Brevet FR2416151A1 — publié le 19790831

L'invention due à la collaboration de Messieurs Georges DECOUZON et Ali MAOUCHE concerne un mécanisme de direction assistée a crémaillère pour véhicules automobiles comprenant dans un carter, une crémaillère coulissante qui porte a ses extrXmitOs les rotules des biellettes de braquage des roues, qui engrène avec un pignon relit & la colonne de direction et qui porte le piston d'un vérin d'assistance alimenté sous le contrôle d'une valve. Les directions a crémaillère sont d'un emploi très avantageux car elles confèrent une grande précision à la direction et un bon rendement à la transmission. De plus, elles ont un montage relativement simple et possèdent une bonne résistance aux chocs et a l'usure. Par contre, on a souvent reproché à ce type de direction qu'elle ne pouvait pas être réalisée de manière simple a partir de certains éléments standard dont l'emploi se justifie à la fois sur les mécanismes de directions à crémaillère à commande mécanique directe et sur les directions assistées. Pour résoudre ce problème, l'invention a pour objet une construction modulaire d'un mécanisme de direction qui possède deux modules principaux dont l'un peut être commun aux deux mécanismes précités et dont l'autre est constitué par le cylindre d'un vérin d'assistance emboîté sur le premier module et porteur des moyens d'immobilisation axiale1 des raccords de canalisations et d'un palier de guidage de la crémaillère. Le mécanisme ainsi réalisé permet une mise en place du cylindre sur le carter, exempte de contraintes radiale susceptibles de détériorer l'une ou l'autre pièce. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel la fig. l est une coupe axiale de l'ensemble de la direction assistée; la fig. 2 est une coupe partielle fragmentée à plus grande échelle d'une variante de réalisation; les fig. 3, 4 et 5 sont des coupes partielles à plus grande échelle de diverses variantes de montage du piston; les fig. 6 et 7 sont des coupes partielles à grande échelle de deux variantes d'exécution du joint dynamique. Comme on le voit sur la fig. 1 le boîtier de la direction assistée est réalisé en deux parties essentielles dont le cylindre 1 du vérin d'assistance et le carter 2 abritant en partie la denture de crémaillère 3 et le pignon d'entrai- nement 4 engrenant avec cette denture. Le jeu d'engrènement est rattrapé par un poussoir 5 à ressort 6 visible en détail sur la fig. 2 avec un bouchon 7 d'étanchéité et de réglage de jeu qui est immobilisé en rotation après réglage par déformation de sa périphérie 8 dans des rainures axiales 9 du carter 2. Le carter 2 est réalisé d'une manière habituelle en alliage léger, ou encore en zamac ou en fonte, tandis que le cylindre 1 est réalisé à partir d'un tube d'acier dont l'extrémité située à gauche des fig. 1 et 2 vient s'emmancher sur l'extrémité cylindrique que comporte le cartrdtU droit, Le verrouillage de cet assemblage est assuré par un ou plusieurs verrous transversaux constitués de préférence par des billes de roulement 10 passant par un trou du cylindre 1 et s'engageant à moitié dans un trou borgne du carter 2 en étant maintenues en place par des sertissage 11. L'ensemble du boîtier 1 et 2 est fixé en place sur le véhicule au moyen de colliers de serrage 12 et 13 avec immobilisation axiale et en rotation à l'aide d'un ergot 14. La tige de crémaillère 15 comporte une rotule de direction 16 & chaque extrémité et trois parties successives dont -ne parente dentée 3 déjà examinée, une partie lisse 17 traversant le joint d'étanchéité 18 du carter 2 et s'étendant entre la partie dentée 3 et le piston 19, et une autre partie lisse 20 située a la droite du piston 19 et traversant le palier étanche 21 constituant le fond du cylindre 1. Ces trois parties 3, 17 et 20 ont nécessairement chacune une longueur au moins égale a la course totale de la crémaillère de sorte que la longueur de l'ensemble entre les rotules 16 est au moins le triple de cette course majoré des encombrements axiaux des divers dispositifs. On a donc tout intérêt à réduire au minimum ces divers encombrements axiaux supplémentaires. Conformément à l'invention, le cylindre 1, en plus des moyens d'immobilisation axiaux 10 et du palier d'extrémité 21, comporte