Brevet FR2534865A1 — publié le 19840427

DISPOSITIF DE DIRECTION POUR VEHICULE - La présente invention concerne un dispositif de direction pour un véhicule tel qu'un tracteur réver- sible, marche avant, marche arrière ou analogue. Il existe des véhicules utilitaires, par exemple des tracteurs, permettant de changer de position de conduite, entre une position de travail tournée vers l'avant et une position de travail tournée vers l'arrière, suivant le travail à effectuer; à cet effet le véhicule comporte les éléments nécessaires y compris un siège de conducteur et un volant de direction et les équipements auxiliaires tels que la colone de direction ou analogues qui peuvent se fixer au choix de façon réversible vers l'avant ou vers l'arrière - Dans de tels tracteurs, on prévoit en général une embase de montage fixée sur un flanc latéral d'un dispositif hydraulique qui lui-même est fixé sur la partie arrière du véhicule et de fixer la colonne de direction sur cette embase de montage pour travailler en regardant vers l'arrière. L'embase de montage est munie d'un axe de liaison pour transmettre l'effort de direction communiqué au volant de direction Lorsque les roues directrices sont les roues avant, il est usuel de les manoeuvre par l'axe de liaison et par divers joints universels et axes rotatifs et intermédiaires; pour un tel-système de direction, l'inconvénient est que dans de tels joints universels, on risque un phénomène de torsion gênant la facilité de la manoeuvre De plus, comme le chemin de transmission du mouvement de direction est formé par des lignes continues cassées, avec des jonctions faites de jointes universels simples, on a également l'inconvénient dans le cas d'un véhicule plus long que la longueur du dispositif hydraulique, en ce que les angles cassés des jants universels augmentent. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un dispositif de direction permettant des manoeuvres faciles et en douceur, utilisant un mécanisme à pignon hélicoïdal. De façon plus particulière, l'invention concerne un dispositif de direction d'un véhicule à roues ayant un chassis de véhicule et des roues de sustentation au moins partiellement directrice, par l'intermédiaire d'un dispositif de direction, ce dispositif se composant d'un volant, d'une colonne de direction et d'un boîtier à engrenage, celui-ci étant fixé sur un flanc latéral d'un élément approprié porté par le corps du véhicule, et qui comporte un axe d'entrée traversant, un axe de sortie également traversant, et un mécanisme à engrenage logé dans ce boîtier de façon que le volant de direction, l'axe d'entrée et le mécanisme à pignon ainsi que l'axe de sortie coopèrent en série dans cet ordre, pour en définitive manoeuvrer les roues directrices; dans cette solution, le fait que l'axe d'entrée et l'axe de sortie soient distants l'un de l'autre dans la direction transversale du véhicule, par exemple dans une disposition intérieure et extérieure de façon que l'axe d'entrée se trouve du côté intérieur et l'axe de sortie du côté extérieur du corps du véhicules et que le mécanisme à pignon qui relie l'axe d'entrée et l'axe de sortie, comporte des pignons hélicoïdaux solidaires de ces axes - Contrairement à la solution connue utilisant des joints universels dans les parties cassées de la ligne de transmission du mouvement de direction, la structure selon la présente invention permet des manoeuvres faciles et sans heurts, sans aucune torsion importante ou analogue De plus, le degré de la force de manoeuvre peut se régler ou se choisir de façon arbitraire en convevant de façon appropriée le rapport de transmission des pignons hélicoldaux De plus, la disposition écartée transversale de l'axe d'entrée et de l'axe de sortie, l'axe d'entrée étant du côté intérieur et l'axe de sortie du côté extérieur du corps ou châssis du véhicule, permet à l'axe de sortie de venir en saillie vers l'extérieur par rapport au corps du véhicule, évitant ainsi efficacement de constituer un obstacle pour le corps du véhicule. Dans ce cas, également, l'importance de la partie en saillie peut de la même manière se déterminer en choisis- sant de façon appropriée le rapport de transmission des pignons hélicoïdaux. