à l'axe de serrage 5 et de la pente de dégagement des chemins de roulement 32, 42 pour ladite position.
Selon un mode de réalisation de l'invention l'ensemble de blocage 10 comporte deux éléments roulants 50, ou deux billes 50, chaque élément roulant 50 ou chaque bille 50 se déplaçant sur un chemin de roulement fixe 32 et sur un chemin de roulement mobile 42 correspondants.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention qui est celui représenté sur les figures, l'ensemble de blocage 10 comporte trois éléments roulants 50 ou trois billes 50, chaque élément roulant 50 ou chaque bille 50 se déplaçant sur un chemin de roulement fixe 32 et sur un chemin de roulement mobile 42 correspondants.
Afin d'améliorer le fonctionnement du dispositif de serrage électrique selon l'invention, un élément d'amortissement 34, 44 est disposé dans un logement 33, 43 aménagé à l'extrémité périphérique de chacun des chemins de roulement fixes 32 et de chacun des chemins de roulement mobiles 42.
La structure de la came mobile 40 est représentée en détail sur les figures 5, 6 et 7. La came mobile 40 est constituée par un plateau transversal par rapport à l'axe de serrage 5, qui se prolonge par un moyeu 46 et un tourillon 48. Le moyeu
46 possède deux méplats 47 afin de recevoir la roue 77, qui se monte à l'aide du trou 78 et des deux méplats 79. L'ensemble se monte dans le carter 20 à l'aide du tourillon 48 dans le palier autolubrifiant 65. La came mobile 40 est montée libre en rotation sur la tige de serrage 60 au moyen d'un trou de passage 49.
Le plateau transversal est perpendiculaire à l'axe de serrage 5. Le plateau transversal possède une face externe 45, qui s'applique contre la roue 77, et une face interne 41 munie des trois chemins de roulement mobiles 42. Chaque chemin de roulement mobile 42 est une courbe qui possède un rayon variable par rapport à l'axe de serrage 5, et qui a la forme d'une spirale commençant près de l'axe de serrage 5 ; les trois chemins de roulement mobiles 42 étant décalés angulairement de cent vingt degrés. Un élément d'amortissement 44 est disposé dans un logement 43, qui est aménagé à l'extrémité périphérique de chacun des chemins de roulement mobiles 42. Chaque chemin de roulement mobile à une pente de dégagement de la bille correspondante 50 par rapport à la face interne 41. Ladite pente de dégagement a une valeur variable, qui est toujours inférieure à la valeur liée au coefficient de frottement avec la bille 50, qui doit rouler sans glissement.
La cage à billes 51 est un plateau transversal représenté sur la figure 8 et monté libre en rotation sur la tige de serrage 60 au moyen d'un trou de passage 53. La cage à billes 51 possède trois trous oblongs 52, qui ont une direction radiale et qui sont décalés de cent vingt degrés, afin de permettre le débattement des billes 50. La structure de la came fixe 30 est représentée en détails sur les figures 9, 10, 11 et 12. La came fixe 30 est constituée par un plateau transversal par rapport à l'axe de serrage 5, qui a une forme rectangulaire. La came fixe 30 est montée libre en rotation sur la tige de serrage 60 au moyen d'un trou de passage 39. La came fixe 30 se monte et s'engage dans le carter 20.
Le plateau transversal est perpendiculaire à l'axe de serrage 5. Le plateau transversal possède une face interne 35, qui s'applique contre le montant 11 de l'élément support fixe 8, et une face externe 31 munie des trois chemins de roulement fixes 32. Chaque chemin de roulement fixe 32 est une courbe qui possède un rayon variable par rapport à l'axe de serrage 5, et qui a la forme d'une spirale commençant près de l'axe de serrage 5 ; les trois chemins de roulement fixes 32 étant décalés angulairement de cent vingt degrés.
Un élément d'amortissement 34 est disposé dans un logement 33, qui est aménagé à l'extrémité périphérique de chacun des chemins de roulement fixes 32. Chaque chemin de roulement fixe a une pente de dégagement de la bille correspondante 50 par rapport à la face externe 31. Ladite pente de dégagement a une valeur variable, qui est toujours inférieure à la valeur liée au coefficient de frottement avec la bille 50, qui doit rouler sans glissement.
La came fixe 30 comporte deux crémaillères radiales mobiles en hauteur 36 et deux crémaillères axiales fixes 37. La came fixe 30 est fixe en rotation par rapport à l'axe de serrage 5 et elle est fixe dans le sens axial suivant l'axe de direction 3. La came fixe 30 est mobile en hauteur pour le réglage radial ou en hauteur. Les deux crémaillères radiales mobiles 36 sont disposées dans le fond de deux encoches 38 de la face interne 35 de la came fixe 30. Les deux crémaillères axiales fixes 37 sont agencées sur deux proéminences de la face interne 35.
