FR3141738A1

FR3141738A1 - Agencement pour l’entraînement d’une vis de reglage

Info

Publication number: FR3141738A1
Application number: FR2211574A
Authority: FR
Inventors: Laurent Fevre; Eddy DuPont
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering Vendome SAS
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering Vendome SAS
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2042-11-07
Also published as: FR3141738B1; WO2024099821A1

Abstract

La présente invention a pour objet un agencement (31) pour l’entraînement d’une vis de réglage (20) autour d’un axe longitudinal (A1), comportant un boîtier de réducteur (30) dans lequel un tronçon d’entraînement (28) de la vis de réglage (20) pourvu d’une roue dentée (32) est monté à rotation, la roue dentée (32) étant prévue pour engrener avec un pignon d’entraînement (34) de manière à entraîner la vis de réglage (20) en rotation, caractérisé en ce qu’il comporte un engrenage intermédiaire (44) qui est lié en rotation avec le tronçon d’entraînement (28) de la vis de réglage (20) et qui est muni d’un dispositif de verrouillage (51), le dispositif de verrouillage (51) comportant un état verrouillé dans lequel il empêche la transmission d’un mouvement de rotation de la vis de réglage (20) vers la roue dentée (32), et un état déverrouillé qui permet la transmission d’un mouvement de rotation de la roue dentée (32) vers la vis de réglage (20). Figure pour l'abrégé : figure 3.

Description

AGENCEMENT POUR L’ENTRAÎNEMENT D’UNE VIS DE REGLAGE

Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne un agencement pour l’entraînement d’une vis de réglage du type utilisé dans une colonne de direction pour commander le mouvement d’un élément mobile par rapport à un support fixe.

Arrière-plan technique

Les véhicules automobiles sont parfois équipés de colonnes de direction possédant un réglage électrique de la position du volant. Ce réglage est assuré par un mécanisme comprenant généralement un moteur électrique, un réducteur à roue et vis sans fin et un système vis-écrou assurant la transformation du mouvement de rotation en un mouvement de translation.

Lorsque le réglage n’est pas activé, c’est le mécanisme de réglage qui assure le maintien en position du volant, en particulier en condition de conduite. Ce mécanisme doit pouvoir résister aux efforts exercés par le conducteur sur le volant y compris dans des situations extrêmes comme un freinage appuyé, voire un choc frontal où ces efforts peuvent devenir très importants.

Pour satisfaire ce besoin, le mécanisme de réglage est conçu de manière à être irréversible, soit au niveau du système vis-écrou soit au niveau du réducteur à roue et vis sans fin.

L’irréversibilité du mouvement est obtenue au détriment du rendement. Par exemple, un système vis-écrou irréversible peut avoir un rendement inférieur à 50% en raison des frottements entre l’écrou et la vis. Ceci conduit à surdimensionner le moteur de réglage pour compenser ces pertes. De plus ces frottements sont des sources d’échauffement qui peuvent conduire à des usures prématurées. Cela est particulièrement vrai lorsque l’on cherche à augmenter la vitesse de réglage, comme par exemple dans le cas de colonnes avec de grandes courses permettant de réaliser des fonctions d’escamotage.

L’invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment en proposant un agencement pour l’entraînement d’une vis de réglage autour d’un axe longitudinal, comportant un boîtier de réducteur dans lequel un tronçon d’entraînement de la vis de réglage pourvu d’une roue dentée est monté à rotation, la roue dentée étant prévue pour engrener avec un pignon d’entraînement de manière à entraîner la vis de réglage en rotation, caractérisé en ce qu’il comporte un engrenage intermédiaire qui est lié en rotation avec le tronçon d’entraînement de la vis de réglage et qui est muni d’un dispositif de verrouillage, le dispositif de verrouillage comportant un état verrouillé dans lequel il empêche la transmission d’un mouvement de rotation de la vis de réglage vers la roue dentée, et un état déverrouillé qui permet la transmission d’un mouvement de rotation de la roue dentée vers la vis de réglage, le dispositif de verrouillage étant déverrouillé uniquement par rotation de la roue dentée.

Grâce à l’invention, en séparant le mécanisme assurant l’irréversibilité du mécanisme assurant la transmission du mouvement, le système vis-écrou et le réducteur à roue et vis sans fin peuvent être conçus de façon à réduire les frictions internes et ainsi maximiser leur rendement.

