Brevet FR2074773A1 — publié le 19711008

La résente invention a trait aux mécanismes de direction pour véhicules automobiles. Elle vise à la réalisation lun ensemble e direction propre à réduire les problèmes que soulève l'encombrement dans la conception d'un système ou ensemble de irection uestiné à être installé sur un véhicule déterminé et qui convient tout particulièrement aux véhicules comportant des essieux rigides portés ar des roues susceptibles S'être braquées. Les systèmes classiques de direction, utilisant des mécanismes à pignon et crémaillère, comprennent une crémaillère, qui engrène avec un pignon et se déplace à l'intérieur d'un boîtier ouvert à ses deux extrémités,pour permettre l'accouplement de cette crémail- lère à la tringlerie de direction. De telles dispositions classiques le direction comportent un certain nombre d'inconvénients,dont l'un est dû à la nécessité de relier une tringlerie de direction à chacune des extrémités oppo- sées de la crémaillère, à travers les extrémités opposées dudit boftier, ce qui rend extrêmement diffialle le "logement" de de l'en- semble dans certains types de véhicules. Un autre inconvénient réside dans le fait que, attendu que s deux extrémités de la crémaillère doivent être reliées à une trin- gle de direction, celà limite la partie de la longueur de la maillère qui peut être - munie de dents. De plus, 1 lorsque le boî- tier constitue en même temps un cylindre de vérin et, que la maillère comporte un piston logé dans ce cylindre pour faire fonc- tionner la direction avec effet servo-hydraulique, Il faut prévoir un joint à l'intérieur de ce vérin car ses extrémités sont ouver tes.L'emplacement de ce joint ne peut pas être tel qu es den de la crémaillère, au cours du déplacement de celle-ci dans le lindre puissent franchir ce joint, car dans ce cas il y aurait évidemment fuite de fluide hydraulique. Par conséquent, la pre ce de ce joint pose des limites quart à la conception initiale la crémaillère. I1 existe également es difficultés à "caser" un système e direction dans des véhicules tous-terrains, tels que camions à benne basculante ou autres engins de travaux publics. ainsi qu dans les tracteurs pour l'agriculture et analogues. Ainsi, les systèmes classiques de direction pour de tels hicules sont assez compliqués, et par exemple, dans pas d'un tracteur agricole, ils comportent un boîtier de direction, un levier de commande de direction, un servo-cylindre relativement long, etc. De telles dispositions classiques de direction sont par con- séquent coûteuses à réaliser et aussi à entretenir et réparer. En outre, on rencontre des difficultés à loger un tel système de direction dans un véhicule industriel à cabine avancée sans que la direction ne subisse l'influence des mouvements relatifs produits entre l'ensemble caisse du véhicule et châssis, d'une part, et les essieux d'autre part, par suite des débattements ae la sspension. Or, il est prévu suivant la présente invention, dans un système ou ensemble de direction servo-assisté pour véhicule automo- bile a) une crémaillère qui engrène avec un pignon rotatif et se déplace dans un bottier farmé a un extrémité b) une extrémité de la crémaillère fait saillie par autre extrémité du boîtiera, sert à relier la crémaillère à une tringle rie de direction ; c) l'autre extrémité de la prémaillère estenfermée dans le boîtier et ne eut pas ètre reliée à une tringlerie de direction. idée sur laquelle la présente invention est basée est de @ ser 14 ensemble ou système prévu avec une longueur relati vement réduise et par ailleurs du type compact, tout en étant une tête", c' est-à-dire du type dans lequel une seule extrémité de la cremaillère qui emerge à travers une extrémité du boîtier est reliée à la tringlerie de direction. Cela présente un certain nombre d'avantages par rapport aux dispositions classiques notamment la compacité qui permet de loger sans difficulté cet ensemble dans un véhicule