Brevet FR2546468A1 — publié le 19841130

COMMANDE DE DIRECTION DU TYPE A CREMAILLERE POUR DES VEHICULES AUTOMOBILES La présente invention se rapporte à une commande de direction du type à crémaillère pour des véhicules automobiles. Ce type de commande de direction comporte une tige de crémaillère se déplaçant alternativement le long de son axe dans un boîtier de crémaillère en correspondance à la rotation d'un pignon dont les dents sont engrenées dans les dents d'une tige de crémaillère qui est suppor- tée par un guide de crémaillère dans une position o le pignon est engrené par ses dents dans les dents de la barre de crémaillère. Un guide de crémaillère classique est réalisé en un matériau fritté ou identique et est disposé dans un passage de guide de crémail. lère formé dans le bol Lier de crémaillère On définit normalement un jeu annulaire entre une surface périphérique intérieure du passage de guide et une surface périphérique extérieure du guide de crémaillère, lequel jeu est nécessaire pour insérer le guide de crémaillère dans le passage de guidage le long de son axe Il en résulte que lorsqu'une force extérieure présentant différentes directions et amplitudes est appliquée à la barre de crémaillère au cours d'une conduite routière brutale des véhicules automobiles, le guide de crémaillère vibre dans son passage de guidage principalement à cause du jeu, ce qui cause parfois un bruit désagréable. C'est en conséquence l'un des buts de la présente invention de réaliser une commande de direction du type à crémaillère pour des véhicules automobiles qui puisse supprimer les vibrations du guide de crémaillère dans un passage de guide de crémaillère dues à des forces extérieures agissant de façon dynamique sur une barre de crémaillère, en évitant ainsi la génération d'un bruit par le passage du guide de crémaillère. 2 2546468 Un autre objet de la présente invention est de réaliser une commande direction à crémaillère pour des véhicules automobiles qui ne requière pas d'attention particulière pour le moule métallique du guide de crémaillère. Un autre objet de l'invention est de réaliser une commande de direction du type à crémaillère pour des véhicules automobiles dans laquelle il n'y a pas d'interférence dans l'installation du guide de crémaillère dans le passage du guide et d'action de glissement subsé- quente du guide de crémaillère. Selon la présente invention, la commande de direction du type à crémaillère comporte un carter de crémaillère, un pignon inséré dans le carter de crémaillère et adapté à tourner en correspondance à la rota- tion d'un volant, une barre de crémaillère comportant des dents de crémaillère normalement engrenées dans celles du pignon et adaptées à se déplacer alternativement le long de son axe dans le carter de crémail- lère en correspondance avec la rotation du pignon, un passage de guidage de crémaillère formé dans le carter de crémaillère du côté opposé à la position -d'engrènement du pignon et des dents de crémaillère, et un guide de crémaillère en forme de colonne inséré dans le passage de guidage de crémaillère et recevant la barre de crémaillère pour y guider son déplacement alternatif axial- Le guide de crémaillère est réalisé en une résine présentant un faible coefficient de frottement et le diamètre extérieur du guide de crémaillère dans la direction perpendiculaire à la direction de déplacement de la barre de crémaillère est supérieur au diamètre intérieur du guide de crémaillère, de telle façon que la section transversale du guide de crémaillère présente une forme ellipti- que. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: la figure l est une vue en coupe longitudinale selon l'arbre du pignon montrant la partie principale de la commande de direction du type à crémaillère selon l'invention; la figure 2 est une section transversale selon la ligne IIII de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un guide de crémaillère; la figure 4 est une section transversale selon la ligne IV-IV de 3 2546468 la figure 3; et la figure 5 est une section transversale selon la ligne VV de la figure 3. Si l'on se réfère maintenant aux figures 1 et 2, on voit qu'un pignon 2 est supporté à rotation par un paire de paliers 3 dans un carter de crémaillère 1 Une partie d'arbre 2 a du pignon 2 est reliée à un arbre principal de volant (non représenté) situé à l'extérieur du carter de crémaillère 1 Une barre de crémaillère 4 est réalisée pour se déplacer dans sa direction axiale dans le carter de crémaillère comme représenté à la figure 2 et est constituée de dents de crémaillère 5 engrenées avec celles du pignon 2 dans une zone axiale prédéterminée sur sa partie circonférentielle du haut. Le carter de crémaillère i est formé d'un pas-sage circulaire de guidage de crémaillère 10 traversant la paroi du carter de crémaillère 1 du côté opposé à la zone d'engrènement du pignon 2 et des dents 5 de la crémaillère Un guide de crémaillère 20 en forme de colonne est