Selon d’autres caractéristiques de l’invention :

- la roue dentée comporte au moins une palette d’entraînement apte à coopérer avec le dispositif de verrouillage pour provoquer le passage à l’état déverrouillé lorsque la roue dentée est soumise à un couple d’entraînement ;

- le dispositif de verrouillage comporte au moins un élément de roulement muni d’un dispositif élastique de rappel qui sollicite l’élément de roulement dans une position de verrouillage où l’élément de roulement s’oppose par frottement à la rotation de l’engrenage intermédiaire, l’élément de roulement étant mobile vers une position de déverrouillage sous l’action de la palette d’entraînement lorsque la roue dentée est soumise à un couple d’entraînement ;

- le dispositif de verrouillage comporte une paire d’éléments de roulement et le dispositif élastique de rappel sollicite les éléments de roulement de la paire dans le sens de leur éloignement l’un de l’autre ;

- l’engrenage intermédiaire comporte au moins un espace périphérique aménagé pour recevoir la paire d’éléments de roulement et au moins une surface d’appui agencée en vis-à-vis d’une palette d’entraînement de manière à permettre l’entraînement en rotation de l’engrenage intermédiaire par appui de la palette d’entraînement contre ladite au moins une surface d’appui ;

- l’espace périphérique est délimité radialement vers l’intérieur de l’engrenage intermédiaire par au moins une facette agencée sur l’engrenage intermédiaire et radialement vers l’extérieur par une surface axiale fixe ;

- l’engrenage intermédiaire comporte au moins trois paires d’éléments de roulement qui sont reçues dans trois espaces périphériques associés ;

- l’engrenage intermédiaire comporte au moins trois ailettes, chaque ailette étant intercalée entre deux palettes d’entraînement, chaque ailette comportant deux surfaces d’appui associée à deux palettes d’entraînement permettant un entrainement dans les deux sens de rotation.

L’invention propose aussi une colonne de direction) comportant au moins un support fixe et un corps mobile qui sont liés ensemble par une vis de réglage et un écrou de réglage, et comportant au moins un moteur équipé d’un pignon d’entraînement qui engrène avec une roue dentée, caractérisée en ce qu’elle comporte un agencement selon l’une des caractéristiques précédentes qui permet de commander un déplacement du corps mobile par rapport au support fixe.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

est une vue en perspective qui représente schématiquement une colonne de direction équipée d’un agencement pour l’entraînement d’une vis de réglage par un motoréducteur conforme aux enseignements de l’invention ;

est une vue en perspective qui représente partiellement l’agencement de la muni d’un boîtier de réducteur selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

est une vue en coupe longitudinale selon le plan 3-3 qui représente partiellement le boîtier de réducteur de la ;

est une vue en perspective éclatée qui représente les principaux éléments du boîtier de réducteur de la ;

est une vue en perspective qui représente un engrenage intermédiaire équipant le boîtier de réducteur de la avec son dispositif élastique de rappel et ses roulements 58 ;

est une vue en perspective qui représente une roue dentée équipant le boîtier de réducteur de la ;

est une vue en coupe transversale selon le plan VII-VII qui représente le boîtier de réducteur dans un état de repos ;

est une vue similaire à celle de la qui représente le boîtier de réducteur dans un état intermédiaire de déverrouillage ;

est une vue similaire à celle de la qui représente le boîtier de réducteur dans un état déverrouillé avant rotation de l’engrenage intermédiaire ;

est une vue similaire à celle de la qui représente le boîtier de réducteur dans un état déverrouillé après rotation de l’engrenage intermédiaire ;

est une vue en perspective similaire à celle de la qui représente un agencement selon un second mode de réalisation avec une forme d’engrenage intermédiaire différente ;

est une vue en coupe transversale similaire à celle de la qui représente l’agencement de la à l’état de repos.

Description détaillée de l'invention

Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.

La représente une colonne de direction 10 prévue pour être installée dans un véhicule automobile (non représenté). La colonne de direction 10 comprend un support fixe 12, ou casquette, destiné à être fixé sur le châssis du véhicule et un corps mobile 14, ou tube inférieur, qui porte des éléments de la colonne de direction 10 tels qu’un tube supérieur 16 dans lequel est inséré l’axe du volant 18.

Le corps mobile 14 est par exemple monté à pivotement par rapport au support fixe 12. Le tube supérieur 16 est monté coulissant suivant une direction longitudinale A1 par rapport au au corps mobile 14 au moyen d’une vis de réglage 20 et d’un motoréducteur 22. A cet effet, la vis de réglage 20 comporte un tronçon de réglage 24 qui est vissé dans un écrou de réglage 26 fixé au tube supérieur 16 et un tronçon d’entraînement 28 qui est reçu à rotation dans un boîtier de réducteur 30 appartenant au motoréducteur 22.