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés, montrant deux exemples de modes de réalisation appliqués à un tracteur réversible Dans ces dessins la figure 1 est une vue en élévation partiellement coupée schématique des parties principales de l'invention; la figure 2 est une vue en élévation, coupée à échelle agrandie, d'autres parties essentielles montrant le montage de la colonne de direction pour une disposition dans laquelle le conducteur est tourné vers l'arrière; la figure 3 est une vue de face partiellement coupée des parties principales, comme à la figure 2 -la figure 4 est un plan d'ensemble schéma- tique du tracteur, la figure 5 est une vue en élévation côté correspondant à la figure 2, montrant le montage de la'colonne du volant de direction, lorsque le conduc- teur est tourné vers l'avant la figure 6 est une vue en élévation de côté en coupe longitudinale d'un boîtier de pignon de force et des parties qui l'entourent; la figure 7 est une vue en élévation de côté en coupe transversale des pièces identiques à celles de la figure 6; la figure 8 est une vue schématique du chemin de transmission du mouvement de direction vu comme à la figure 7 la figure 9 est une autre vue en élévation de côté, en coupe longitudinale correspondant à la figure 6 et montrant une Variante de boîtier de pignon de force. DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFEREN- TIELS - En se reportant en particulier à la figure 1, la référence 1 désigne de façon générale le corps ou le châssis d'un tracteur réversible vers l'avant et vers l'arrière, tel qu'il apparaît dans la vue de dessus d'ensemble de la figure 4; ce tracteur se compose essentiellement d'un moteur 2, d'un boîtier d'embrayage 3 et d'un boîtier de transmission 4 La référence 5 désigne le réservoir de carburant et la référence 6 un * 30 capot équipé d'un tableau de bord 7 dans sa partie arrière La référence 8 désigne un dispositif-hydraulique prévu dans la partie arrière du corps 1 du véhicule avec des bras de soulèvement 9 dont un seul apparaît à la figure 1 La référence 10 désigne une paire de garde-boue gauche et droit, seul le garde-boue droit a été représenté La plaque de sol 12 est fixée par l'intermédiaire d'élément de support 11 ou analogue entre les gardeboue 10 La référence 13 désigne le boîtier de l'essieu arrière et la référence 14 désigne une marche La référence 15 désigne le siège du conduc- teur; ce siège est monté de façon pivotante sur un axe de support 17 porté par le corps 1 du véhicule par l'intermédiaire d'un mécanisme de support 16 situé dans la partie avant; le siège peut-ainsi se -déplacer de façon réversible vers l'avant et vers l'arrière autour de cet axe de support 17 entre une position tournée vers l'avant représentée en traits mixtes et une position vers l'arrière représentée en trais pleins. La référence 18 désigne une élément de support amortisseur pour supporter la partie'arrière du siège 15 du conducteur lorsque celui-ci est en position tournée vers l'avant De façon correspondante, il est prévu un galet de support 19 pour soutenir la partie arrière du siège 15 lorsque celui-ci est dans la position tournée vers l'arrière; ce galet 19 est monté sur un cadre de support 20 lui-même solidaire du corps 1 du véhicule, dans une position appropriée correspondant à l'extrémité arrière du capot 6 de façon à pouvoir venir en saillie vers l'extérieur ou se rétracter-vers l'intérieur du capôt 6 Le volant de direction 21 est monté à l'extré- mité supérieure d'une colonne de direction 23 logée dans une console de colonne de direction 22 Cette console de colonne de direction 22 se fixe ou se détache au choix sur l'embase de montage 24 pour travailler en position tournée vers l'avant et sur une autre embase de montage 25 pour travailler en position tournée vers l'arrière; le verrouillage se fait sur l'embase de montage 24 ou 25 par l'intermédiaire d'un levier de verrouillage respectif 26 ou 27 L'embase de montage 24 