et en fait un dispositif de direction plus simple pour des tracteurs agricoles et engins tous-terrains ; par ailleurs, les solutions suivant l'invention s'appliquent également aux véhicules routiers tels que les véhicules industriels à cabine avancée, car la compacisé de l'ensemble permet de réaliser une disposition réduisant au minimum les conséquences indésirables sur la direction par suite des mouvements du châssis et/ou de la carrosserie du véhicule par rapport aux roues sur le système de suspension. Dans la plupart des applications l'ensemble exige un montage pivotant. Ainsi, le boîtier du mécanisme de direction peut être monté pivotant en tout point adéquat dudit bottier et sur n'impor- te quelle partie appropriée du véhicule automobile, suIv'-it le type de véhicule et la nature particulière du problème d'encombre- ment ou de "logement" à résoudre. Ainsi, le boîtier suivant l'in- vention peut être monté pivotant par n'importe uel poirt adéquat choisi le long de ce boîtier ; par ailleurs, attendu qu'il n'a qu'une seule extrémité de travers, on peut le monter pivotant par son extrémité fermée, c'est-à-dire celle opposée à l'extrémité que traverse la partie saillante de la crémaillère qui doit être accouplée à la tringlerie de direction ou organes analogues. La disposition de direction suivant l'invention peut présenter en outre une ou plusieurs des caractéristiques énoncées ci-aXrès Un servo-cylindre peut être associé à ladite crémaillère pour fournir l'assistance désirée lorsque l'on fait tourner le pignon pour actionner la crémaillère Le cylindre du servo-mécanisme peut être réalisé coaxialement avec la crémaillère et faire partie intégrante du bottier, tandis que le piston ae ce servo-mécanisme est monté sur la crémaillère proprement dite Le cylindre du servo-mécanisme peut être distinct du bottier et placé près de la crémaillère parallèlement à celle-ci ; dans ce cas la crémaillère est reliée à un piston de servo-direction qui se déplace dans ledit cylindre afin que la crémaillère et e piston du servo-mécanisme se déplacent en bloc. L'alimentation du servo-cylindre en fluide hyaraulique peut être commandée par une valve rotative du type décrit et rerésen- té dans les brevets britanniques N 818.483 et 958.558. La disposition ou 11 ensemble du mécanisme de direction suivant l'invention peut être monté sur un véhicule automobile du type comportant des roues avant et arrière articulées par rapport les unes aux autres. Le mécanisme de direction suivant 11 invention peut être monté sur un véhicule automobile comportant un essieu rigide aux extrémités duquel sont montées des roues porteuses. Des exemples caractéristiques ae réalisation de ce mécanisme de direction seront ralntenant décrits en détail en se référant au dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue en élévation-coupe 11un mécanisme de direction suivant un premier mode de réalisation de l'invention La figure 2 est une coupe faite suivant la ligne A-A de la figure 1 La figure 3 montre en élévation-coupe un mécanisme de direction suivant un deuxième mode de réalisation ;; La figure 4 contre une élévation-coupe d'un mécanisme de direz tion suivant un troisième mode de réalisation de l'invention La figure 5 montre en vue en bout faite dans le sens de la flèche B de la figure 4 La figure 6 montre une vue analogue à la figure 4, relative à une variante du mode de réalisation de cette figure La figure 7 montre une vue en bout faite en regardant dans le sens de la flèche C de la figure 6 La figure 8 est une vue en plan d'un véhicule articulé équipé d'un ensemble suivant l'invention ; La figure 9 montre une vue latérale du véhicule de la figure 8;; La figure 10 montre une élévation-coupe d'un mécanisme de direc tion semblable à celui représenté figure 1 La figure 11 montre en élévation latérale schématique la partie antérieure inférieure d'un véhicule industriel à cabine avancée afin d'illustrer une installation-type