Brevet FR2504485A1 — publié le 19821029

Dispositif de direction assistée à pignon et crémaillère pour véhicules automobilesc L'invention concerne un dispositif de direction assistée à pignon et crémaillère pour véhicules automobiles qui comprend notamment un boîtier de direction, une crémaillère montée à coulissement dans ledit bottier qui porte l'articulation de biellettes de braquage par l'intermédiaire desquelles le mouvement de commande de coulissement de la crémaillère est transmis aux roues, et deux pistons qui délimitent avec leurs cylindres deux chambres de pression alimentées sélectivement par l'intermédiaire d'une valve manoeuvrée par le volant de direction Lorsque le piston est monté sur l'extrémité de la crémaillère, la surface active du piston qui reçoit la pression du fluide hydraulique est différente dans chacune des chambres de pression si bien que l'exploitation du dispositif nécessite une certaine modulation de la pression hydraulique si lton désire réduire la différence entre les efforts d'assistance transmis à chacune des roues du véhicule. L'invention a pour but de supprimer cet inconvénient et donc de créer un dispositif de direction dont les chambres de pression sont soumises à la meme pression hydraulique et dans lesquelles lesfuites d'huile entre le piston et son cylindre sont également utilisées pour lubrifier le pignon de commande de la crémaillère. Conformément à l'invention, un premier piston monté à lseAtrotmité librp /a I'extremitc de la crémaillère est associé à un deuxième piston monté de la denture de cette crémaillère, dont la surface est sensiblement égale à celle du premier piston augmentée de la surface de la section de la crémaillère et que lesdits pistons délimitent entr'eux une chambre à volume variable en fonction du déplacement de la crémaillère dans laquelle débouche le flux de sortie du fluide de la valve Le dispositif ainsi réalisé permet.d'utiliser une valve de direction sans joint d'étanchéité intérieur. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif apparaitront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, de modes de réalisation de celle-ci et illustrés dans les dessins annexés dans lesquels - la figure l est une vue en coupe longitudinale au dispositif selon la ligne II-II de la figure 2. - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon la ligne II-II de la figure i. - la figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif suintant la ligne III-III de la figure 2 ou 4. - la figure 4 est une coupe partielle du dispositif suivant la ligne IV-IV de la figure 3. - les figures 5, 6, 7 et 8 représentent des variantes de moyens de liaison du cylindre du piston avec les éléments du carter de direc tion. - la figure 9 est une coupe partielle suivant la ligne IX-IX de la figure 2. - la figure 10, li sont des coupes partielles montrant l'agencement des tubulures d'alimentation du cylindre du piston. - la figure 12 est une vue en coupe agrandie d'une extrémité de la tubulure dans son logement du carter. Aux figures 1 et 2, on a représenté un boîtier de direction 100 qui reçoit le pignon de commande l de la crémaillère 2 avantageusement à profil creux Au boîtier 100 est intégré le carter 3 de la valve de commande 4 dans lequel sont emboîtés un premier cylindre 5 du vérin d'assistance de section Si dans lequel se déplace le piston 6 porté par l'extrémité de la crémaillère 2, et un deuxième cylindre 7 de vérin d'assistance de section S2 dans lequel se déplace un deuxième piston 8 également porté par la crémaillère à l'extrémité de sa denture. L'extrémité au premier cylindre 5 est fixée dans l'alésage d'un premier carter 9 fixé rigidement au chassis C du véhicule. L'extrémité au deuxième cylindre 7 est fixée dans l'alésage d'un deuxième carter 10 fixé rigidement à une autre partie du chassis C. Le carter 9 contient le palier Il de la crémaillère 2 ainsi qu'une garniture d'étanchéité 12. Les liaisons entre une extrémité des cylindres 5, 7 et les carters ou boîtiers attenants peuvent être réalisées par emmanchement puis solidarisation au moyen de joints plastiques injectés dans des gorges concordantes respectivement portées par les organes solidarisés ainsi que cela est bien connu. D'autres liaisons représentées aux figures 5 à 8 utilisent soit une bague élastique fendue 53 de forme tronconique emprisonnée dans une gorge de retenue 54 du cylindre 5 ou 7 dont la partie évasée est orientée vers l'autre extrémité du cylindre correspondant. L'orientation de la bague 53 permet à l'arrête extérieure de celle-ci de s'arc-bouter contre l'alésage du carter lors des contraintes visant l'arrachement du