pour travailler en position tournée vers l'avant se trouve dans la partie centrale gauche et droite du corps 1 du véhicule, fixée au châssis de support 20 déjà mentionné par l'intermédiaire d'une embase de support 28 et d'une console 29 de façon à être à un niveau supérieur à celui du corps 1 du véhicule c'est-à-dire de façon à être en hauteur par rapport à la surface du corps du véhicule. Par ailleurs, l'embase de montage 25 est portée par des éléments de support 11 etc comme cela est représenté aux figures 2 et 3; cette embase de emontage 25 est munie d'une colonne de liaison 31 logée libre en rotation dans un roulement à billes 30 L'extré- mité inférieure de la colonne de direction 23 est réalisée sous la forme d'une pièce de liaison 32; lorsque la console 22 du volant de direction, ainsi que la colonne 23 sont reliées à l'embase de montage 27, la pièce de liaison 32 est engagée par emboîtement à l'axe de liaison 31 de façon à réaliser une liaison amovible La référence 33 désigne le boîtier à pignon avant fixé par l'inter- médiaire de vis à un flanc latéral du boîtier d'embrayage 3 faisant partie du corps 1 du véhicule Comme explicité plus en détail, à l'aide des figures 6 à 9, ce boîtier de pignon avant 33 est traversé par l'axe d'entrée 34 et par un axe rotatif 35 muni d'un dispositif 56 à pignon conique pour assurer la liaison fonctionnelle L'axe d'entrée 34 remonte le long du boîtier d'embrayagbe 3 et est relié à un axe de liaison de l'embase de montage 24 par l'intermédiaire d'un axe de liaison 36 placé à l'extérieur du boîtier d'embrayage 3, suivant une direc- tion inclinée dans le sens gauche/droite; cet axe 35 comporte les joints universels 37, 38 à chacune de ses extrémités. L'axe rotatif 35 traverse le boîtier à pignon avant 33 en étant monté de façon à être essentiellement parallèle à l'axe longitudinal du corps 1 du véhicule, son extrémité avant est reliée par l'intermédiaire d'un joint universel 39 aux roues avant qui sont supposées être les roues directrices En contrepartie du boîtier à pignon avant 33, il y a un boîtier arrière 40 fixé comme représenté aux-figure:s 2 et 3 par l'intermédiaire de vis 42, sur un siège de montage 41 réalisé sur un flanc latéral du dispositif hydraulique 80 Les parois de ce boîtier à pignon arrière 40 sont traversées par l'axe d'entrée 43 et l'axe de sortie 44 munis d'un mécanisme de direction 45 pour assurer la liaison fonctionnelle Ces axes d'entrée et de sortie 43, 44 sont espacés l'un de l'autre dans la direction transver- sale du corps 1 du véhicule, par exemple dans une dispo- sition intérieure/extérieure, l'axe d'entrée 43 étant du côté intérieur et l'axe de sortie '44 du côté extérieur du corps 1 du véhicule De façon plus détaillée, l'axe d'entrée 43 est incliné lorsqu'il est vu transversalement par rapport au corps 1 du véhicule, comme à la figure 2 suivant un angle de réglage vers l'avant et vers l'arrière pour que l'extrémité supérieure soit dirigée vers l'avant il est également incliné lorsqu'on examine suivant la direction longitudinale du corps 1 du véhicule (voir figure 3) d'un angle C par rapport au plan vertical longitudinal passant par la surface d'appui du support de montage 41 pour que son extrémité intérieure soit du côté extérieur du corps 1 du véhicule. Comme cela découle clairement des figures 2 et 3, la colonne de direction 23 est montée par l'intermé- diaire de liaisons 46, 47 et l'axe de liaison 31-déjà mentionné, de façon à être dans le prolongement de l'axe géométrique de l'axe d'entrée 43 En conséquence, la colonne de direction 22 remonte vers l'avant et vers l'intérieur comme représenté à la figure 4, si bien que le volant de direction 21 se rapproche de la partie centrale gauche et droite du corps 1 du véhicule Par ailleurs, l'axe de sortie 44 est disposé de façon inclinée comme à la figure 2, vers le bas et vers l'avant à partir du boîtier à pignon arrière 40 et aussi de façon inclinée comme représenté à la figure 3, suivant le même angle gauche/droite tv et dans le même sens que l'axe d'entrée 43 qui a été mentionné ci-dessus, dans la mesure