Les deux crémaillères radiales mobiles 36 coopèrent avec deux crémaillères radiales fixes 56, qui sont agencées sur les deux montants 55 d'un cadre 54. Le cadre 54 est disposé dans le logement 19 du montant 11 de l'élément support fixe. De plus un patin en plastique 57 ayant la forme d'un cadre vient s'engager et se fixer dans ledit cadre 54, afin de faciliter le coulissement en hauteur de la came fixe 30. Les deux encoches 38 reçoivent ainsi les deux montants 55, ce qui immobilise en rotation la came fixe 30.
Les deux crémaillères axiales fixes 37 coopèrent avec deux crémaillères axiales mobiles 27, qui sont agencées dans le fond d'un logement 29 aménagé dans le montant 21 de l'élément support mobile 9. Le ressort de rappel 67 est disposé dans un logement de la came fixe 30. Le ressort de rappel 67 s'appuie entre le fond de ce logement et le fond du logement 29.
Ainsi la came fixe 30 s'engage et est immobilisée en rotation dans le carter 20, ladite came fixe 30 étant immobilisée en rotation dans le cadre crémaillère 54 fixé dans l'élément support fixe 8, ce qui empêche toute rotation dudit carter 20 par rapport à 1 ' axe de serrage 5. La cinématique de l'invention est ainsi décrite ci-après. Le moteur électrique 70 fixe par rapport au carter 20 entraine la vis sans fin 81. Cette dernière est en couple avec une roue dentée 77 afin d'adapter la vitesse de rotation du moteur électrique 70 au système de cames à billes. Afin de reprendre les efforts transversaux et axiaux, dans la vis sans fin 81, dues au fonctionnement du réducteur, un palier autolubrifiant 75 est intégré dans le carter 20 ainsi qu'une butée plastique 76. La vis sans fin 81 transmet la puissance du moteur électrique 70 à la roue dentée 77 qui est solidaire de la came mobile 30. Pour les mêmes raisons décrites ci-dessus, un palier autolubrifiant 65 guide en rotation la came mobile 30. La came mobile 30 est en couple avec la came fixe 40 ; elles sont séparées par les billes 50. En tournant, la came mobile 30 entraine les billes 50 sur les chemins de roulement 32 et 42 et contraint ainsi la came fixe 40 à se déplacer axialement. Ce déplacement axial permet le verrouillage de la colonne. Afin de garder les billes 50 synchronisées, une cage à billes 51 est nécessaire. Le verrouillage de la colonne est actionné par le fait que la came mobile 30 empêche le déplacement axial de la butée à aiguilles 66 qui a pour fonction d'empêcher le déplacement de la tige de serrage 60 tout en permettant la rotation de la came mobile 30. Le système de came à billes augmente son épaisseur axiale contraignant ainsi les éléments de la colonne à se serrer entre eux afin de verrouiller la possibilité d'ajustement de la colonne.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de serrage électrique d'une colonne de direction réglable en profondeur et/ou en hauteur de véhicule automobile qui comporte un arbre de direction (1) monté tournant autour d'un axe de direction (3) dans un tube-corps (2) , ladite colonne de direction étant montée dans un ensemble support (6) comportant un élément support fixe (8) constitué par deux montants (11, 12) et un élément de raccordement (13) et un élément support mobile (9) , ledit tube-corps (2) étant disposé dans l'élément support mobile (9) et bloqué sur l'élément support fixe (8) , en position verrouillée, par un système de serrage (4) selon un axe de serrage (5) sensiblement perpendiculaire au plan vertical de direction (7) passant par l'axe de direction (3) , ledit système de serrage (4) ayant une tige de serrage (60), dont l'axe est l'axe de serrage (5) et qui traverse les deux montants (11, 12) de l'élément support fixe (8), caractérisé en ce que ledit dispositif de serrage électrique comporte :
- un ensemble de blocage (10) , appartenant au système de serrage (4) et monté sur la tige de serrage (60) , qui consiste en une came fixe (30) en rotation par rapport à l'axe de serrage (5), une came mobile (40) en rotation et au moins un élément roulant (50) disposé entre la came fixe (30) et la came mobile (40) ; - l'élément roulant (50), ou chaque élément roulant (50) se déplaçant sur un chemin de roulement fixe (32) aménagé sur la came fixe (30) , et sur un chemin de roulement mobile (42) aménagé sur la came mobile (40) , chaque chemin de roulement (32, 42) a une pente de dégagement de l'élément roulant (50) par rapport à la came correspondante (30, 40),
- de manière qu'en tournant la came mobile (40) par rapport à la came fixe (30) , les deux cames (30,
40) s'écartent ou se rapprochent l'une de l'autre suivant le sens de rotation, afin d'obtenir la position verrouillée ou déverrouillée de la colonne de direction, - ladite pente de dégagement des chemins de roulement (32, 42) a une valeur variable inférieure à la valeur liée au coefficient de frottement avec l'élément roulant,
- chaque chemin de roulement (32, 42) est une courbe qui possède un rayon variable par rapport à l'axe de serrage (5) , de manière qu'en tournant la came mobile (40) par rapport à la came fixe (30) , un ou plusieurs chemins de roulement (32, 42) n'interfèrent jamais avec lui-même ou avec les autres chemins de roulement, le déplacement axial de la came mobile (40) par rapport à la came fixe (30) étant fonction de la rotation de la came mobile (40) et dépendant à chaque instant de la position de l'élément roulant (50) ou des éléments roulants (50) par rapport à l'axe de serrage (5) et de la pente de dégagement des chemins de roulement (32, 42) pour ladite position.
