Brevet FR2246436A1 — publié le 19750502

L'invention concerne une installation de direction pour véhicules agricoles et/ou de chantier, avec un moteur à combustion interne pour leur entratnement et un mécanisme de direction porté par un châssis ou une carrosserie, et une colonne de direction avec volant à main supportée élastiquement par rapport à ce cassis ou à cette carrosserie. Dans le cas d'installations de direction de ce type, des problèmes se posent pour éliminer les vibrations qui sont causées par les forces d'inertie ou d'échappement du moteur et par les irrégularités de la surface de roulement dans la colonne de direction et le volant. Ce problème se pose surtout dans le cas de véhicules du type à suspension indépendante, tels que tracteurs agricoles, chariots élévateurs et analogues, dans lesquels le moteur, par exemple un moteur Diesel, est assemblé par bride avec un carter de boîte de vitesses et un carter d'essieu entraîné raccordé à celui-ci, à une carrosserie du véhicule.Dans ces véhicules, les vibrations, provoquées à partir du moteur par les forces d'inertie et des gaz d'échappement, se transmettent directement sur le chassies du véhicule, de telle sorte que l'installation de direction qui est reliée à ce châssis est excitée en vibrations, ce qui influence défavorablement le confort de marche du véhicule. C'est le cas notamment dans un véhicule dont 1'entralnement s'effectue par un moteur à quatre cylindres. Dans ce cas, les moments de couple alternatifs provoques par les forces d'inertie et les gaz produisent des oscillations de rotation de l'installation de direction autour de l'axe longitudinal médian du-véhicule. Les forces produites par les forces d'inertie de second ordre, dans la mesure où elles ne sont pas compenses suffisamment par un mécanisme d'équilibrage de masses, provoquent a' un degré particulièrement important des oscillations verticales sur les organes de direction. Pour resoudre ce problème, il a déjà été proposé d'accoupler la colonne de direction qui porte le volant, par l'intermédiaire d'une articulation élastique à la torsion, avec l'arbre d'entraînement du mécanisme de direction, la colonne de direction étant alors supportée dans un tube relie rigidement contre la rotation et la flexion, à un mécanisme de direction monté sur le châssis de véhicule. Avec une telle solution, sont en fait eliminées les vibrationsRprovoquées sur le volant de direction dans le roulage sur un sol inégal, par les forces agissant horizontalement.Par contre, avec cette solution, les vibrations provenant des forces d'inertie et des gaz du moteur et les vibrations declenchées par des forces agissant horizontalement sur le véhicule ne peuvent pas être éliminées, car la colonne de direction est supportée dans une pièce de construction qui est reliée rigidement au châssis ou à la carrosserie. Partant de ces constatations, l'invention a pour but de-réaliser une installation de direction du type décrit telle-que les forces provenant de l'inertie ou des gaz du moteur ainsi qu'autant que possible une partie des forces agissant verticalement sur le véhicule et créant des vibrations sur le volant de direction, soient éliminées. Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que le mécanisme de direction et le volant de- direction sont supportés sur le châssis ou la carrosserie par l'inter- médiaire d'un organe élastique à la torsion avec un axe de torsion parallèle à l'axe de vilebrequin du moteur. Par cette solution, avec une plus grande stabilité de direction du système de direction, les vibrations déclenchées par les forces d'inertie et des gaz sur le châssis ou la carrosserie sont éliminées dans leur influence sur la colonne de direction ainsi que sur le volant relié à celle-ci. Suivant la caractéristique de ressort de l'organe élastique, les vibrations déclenchées par des forces verticales sur le vehicule sont également évitées sur le volant. On obtient ainsi unesolution spécialement peu coûteuse par le fait que l'organe élastique est constitue par une lame de ressort assujettie de chaque- coté directement ou indirectement sur le chassis oula carrosserie et dont la partie comprise entre les emplacements de fixation est relie au carter du mécanismé de direction.Pour amortir notamment les vibrations à haute fréquence, telles que celles déclenchées notamment lors d'un entraenement du véhicule par un moteur à combustion à quatre cylindres, il est en outre proposé, conformément à l'invention, que l'organe élastique à la rotation soit formé par deux lames de -ressort reliées entre elles, à leurs extrémités, par une pie ce d'espacement, l'une de ces lames étant assujettie, entre ses extre'iaite's, directement ou indirectement au châssis ou à la carrosserie7 tandis que l'autre lame de ressort est connectée entre ses ext: I, mités avec le carter de mécanisme de direction.On obtient ainsi un couplage favorable des deux lames de ressorts car celles-*ci sont reunies entre elles