o cette inclinaison par rapport au plan vertical est concerné Comme cela apparaît le mieux à la figure 2, le mécanisme-de direction 45 comporte des pignons hélicoï- daux 46, 47 montés par emboîtement solidaire'sur l'axe d'entrée et l'axe de sortie respectifs 43, 44. Les pignons 46, 47 engrènent l'un avec l'autre. Comme celà découle clairement des figures 1 et 2, l'axe de sortie 44 est relié de façon fonctionnelle à l'axe rotatif 55 par l'intermédiaire d'un organe de liaison 48 d'un axe de verrouillage 49, d'un joint universel et d'un autre axe de liaison 51 et d'un autre organe de liaison 52 En fait comme pour les axes de liaison 49 et 50, il est intéressant suivant les besoins que le corps 1 du véhicule porte les axes par l'intermédiaire de paliers appropriés La référence 53 à la figure 4 dési- gne les roues motrices arrière - De façon plus détaillée, selon la figure 5, l'embase de montage 24 est équipée d'un axe de liaison 31 monté en rotation dans un palier à billes 30 Lorsque la console 22 de la colonne de direction ainsi que l'axe de direction 23 logé dans la console est fixé à l'embase de montage 24, la pièce de liaison 32 comme déjà décrit pour l'autre embase de montage 25 s'adapte sur l'axe de liaison 31 de façon àpouvoir également se détacher le cas échéant En se reportant de façon plus détaillée aux figures 6 à 8, pour examiner de façon particulière le boîtier de pignon avant 33 déjà examiné schématiquement ci-dessus, le mécanisme à pignon conique 56 se compose de pignons coniques 54, 55 solidaires respectivement de l'axe d'entrée 34 et de l'axe rotatif 35 Comme représenté à la figure 7, le coin supérieur du boîtier d'embrayage 3 comporte une cavité 59 pour éviter toute interférence avec l'axe de liaison 36 En revenant à la figure 5, les extrémités du joint universel 37 sont solidarisées respectivement de l'axe de liaison 36 par l'intermédiaire de broches 60, 61 Par ailleurs comme cela apparaît aux figures 6 et 7, l'extrémité supérieure de l'autre joint universel 38 est monté coulissante par clavette sur l'extrémité infé- rieure correspondante 36 a de l'axe de liaison 36; son extrémité inférieure est reliée solidairement par une broche 62 à l'axe d'entrée 34 du boîtier à engrenage avant 33 Les références 63, 64 désignent des roulements à billes. Les caractéristiques de fonctionnement et les avantages du dispositif de direction dont la structure a été décrite ci-dessus seront explicités ci-après. Pour le fonctionnement face à l'avance le siège 15 du conducteur et le volant de direction 21 ainsi que les pièces accessoires sont montées comme représenté en traits mixtes à la figure 1, alors que pour le fonction- nement face à l'arrière, ils sont mis dans la position représentée en traits pleins à la figure 1, comme cela a déjà été indiqué. Pour le fonctionnement face à l'avant, les roues avant sont dirigées en manoeuvrant le volant de direction 21 dont le mouvement se transmet par la colonne de direction 23, l'axe de direction 36, l'axe d'entrée 34, le mécanisme à pignors coniques 56 et l'axe rotatif Comme caractéristique de la structure selon l'inven- tion, l'axe de liaison 36 est situé à l'extérieur du boîtier d'embrayage 3, contrairement à la technique habituelle consistant à prévoir un tel axe traversant de façon inclinée les parois du boîtier d'embrayage; il devient ainsi inutile de réaliser de tels perçages traversant dans les parois du-boîtier d'embrayage, ce qui augmente la résistance de ce boîtier d'embrayage 3. Pour le montage extérieur de l'axe de liaison 36, servant à assurer la liaison fonctionnelle entre l'axe de liaison 31 et l'axe d'entrée 34, onprévoit de placer à l'embase de montage 24, un niveau supérieur à celui du corps:1 du véhicule, de façon à l'éloigner de cette surface supérieure Selon l'invention, ces dispositions appropriées de l'embase de montage 24 est très facile à faire et permet une bonne utilisation du châssis de support 20 essentiellement pour soutenir le siège 15 du conducteur lorsqu'il est en position tournée vers l'arrière. L'invention permet en outre d'éviter de trop monter