sur ce véhicule d'un mécanisme du type représenté figure 10 a figure 12 montre schématiquement en plan un tracteur agricole utilisant un ensemble suivant l'invention. Si l'on se réfère tout d'abord aux Figures 1 et 2 du dessin, cn y voit un mécanisme ou système de direction qui peut être utilisé sur n'importe quel type de véhicule automobile mais qui est destiné avant tout à des engins tous-terrains, par exemple un véhicule dit "pliant" ou "articulé" qui possède des trains de roues avant et arrière qui sont articulés entre eux. Un tel mécanisme de direction comporte une crémaillère 1 qui se déplace à l'intériveur d'un bottier 2. Cette crémaillère comporte une extrémité la qui émerge d'une extrémité ouverte du bottier et peut être reliée à une tringlerie de direction. L'autre extrémité lb de la crémaillère 1 est logée dans le bottier 2 et ne eut être accouplée à une tringlerie de direction.L'extrémité correspondante 2b du bottier 2 est fermée. La cré@aillère 1 peut se déplacer dans le boftier 2 sous la sollicitation d'un pignon 3 qui engrène avec les dents de la crémaillère. rie mécanisme est servo-assisté et compcrte à cet effet un cy lindre de servo-direction constitué par le bottier proprement dit, lequel est coaxial à la crémaillère 1 et entoure celle-ci. Le piston de servo-commande 4 est porté dans ce cas par la crémaillè- re 1. Un fluide hydraulique sous Pression peut être introduit soit dans la chambre 5 par les passages 7 et 8,soit dans la chambre 6 par le passage 9 pour actionner la crémaillère respectivement vers la gauche et vers la droite. L'alimentation en fluide hydraulique des chambres 5 et 6 stef- fectue sous la commande d'une valve rotative 10 du te décrit et représenté dans les brevets britanniques précités N 818.483 et 95o.558. Le fonctiorniement de ce typeae valve est également décrit dans le N d'Octobre 1904, de la reveue anglaise "Autocar". Le mécanisme ae direction à pignon et crémaillère décrit cidessus est particulièrement avaitageux pour être installé sur ur; véhicule automobile comportant Lin essieu avant rigide I1 convient également pour l'utilisation sur un véhicule, par exemple un cam@@ à benne basculante, dont lesessieux avant et arrière sont articulés entre eux. A cet effet, dans ce cas particulier, le boîtier mécanisme de direction est monté pivotant autour d'un axe (2c Figure 2) orienté transversalement par rapport à l'axe longitudinal bottier et environ à mi-longueur de celuI-ci. Un avantage qu'offre le mécanisme à pignon et crémaillère représenté sur les figures 1 et 2 réside dals le tait que l'extromi- té 2b du cylindre de servo-direction est fermée, ce qui permet de munir la crémaillère de dents jusqu'à l'endroit du piston de servo- commande 4. Celà cosntitue un progrès remarquasle par re@p@r a une direction classique à crémaillère dont les deux extrémites sont destinées à être accouplées à une tringlerie c Si l'on observe la figure 3, on voit dans cette dispositif que l(s organes qui correspondent à ceux )e 'ensemble 1 et 2 sont désignés par les mêes chiffres de référence. La différence fondamentale entre ces deux modes le réalis. réside dans le fait que le bottier 2 de la crémaillère et des a être monté dans un véhicule automobile par l'extrémité fermée boîtier 2, à savoir l'extrémité opposée à celle que traverse @@ partie saillante de la crémaillère 1. Ainsi un joint de Cardan est prévu à cet effet. Cette dispositiion convient plus particulièrement pour des tracteurs du type utilisé dans l'agriculture. La disposition que montrent les figures 4 et 5 comporte des organes analogues à ceux de l'ensemble représenté figures 1 et 2 et qui sont désignés par conséquent, par les mêmes chiffres de référence. La différence essentielle entre ce ode de réalisation et celui des figures 1 et 2 réside dans le fait que le servo-cylindre est constitué par un organe distinct 13 par rapport au bottier 2 de la crémaillère 1. Le piston de servo-commande 4 