Brevet FR2484945A1 — publié le 19811224

La présente invention se rapporte à un méca- nisme de direction pour véhicules munis d'une direction assistée et elle vise plus spécialement un mécanisme de direction comprenant un élément élastique, par exem- ple une barre de torsion, installée sur le trajet de transmission de couple entre un volant de direction et un dispositif d'assistance servant à augmenter la force de réaction sous l'effet de la vitesse du véhicule et -dans lequel est prévu un moyen d'amortissement ayant pour rôle d'atténuer les vibrations de torsion subies par le volant de direction en raison de la présence de cet élément élastique intercalé. Le demandeur, dans une autre demande de brevet, décrit un mécanisme de direction assistée, dans lequel un corps élastique, par exemple une barre de torsion pouvant se déformer par torsion de manière à engendrer une force élastique dans le sens de rotation, est ins- tallé sur le trajet de transmission de couple entre un volant de direction et un dispositif d'assistance servant à augmenter la force de réaction à la direction en fonc- tion de la vitesse du véhicule de manière à faire varier- le quotient de l'angle de rotation du volant de direc- tion et de l'angle de braquage des roues du véhicule sous l'effet de la vitesse de ce véhicule. Une telle disposition présente cet avantage que l'on peut obtenir un grand angle-de braquage des roues du véhicule sous l'effet d'un angle de rotation relativement faible du volant, lorsque Von range le véhicule ou lorsque ce dernier se déplace à faible vitesse, tout en empochant le volant de provoquer un braquage trop important, lors- que le véhicule se déplace à grande vitesse. Mais du-fait que une telle barre de torsion possède des propriétés élastiques dans le sens de torsion et qu'un'volant de direction cèdant un moment d'inertie - - 2 2484945 est fixé à cette barre de torsion, il se constitue un dispositif à vibrations libres de telle sorte que ce volant risque de reproduire de faibles vibrations chaque fois que le conducteur cesse de le faire tourner et - qu'il revient à sa position de repos, de telles vibra- tions donnant au conducteur une impression désagréable. Un tel comportement du volant de direction est fâcheux pour le conducteur, étant donné que celui-ci reçoit di- rectement ces vibrations alors qu'il doit concentrer son attention à la conduite du véhicule. L'invention qui vise-à remédier à de tels inconvénients, a pour objet un mécanisme de direction pour véhicules munis d'une direction assistée, ce méca- nisme étant de construction simple ét en mesure d'atté- nuer ou même-d'empêther les vibrations dues à l'élasti- cité d'un élément élastique intercalé (par exemple une barre de torsion) et au moment d'inertie du volant de direction, ce qui permet de protéger ce volant contre des vibrations faibles mais répétées, en rendant de la sorte la conduite du véhicule plus agréable. L'invention vise également un mécanisme de direction pour véhicules munis d'une direct-ion assistée, ce mécanisme permettant de diminuer*les bruits de batte- ment qui pourraient se produire, par exemple lorsque le- asv véhicule roule sur une route cahoteuse, au point de jonction de deux pièces reliées à l'aide d'un élément élastique, l'une de ces deux pièces étant montée de façon -à pouvoir tourner dans l'autre, avec un certain jeu. , D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif et nullement limitatif, une forme de réalisa- tion. 3 2484945 Sur ces dessins, la figure 1 es't une vue de côté avec arrache- ment partiel, d'une direction assistée comprenant un mécanisme de direction selon l'invention, cette vue montrant, à gauche, le boîtier de direction asservie située au-dessous de la colonne de direction et, à droite, un volant de direction monté à l'extrémité su- périeure de cette colonne de direction; et la figure 2 est une vue à plus grande échelle, d'un dispositif d'amortissement avec les pièces corres- pondantes, dans le mécanisme de direction de la figure 1. La référence. désigne un volant de direc- tion monté à l'extrémité supérieure d'une colonne de direction 10 qui est elle-fême logée dans un