On décrit maintenant plus en détail un agencement 31 pour l’entraînement de la vis de réglage 20 selon un premier mode de réalisation, en considérant les figures 2 à 4. On utilisera à titre non limitatif une orientation de l’avant vers l’arrière suivant la direction longitudinale A1 de la vis de réglage 20 en se référant à une orientation de la gauche vers la droite sur les figures 2 à 4.

Le tronçon d’entraînement 28 est pourvu d’une roue dentée 32 prévue pour coopérer avec un pignon d’entraînement 34 monté sur l’arbre d’entraînement 36 d’un moteur électrique 38 du motoréducteur 22.

Selon le mode de réalisation représenté, la roue dentée 32 possède une denture hélicoïdale apte à engrener avec le pignon d’entraînement 34 qui a ici la forme d’une vis sans fin. Bien entendu, d’autres types de denture pourraient également être utilisés. La roue dentée 32 est ici montée libre à rotation sur un premier tronçon de paroi axiale cylindrique 39 du tronçon d’entraînement 28.

Selon le mode de réalisation représenté, le boîtier de réducteur 30 comporte à l’avant un palier 40 qui reçoit l’extrémité libre du tronçon d’entraînement 28. Le palier 40 se présente ici sous la forme d’un roulement à billes.

Avantageusement, un engrenage intermédiaire 44 est monté sur le tronçon d’entraînement 28, entre la roue dentée 32 et une surface radiale arrière 46 aménagée à l’arrière du tronçon d’entraînement 28. Cet engrenage intermédiaire 44 est lié en rotation au tronçon d’entraînement 28. Il est par exemple monté en force sur un second tronçon de paroi axiale cylindrique 48 du tronçon d’entraînement 28 qui est ici adjacent à la surface radiale arrière 46.

Une vis de blocage 42 est ici vissée dans l’extrémité libre du tronçon d’entraînement 28 pour retenir axialement la roue dentée 32 et l’engrenage sur la vis de réglage 20.

L’engrenage intermédiaire 44, qui est représenté séparément sur la , comprend ici un corps tubulaire principal 50 prévu pour être emmanché à force sur le second tronçon de paroi axiale cylindrique 48 et un dispositif de verrouillage 51.

L’engrenage intermédiaire 44 comporte ici trois ailettes 52 qui sont prévues pour engrener avec des palettes d’entraînement 54 associées portées par la face arrière de la roue dentée 32, comme décrit par la suite et illustré sur la . Les ailettes 52 s’étendent ici dans un plan transversal par rapport à la direction longitudinale A1.

Le corps tubulaire principal 50 comporte ici, derrière chaque ailette 52, deux facettes 56 sensiblement planes formant surfaces de roulement pour une paire de roulements 58 associés. Les roulements 58 ont ici une forme de rouleaux d’axes parallèles à l’axe longitudinal A1.

Comme illustré par les figures 7 à 10, chaque paire de roulements 58 est reçue dans un espace radial 60 délimité radialement vers l’intérieur par le corps tubulaire principal 50 de l’engrenage intermédiaire 44, et radialement vers l’extérieur par une surface axiale fixe 62 formée ici par la surface interne d’une bague fixe 64 montée dans le boîtier de réducteur 30.

Les ailettes 52 comportent chacune deux surfaces axiales d’appui 66, sur leurs bords d’extrémité circonférentielle. Ces deux surfaces axiales d’appui 66 sont prévues pour recevoir en appui circonférentiel des bords d’appui 68 formés sur les palettes d’entraînement 54.

Les palettes d’entraînement 54 se présentent ici sous la forme de portions de paroi axiale s’étendant axialement vers l’arrière de la roue dentée 32. Selon le mode de réalisation représenté, la roue dentée 32 comporte trois palettes d’entraînement 54 et l’engrenage intermédiaire 44 comporte trois ailettes 52. Chaque palette d’entraînement 54 est reçue dans un espace circonférentiel 70 délimité par deux surfaces axiales d’appui 66 de deux ailettes 52.

Les bords d’appui 68 de deux palettes d’entraînement 54 contigües délimitent circonférentiellement entre eux un espace périphérique 72 dans lequel vient se loger l’une des paires de roulements 58.

Avantageusement, un dispositif élastique de rappel 74, représenté notamment sur la , est monté sur l’engrenage intermédiaire 44 de manière à solliciter les deux roulements 58 de chaque paire dans le sens de leur écartement circonférentiel. Ceci tend à coincer chaque roulement 58 entre une facette 56 et une partie de la surface axiale fixe 62 radialement en vis-à-vis, comme illustré par la .