également les raccordements 22 et 23 des canalisations de fluide de commande, chacun de ces raccordements Butant constitué & l'aide d'un embout soudé par rapprochement sur un fraisage plan pratiqué a l'extérieur du tube 1, L'embout de raccordement 22 situé du cté du carter 2 débouche par un orifice 24 dans une chambre annulaire 25 située à la périphérie du carter et communique ensuite avec l'intérieur du cylindre 1 par l'espace situé a la périphérie du joint 18. Si l'on utilise pour ce joint 18 un joint dynamique à lèvre classique monté dans un alésage épaulé, on ne dispose donc que d'une épaisseur de carter extrêmement réduite à la périphérie de cet alésage comme dans l'exemple de la fig. 1. 11 en résulte des risques de fissuration de cette partie sous l'effet de la pression s'exerçant dans le cylindre. I1 est donc préférable, comme dans l'exemple représenté sur la fig. 2, d'utiliser conformément à l'invention une disposition inversée, c'est-à-dire un joint dynamique en élastomère 18a dont la partie extérieure métallique 26 s'emmanche non plus a l'intérieur d'un alésage du carter 2 mais à la périphérie d'une partie cylindrique 27 terminant ce carter. De cette manière le carter est beaucoup plus robuste et la pression s'exerçant depuis l'extérieur ne peut le fissurer.Un simple joint torique 28 disposé entre la partie 26 et l'alésage rntéreur du cylindre 1 assure tout à la fois l'étanchéité entre ces deux parties en étant refoulé par la pression contre un épaulement 29 du carter. Grâce à cette disposition la chambre périphérique 25 débouche en outre beaucoup plus largement dans le cylindre 1. D'autre part la disposition de l'embout 22 à l'aplomb de cette chambre périphérique, c'estàdire au-del de la chambre hydraulique du vérin par rapport au joint dynamique, permet de réduire les encombrements axiaux supplémentaires à ce niveau. De la même façon l'embout 23 est disposé pour la même raison à l'aplomb du palier de crémaillère 21 à l'extrémité du tube de vérin 1. Le piston 19 est fixé sur la tige de crémaillère 15 entre les parties 17 et 20 au moyen d'un sertissage coopérant avec une gorge de la tige. Celui-ci peut être réalisé par exemple sous la forme représentée sur la fig. 3 à l'aide d'une partie cylindrique 30 prolongeant une des faces du piston et sertie au moyen d'un outil 31 à l'intérieur d'une gorge 32. Dans ce cas on a intérêt à pratiquer dans la face d'approche du piston opposée à celle comportant le rebord 30 un évidement 33 susceptible de venir s'emboîter sur une partie de la longueur du palier d'extrémité 21 afin de réduire corrélativement l'encombrement axial de l'ensemble. Il serait naturellement possible de disposer cet évidement sur l'autre face d'approche pour s'emboîter de la même manière sur le joint dynamique 18a à lèvre. Pour faciliter ce sertissage on peut également utiliser le mode d'assemblage représenté sur la fig. 4 selon lequel on place d'abord dans une gorge demi-circulaire 34 un anneau en fil rond 35 sur lequel vient s'emboîter et s'appuyer un dégagement circulaire 36 situé au fond de l'évidement 33, le sertissage n'ayant plus alors à assurer qu'une fixation unilatérale, ce qui peut etre réalisé avec un bord 30 comme précédemment serti dans une autre gorge 32 à l'aide d'un outil 31, mais avec une déformation moindre donc plus aisée. Enfin, il est également possible dans le cas d'utilisation d'un anneau en fil 35 de réaliser le sertissage directement sur le fil comme dans l'exemple de réalisation des fig. 1, 2et 5 en utilisant pour cela un rebord cylindrique 37 entourant un dégagement central du piston susceptible de venir stemboiter sur le fil 35, ce rebord 37 étant ensuite serti sur le fil au moyen d'un outil 38 déplacé axialement comme représenté sur la fig. 5 à la place de mâchoires à action radiale comme dans les exemples 3 et 4. Dans ce dernier exemple on ne dispose que de peu de place pour pratiquer l'évidement sur la face droite du piston, mais par contre non seulement on évite l'encombrement en saillie des rebords 30 mais on réalise même un léger dégagement sur la face gauche du piston ce qui réduit encore l'encombrement axial du piston au niveau de la tige de crémaillère 15. Dans ce qui précède la crémaillère est guidée par ses paliers