tube creux 12. Ce tube est fixé à la caisse du véhicule à l'aide de pattes de fixation 12a et 12b et ils représentent un élément fixe. La colonne de direction 10 est constituée par l'ensemble d'un arbre d'entrée 13, situé du c8té du volant 11, et d'un arbre de sortie 14, situé du côté du boîtier 30 de direction asservie. Une extrémité 14a- de cet arbre de sortie 14 qui fait saillie par une ex- trémité inférieure ouverte du tube creux 12, est accou- plée à ce boitier de direction 30, qui est constitué de la manière suivante: ce boîtier ou bloc, de direction asservie com- prend un pignon 31 relié à l'extrémité 14a de l'arbre de sortie par L'intermédiaire d'un accouplement mécani- que approprié (non représenté) et une crémaillère 32 en prise avec le pignon 31, pour transformer les rotations de ce pignon 31 provoquées par la manipulation du volant 11, en déplacements rectilignes de la crémaillère qui assurent l'orientation des roues du véhicule d'une façon connue. Une soupape inverseuse 33 à quatre voies est commandée par les rotations du pignon 31 et elle permet d'envoyer à volonté du fluide sous pression-dans deux chambres (non représentées) d'un cylindre moteur, en assista-nt la direction en fonction de la rotation impri- mée au volant 11. Ce boîtier 30 ou bloc, de direction asservie, comprend en outre un mécanisme 37 qui fournit une force de réaction variant en fonction de la vitesse du véhicule, ce mécanisme 37 comprenant une chambre à huile 35, un plongeur 34 et un ressort 36. L'augmentation de la force de réaction proportionnellement à la vitesse du véhicule se trouve limitée par une soupape de limita- tion (non représentée) lorsque cette-réaction atteint une valeur donnée. La construction et le fonctionnement d'un tel mécanisme de direction assistée sont décrits dans le brevet des Etats Unis d'Amérique N0 3 994 361 au nom du demandeur. L'arbre d'entrée 13, qui représente une partie -de la colonne de direction 10 située du côté du volant 11, est muni de cannelures 13a et d'une vis 13b à son extrémité et il est relié au volant 11 au moyen d'un écrou 28 vissé sur la vis 13b. L'arbre de sortie 14, peut tourner dans le tube -creux 12, par exemple grâce à des paliers 15 en résine synthétique, logés dans la partie supérieure et dans la 215 partie inférieure de ce tube 12 (la figure ne représente que le palier supérieure). L'extrémité inférieure de l'arbre d'entrée 13 et l'extrémité supérieure de l'arbre de sortie 14 sont évidés pour pouvoir recevoir une barre de torsion 16 reliée, par ses deux extrémités, à l'arbre d'entrée 13 et à l'arbre de sortie 14, respectivement par les goupilles 17 et 18. L'arbre d'entrée 13 présente une partie 13c de plus petit diamètre tout au bout de son extrémité inférieure, logée dans un alésage 14b 2484945 situé à l'extrémité supérieure de l'arbre de sortie 14 de manière à pouvoir assurer leur rotation relative. De la sorte, la barre de torsion 16 qui pré- sente une force élastique dans le sens de rotation du volant de rotation 11, est installé sur le trajet de transmission de couple constitué par la colonne de direc- tion, entre le volant 11 et le bottier 30 de direction asservie. Grâce à une telle disposition, le quotient de l'angle de rotation du volant de direction et de l'angle de braquage des roues peut varier en fonction de la vitesse du véhicule, sous l'effet de l'ensemble constitué par la barre de torsion 16 qui peut ainsi se déformer élastiquement et par le distributif 30 des directions asserviesqui augmente la réaction proportionellement à la vitesse du véhicule. Comme représenté sur la figure 2, le pourtour extérieur de l'arbre d'entrée 13 comporte une bride 19. De plus, deux cavités 20 sont pratiquées dans des posi- tions radialement opposées de la surface périphérique extérieure de l'arbre 13, y compris la bride 19, ces cavités étant destinées à recevoir une griffe longitudi- nale 21 qui est d'un seul tenant avec ltextrémité supé- rieure de l'arbre de sortie 14 et qui part longitudinale. ment de ce dernier. Cette griffe 21 a une largeur légère- ment plus faible que celle des cavités 20 dans la direc- tion périphérique, ce qui laisse de faibles