Brevet FR2529983A1 — publié le 19840113

Les crémaillères de direction pour véhicules automo- biles sont constituées par une barre en acier approprié, dans une partie adéquate de laquelle, centrale ou latérale, est tail- lée une crémaillère, et dont les deux extrémités sont usinées pour constituer des embouts d'assemblage à d'autres pièces de commande de la direction. Il s'agit donc d'un organe massif, relativement lourd, dont les constructeurs d'automobiles désireraient voir diminuer le poids, comme celui de tous les autres organes constitutifs du véhicule, en vue d'obtenir des économies d'énergie lors de leur utilisation. La Demanderesse aurait pu être tentée de réaliser une telle crémaillère sous forme tubulaire, en partant d'un tube en acier de diamètre et d'épaisseur adéquates, et en le soumettant à des opérations successives de rétreint e-t d'étirage à froid permettant d'obtenir une pièce tubulaire, dont les extrémités peuvent éventuellement avoir un diamètre intérieur inférieur à celui de sa partie centrale, et dont une partie appropriée a une plus grande épaisseur, suffisante pour qu'on puisse y tailler transversalement une crémaillère. C'est en effet une technique que connait bien la Demanderesse, qu'elle a su maîtriser, et qui fait l'objet no- tamment de ses brevets antérieurs Nu 76 32 701, 76 32 702, et 01 302. Elle y avait cependant renoncé en raison notamment de la réticence des constructeurs à la réalisation sous forme tubu- laire d'une crémaillère de direction pour automobiles, qui est un organe vital du véhicule, dont la fiabilité ne doit pas pouvoir être mise en doute; également parcequ'elle craignait que l'aug- mentation du prix d'une telle crémaillère tubulaire par rapport à celui d'une crémaillère classique, due aux opérations successi- ves de rétreint et d'étirage nécessaires pour l'obtenir, ne soit pas compensée par les économies que pourrait permettre sa diminu- tion de poids; et enfin parce qu'après avoir dessiné une telle pièce tubulaire, telle que montrée à la figure 1, ayant à ses ex- trémités et dans sa partie destinée à constituer la crémaillère proprement dite une épaisseur suffisante pour permettre les usi- nages nécessaires à cet effet, et pour le surplus une épaisseur juste suffisante pour qu'elle ait la résistance fonctionnelle adéquate, il s'est avéré impossible de réaliser ladite pièce par les méthodes de rétreint et d'étirage à froid classiques, l'ou- tillage ne résistant pas aux efforts trop importants auxquels il devrait être soumis à cet effet, eu égard aux fortes diffé- rences d'épaisseurs de ces différentes parties et à la grande longueur relative de la partie de moindre épaisseur. C'est la raison pour laquelle, s'oripntant dans une autre direction, elle a conçu et protégé par une demande de brevet -N 81 17626 une crémaillère de direction pour véhicules automobi- les dont la partie formant crémaillère proprement dite, au lieu d'être venue d'une pièce avec les embouts, est reliée à au moins l'un d'eux par un tube dont les extrémités sont soudées en bout et serties, d'un côté à l'extrémité correspondante de la partie formant crémaillère proprement dite, et de l'autre côté audit embout. Un allègement substantiel de la crémaillère de direc- tion a pu être ainsi réalisé. Depuis lors, malgré les préjugés des constructeurs et les siens, la Demanderesse est passée outre et a recherché s'il ne serait pas possible de modifier le procédé classique d'obten- tion de pièces tubulaires comportant des épaisseurs différentes par des opérations successives de rétreint et d'étirage à froid, de façon à pouvoir réaliser industriellement une crémaillère de direction de véhicules tubulaireen diminuant les efforts néces- saires à cet effet,suffisamment pour que l'outillage puisse y résister sans usure excessive. Ces recherches et essais lui ont-permis de constater que le résultat pouvant être atteint en utilisant pour l'étirage un mandrin fixe, de diamètre très légèrement inférieur à celui du tube, sur lequel on enfile la partie du tube dont on veut di- minuer l'épaisseur, et en exerçant une poussée sur la filière en direction du mandrin, au lieu d'utiliser de façon classique une poussée sur le mandrin qui entraine le tube et le fait passer à travers la filière qui est fixe. En opérant de la sorte, si une partie de l'étirage du tube se fait sur le mandrindans la direction de la poussée exer- cée sur la filière, une autre partie se fait en sens inverse, une certaine quantité de métal fluant à contre courant à travers la filière, ce qui a pour effet de diminuer les contraintes exer- cées sur la filière et le mandrin. La présente invention a donc pour objet, à titre de produit industriel nouveau, une crémaillère de direction pour véhicules automobiles réalisée sous forme tubulaire,ainsi que le procédé permettant de la réaliser. Le dessin annexé montre à titre d'exemple un mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la crémaillère avant usinage de ses embouts. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupés transver- sales faites respectivement suivant les lignes II-II et III-III de la figure 1. La figure 4 montre en coupe longitudinale le tube en acier à partir duquel est fabriquée la crémaillère avant le début de la première opération de façonnage. Les figures 5 et 6 montrent de -même ce tube aprèsume premine opération de rétreint, et une seconde opération d'étirage, respectivement. La figure 7 montre ce même tube après une dernière opération de rétreint, avaÉt celles se terminant par la taille de la crémaillère proprement dite. La crémaillère tubulaire représentée à la figure 1 comporte, de la gauche à la droite,une partie 1 de forte épais- seur qui, après usinage, constituera un de ses embouts, une par- tie 2, de même-diamètre extérieur et de même épaisseur, dont un côté 3 a été écrasé pour permettre d'y tailler transversalement 4 une crémaillère, comme le montre plus spécialement la figure 2, une partie 4, de même diamètre extérieur mais de moindre épais- seur, comme le montre la figure 3, et une partie 5, semblable à la partie 1, qui, après-usinage, constituera l'autre embout. La surface intérieure de la partie 4 de moindre épais- seu Ir est raccordée aux surfaces intérieures des parties 2 et 5 de plus grande épaisseur qui l'entourent par des conicités 6 et 7. On peut par exemple réaliser une crémaillère tubulaire ayant, comme celle représentée, une longueur de 570 mm, de 24 à mm de diamètre extérieur, une épaisseur de 7 à 8 mm pour les parties épaisses,et de 4 à 5 mm pour les parties minces,-ces di- mensions pouvant évidemment varier suivant le poids du véhicule et l'effort plus ou moins important à transmettre à ses roues directrices pour leurs changements d'orientation; on peut partir à cet effet du tube d'acier 8 représenté à la figure 4, ayant 360 mm de longueur et de 7 à 8 mm d'épaisseur que l'on soumet à des opérations successives de rétreint et d'étirage à froid, suivi d'un écrasement de sa partie de plus grande épaisseur, d'un taillage transversal de celle-ci pour constituer la crémail- lère proprement dite et d'un usinage de ses deux extrémités pour constituer les embouts. Les opérations successives peuvent être les suivantes. Le tube 8 est enfilé sur un mandrin 9, de diamètre lé- gèrement inférieur,et on pousse en direction du mandrin la filiè- re 10 qui provoque le rétreint désiré de son extrémité 11, comme montré à la figure 5. Si l'on continue à exercer une poussée dans le même sens sur la filière 10, elle provoque un étirage du tube sur le mandrin 9, maissimultanément, une partie du métal flue à travers la filièreet le tube s'étire donc de part et d'autre de la fi- lière. On arrête cette opération, quand la longueur de la partie étirée 12 du tube 8 correspond à la longueur de la partie de moindre épaisseur 4 de la crémaillère à réaliser. On extrait alors le mandrin 9 du tube 8,et on rétreint sa partie 13,de plus grande épaisseur, en faisant passer sur elle, en sens inverse, la même filière 10; cette partie 14,ainsin rétreinte,a le même diamètre que le reste du tube,et la même épaisseur que son autre extrémité. Pour terminer la préparation de la crémaillère il n'y a plus qu'à écraser partiellement la partie dans laquelle sera taillée la crémaillère proprement dite,et à usiner ses deux ex- trémités. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisa- tion de l'invention qui a été décrit ci-dessus en référence au dessin annexé a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être appor- tées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente inven- tion; c'est ainsi, notamment, que l'emplacement et les dimensions de la partie formant crémaillère peuvent être différents suivant le modèle du véhicule à équiper. REVENDICATIONS - 1. Crémaillère de direction pour véhicules auto- mobiles caractérisée en ce qu'elle est constituée par une pièce tubulaire ayant une moindre épaisseur dans la partie ( 4) reliant sa partie formant crémaillère proprement dite ( 2) à l'une de ses extrémités ( 5). 2. Crémaillère suivant la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle a un même diamètre extérieur sur toute sa longueur, à l'exception, éventuellement, de ses extrémités ( 4) et ( 5) dont le diamètre extérieur peut être moindre. 3 Crémaillère suivant l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'un des côtés ( 3) de la partie ( 2) de la pièce tubulaire destinée à constituer la par- tie crémaillère proprement dite et ayant la plus grande épaisseur est légèrement écrasé pour permettre d'y tailler transversalement une crémaillère. 4. Crémaillère suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisée en ce que cette crémaillère tubu- laire a un diamètre extérieur de 24 à 25 mm environ, une épais- seur de 4 à 5 mm environ dans sa partie ( 4) de plus faible dia- mètre reliant sa partie formant crémaillère proprement dite à l'extrémité correspondante, et une épaisseur de 7 à 8 mm environ dans sa partie ( 2) formant crémaillère proprement dite. Procédé de fabrication de la crémaillère sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 4, au moyen d'opéra- tions succeesives-de rétreint et d'étirage à froid d'un tube de longueur et d'épaisseur appropriées, caractérisé en ce que l'étirage est réalisé au moyen d'un mandrin fixe de diamètre lé- gèrement inférieur au diamètre intérieur du tube, sur lequel est enfilée la partie à étirer dudit tube, et d'une filière qui est poussée en direction du mandrin.