avec leurs extrémitésS par ltintermédiaire d'une ou plusieurs garnitures élastiques. En vue d'obtenir une plus faible longueur de construction de l'organe élastique à la torsion, il est prévu, suivant une autre caractéristique de l'invention, que la lame de ressort (ou les lames de ressort) présente, entre sa fixation avec le carter de mécanisme de direction et sa fixation aux extrémités, un ou plusieurs rétrécissements. Au lieu de l'organe élastique à la torsion décrit, on peut aussi bien utiliser dans l'application de l'invention un organe élastique à la torsion formé par une charnière avec une plaque en matière élastique telle que du caoutchouc montée entre ses ailes avec interposition d'une douille d'espacement, auquel cas l'une des deux ailes de la charnière est reliée au chassies ou à la carrosserie et l'autre aile est reliée au carter du mécanisme de direction. Conformément à l'invention,, on obtient un degré particulièrement élevé d'amortissement des vibrations produites sur le volant par des forces verticales en prévoyant que l'organe élastique à la torsion soit disposé au-dessous du carter de mécanisme de direction. Pour l'obtention d'un degre d'amortissement particulièrement élevé, il est en outre proposé suivant l'invention que l'organe élastique à la torsion soit disposé au voisinage d'un plan vertical passant par les axes des cylindres du moteur, derrière ou devant celui-ci. La description ci-après se rapporte à des exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une representation en perspective d'un vehicule conçu comme un tracteur avec l'installation de direction conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue en perspective d'un organe élastique formé par deux lames'de ressort pour la liaison conforme à l'invention du mécanisme de direction avec la colonne de direction et le volant; La figure 3 montre un organe élastique à la torsion en forme de charnière pour la liaison du mécanisme de direction avec la colonne de direction et le volant; - La figure 4 est une vue en coupe à travers l'organe élastique à la torsion de figure 3, suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Le tracteur représenté au dessin comprend un moteur à combustion à quatre cylindres 2, relié de manière rigide à la flexion à un bloc d'essieu avant 1 constitué comme élément porteur, et également relié par brides de manière rigide à la flexion avec un carter de boîte de vitesses 3 servant de carrosserie au tracteur. Le carter de boîte de transmission 3 est du côté arrière boulonné sur un carter d'essieu entraîneur 4, qui présente de chaque côté un tube d'essieu 3. Dans chacun des tubes est monté un demi-arbre (non représenté) servant à ltentratnement dune des deux roues motrices carrière 6. Dans le bloc de support dVessieu avant 1 est montée une barre de direction avant 7, oscillante autour de l'axe longitudinal médian du tracteur, et qui est pourvue, de chaque côté, d'une douille 8 pour tourillon de direction. Ces douilles servent de palier-oscillant, chacune pour un tourillon de direction 9 d'une fusée d'essieu-avant 10 sur laquelle est montée, au moyen d'un moyeu non représenté, une roue avant 11 servant à diriger le tracteur en marche. Les tourillons de direction 9 sont solidaires en rotation avec des leviez de direction 12. Ces leviers ou bielles 12 sont reliés entre eux par une barre transversale 13, l'une des bielles 12 étant accouplée, par l'intermédiaire d'une barre 14, avec le levier 15 d'un mécanisme de direction 16. Ce mécanisme de direction 16 comprend un carter 19 qui sert de support à un arbre de direction 17, à des pièces de mécanisme non représentées, et à une colonne de direction 18 Le carter de mécanisme de direction est assujetti conformément à l'invention, à la partie médiane d'une lame de ressort 20, assujettie elle-même à ses extrémités, son axe de torsion étant. parallèle à l'axe de vilebrequin du moteur à combustion 2, sur des blocs 21 du carter- de boîte de vitesse 3, au moyen de boulons, non représentés. Entre ses points de fixation aux extrémités et son point de connexion avec le carter de mécanisme de direction 19, la lame de ressort 20 est pourvue sur chaque côté encoches de rétrécissement 22, qui permettent d'adapter une longueur particulièrement courte de la lame. La colonne de direction 18 porte à son extrémité un volant de direction 23. Par rotation de ce volant 23, et par l'intermédiaire de pièces de mécanisme non reprém sentées, par exemple en forme de vis globique, on peut faire tourner l'arbre de direction 17 dans l'un ou l'autre sens, en vue d'orienter les roues 11 du véhicule. I1 est a' remarquer que, dans le cas de constitution du mécanisme de direction en vue d'une direction assistée, par exemple au moyen d'organes hydrauliques de réglage, le mécanisme doit être supporté, en commun avec les organes de réglage, y compris la colonne de direction et le volant, par l'intermédiaire du ressort à lame 20 sur le carter de boîte de