Brevet FR2439122A1 — publié le 19800516

La présente invention, due à la collaboration de MM. Jean PERINEAU et Denis RICHARD, concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs de commande de la position angulaire des roues directrices de véhicules, notamment de véhicules automobiles, ces dispositifs étant du genre comprenant, d'une part, une barre transversale à crémaillère coopérant avec un pignon solidaire d'une colonne de direction et, d'autre part, un système hydraulique d'assistance de direction comportant un vérin à double effet dont le cylindre est coaxial à la barre à crémaillère et dont la tête de piston est portée par ladite barre qui s'étend de part et d'autre de cette tête de piston à travers respectivement une première et une seconde chambres du cylindre. L'invention a pour objet un dispositif de commande du genre précité qui présente un faible encombrement transversal dans le véhicule, notammen-t pour permettre son association avec des trains avant occupant transversalement une place notable. L'invention a également pour objet de faire en sorte que les pressions hydraulique résiduelles s'exerçant de part et d'autre de la tête de piston provoquent un rappel'de la barre à crémaillère dans sa position médiane correspondant à l'alignement des roues assurant le déplacement en ligne droite du véhicule. L'invention a aussi pour objet de faire en sorte qu'un tel dispositif de commande reste de conception simple et de faible coût aussi bien à la fabrication qu'à l'entretien. Le dispositif de commande de l'invention se caractérise par la combinaison d'un premier manchon et d'un second manchon de guidage de la barre à crémaillère entourant respectivement de façon étanche deux parties de la barre situées de part et d'autre de la tête de piston, le premier manchon entourant la partie de la barre portant la crémaillère, les deux manchons ayant des diamètres extérieurs et intérieurs respectivement égaux, ces deux manchons étant agencés pour coulisser axialement de façon étanche au moins partiellement à l'intérieur du cylindre de manière telle que ces deux manchons soient dégagés respectivement des deux chambres du cylindre lorsque la barre à crémaillère occupe ladite position médiane correspondant à l'alignement des roues assurant le déplacement en ligne droite du véhicule et qu'un manchon soit entraîné dans la chambre corres pondante du cylindre, alors que l'autre manchon reste dégagé de la chambre du cylindre qui lui est associée, lorsque la barre à crémaillère est déplacée axialement, pour braquer les roues directrices, dans le sens où la tête de piston s'approche de ce dernier manchon. A cet effet, des moyens de butée axiale sont prévus entre chaque manchon et d'une part la barre de crémaillère pour assurer son entrainement dans la chambre correspondante, d'autre part le corps de cylindre pour maintenir le manchon dans sa position oU il est dégagé de la chambre. Grâce à cet agencement, la crémaillère peut pénétrer au moins en partie à l'intérieur d'une des chambres, ce qui confère à l'ensemble un encombrement transversal plus faible que les dispositifs classiques ne comportant pas de manchons coulissants de guidage. En outre, lorsque le système hydraulique d'assistance n'est pas en fonctionnement et qu'il règne une même pression résiduelle notable dans les deux chambres du vérin à double effet, les forces axiales s'exerçant sur les manchons sont transmises àa barre par lesdits moyens de butée du côté du manchon entraîné dans la chambre de manière à assurer un rappel de la barre dans sa position médiane, donc de la direction du véhicule en position de ligne droite. Les diamètres extérieurs et intérieurs des deux manchons étant respectivement égaux, les surfaces actives sont les mêmes dans les deux chambres ; il en résulte un fonctionnement symétrique du vérin : ainsi les efforts d'assistance ou de rappel sont de même valeur, et de sens opposé, lorsqu'est inversé le sens de braquage. Il est avantageux de faire en sorte que les manchons possèdent des butées axiales à leurs extrémités respectives. Dans un mode de réalisation préféré, les butées axiales sont constituées par des rebords annulaires dirigées vers l'extérieur. En outre, on prévoit que les deux parties de la barre à crémaillère possèdent respectivement deux butées saillant radialement pour entrainer les manchons dans les chambres correspondantes lorsque la barre est déplacée axialement de sa position médiane vers le côté du manchon oppose. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description on se réfère aux dessins annexés sur lesquels - la figure l est une vue latérale en coupe, d'une partie d'un dispositif de commande de la position angulaire des roues directrices d'un véhicule agencé conformément à l'invention et représenté dans une position correspondant à l'alignement desdites roues, - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques partielles du dispositif de la figure i représenté respectivement dans deux autres positions fonctionnelles, - et la figure 4 est un schéma d'un circuit hydraulique d'assistance de direction pour véhicule, équipé d'un dispositif de commande conforme à l'invention. Sur la figure l, le dispositif 1 de commande de la position angulaire des roues directrices'd'un véhicule comprend essentiellement-un carter 2 (par exemple réalisé en plusieurs pièces) abritant, d'une part, l'extrémité d'une colonne de direction 3 portant un engrenage 4 et, d'autre part, une barre transversale 5 portant une partie dentée 6 constituant une cré maillère avec laquelle engrène l'engrenage 4gw Chaque extrémité de la barre 5 (dont une seule est visible sur la figure l) porte une rotule 7 pour l'articulation d'une biellette 8 dont l'autre extrémité est liée à la roue directrice correspondante (non représentée). Le carter 2 comporte une partie allongée 9, cylindrique de révolution, constituant un cylindre de vérin à double effet, disposé coaxialement à la barre 5, et dans lequel est susceptible de se mouvoir une tête de piston 10 portée par la barre 5. Cette tête de piston délimite dans le cylindre deux chambre iOa et lOb dans lesquelles débouchent respectivement deux conduits 9a et 9b d'alimentation en fluide hydraulique. La barre 5 est maintenue dans le carter 2 par l'intermédiaire de deux paliers il et 12 situés aux extrémités de la partie 9 du carter constituant un cylindre. Comme représenté sur la figure l, le palier il est constitué, pour faciliter la fabrication de l'ensemble1 sous forme d'urebague associée à un joint d'étanchéité 13, tandis que le palier 12 est constitué par un orifice pratiqué en bout du carter- 2, l'étanchéité étant assurée par un joint annulaire 14 prévu dans la paroi latérale dudit orifice. En pratique, pour autoriser un léger fléchissement de la barre 5 ou une imperfection d'alignement entre ses points d'appui constitués par le palier 12 et l'ensemble pignon 4 et poussoir 4a associé, le palier 11 est réalisé avec un jeu radial notable entre barre 5 et carter 9 et le joint 13 est suffisamment déformable radialement pour rester en contact glissant étanche avec la barre quand elle fléchit. Entre les paliers 11 et 12 et les deux portions 5a et 5b de la barre 5 s'étendant respectivement de part et d'autre de la tête de piston 10 sont interposés respectivement des manchons tubulaires 16 et 17 aptes à coulisser dans lesdits paliers 11 et 12 et sur lesdites portions de barre 5a et 5b. L'étanchéité entre manchons et portions de barre est assurée par des joints annulaires 18 et 19 respectivement logés dans des gorges 20 et 21 pratiquées dans les portions 5a et 5b de la barre 5. Les manchons 16 et 17 sont munis de butées à leurs extrémités: à l'une de leurs extrémités (celle de gauche sur la figure 1), cette butée est constituée par un rebord annulaire respectivement 22 et 23 saillant vers l'extérieur, tandis qu'à leur autre extrémité (celle de droite sur la figure 1), pour faciliter la mise en place des organes au cours du montage de l'ensemble, la butée est constituée par un jonc d'arrêt ou circlip, respectivement 24 et 25. Lorsque les roues directrices sont en alignement correspondant au déplacement en ligne droite du véhicule, la tête de piston 10 se trouve sensiblement au milieu du cylindre 9, la pression hydraulique résiduelle étant la même dans les deux chambres îOa et lOb. Sous l'action de la pression résiduelle notable qui règne dans les chambres 10a et lOb, comme expliqué plus loin avec référence à la figure 4, les manchons 16 et 17 sont repoussés hors des chambres, dans la position représentée sur la figure 1 le circlip 24 du manchon 16 et le rebord 23 du manchon 17 sont alors en butée respectivement contre les paliers 11 et 12 du carter 2. Dans cette position, l'autre extrémité du manchon 16 est en appui contre une butée portée par la barre 5 et qui est avantageusement constituée par une tige filetée 26 