Le dispositif élastique de rappel 74 comporte ici une partie annulaire 76 qui s’étend dans un plan transversal et qui est insérée entre la surface radiale arrière 46 et l’engrenage intermédiaire 44. Il comporte aussi trois paires de languettes 78 qui sont reçues chacune entre deux roulements 58 d’une même paire pour les solliciter dans le sens de leur écartement.

Les roulements 58 et le dispositif élastique de rappel 74 forment ensemble le dispositif de verrouillage 51 dont le fonctionnement sera décrit plus en détail en relation avec les figures 7 à 10.

Sur la , on a représenté une portion du boîtier de réducteur 30 lorsque les éléments de l’agencement 31 sont dans un état de repos, c’est-à-dire que le dispositif de verrouillage 51 est à l’état verrouillé. Cet état de repos s’applique également lorsque la vis de réglage 20 est soumise à une sollicitation axiale via l’écrou de réglage 26.

Dans cet état de repos, le coincement des roulements 58 contre les facettes 56 et la surface axiale fixe 62 empêche toute rotation de l’engrenage intermédiaire 44, et donc de la vis de réglage 20, par rapport à la roue dentée 32. Ce blocage est actif dans les deux sens de rotation de la vis de réglage 20.

On note que les bords d’appui 68 des palettes d’entraînement 54 sont positionnées à distance de chacun des roulements 58 et à distance de chacune des surfaces d’appui 66.

Dans le cas où la vis de réglage 20 est sollicitée longitudinalement, vers l’avant ou vers l’arrière, elle transmet un couple d’entraînement en rotation à l’engrenage intermédiaire 44. L’état verrouillé du dispositif de verrouillage 51 empêche tout mouvement relatif de l’engrenage intermédiaire 44 par rapport à la roue dentée 32.

Dans le cas où le moteur électrique 38 est actionné afin de commander un réglage longitudinal, la rotation du pignon d’entraînement 34 provoque une rotation de la roue dentée 32 dans le sens de la flèche F1, comme illustré par la .

La rotation de la roue dentée 32 provoque en premier lieu, comme illustré par la , un léger déplacement circonférentiel de chaque palette d’entraînement 54 jusqu’à ce qu’elle vienne en contact avec le roulement 58 en vis-à-vis. L’appui exercé par chaque palette d’entraînement 54 contre le roulement 58 associé provoque une compression du dispositif élastique de rappel 74 ce qui permet au roulement associé de se rapprocher du roulement 58 opposé de la même paire.

La rotation de la roue dentée 32 provoque en second lieu, comme illustré par la et par la flèche F2, un déplacement du roulement 58 qui atteint alors une position, dans son espace périphérique 72, où il dispose d’une légère liberté de déplacement, un jeu. Ce jeu est obtenu par une configuration particulière des facettes 56 vis-à-vis de la surface axiale fixe 62, chaque facette 56 étant inclinée de manière que la dimension radiale de l’espace périphérique 72 augmente légèrement lorsque le roulement 58 se rapproche de l’autre roulement 58 de la même paire.

En se déplaçant circonférentiellement, les roulements 58 permettent aux bords d’appui 68 de chaque palette d’entraînement 54 de se déplacer circonférentiellement jusqu’à venir en contact avec une surface d’appui 66 d’une ailette 52 associée. Cette position, illustrée par la , permet à la roue dentée 32 d’entraîner en rotation l’engrenage intermédiaire 44, ce qui provoque une rotation de la vis de réglage 20, comme illustré par la et par la flèche F3.

Le fonctionnement de l’agencement selon l’invention a été décrit sur les figures 7 à 10 dans le cas d’une rotation horaire. Bien entendu, le fonctionnement est similaire lorsque le moteur 38 entraîne la roue dentée 32 en rotation dans le sens anti-horaire.

Sur les figures 11 et 12, on a représenté un agencement 31 selon un second mode de réalisation qui se distingue du premier mode de réalisation principalement par la forme de l’engrenage intermédiaire 44 et des palettes d’entraînement 54 de la roue dentée 32. Pour la description de ce second mode de réalisation, on insistera sur les différences par rapport au premier mode de réalisation, le principe général de l’invention et le fonctionnement étant substantiellement identiques.

Comme représenté sur les figures 11 et 12, l’engrenage intermédiaire 44 comporte un tronçon axial lisse 80 qui est prévu pour recevoir libre à rotation la roue dentée 32 et qui s’étend depuis une extrémité axiale avant du corps tubulaire principal 50. Les ailettes 52 ne s’étendent plus dans un plan transversal mais dans un plan longitudinal. Un espace circonférentiel 70 est délimité par deux ailettes 52 contigües pour recevoir à la fois des palettes d’entraînement 54 de la roue dentée 32 et une paire de roulements 58.

