Brevet FR2463040A1 — publié le 19810220

1. La présente invention concerne une direction hydraulique à crémail- lère en particulier pour véhicules utilitaires, comportant une crémaillère lo- gée dans une boite de direction, montée sur un palier intérieur et un palier extérieur, et agencée pour être commandée par un axe de direction, à laquelle est fixé, selon une direction radiale et de façon élastique, un piston compor- tant un segment de piston, une bague d'étanchéité et au moins un joint élastique annulaire intérieur, le piston délimitant, à l'intérieur de la boite de direc- tion, une chambre de pression intérieure et une chambre de pression extérieure. Une telle direction est décrite par la demande de brevet allemand publié avant examen n0 21 59 487. Dans ce dispositif, l'axe de direction et la partie filetée de la crémaillère sont montés sur un palier dans la boite de di- rection, tandis que la partie restante de la crémaillère est logée à l'intérieur d'un tuyau cylindrique. Dans les directions hydrauliques à crémaillères, le tuyau cylindrique sert simultanément de vérin, le piston du servomécanisme é- tant directement adapté à la crémaillère. De ce fait, le piston délimite une chambre de pression intérieure et une chambre de pression extérieure dans le tuyau cylindrique. Un des problèmes posés par ce type d'installation est dû aux tolé- rances mécaniques et aux moments de courbure, qui empêchent l'obtention d'une étanchéité parfaite au niveau du piston. C'est pourquoi la demande de brevet al- lemand no. 21 59 487 propose un piston flottanttisposé axialement, qui suppri- me une fuite due aux tolérances et aux moments de courbure. Le dispositif dé- crit dans cette demande comporte un segment de piston comportant un joint annu- laire extérieur relié à la crémaillère par l'intermédiaire d'un joint annulai- re intérieur élastique. Le segment de piston est retenu axialement par deux an- neaux de retenue. C'est la raison pour laquelle le piston ne peut pas être sou- mis à des forces axiales importantes. La présente invention se propose de réaliser une direction hydrauli- que à crémaillère telle que définie précédemment, pour laquelle les défauts d'é- tanchéité, dus aux tolérances de fabrication du piston et aux moments de cour- bure ou flexion, sont supprimés comme dans l'état de la technique, mais avec des moyens nécessitant un encombrement plus réduit. Dans ce but, la présente invention est caractérisée en ce que a) Le piston est adapté à l'extrémité intérieure filetée de la cré- maillère, b) Un anneau de base est susceptible d'être coulissé sur l'extrémité intérieure filetée de la crémaillère jusqu'à-une butée, c) Le segment de piston est retenu-avec un certain jeu axial entre cette butée et une bague d'appui mise en place par glissement à partir de ladi- te extrémité de la crémaillère, 2. d) Le joint annulaire élastique est disposé entre l'anneau de ba- se et le segment de piston, et e) La bague d'iappui et l'anneau de base sont reliés de façon rigi- de à la crémaillère par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation. Grâce à la fixation du piston à l'extrémité intérieure filetée de la crémaillère, on obtient une réalisation de longueur réduite. Alors que la chambre de pression intérieure est délimitée par l'extrémité de la crémaillè- re et la surface frontale du tube cylindrique, la chambre de pression extérieu- re est constituée par un espace annulaire, disposé entre la crémaillère et le tube cylindrique entourant cette dernière. Simultanément, le piston sert de butée d'appui, c'est-à-dire comme arrêt lors du braquage de la direction. Dans ce but, il est nécessaire que le piston puisse supporter des forces axia- les très importantes. Ce but est atteint en ce que les anneaux de retenue sont remplacés par la butée et le dispositif de fixation. Le piston est monté de fa- çon flottante selon une direction axiale, grâce au joint annulaire élastique, disposé entre l'anneau de base et le segment de piston. Il est cependant né- cessaire de veiller à ce que le segment de piston ne soit pas bloqué axiale- ment. Cela signifie qu'il ne puisse pas être coincé entre la bague d'appui et la butée. Ceci peut être obtenu de façon simple,par le fait que l'anneau de ba- se a une longueur axiale supérieure à l'épaisseur du segment de piston à cet endroit. Le dispositif de montage simplifié du piston sur la crémaillère est dû au fait que le dispositif de fixation est constitué par un dispositif de ser- rage par pincement. Selon une forme de réalisation, le dispositif de serrage par pince- ment est constitué par un bourrelet en forme de tête de rivet entourant l'ex- trémité de la crémaillère. Ce bourrelet s'obtient de façon particulièrement simple, par le fait que l'extrémité de la crémaillère présente à cet endroit un alésage intérieur relativement grand, qui présente un diamètre tel qu'il ne subsiste plus qu'une partie annulaire relativement étroite. Au cours du montage, les parties indivi- duelles sont glissées sur la crémaillère et ladite partie annulaire est fa- çonnée de façon à former ledit bourrelet. De cette façon, le piston est rendu solidaire de la crémaillère. Selon une forme de réalisation particulière de la présente invention, l'anneau de base et la bague d'appui peuvent être réalisés d'une pièce sous for- me d'une bague à profil coudé, la longueur axiale de la partie constituant l'an- neau de base ayant une dimension légèrement supérieure à l'épaisseur du seg- ment de piston à cet endroit. Cette réalisation engendre une construction relativement simple. 