saillant radialement tandis que l'autre extrémité du manchon 17 est en appui contre le boîtier de rotule 7a. Lorsque le conducteur tourne le volant, la barre 5, entraînée par l'engrenage 4, se déplace depuis cette position mé diane vers une première position extrême correspondant au braquage maximal des roues dans un premier sens (fiqure 2). Au cours de ce mouvement, le manchon 17 reste en appui contre le palier 12. Tandis que le manchon 16, entraîné par la tige 26 solidaire de la barre, pénètre dans la chambre 10a, son rebord 22 s'approchant du palier Il ou, comme représenté sur les figures, d'une portée 27 saillant radialement à l'intérieur du carter et constituant un prolongement du palier 11. Dans cette première position extrême, la crémaillère 6 est partiellement engagée dans le manchon 16. Comme ce dernier est lui-même engagé dans la chambre 10a, cet agencement permet de faire pénétrer la crémaillère 6 dans la chambre 10a et donc de diminuer la longueur du dispositif de la distance de pénétration de la crémaillère dans la chambre, c'est-à-dire d'une longueur de course de crémaillère nécessaire pour faire tourner les roues de l'alignement jusqu'au braquage maximal. Lorsque, à partir de la position médiane de la figure 1, le conducteur tourne le volant dans le sens contraire au précédent, la barre 5 est entraînée en sens inverse vers une seconde position extrême correspondant au braquage maximal des roues dans l'autre sens (figure 3). Pour parvenir jusqu'à cette seconde position extrême, le manchon 16 reste en appui contre le palier 11 tandis que le manchon 17, entraîné par le boîtier de rotule 7a, pénètre dans la chambre lOb, le circlip 25 s'approchant du palier 12. Dans cette seconde position extrême, la crémaillère est en quasi-totalité sortie du manchon 16. Le rebord 22 et le jonc d'arrêt 25 ont pour but d'empêcher tout risque d'introduction totale des manchons 16 et 17 dans les chambres correspondantes 10a, lOb, au-delà des joints d'étanchéité 13, 14, notamment en cas d'absence de pression hydraulique dans ces chambres. Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, lorsque le système hydraulique d'assistance n'est pas en fonctionnement et qu'il règne une même pression résiduelle notable dans les chambres 10a et lOb, il s'ensuit un rappel hydraulique de la barre à crémaillère dans sa position médiane correspondant à l'alignement des roues assurant le déplacement en ligne droite du véhicule, ce rappel hydraulique résultant de la poussée axiale, sur le manchon entraîné dans la chambre, transmise à la barre 5 par l'intermédiaire des moyens de butée 7a et 26. Le maintien du manchon en appui axial constant contre les moyens de butée 7a ou 26, sous l'action de cette poussée axiale, évite un coulissement rapide (générateur de bruit en fin de course) du manchon, lors d'une montée en pression dans la chambre correspondante, si ce manchon s'était immobilisé lors du retour de la barre 5 vers sa position médiane, notamment sous l'effet des forces de frottement exercées par les joints d'étanchéité 13 ou 14. A ce sujet, on notera qu'il est possible d'agencer le circuit hydraulique de façon que la pression résiduelle, et par suite la force de rappel, puissent varier en fonction d'un paramètre, par exemple de la vitesse du véhicule : de préférence des moyens sont prévus pour que la pression résiduelle augmente en même temps que la vitesse du véhicule. La figure 4 représente schématiquement un circuit d'assistance hydraulique de direction agencé dans ce sens. Sur cette figure, les éléments identiques à ceux des figures 1 à 3 sont désignés par les mêmes références numériques. Les deux conduits 9a et 9b d'alimentation des chambres îOa et lOb respectivement sont reliés aux chambres 30aet 30b d'un distributeur hydraulique 30 comportant un tiroir mobile 31 et fonctionnant de manière usuelle ctest-à-dire en faisant communiquer alternativement une source de pression 36 avec l'une ou l'autre des chambres lova, lOb selon que l'effort de braquage est exercé dans un sens ou dans l'autre sur la colonne de direction 3. Les deux chambres 30a et 30b sont également reliées au réservoir 32, par l'intermédiaire d'un clapet de décharge 33. Le clapet 33 est maintenu sur son siège sous l'action d'un ressort 34 prenant appui sur une face d'une pièce 35 déplaçable axialement. Le tarage du clapet 33 est donc réglable en agissant soit sur le positionnement axial x (considéré par rapport à un