n'est donc pas monté ici sur la crémaillère 1. Ce piston est porté par une tige 11 reliée par un étrier 12, à l'extrémité 1a de la crémaillère 1, ce qui a pour effet de déplacer solidairement la crémaillère 1 et la tige de piston 11. Ainsi, la rotation du pignon3, commandée par la colonne de direction (non représentée) détermine la translation de la crémalllère 1 dans le boitier 2 et en même temps la valve 10 commande le déplacement de la tige de piston 1@ dans le même sens que la crémaillère afin que 1 e@ @@@ mande@ exercé par le conducteur sur le volent, e@ la puissance de la @ervo-commande agissent tous deux sur l'étrior @@ auquel est reliée la tringlerie de direction (non représentée). Sur les figures 6 et 7 on voit une disposition sensiblement identig @@ à celle des figures 4 et 5, la seule différence étant le disposition du servo-cylindre par rapport à la crémaillère. Les organes identiques sont désignés par les mêmes chiffres de référence. c- disposition met en évidence la souplesse de ce mode ticulier de réalisation, c'est-à-dire comportant un servo-cylindre distinst de la crémaillère ce qui permet de loger l'ensemple du système de direction là où un ensemble complet à crémaillère et sor@@ @@yli@@@e ne pourrait nermalement être agencé. En peut @tporter des variantes aux modes de réalisation @@@@ts etreprésentés i@@ sans cependant sortir du cadre de l'invention telle quelle a été définie plus haut. Dans le cas représente sur les figures8 et 9,en voit un vehieule tous-terrains qui comprend un châssis articlué dont la partie a2térieure 20 s'articule en 21 par rapprot à la partie arrière. 22. La partir antérieure 20 porte des ro@es avant 23. tandis aus le partie arrière porte des roues arrière 24. Un mécanisme à cré maillère et pignon 29 du type représenté sur les figures 1 et 2, c'est-à-dire à une seule extrémité de commande en ce qui concerne la crémaillère, est monté sur la partie arrière 22 du châssis et l'extrémité liore de la crémaillère 25 s'articule sur la partie antérieure 20 du châssis, en 26. On contrôle la direction du véhicule à l'aide d'un volant 27 qui agit par l'intermédiaire de la colonne de direction 28 et du mécanisme 29 sur la partie antérieure 20 du châssis afin de faire pivoter cette partie par rapport à la partie arrière 22. Ce mécanisme peut également être utilisé sur un tracteur agricole ou autre. Sur les figures 10 et 11 on a représenté un mécanisme de direction semblable à celui des figures 1 et 2, lequel comprend une crémaillère 1 mobile dans un bottier 2. Une extrémité la de la crémaillère émerge de l'extrémité ouverte du bottier et peut être reliée à une tringlerie de direction. L'autre extrémité ae la crémaillère lb est logée dans ce bottier 2 et ne eut être accouplée à une tringlerie de direction. L'extrémité 2b du bottier 2 est fermée. La crémaillère peut se déplacer en translation à l'intérieur du oottier 2 grâce à un pignon 3 (non représenté) !ui engrène avec les dents de la crémaillère. Cet ensemble de direction est assisté par un servo-mécanisme comprenant un cylindre constitué par le même bottier 2 et qui est coaxial à la crémaillère 1, de façon à entourer celle-ci. Le pis- ton 4 est solidaire de la crémaillère 1. Le fluide hydraulique sous pression peut être introduit soit dans la chambre 5 à travers le passage 7, 8, soit dans la chambre 6 à travers le passage 9, afin d'actionner la crémaillère respec- tivement vers la gauche ou vers la droite. L'alimentation en fluide hydraulique vers les chambres 5 et 6 est commandé par une valve rotative 10 du type décrit dans les brevets britanniques N 818.483 et @5@.558. Le code de fonctionnement de ce type de valve est également décrit dans le N du 9 Octobre 1904 de la revue anglais "Autocar". Le @@@@isme de direction à crémaillère et pignon décrit @@- dessus convient tout particulièrement pour un véhicule @ moteur du type industriel comportant un estieu avant rigide et une cabine avancée, c'est-à-dire