cylindre de son logement. Selon la figure 6, le cylindre 5 ou 7 porte deux ou plusieurs gorges de retenue à profil en dent de scie 65 dont l'orientation des flancs permet l'introduction du cylindre dans le carter ou boîtier poursuivie d'une déformation radiale de ce dernier dirigée vers l'axe du cylindre, sous l'action d'un outil annulaire 66, au cours de laquelle la matière constitutive du carter remplit les gorges correspondantes 65. Selon la figure 7, le cylindre 5 ou 7 possède une extrémité amincie 70 et une gorge extérieure en dent de scie 71, tandis que le fond de l'alésage du carter ou boîtier 9, 10 se termine en une gorge 72 dont l'un des flancs 73 possède une configuration tronconique ou la normale à la génératrice de ce flanc est dirigée vers le flanc opposé 74 de la gorge 72. Lors du montage du cylindre, l'extrémité 70 de celui-ci,remplit la gorge 72 du fait qu'ilvient en contact avec le flanc 73 et s'évase vers ltextérieur sous l'action de la poussée axiale communiquée au cylindre. Selon la figure 8, un anneau élastique fendu 83 est emprisonné dans une gorge 84 du carter 9 ou 10 dans laquelle il s'expanse radialement sous l'action de l'effort de poussé axial, consécutif à l'introduction du cylindre 5 ou 7 dans le carter. L'extrémité du cylindre porte également une gorge 85 dont la profondeur est inférieur à l'épaisseur de l'anneau 83. La mise en coincidence des gorges respectives 84 et 85 du carter et du cylindre assure de la sorte la retenue du cylindre dans le carter au moyen de l'anneau 83. Les figures 3,4 montrent plus en détail la valve 4 dont la structure interne est en soi connue et ne fait pas partie de la présente invention, la valve 4 actionne directement la pignon de commande 1 de la crémaillère et assure le passage du fluide de commande entre lsorifice d'entrée 13 et l'orifice de sortie 14. L'orifice de sortie est réalisé dans un bossage 15 porté par le boîtier 100 du pignon de commande 1. La chambre 20 comprise entre les pistons 6,8 possède un volume variable pendant le déplacement de la crémaillère 2. Ceci tient à la différence des sections SI, S2 des cylindres 5,7 dans lesquels se déplacent les pistons. Ainsi le plus faible volume de la chambre 20 correspond à une position axiale du piston 8 proche du pignon 2 tandis que le plus grand volume de la chambre 20 correspond à une positon axiale du piston 6 proche du pignon 2. Il s'avère donc intéressant de collecter dans la chambre 20 l'ensemble des fuites qui se produisent au niveau des garnitures d'étanchéité des pistons 6,8 et d'y faire déboucher le circuit de retour du fluide hydaulique après son passage dans la valve 4. Cette mesure constructive intéressante autorise l'emploie valves hydrauliques à structure plus simple sans dispositif d'étanchéité sur leur élément de sortie dont les frottements sont réduits en conséquence. La pression de sortie de la valve lubrifie les paliers 16, 17 du pignon de commande l et améliore la pression de contact de la crémaillère sur le pignon Le moyen de guidage de la crémaillère 2 est constitué par un poussoir de type connu dont l'exemple de réalisation utilisé présentement est décrit par la demande de brevet 2.427.522 déposée au nom de la demanderesse. Toutefois, dans le présent exemple d'utilisation le poussoir requiert un moyen d'étanchéité à la pression constitué par un organe élastique à lèvre d'étanchéité 18. La crémaillère 2 constituée avantageusement par un profil creux possède à l'extrémité opposée au piston 6, l'articulation 19 de deux biellettes de braquage 21, 22 montées par un axe 23 après interpositon de paliers élastiques 24. L'élément porteur des biellettes 21, 22 est un embout 25 solidarisé à la crémaillère 2 par sertissage, ou soudure et plus généralement par tout moyen connu. Selon l'exemple de réalisation décrit le piston 6 est formée par l'extrémité libre de la crémaillère 2 qui porte à cet effet une gorge 26 munie d'une garniture d'étanchéité 27. La section S1 du premier cylindre 5 est donc légèrement supérieure à celle de la crémaillère. Le piston 8 est fixé sur la crémaillère 2 par tout moyen connu (Ex. sertissage, bagues de retenue) et porte également une garniture d'étanchéité 28. Un bouchon obturateur 29 constitué par une bille assure l'étanchéité de la crémaillère au fluide sous pression dans le premier cylindre 5. La crémaillère 2 possède une portion dentée de longueur (2 e) et deux portions lisses de longueurs respectives (e) situées de part et d'autre de son palier 11 La longueur totale de la direction peut donc être légèrement supérieure à la longueur 4e de la crémaillère. Cette majoration de longueur est due à