jeux 5 sur des faces diamétralement opposées de la grille 21 qui se trouve au centre des cavités 20 lorsque la barre de torsion 16 est à l'état de repos comme représenté sur la figure. Si l'on fait tourner le volant 11 dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre ou dans le sens opposé d'un angle donné, la griffe 21 vient butter contre la parois latérale intérieure des cavités 20 en empêchant la barre de torsion de se déformer davan- tage, ce qui protège cette barre de torsion contre l'application d'une charge exagérément forte. L'arbre de sortie 14 presente, sur le pourtour extérieur de son extrémité supérieure, une rainure annu- laire 23 destinée à recevoir une bague d'amortissement 24, en caoutchouc en résine synthétique. Par dessus cette bague est appliqué un couvercle 25 de forme cylindrique présentant une paroi extrême de forme annulaire, ou une saillie 25a dirigée à l'intérieure à l'une des extrémités d'un corps cylindrique 25b dont la surface périphérique intérieure est au contacte de la bague 24. Ce couvercle amortisseur 25 est porté p-r la bride 19 de l'arbre 13, la paroi annulaire 25a de ce couvercle étant en butée contre la face supérieure de cette bride. Au pourtour Extérieur de l'arbre d'entrée 13 est fixée fermement une came 26 d'annulation de rotation qui bloque la paroi annulaire 25a du couvercle en asso- ciation avec la bride 19, ce qui a pour effet de.fixer ce couvercle 25 sur l'arbre d'entrée 13. On peut de la sorte assurer la fixation du couvercle d'amortisse- ment 25 sur cet arbre d'entrée grâce-à une telle came, qui fait partie de la colonne de direction. On raccorde l'un à l'autre le volant de direc- tion 11 et l'arbre d'entrée 13 en introduisant la vis 13b qui est située à l'extrémité supérieure de cet arbre d'entrée dans le volant et en bloquant l'écrou 28 sur cette vis 13b qui fait saillie du volant. Lorsque l'on sert l'écrou 28, la came d'annulation 26, qui est montée sur l'arbre d'entrée 13 du câté avant du volant de direction 11, se trouve'entraînée vers le couverze d'amortissement 25. On assure ainsi la fixation de paroi extreme 25a du couvercle 25 entre la bride et cette came, en même temps que l'on monte le volant de dir-:tion 11 sur l'arbre d'entrée 13. 7 2484945 Selon la disposition que l'on vient de décrire, la bague 24 et le couvercle 25 constituent un moyen d'amortissement 27 entre deux.pièces qui sont accou- plées par l'intermédiaire de la barre de torsion 1, à savoir l'arbre d'entrée 13, situé du côté du volant de direction 11, et l'arbre de sortie 14, situé du c8té du bottier de direction asservie 30 par rapport auquel peut tourner l'arbre d'entrée 13. Cet arbre d'entrée a tendance à revenir à une position centrale par rapport à l'arbre de sortie 14 sous l'effet de l'énergie de torsion emmagasinée par la barre de torsion 16, lorsque le conducteur, après avoir fait tourner le volant de direction, cesse d'agir sur ce volant. Dans ce cas, la bague d'amortissement 24 demeure en contacta glissant avec frottement contre les parois latérales de la rainure annulaire 23 et le pour- tour intérieur du corps cylindrique 25b du couvercle amortisseur 25, de telle sorte que les vibrations de torsion subies par le volant de direction 1 en raison de son moment d'inertie sont amorties puis supprimées par la force de frottement de rotation. On peut faire varier cette force et la ràgler à la valeur voulue en choisissant convenablement la dureté de la bague d'amortissement 24 ainsi que la force de contacte du couvercle 25 sur la bague 24. La force d'amortissement fournie par'la bague 24 et par le couvercle 25 n'agit qu'entre l'arbre d'en- trée 13 et l'arbre de sortie 14. Par conséquent aucune force d'amortissement s'exerce lorsque l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie tournent ensemble, par exemple lorsque les roues du véhicule reviennent spontanément à leur position centrale sous l'action de la force d'alignement si le conducteur cesse d'agir sur le volant. Il n'y a donc aucun risque de modifications fâcheuses de la force qui fait revenir le volant de a 8 2484945 direction à sa position de repos. Dans la forme de réalisation que