vitesses 3. Dans l'exemple de réalisation représenté dans la figure 2, la variante par rapport à la figure 1 réside en ce que le montage élastique à la torsion du support du carter de mécanisme de direction 19 est constitué par un organe 24 composé de deux lames de ressort 25 disposées au-dessous du carter 19. La lame de ressort inférieure 25 est fixée sur un bloc 26 du carter de bote de vitesses 3tandis que la lame supérieure est fixée par boulons, avec sa partie médiane sur le pied 27 du carter de mécanisme de direction 19. Les parties d'extrémité des deux lames de ressort 25 sont reliées entre elles, avec-interposition d'une pièce d'espacement 28 en tôle ou en une matière élastique, et bloquées au moyen de boulons 29. Les deux lames de ressort 25 sont ainsi accouplées entre elles par l'intermédiaire de douilles (non représentées) qui sont traversées par les boulons. Les lames 25 sont, comme la lame de ressort 20, pourvues sur chaque côté d'encoches de rétrécissement 30, entre leur fixation sur le pied 27 du carter 19 ou sur le carter 3 et leur fixation à chaque extrémité. L'exemple représenté dans les figures 3 et 4 d'organe élastique à la torsion 31 comporte une charnière 32, dont l'aile inférieure 33 est fixée au carter de boîte de vitesses 3. L'autre aile 35 est reliée à l'aile inférieure 33 par un axe de charnière 34. Les deux ailes de charnière 33 et 35 sont accouplées entre elles à leurs extrémités au moyen de boulons 37, avec interposition d'une plaque élastique. Les deux ailes sont pourvues aux extrémités de douilles élastiques ou pièces d'espacement 38 qui sont traversées par les boulons. 37 (figure 4). Il est à remarquer que la solution suivant la figure 1, aussi bien que la solution suivant les figures 2 et % conviennent pour une disposition du mécanisme de direction, latéralement, devant ou derrière le moteur, et cela que le mécanisme de direction soit purement mécanique ou muni d'un asservissement. Au lieu des exemples décrits, pour l'organe élastique à la torsion, on pourrait utiliser aussi bien des ressorts à barres de -torsion fixées d'un côté ou de chaque côté avec le carter de boîte de vitesses 3 directement ou indirectement. De façon générale, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDCATIONS 10) Installation de direction pour véhicules automobiles, notamment pour véhicules agricoles ou de chantier, avec un moteur à combustion comme moteur dtentraînement, un mécanisme de direction porté par un châssis ou une carrosserie, ainsi qu'une colonne de direction et un volant, installation caractérisée en ce que le mécanisme de direction (16) avec la colonne de direction (18) et le volant de direction (23) est relié au châssis ou à la carrosserie (3) par l'intermédiaire d'un organe élastique à la torsion (24), dont l'axe de torsion est parallèle à l'axe de vilebrequin du moteur (2). 20) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe élastique à la torsion (24) est constitué par une lame de ressort (20) fixée à chaque extrémité directement ou indirectement au châssis, et dpnt la partie médiane, entre ces points de fixation, est fixée au carter de mécanisme de direction (19). 30) Installation suivant l'une des revèndications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe élastique à la torsio (24) est constitué par deux lames de ressort (25) reliées entre elles par leurs extrémités avec interposition d'une pièce d'espacement (28), l'une de ces lames de ressort étant fixée, entre ses extrémités, directement ou indirectement, au châssis ou au carter de boîte de vitesses(3), et l'autre lame étant fixée entre ses extrémités sur le carter de mécanisme de direction (19). 40) Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les deux lames de ressort (25) sont reliées entre elles par leurs extrémités par l'intermédiaire d'au moins une douille élastique. 50) Installation suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la lame de ressort (20) ou les lames de ressort (25) présentent une ou plusieurs encoches (30) de rétrécissement de largeur entre leur point de fixation médian et leurs fixations d'extrémité. 60) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe élastique à la torsion (31) est constitué par une charnière (32), avec une-plaque (36) en matière élastique, telle que caoutchouc ou analogue, disposée entre les ailes (33, 34) avec interposition d'une douille d'espacement (38), l'une des deux ailes (33) étant fixée au chSssis ou au carter de boîte de vitesses (3) et autre (34) étant fixée sur le carter du mécanisme de direction (19). 7 ) Installation- suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'organe élastique à la torsion (20, 24 ou 31) est disposé au-dessous du carter de mécanisme de direction (19). 80) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'organe élastique à la torsion (20, 24 ou 31) est disposé au voisinage d'un plan vertical passant par les axes des cylindres du moteur, en avant ou en arrière de celui-ci.