3. L'anneau de base et la bague d'appui sont réalisés d'une seule pièce. D'au- tre part, du fait que la dimension axiale de la partie, constituant l'anneau de base est légèrement plus grande, et que cette partie est glissée sur la crémail- lère, le degré de liberté du segment de piston est assuré selon la direction a- xiale. Une solution relativement simple pour la réalisation de la butée con- siste à former une partie ayant un diamètre réduit à l'extrémité de la crémail- lère. Bien entendu, cette buté peut également être réalisée de façon dif- férente; par exemple so*us la forme d'une bague d'appui, d'une goupille d'appui solidaire de la crémaillère ou similaire. D'-autre part, la fixation du segment *de piston, au moyen d'un bourrelet en forme de tête de rivet, pourrait être rem- placée par d'autres moyens appropriés; par exemple par la mise en place de ba- gues filetées, de goupilles d'appui, etc. - La présente invention sera mieux comprise en référence à la descrip- tion d'une forme de réalisation et du dessin annexé, dans lequel: La figure 1 représente une vue en coupe de la direction hydraulique à crémaillère selon l'invention, et La figure 2 représente une vue en coupe agrandie du piston. La direction hydraulique à crémaillère selon l'invention comporte une boite de direction 1 comprenant le cylindre 2, à l'intérieur duquel est lo- gée une crémaillère 3 reliée à un axe de direction 4. Dans la boite de direc- tion 1 se trouve d'autre part une soupape de direction, ainsi que le dispositif de commande hydraulique de la direction hydraulique. Ce dispositif hydraulique est connu en soi et ne sera décrit que brièvement dans la suite. La force ma- nuelle exercée sur la direction est transmise, par l'intermédiaire de l'axe du volant 5 et d'une tirette rotative6, à la soupape de direction qui enclenche, de façon connue, l'assistance hydraulique. A l'extrémité extérieure droite de la crémaillère 3, sont fixées les biellettes de commande 7 de la direction des roues. Un piston 8 servocommandé 8 est fixé à l'extrémité intérieure filetée de la crémaillère 3, définissant une chambre de pression intérieure 9 et une chambre de pression extérieure 10. La chambre de pression intérieure 9 est délimitée par la face frontale du cylindre 2, tandis que la chambre de pression 10 est limitée par la surface latérale du cylindre 2 et a la forme d'une chambre annulaire. La réalisation et la fixation du piston 8, à l'extrémité intérieure de la crémaillère 3, apparaît de façon claire sur la fig. 2. Le piston comporte un segment de piston 11 comprenant un joint annu- laire extérieur 12. Le joint annulaire extérieur 12 assure l'étanchéité entre les deux chambres de pression 9 et 10. Le piston 8 coulisse à l'intérieur d'un *246.3040 tube de guidage 13 logé dans le cylindre 2. Une bague. de profil coudée 15 est adaptée sur la crémaillère 3, dont l'extrémité intérieure présente un diamètre inférieur au diamètre que présente cette crémaillère sur le reste de sa longueur, ce qui permet de réaliser la bu- tée 14. Entre la bague coudée 15 et le segment de piston Il sont montés deux joints annulaires élastiques 16. La partie de base 17 de la bague coudée 15 a une longueur axiale légèrement supérieure à l'épaisseur du segment de piston 11 à cet endroit. Ce moyen permet de monter le segment de piston 11, avec un cer- tain jeu, entre la bague coudée 15 et la butée 14, en permettant son déplace- lû ment radial.-De ce fait, les tolérances et les torsions sont compensées. La bague-coudée 15 est rendue solidaire de la crémaillère 3, grâce à un bourrelet 17 à profil en tête de rivet. Ce bourrelet 17 est obtenu par la réalisation d'un alésage 18 relativement grand de la crémaillère, cet alésage ne laissant subsister qu'une partie annulaire relativement étroite. Après la mise en place des différents composants du piston sur la crémaillère, cette partie annulaire est façonnée pour former ledit bourrelet à profil de tête de 17 rivet. 5. REVENDICATIONS 1. Direction hydraulique à crémaillère en particulier pour véhicu- les utilitaires, comportant une crémaillère logée dans une boite de direction, montée sur un palier intérieur et un palier extérieur et agencée pour être com- mandée par un axe de direction, à laquelle est fixé radialement et de façon é- lastique un piston pourvu d'un segment de piston, une bague d'étanchéité exté- rieure et au moins un joint élastique annulaire intérieur, dans laquelle le pis- ton délimite, à l'intérieur de la boîte de direction, une chambre de pression intérieure et une chambre de pression extérieure, caractérisée en ce que: a) Le piston(8)est adapté à l'extrémité. intérieure filetée de la crémaillère (3), b) Un anneau de base(15)est susceptible d'être coulissé sur l'extré- mité intérieure filetée de la crémaillère (3),jusqu'à une butée (14), c) Le segment de piston (11)est retenu, avec un certain jeu axial, en- tre la butde (14)et une bague d'appui (15)mise en place par glissement à partir de ladite extrémité de la crémaillère, d) Le joint annulaire élastique(16)est disposé entre l'anneau de base (15)et le segment de piston (11), e) La bague d'appui (15)et l'anneau de base(15)sont reliés de façon rigide à la crémaillère (3), par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation (17). 2. Direction hydraulique à crémaillère selon la revendication 1, ca- ractdrisée en ce que le dispositif de fixation(17)est un dispositif de serrage par pincement. 3. Direction hydraulique à crémaillère selon la revendication 2, ca- ractérisée en ce que le dispositif de serrage par pincement est constitué par un bourrelet(17)en forme de tête de rivet entourant l'extrémité de la crémail- lère. 4. Direction hydraulique à crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'anneau de base et la bague d'ap- pui se présentent sous la forme d'une bague unique à section coudée(15), la lon- gueur selon l'axe de la partie de base de la bague de section coudée 5) étant légèrement plus grande que l'épaisseur axiale du segment de piston (l)à cet en- droit. 5. Direction hydraulique à crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la butée est constituée par une réduction du diamètre (14) de la crémaillère (3) à son extrémité intérieure.