l'on vient de décrire, la bague d'amortissement 24 se trouve sur l'arbre de sortie 14 tandis que le couvercle d'amortis- sement 25 est sur l'arbre d'entrée 13, mais on pourrait très bien permuter leurs positions. En outre, on peut installer le moyen d'amortis- sement entre l'arbre d'entrée 13 et le tube creux 12, dans le cas o il n'est pas indispensable de disposer d'une force de rappel importante pour le volant de direction 11. Une telle disposition est possible étant donné que l'arbre d'entrée 13 peut tourner par rapport au tube creux 12 aussi bien que par rapport à l'arbre de sortie 14. En plus dus fait qu'elle empêche le volant de direction11 de subir des vibrations de torsion, l'invention présente cet avantage que la bague d'amor- tissement 24 et le couvercle d'amortissement 25 ont également pour râle d'empncher les bruits de battement qui se produisent éventuellement (par exemple lorsque le véhicule roule sur une route cahoteuse), au raccor- dement entre la partie 13c de petit diamètre de l'arbre d'enitrée 13 et l'alTsage de support 14b de l'arbre de sortie 14, éléments entre lesquels il y a obligatoire- ment, un jeu. Le moyen d'amortissement 27 assure donc, en outre, un effet d'amortissement dans la direction radiale. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de direction pour véhicules munis d'un boîtier(3O)de direction asservie fournissant une force de réaction qui augmente avec la vitesse du véhi- cule et d'un élément élastique(1) installé sur le tra- jet de transmission de couple entre un volant de direc- tion(11).et ledit bloc de direction(30), caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'amortissement (24, ) disposés entre un premier élément situé sur le coté dudit volant de direction(11)et un second élément par rapport auquel tourne ce premier élément, en vue d'at- ténuer les vibrations de torsion de ce premier élément, vibrations dues à l'élasticité dudit élément élastique (16)et au moment d'inertie de ce volant de direction. 2. Mécanisme de direction.selon la revendica- tien 1 caractérisé par le fait que ledit second.élément est situé sur le côté dudit boîtier(30)et associé audit premier élément par l'intermédiaire dudit élément élas- tique(16). 3. Mécanisme de direction selon la revendica-: tien 1 caractérisé par le fait que ledit second élément est prévu fixe pour contenir ledit trajet de transmis- sion de couple. 4. Mécanisme de direction selon la revendica- tion 1 caractérisé par le fait que les dits mdyens d'amortissement sont constitués par deux éléments (24, ) qui fournissent une force de frottement lorsque l'un de ces éléments tourne par rapport à l'autre. 5. Mécanisme de direction suivant la revendi- cation 4 caractérisé par le fait que ces deux éléments qui constituent les dits moyens d'amortissement consis- tent en une bagué (24)et un couvercle(25)appliqué sur le pourtour extérieur de cette bague, ladite bague étant logée dans une rainure annulaire(23)pratiquée dans le premier (14) desdits premier et second éléments, ledit couvercle (5)9tant fixé sur l'autre de ces deux éléments en ayant sa surface périphérique intérieure au contact -5 de ladite bague(24). 6. Mécanisme de direction selon la revendica- tion 5 caractérisé par le fait que ledit couvercle (15) est une pièce de forme cylindrique présentant à l'une de ses extrémités une saillie(25a)dirigée vers l'inté- la rieur, cette pièce cylindrique étant appliquée sur le pourtour extérieure dudit premier élément situé du côté du volant de direction; ce premier élément comportant une bride(19)dirigée vers l'extérieur et portant sur son pourtour extérieur, une came(26) d'annulation de rotation, ladite saillie(25a)du couvercle(25)étant bloquée par ladite bride(19)et par ladite came d'annu- lation. 7. Mécanisme selon la revendication 6 carac- térisé par le fait que ledit premier élément situé du côté du volant de direction(11)est muni, à l'une de ces extrémités d'une vis(13b)et fixée à ce volant de direction(11)par serrage d'un écrou(28)sur cette vis faisant saillie du volant, et qui en mCme temps bloque ladite saillie du couvercle fermement entre ladite bride et ladite came d'annulation.