Selon le second mode de réalisation, la roue dentée 32 comporte trois paires de palettes d’entraînement 54 qui sont conformées de manière que deux palettes d’entraînement 54 d’une paire s’étendent de chaque côté d’une ailette 52.

Le corps tubulaire principal 50 comporte ici, pour chaque paire de roulements 58, une seule facette 56, ou méplat, qui forme une piste de roulement.

Le fonctionnement du second mode de réalisation est similaire à celui du premier mode de réalisation.

Dans les deux modes de réalisation décrits précédemment, l’engrenage intermédiaire 44 comporte trois paires de roulement 58 et trois ailettes 52. Selon des variantes de réalisation, l’engrenage intermédiaire 44 pourrait comporter deux paires de roulements 58 et deux ailettes 52, ou plus de trois paires de roulements 58 et plus de trois ailettes 52.

Claims

Agencement (31) pour l’entraînement d’une vis de réglage (20) autour d’un axe longitudinal (A1), comportant un boîtier de réducteur (30) dans lequel un tronçon d’entraînement (28) de la vis de réglage (20) pourvu d’une roue dentée (32) est monté à rotation, la roue dentée (32) étant prévue pour engrener avec un pignon d’entraînement (34) de manière à entraîner la vis de réglage (20) en rotation, caractérisé en ce qu’il comporte un engrenage intermédiaire (44) qui est lié en rotation avec le tronçon d’entraînement (28) de la vis de réglage (20) et qui est muni d’un dispositif de verrouillage (51), le dispositif de verrouillage (51) comportant un état verrouillé dans lequel il empêche la transmission d’un mouvement de rotation de la vis de réglage (20) vers la roue dentée (32), et un état déverrouillé qui permet la transmission d’un mouvement de rotation de la roue dentée (32) vers la vis de réglage (20), le dispositif de verrouillage (51) étant déverrouillé uniquement par rotation de la roue dentée (32).
Agencement (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la roue dentée (32) comporte au moins une palette d’entraînement (54) apte à coopérer avec le dispositif de verrouillage (51) pour provoquer le passage à l’état déverrouillé lorsque la roue dentée (32) est soumise à un couple d’entraînement.
Agencement (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (51) comporte au moins un élément de roulement (58) muni d’un dispositif élastique de rappel (74) qui sollicite l’élément de roulement (58) dans une position de verrouillage où l’élément de roulement (58) s’oppose par frottement à la rotation de l’engrenage intermédiaire (44), l’élément de roulement (58) étant mobile vers une position de déverrouillage sous l’action de la palette d’entraînement (54) lorsque la roue dentée (32) est soumise à un couple d’entraînement.
Agencement (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (51) comporte une paire d’éléments de roulement (58) et le dispositif élastique de rappel (74) sollicite les éléments de roulement (58) de la paire dans le sens de leur éloignement l’un de l’autre.
Agencement (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’engrenage intermédiaire (44) comporte au moins un espace périphérique (72) aménagé pour recevoir la paire d’éléments de roulement (58) et au moins une surface d’appui (66) agencée en vis-à-vis d’une palette d’entraînement (54) de manière à permettre l’entraînement en rotation de l’engrenage intermédiaire (44) par appui de la palette d’entraînement (54) contre ladite au moins une surface d’appui (66).
Agencement (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’espace périphérique (72) est délimité radialement vers l’intérieur de l’engrenage intermédiaire (44) par au moins une facette (56) agencée sur l’engrenage intermédiaire (44) et radialement vers l’extérieur par une surface axiale fixe (62).
Agencement (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’engrenage intermédiaire (44) comporte au moins trois paires d’éléments de roulement (58) qui sont reçues dans trois espaces périphériques (72) associés.
Agencement (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’engrenage intermédiaire (44) comporte au moins trois ailettes (52), chaque ailette (52) étant intercalée entre deux palettes d’entraînement (54), chaque ailette (52) comportant deux surfaces d’appui (66) associée à deux palettes d’entraînement (54) permettant un entrainement dans les deux sens de rotation.
Colonne de direction (10) comportant au moins un support fixe (12) et un corps mobile (14) qui sont liés ensemble par une vis de réglage (20) et un écrou de réglage (26), et comportant au moins un moteur (38) équipé d’un pignon d’entraînement (34) qui engrène avec une roue dentée (32), caractérisée en ce qu’elle comporte un agencement (31) selon l’une quelconque des revendications précédentes qui permet de commander un déplacement du corps mobile (14) par rapport au support fixe (12).