llencombrement axial des pistons 6, 8 du palier 11 et des diverses garnitures d'étanchéité telles que 12. En règle générale, on peut préconiser un encombrement total égal à 5e. D'autres caractéristiques de la direction ressortent encore des figures 9 à 12 selon lesquelles les carters d'extrémité 9, 10 sont respectivement munis de tubulures d'alimentation 30 , 31 coudées dont les raccords aux différents carters sont simplement constitués par un joint torique 32 et deune bague plastique de maintien 33 dont la rigidité n'est pas affectée par la pression du fluide hydraulique, lesdits joints 32 et bayes 33 étant disposés dans une gorge 130 et 131 aux extrémités des tubulures. Le montage des tubulures 30, 31 s'effectue de la manière particulièrement simple. A cet effet. chaque tubulure possède deux parties rectilignes (a, b) sensiblement parallèles, qui se terminent à chacune des extrémités portant la gorge 130 ou 131, et une partie oblique (c) qui se raccorde aux deux parties rectilignes au moyen de coudes (d). L'extrémité de la partie (a) est montée dans l'alésage 91 du carter 9 tandis que l'extrémité de la partie w) est montee dans les orifices d'entrée ou de sortie 13, 14 de la valve 4. Par suite d'un mouvement de rotation et de translation de la tubulures par suite de l'équilibre des pressions dans l'orifice correspondant du carter et de la valve les tubulures 30, 31 ne peuvent pas être éjectées. A titre de sécurité on évitera l'arrachement accidentel de la tubulure au moyen d'attaches complémentaires 34 dont une seule est utile. REVENTICATIONTS 1) Dispositif de direction assistée à pignon et crémaillère pour véhicules auotmobiles qui comprend un boîtier (100), une crémaillère (2) montée à coulissement dans ledit boîtier, qui porte l'articulation (19) de deux biellettes de braquage (21, 22) et deux pistons (6, 8) qui délimitent avec leurs cylindres (5, 7) deux chambres de pression alimentées sélectivement par l'intermédiaire d'une valve (4) manoeuvrée par le volant de direction, caractérisé par le fait que le premier piston (6) monté à l'extrémité libre de la crémaillère (2) est associé au deuxième piston (8) monté à l'extrémité de la denture de la crémaillère et qu'ils délimitent entr'eux une chambre (20) à volume variable en fonction du déplacment de la crémaillère, dans laquelle débouchent le flux de sortie du fluide de la valve et l'ensemble des fuites entre cylindres et pistons. 2) Dispositif de direction selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les cylindres (5, 7) des pistons (6, 8) sont de section S1' S2 différentes, la plus petite section S1 étant légèrement supérieure à celle de la crémaillère (2). 3) Dispositif de direction selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une extrémité de chaque cylindre (5, 7) des pistons (6, 8) est fixée à un carter (9, 10) solidaire du chassis (c) du véhicule. 4) Dispositif de direction selon l'ensemble des revendications 1, 2 et 3,caractérisé par le fait que la longueur totale de la crémaillère est sensiblement égale à 2, 5 fois la longueur dentée de celle-ci. 5) Dispositif de direction selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'extrémité des cylindres (5, 7) fixée au carter (9, 10) solidaire au chassis (c) du véhicule, porte au moins une gorge de retenue (54, 85) d'organes de liaison (53, 83) desdits cylindres au carter 6) Dispositif de direction selon la revendication 2 ou 3, caractéri sé par le fait que la gorge de retenue (65, 71) à l'extrémité du cylindre (5, 7) possède une configuration en dent de scie dont l'orien- tation des flancs assure la retenue positive du cylindre dans le carter correspondant. 7) Dispositif de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre de fluide (20) débouche dans le boîtier de direction (100). 8) Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, caractérisé par le fait que l'extrémité libre de la crémaillère porte une gorge (26) qui reçoit une garniture d'étanchéité (27) du piston (6). 9) Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 8, caractérisé par le fait que la crémaillère possède un profil creux muni d'un bouchon obturateur (29). 10) Dispositif de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que les carters d'extrémité (9, 10) sont respectivement munis de tubulures d'alimentation (30, 31) coudées qui possèdent deux parties rectilignes (a, b) sensiblement parallèles et une partie oblique (c) qui se raccorde aux deux parties rectilignes au moyen de coudes (d), les extrémités de chaque tubulure coopérant avec des moyens d'étanchéité (32) et de maintien (33) de la tubulure dans le carter correspondant et la valve (4).