2 - Dispositif de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de blocage (10) comporte deux éléments roulants (50), chaque élément roulant (50) se déplaçant sur un chemin de roulement fixe (32) et sur un chemin de roulement mobile (42) correspondants . 3 - Dispositif de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de blocage (10) comporte trois éléments roulants (50), chaque élément roulant (50) se déplaçant sur un chemin de roulement fixe (32) et sur un chemin de roulement mobile (42) correspondants .
4 - Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou les éléments roulants (50) sont maintenus en place par une cage (51) .
5 - Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments roulants sont des billes (50) .
6 - Dispositif de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément d'amortissement (34, 44) est disposé dans un logement (33, 43) aménagé à l'extrémité périphérique de chacun des chemins de roulement fixes (32) et de chacun des chemins de roulement mobiles (42) .
7 - Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif de serrage électrique est monté dans un carter (20) qui supporte un actionneur électrique
(70), et qui comporte : un système de transmission
(80), l'ensemble de blocage (10) et la tige de serrage (60) qui traverse les deux montants (11, 12) de l'élément support fixe (8).
8 - Dispositif de serrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que : l'actionneur électrique est un moteur électrique (70) dont l'axe (71) est disposé dans un plan (72) perpendiculaire à l'axe de serrage (5) et parallèle au plan vertical de direction (7) ; - le système de transmission (80) comprend une roue (77) et une vis sans fin (81) montées dans le carter (20), la vis sans fin (81) étant entrainée par le moteur électrique (70) et s ' engrenant avec la roue
(77) solidaire de la came mobile (40) montée sur la tige de serrage (60) .
9 - Dispositif de serrage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'arbre (73) du moteur électrique (70) qui entraîne la vis sans fin (81) , est supporté à son extrémité par un palier autolubrifiant (75) disposé dans le carter (20) .
10 - Dispositif de serrage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le carter (20) comporte une butée plastique (76) disposée à l'extrémité de l'arbre moteur (73) .
11 - Dispositif de serrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ensemble de blocage (10) comporte la came mobile (40) , la cage (51) et la came fixe (30), qui sont disposées dans le carter (20), et qui sont montées sur la tige de serrage (60) , la roue (77) étant montée sur un moyeu (46) de la came mobile (40) et solidaire du moyeu (46) en rotation par l'agencement de méplats (47, 79) .
12 - Dispositif de serrage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la tige de serrage (60) est supportée à son extrémité par un palier autolubrifiant (65) disposé dans le carter (20) .
13 - Dispositif de serrage selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une butée à aiguilles (66) est disposée sur l'extrémité de la tige de serrage (60) , ladite butée à aiguilles (66) étant disposée sur une face externe (87) du carter (20), s 'appliquant contre la came mobile (40), et étant maintenue en place par un élément de tenue axiale constitué par une tête (61) agencée sur la tige de serrage (60) .
14 - Dispositif de serrage selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (67) est monté sur la tige de serrage (60) entre la came fixe (30) et l'élément support mobile (9) afin d'assurer la mise en contrainte du dispositif .
15 - Dispositif de serrage selon la revendication 14, caractérisé en ce que le système de serrage (4) comporte la tige de serrage (60) sur laquelle sont montés : - la butée à aiguilles (66) disposée entre la tête (61) de la tige de serrage (60) et le carter (20), l'ensemble de blocage (10) disposé dans le carter (20) et contre la face externe (17) d'un montant (11) de l'élément support fixe (8),
- le ressort de rappel (67) disposé entre la came fixe (30) de l'ensemble de blocage (10) et l'élément support mobile (9),
- un élément de tenue axiale constitué par un écrou (63) monté sur l'extrémité filetée (62) de la tige de serrage (60) , et s 'appliquant contre la face externe (18) de l'autre montant (12) de l'élément support fixe (8) ,
- la tige de serrage (60) ayant deux méplats (64) qui coopèrent avec la largeur du trou oblong (14) aménagé dans ledit montant (12) pour le réglage en hauteur.
16 - Dispositif de serrage selon la revendication 15, caractérisé en ce que la came fixe
(30) comporte deux crémaillères radiales mobiles en hauteur (36) et deux crémaillères axiales fixes (37), les deux crémaillères radiales mobiles (36) coopérant avec deux crémaillères radiales fixes (56) agencées sur les montants (55) d'un cadre (54) logé dans le montant (11) de l'élément support fixe (8) , et les deux crémaillères axiales fixes (37) coopérant avec deux crémaillères axiales mobiles (27) agencées sur un montant (21) de l'élément support mobile (9); les deux crémaillères radiales mobiles (36) étant disposées dans le fond de deux encoches (38) de la came fixe (30) qui reçoivent les deux montants (55) du cadre (54) ; et un patin en plastique (57) étant fixé dans ledit cadre (54) pour faciliter le coulissement .
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