le niveau nécessaire à l'embase de montage 24 pour permettre ainsi une réalisation compacte grâce à la cavité 59 dans la partie de coin supérieure du boîtier d'embrayage 3, de façon que l'axe de liaison 36 puisse traverser cette cavité 59 sans interférence avec la paroi du boîtier Comme pour le boîtier d'engrenage avant 33, puisqu'il est fixé à la paroi latérale du boîtier d'em- brayage 3, en étant parfaitement séparé de l'intérieur du boîtier d'embrayage 3, il est très facile de remplir le volume intérieur de ce boîtier 33 avec un lubrifiant approprié pour assurer la lubrification suffisante du mécanisme à pignons coniques 56 et des pièces accessoires Une autre caractéristique est que l'axe de liaison 36 et le joint universel 38 coopèrent l'un avec l'autre par des clavettes comme déjà décrit, ce qui permet à cet ensemble de fonctionner comme un joint universel 38, puisque du côté intérieur, il a été claveté sur l'axe de liaison 36; on a ainsi une bonne accessibilité pour l'axe d'entrée 34 sur lequel il est fixé Contrairement à la pratique connue d'assemblage des pièces avec le boitier d'embrayage, le travail d'assemblage de la structure selon l'invention est beaucoup plus facile ce qui augmente le rendement de la fabrication. Le boîtier d'engrenage avant 33 comporte un orifice 65 ouvert comme représenté à la figure 7, et la structure décrite ci-dessus et représentée aux figures 6 et 7 nécessite pour l'assemblage de mettre d'abord les pignons coniques 54 et 55 dans le volume- intérieur vide du boîtier 33 assemblé à travers l'orifice 65 ouvert, puis de les monter à l'intérieur de ce boîtier 33 respectivement sur l'axe d'entrée 34 et sur l'axe rotatif 35. La figure 9 montre une variante de ce perfec-. tionnement; selon cette variante, l'axe d'entrée 34 et l'axe rotatif 35 reçoivent au préalable les pignons coniques respectifs 54,55 pour être assemblés avec le boîtier 33 Ainsi, cette variante de boltier 33 comporte des orifices ouverts ou des orifices traversants 66, 67 qui sont plus grands respectivement que-les pignons coniques 54, 55 de façon à leur permettre de passer librement à travers ces orifices Des paliers à billes 63, 64 sont prévus dans ces perçages 66, 67 ainsi que des joints étanches à l'huile 68, 69. Il est ainsi possible de monter d'abord de façon pratique les axes 34, 35 avec les pignons coniques respectifs 54, 55, les paliers à billes 63, 64, les bagues de retenue 70, 71, ainsi que le cas échéant des joints, puis de les assembler dans le boîtier à engrenage 33 L'usinage des perçages des parois ne constitue pas de difficultés importantes puisque le seul travail nécessaire est celui d'effectuer pour recevoir les bagues de retenue correspondantes 70, 71 La référence 72 désigne un lélément de retenue. Le mécanisme à pignons coniques 5-6, tel que représenté aux figures 6, 7 et 9 et décrit ci-dessus. peut être réalisé avec des pignons hélicoïdaux. Par ailleurs, pour le fonctionnement face à l'arrière, les roues avant sont dirigées en manoeuvrant le volant de direction 21 par l intermédiaire de la colonne de direction 23, de l'axe d'entrée 43, du mécanisme à pignon 45 de l'axe de sortie 44, des axes de liaison 49, 51 et de l'axe rotatif 35 La direction des roues avant est ainsi possible en position avant ou en position arrière. Comme la force de manoeuvre exercée sur le volant de direction 21 est alors transmis de façon plus détaillée de la colonne de direction 23 vers l axe de sortie 44 à travers l'axe de liaison 31 et l'axe d'entrée 43 par les pignons hélicoïdaux 46, 47, cela supprime la difficulté de la torsion ou analogue qui existe dans les structures connues à combinaison complexe de joints universels; cela permet une manoeuvre facile et sans heurts En outre, le réglage ou la sélection appro- priée de la force de manoeuvre nécessaire peut se faire en concevant de façon adéquate le rapport de transmission des pignons hélicoïdaux 46, 47 L'utilisation de pignons hélicoïdaux 46, 47 selon l'invention comme mécanisme de transmission 45 provient du fait que l'axe d'entrée et l'axe de sortie 43, 44 sont empilés