dont la cabine du conducteur qui contient le volant de direction et d'autres commandes est placée derrière l'essieu avant. Un mode caractéristique de montage de l'ensemble représenté igure 10 sur un véhicule de ce type fait l'objet de la figure 11. Une des difficultés que l'on rencontre dans la réalisation de mé canismes de direction, surtout pour des véhicules industriels à cabine avancée, consiste à reduire au minimum l'interférence et les répercussions indésirables sur la direction qui résultent ces mouvements du véhicule par rapport à sa suspension, c'est-àdire, des mouvements de la caisse et du châssis par rapport aux roues. L'agencement que montre la figure 10 est conçu pour surmonter cette difficulté. Sur la figure 11, qui est schématique, on voit en 30 un des longerons du châssis du véhicule. Un des deux ressorts longitudinaux à lames 31 qui relient un essieu transversal 32 au châssis, pivote par une extrémité à l'aide d'une jumelle ou d'un étrier articulé, sur ce longeron 30. L'essieu 32 porte des roues directrices (non représentées) pour supporter l'extrémité antérieure du véhicule. Par conséquent, il se "roduit un mouvement relatif dans une direction sensiblement verticale entre la caisse et le châssis, d'une part, et l'essieu 32, d'autre part. Sur la caisse et le cassIs est monté un mécanisme de direction du type décrit plus haut en se référant à la figure 9. Entre la tringlerie de direction qui aboutit aux roues avant sur l'essieu 32, et l'extrémité d'une crémaillère est agencée une tige d'accouplement rigide 35. Une extrémité de cette tige rigide 35 est reliée à un joint à rotule à l'extrémité 1 de la crémaillère, en alignement axial avec l'axe de pivotement de la jumelle ou de i'étrier qui se trouve à l'extrémité arrière du ressort à lames 51. L'autre extrémité de la tige 35 est reliée par un autre joint à rotule 34 à une trln- glerie de direction (non représentée) en un joint situé juste audessus et en alignement vertical par rapport à essieu 32.Cette disposition présente la caractéristique très importante selon laquelle le joint à rotule 54 peut suivre le même trajet axial, in tique en Z sur ta figure 11, que celui suivi par l'essieu rigide ar rapport à l'ensemble formé par la caisse et le châssis du véhicule. Ainsi, la lognueur réelle et l'emplacement de la tige 'accouplement restent constants, quels que soient les déplacements de l'ensemble calsse-chassis par rapport à I1 ensemble formé par l'essieu rigide et les roues y attachées, et par rapport à la flexion des ressorts-lames 31, ce qui élimine toute inzerxérence due à ce mouvement sur le fonctionnement de la tringlerie de direction. La tringlerie de direction peut être de tout type classique, bien connu des spécialistes ; par conséquent, il n'est pas jugé nécessaire de la décrire ici en détail. La disposition représentée schématiquement en élan sur la figure 12, concerne un tracteur agricole comportant un corps 35, deux roues arrières 36 et deux roues avant directrices 37. Cellesci peuvent être commandées par l'intermédiaire d'un mécanisme de direction 38 réalisé par exemple suivant la disposition représentée sur les figures 3 et 10. Le bottier 2 de 1'ensemble s'articule grâce à un joint 2d sur une extrémité du corps 35. La crémaillère 1 émerge d'une extrémité du bottier et elle est reliée par une articulation 39 à un bras de direction 40 relié à son tour par un levier 41 à une roue directrice 37. Celle-ci est reliée en 42 par une barre d'accouplement 43 au levier 41 de l'autre roue du même essieu. Ainsi, on obtient un mécanisme de direction parti- culièrement simple et compact. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Un mécanisme de direction pour véhicule automobile, lequel comprend : une crémaillère, un pignon en prise avec cette crémail- 1ère et un bottier dans lequel peut se déplacer cette crémaillère qui fait saillie à travers une extrémité dudit boîtier pour être accouplée à une tringlerie de direction, ce mécanisme étant caractérisé par le fait que ledit bottier est fermé à une extrémité, et qutune seule extrémité de la crémaillère fait saillie à travers l'extrémité opposée du boîtier pour assurer ledit accouplement à une tringlerie de direction, tandis que l'extrémité opposée ou interne de la crémaillère est enfermée dans le boîtier et ne peut être reliée à une tringlerie de direction. 2.- Mécanisme de direction selon la revendication 1, caracterisé par le fait qu'un servo-cylindre est associé à la crémaillère pour assister l'effort ma-cuel du conducteur lorsque le pignon est actionné pour déplacer la crémaillere dans ledit boîtier. 3. - Mécanisme de direction selon la revendication 1, caractéri sé par le fait qu'an servo-cylindre est formé coaxialement dans la crémaillère e. comprend la boîtier, tandis que le piston de servo- commande est monté sur ladite crémaillère. 4. - Mécanisme de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un servo-cylindre distinct dudit boîtier est pla cé a proximité de ladite cremaillère et parallèlement à celle-ci, la crémaillère étant reliée à un piston de servo-commande qui se déplace aans le servo-cylindre afin que la crémaillère et le piston de servo-commande se déplacent à l'unisson. 5. - mécanisme de direction selon la revendication 1, monté sur un véhicule automobile du type à cabine avancée comportant un essieu avant rigide supporté par des roues avant susceptibles d'être braquées, ainsi qu'une caisse et un châssis monté sur ladit essieu par l'intermédiaire d'une suspension élastique, les roues avant étant braquees par l'intermédiaired'undispositif de direction et d'une tringlerie de direction reliée à ce dispositif sous la commande d'unvolant de direction disposé à une certaine dis tance derrière ledit essieu, caractérisé par le fait que ledit dispositif de direction comprend : une crémaillère en prise avec un pignon et mobile dans un boîtier fermé à une extrémité une extrémité de la crémaillère fait saillie de l'autre extrémité du boîtier, l'autre extrémité de la crémaillère est enfermée dans le boîtier et ne peut être accouplée à une tringlerie de direction, et une tige d'accouplement interposée entre l'extrémité de la crémaillère qui fait saillie hors du boîtier et la tringlerie de direction, cette tige d'accouplement étant reliée à la crémaillère ainsi qu' la tringlerie de direction par l'intermédiaire de Joints à rotule; le joint à rotule côté tringlerie de direction suivant le meme trajet que l'essieu pendant le mouvement relatif de la caisse et de l'essieu sous le contrôle des moyens de suspension, la disposition étant telle que ce mouvement relatif n'exerce aucune ir.fluence sur le mécanisme de direction. O Un mécanisme de direction selon la revendication 1, qui est monté sur un véhicule automobile tous-terlains du genre compor- tant des roues avant et arrière montées sur des essieux respectifs sur des parties principales antérieure, et zostérieure du véhicule qui s'articulent entre elles par rotation relative de ces parties, ce mécanisme étant caractérisé par le fait qu'un dispositif de direction unitaire est articulé entre ces parties et co;nprend une crémaillère en prise avec un pignon et mobile dans un boîtier fermé à une extrémité ; une extrémité de ladite crémaillère Qait saillie hors de l'autre extrémité du boîtier ; l'autre extrémité de la crémaillère est enfermée dans le boîtier et ne peut etre accouplée à une tringlerie de direction, le boîtier étant monté pivotant sur la partie principale arrière du véhicule tandis que %'extré:ni- té de la crémaillère qui émerge du boîtier, ou une pièce reliée à cette extrémité de la crémaillère, s'articulant sur la partie avant principale qui peut être braquée, les axes de pivotement e ce dispositif de direction étant parallèles à la liaison articulée entre lesdites parties principales du véhicule, afin que ce dernier tuis- se être braqué à l'aide de ce dispositif.