d'extrémité situés respectivement à l'extrémité gauche du carter 2 et à l'extrémité droite du vérin 1 et le joint dynamique 18a par sa souplesse rattrape les erreurs d'alignement dues à un défaut de montage ou à une déformation dans l'ensemble du bottier. On peut encore améliorer cette faculté d'adaptation en utilisant le mode de réalisation de la fig. 6 dans lequel le joint dynamique 18b est solidaire d'une bague de glissement 39 coulissant sur la crémaillère et dissocie de la bague 26 se montant sur le carter, La liaison souple entre la bague 39 et la bague 26 est rOalis6e par une partie en élastomère 40 faisant corps avec la partie l8b dans l'exemple de la fig. 6.Cette liaison souple peut également être assurée comme dans l'exemple de la fig. 7 en réunissant les parties 39 et 26 par une partie 41 en forme de soufflet prolongeant la partie 26 pour lui donner de la souplesse. Grâce à l'invention on peut ainsi réaliser un mécanisme de direction assitée à crémaillère, de grande qualité avec un encombrement axial aussi réduit que possible, et également un encombrement réduit en diamètre par l'utilisation d'un tube d'acier pour la constitution de la partie à haute pression. En outre, cette partie formant vérin est d'une réalisation relativement économique et se monte facilement sur le carter de direction 2 qui peut être un organe commun utilisé également sur des véhicules à direction non assistée, ce qui en réduit par conséquent le coût. Enfin, les modes de montage indiqués permettent de supprimer toute contrainte radiale susceptible de détériorer les pièces. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de direction assistée a crémaillère pour véhicules automobiles comprenant dans un carter, une crémail ldre coulissante portant à ses extrémités les rotules des biellettes de braquage de roues, qui engrène avec un pignon relié à la colonne de direction et qui porte le piston d'un vérin d'assistance alimenté sous le contrôle d'une valve, caractérisé par le fait que ledit mécanisme possède deux modules assemblés dont l'un est constitué par le cylindre (1) du piston (19) d'un vérin d'assistance, emboîté sur le carter (2) formant l'autre module, et porteur des moyens d'immobilisation axiale (10), des raccords de canalisations (22, 23) et d'un palier (21) de guidage de la crémaillère. 2, Mécanisme de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston (19) du vérin d'assistance est associé à des moyens d'immobilisation axiale (30, 35) engagés dans une gorge (32, 34) de la crémaillère. 3. Mécanisme de direction selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens d'immobilisation axiale du piston sont placés entre deux faces d'approche du piston respectivement tournées vers une cloison (21) du cylindre située en bout de course du piston et vers un joint d'étanchéité (18) coopérant avec l'extrémité du carter. 4. Mécanisme de direction selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait que l'une des faces d'approche du piston est disposée dans un évidement de celui-ci. 5. Mécanisme de direction selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'une des faces d'approche du piston se trouve à l'extrémité d'une collerette (30) sertie dans la forme de la crémaillère. 6, Mécanisme de direction selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'une des faces d'approche du piston se trouve à l'extrémité d'une collerette (37) enveloppant une cale axiale (35) disposée dans la gorge de la crémaillère. 7. Mécanisme de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'un des raccords (22) d'alimentation du cylindre (1) débouche dans une chambre d'alimentation (25) du cylindre disposée à la périphérie du carter (2). 8. Mécanisme de direction selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la chambre d'alimentation (25) du cylindre constitue le logement d'une armature tubulaire (26) dont les extrémités coopèrent respectivement avec un joint torique (28) disposé entre le carter (2) et le cylindre (1) et avec un joint à lèvre (18, 18a, 18b, 18c) entourant la crémaillère. 9. Mécanisme de direction selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le joint à lèvre est monté à flexibilité en association avec une bague (39) de contact avec la crémaillère.