et décalés l'un par rapport à l'autre, suivant la direction longitudinale du corps 1 du véhicule, ce qui permet de mettre l'axe d'entrée 43 à l'intérieur et de mettre le volant de direction 21 vers le milieu dans la direction transversale, c'est-à-dire au voisinage de l'axe longi- tudinal du corps 1 du véhicule, tout en plaçant l'axe de sortie 44, pour qu'il soit en saillie vers l'extérieur; de façon plus détaillée, on place l'axe de sortie 44 et l'axe de liaison 49 espacés vers l'extérieur à partir du corps 1 du véhicule de façon suffisante pour éviter toute interférence même si la largeur du corps 1 du véhicule est suffisamment grande pour être très en saillie par rapport au flanc latéral du dispositif hydraulique 8, sur ce côté Il est inutile de souligner que l'importance de la saillie des axes 44, 49 peut se fixer ou se choisir de façon appropriée en concevant de façon corres- pondante en choisissant le rapport de transmission des pignons hélicoïdaux 46, 47. Un autre avantage de l'utilisation des pignons hélicoïdaux 46, 47 est que l'angle entre l'axe d'entrée et l'axe de sortie 43, 44 vue dans la direction transversale du corps 1 du véhicule (angle e) selon la figure 2 peut être quelconque, du fait du choix approprié des gorges des filets de ces pignons engrènant entre eux, et ne créant aucune difficulté même si l'on choisit un angle/Z plus faible Un facteur qui participe également à la possibilité de mettre le volant de participation 21 près du milieu dans la direction transversale, c'est-à- dire près de l'axe longitudinal dans le prolongement duquel se trouve la colonne de direction 23, cette colonne de direction est inclinée de l'angle o( comme représenté à la figure 3. Cette disposition coaxiale de l'axe d'entrée 43 et de la colonne de direction 23, l'un étant dans le prolonge- ment de l'autre, rend inutile toute interposition d'un jonit universel. Bien que le mécanisme à pignons 45 utilisant les pignons hélicoïdaux 46, 47 ait été représenté et décrit à titre d'exemple comme utilisé pour le boîtier à pignons arrière 40 destiné pour le fonction- nement face à l'arrière, la même construction peut également s'utiliser pour le fonctionnement face à l'avant De plus, l'élément de structure servant au montage du boîtier à pignons 40 est en aucun cas limité par le dispositif hydraulique 8; en fait, tout élément fixé rigidement au corps 1 du véhicule convient pour cela Enfin le dispositif de direction-selon l'invention peut-être intégré à n'importe quél véhicule autre qu'un tracteur. REVENDICATIONS ) Dispositif de direction d'un véhicule ayant un corps de véhicule, des roues dont au moins certaines sont directrices, et sont commandées par un dispositif de direction, dispositif comportant un volant de direction ( 21) une colonne de direction ( 23) un boîtier à engrenage f 40) qui est fixé solidairement à un flanc latéral d'un élément approprié monté sur le corps du véhicule et qui se compose d'un axe d'entrée ( 43) qui le traverse, un axe de sortie ( 44) qui le traverse éga- lement et un mécanisme à pignon logé dans le boîtier, de façon que le volant de direction ( 21) la colonne de directin ( 23) l'axe d'entrée ( 43) le mécanisme d'un pignon ( 45) et l'axe de sortie ( 44) coopèrent en série dans cet ordre, pour manoeuvrer les roues de direction, dispositif caractérisé en ce que l'axe d'entrée et l'axe de sortie ( 43, 44) sont espacés l'un de l'autre dans la direction transversale du corps du véhicule suivant une disposition intérieure/extérieure, de façon que l'axe d'entrée ( 43) soit du côté intérieur et l'axe de sortie ( 44) de l'autre côté du véhicule et le mécanisme à pignons ( 45) reliant fonctionnellement l'axe d'entrée et l'axe de sortie ( 43, 44) est muni de pignons hélicoï- daux fixés solidairement sur ces axes respectifs ( 43, 44). 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe d'entrée ( 43) est incliné selon la direction longitudinale du corps du véhicule, d'un angle o C par rapport à un plan vertical longitudinal de façon que son extrémité inférieure se trouve du côté extérieur du corps du véhicule.