repère fixe) de la face de la pièce 35 sur laquelle prend appui le ressort 34, soit sur la force F exercée sur la pièce 35 à l'encontre de l'effort du ressort 34. Par des moyens connus de l'homme de l'art, notamment par des moyens hydrauliques, il est possible de faire dépendre la position x de la pièce 35 ou bien la force F que l'on exerce sur elle d'au moins un paramètre. De la sorte, la pression résiduelle dans les chambres 9a et 9b dépend dudit paramètre, ce qui permet par exemple, lorsque ce paramètre est la vitesse du vehicule, d'augmenter la pression résiduelle, et donc l'effort de rappel de la direction, lorsque la vitesse du véhicule croît. Par ailleurs, l'encombrement transversal -plus- faible du dispositif de commande de l'inventiOn par comparaison avec ceux comportant un vérin coaxial avec la barre à crémaillère actuellement utilisés, permet d'envisager son association avec des trains avant à pivots de roues inclinés transversalement (suspension Mac Pherson). Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au' contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de la position angulaire des roues directrices d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, ce dispositif étant du genre comprenant, d'une part, une barre transversale à crémaillère coopérant avec un pignon soll- daire d'une colonne de direction et, d'autre part, un système hydraulique d'assistance de direction comportant un vérin à double effet dont le cylindre est coaxial à la barre à crémaillère et dont la tête de piston est portée par ladite barre qui s'étend de part et d'autre de cette tête de piston à travers respectivement une première et une seconde chambres du cylindre, caractérisé par la combinaison d'un premier manchon et d'un second manchon de guidage de la barre à crémaillère entourant respectivement de façon étanche deux parties de la barre situées de part et d'autre de la tête de piston, le premier manchon entourant la partie de la barre portant la crémaillère, les deux manchons ayant des diamètres extérieurs et intérieurs respectivement égaux et étant agencés pour coulisser axialement de façon étanche au moins partiellement à l'intérieur du cylindre de manière telle que cers deux manchons soient dégagés respectivement des deux chambres du cylindre lorsque la barre à crémaillère occupe une position médiane correspondant à l'alignement des roues directrices et qu'un manchon soit entraîné dans la chambre correspondante du cylindre, alors que l'autre manchon reste dégagé de la chambre du cylindre qui lui est associée, lorsque la barre à crémaillère est déplacée axialement de sa position médiane vers le côté de cet autre manchon. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des premiers moyens de butée sont prévus entre manchons et barre àcrémaillère pour l'entraînement de chaque manchon dans la chambre correspondante, et en ce que des seconds moyens de butée sont prévus entre manchons et cylindre pour le maintien de chaque manchon en position de dégagement de la chambre. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les seconds moyens de butée comprennent des rebords annulaires dirigés vers l'extérieur. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les premiers moyens de butée comprennent deux butées saillant radialement respectivement des deux parties de la barre à crémaillère pour entraîner chacun des manchons dans la chambre correspondante, lorsque la barre est déplacée axialement de sa position médiane vers le côté du manchon opposé. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens obturateurs sont prévus dans le circuit hydraulique d'assistance de direction pour maintenir une pression résiduelle notable dans les deux chambres, lors du fonctionnement sans assitance, de manière à exercer sur celui des manchons qui est dans la chambre correspondante une poussée axiale transmise à la barre par les susdits premiers moyens de butée et propre à rappeler celle-ci en position médiane et par suite à assurer un rappel des roues directrices en alignement correspondant au déplacement du véhicule en ligne droite. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les susdits moyens obturateurs comprennent un clapet taré disposé dans le circuit hydraulique de retour. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pression résiduelle est réglable par modification du tarage du clapet en fonction d'au moins un paramètre tel que la vitesse du véhicule.