inséré dans le passage de guidage de crémaillère 10 et est formé d'une surface de guidage semi-circulaire 21 recevant une surface d'appui semi-circu- laire 4 a de la barre de crémaillère 4 à son extrémité supérieure faisant face à la surface d'appui 4 a Le guide de crémaillère comporte, en: outre, un logement circulaire 22 pour recevoir un ressort 16 (qui sera décrit ultérieurement) à sa partie inférieure. Le passage de guidage de crémaillère 10 comporte un filetage femelle 11, sur sa paroi intérieure à la partie d'extrémité inférieure, dans lequel est vissé un bouchon 15 Le ressort 16 est interposé entre une extrémité intérieure du bouchon 15 et le fond du logement circulaire 22, et le guide de crémaillère 20 est repoussé contre la surface d'appui 4 a de la barre de crémaillère 4 par la force de réaction élastique du ressort 16. Le guide de crémaillère en forme de colonne 20 est réalisé en une résine synthétique présentant un faible coefficient de frottement tel qu'une résine polyamide imprégnée à l'huile ou exempte d'huile, ou une résine polyacétale imprégnée d'huile ou exempte d'huile Tel que repré- senté aux figures 3 à 5, le guide de crémaillère 20 comporte une fente 23 s'étendant le long de l'axe du guide de crémaillère, de telle façon que celui-ci soit divisé en un cylindre intérieur 20 A et en un cylindre extérieur 20 B par la fente 23 Les cylindres intérieur et extérieur 20 A et 20 B sont reliés l'un à l'autre à leur partie circonférentielle extérieure sur la surface de guidage 21 du côté du guide de crémaillère Telles que représentées à la figure 4, deux nervures 24 sont formées dans des directions opposées sur la partie circonférentielle extérieure du guide de crémaillère 20 En d'autres termes, la fente 23 est interrom- pue au niveau des nervures 24. Tel que représenté à la figure 4, le symbole DL indique le dia- mètre extérieur du guide de crémaillère 20 selon la direction perpendi- culaire à la direction de déplacement de la barre de crémaillère 4, c'està-dire dans la direction latérale par rapport à celle représentée aux figures 3 et 4 D'autre part, le symbole DS indique le diamètre extérieur du guide de crémaillère 20 dans la même direction que la direction de déplacement de la barre de crémaillère 4, c'est-à-dire dans la direction verticale par rapport selon la figure 4 Le diamètre extérieur DL est prévu pour être supérieur au diamètre intérieur du passage de guidage 10 et le diamètre extérieur DS est prévu pour être inférieur au diamètre intérieur du passage de guidage 10 En d'autres termes, la section transversale du guide de crémaillère 20 présente une forme elliptique avec un axe principal de diamètre extérieur DL Cette forme elliptique du guide de crémaillère 20 est formée par le cylindre extérieur 20 B De plus, du fait que l'épaisseur du cylindre extérieur B est inférieure à celle du cylindre intérieur 20 A, la partie A de plus grand diamètre indiquée par le diamètre extérieur DL peut être aisément déformée de façon élastique. En outre, du fait que la partie de plus petit diamètre indiquée par le diamètre extérieur DS est reliée par les nervures-24, le guide de crémaillère 20 peut être aisément amené à une forme elliptique par suite de la différence de capacité de contraction de la partie niveau des nervures 24 et de l'autre partie comportant la partie de grand diamètre A, laquelle différence se produit au moulage du guide de crémaillère 20. En conséquence, il n'est pas nécessaire de faire appel à un moule métallique particulier pour le guide de crémaillère 20. En fonctionnement, la barre de crémaillère 4 se déplace le long de son axe, c'est-à-dire dans les directions de droite et de gauche tel que représenté à la figure 2, tout en étant guidée par le guide de crémail- lère 20 et en correspondance à la rotation du pignon 2 accompagnant le déplacement du volant Ce déplacement de la barre de crémaillère 4 est transmis aux roues par une tige d'accouplement et un bras de rotule (qui ne sont pas représentés sur les dessins) A-l'opposé, une force exté- rieure appliquée dynamiquement aux roues au cours d'une opération de 2546468 roulage sur mauvaise route, est transmise par le bras de rotule et la tige d'accouplement à la barre de crémaillère 4 Une telle force externe appliquée à la barre de crémaillère 4 est transmise au pignon 2 En même temps, une force de réaction s'opposant à la force extérieure et qui est dérivée de l'angle de pression et de l'angle menant des dents de crémaillère 5, est appliquée à la barre de crémaillère 4 En conséquence, la barre de crémaillère 4 reçoit les composantes respectives du déplacement dans la direction selon l'axe du pignon 2 (tel que représenté par un flèche B à la figure 1) et dans une direction telle qu'elle cesse d'être en contact avec le pignon 2 (tel que représenté par une flèche C à la figure 2) Ces composantes respectives sont transmises au guide de crémaillère 20. La composante du déplacement appliquée à la barre de crémaillère 4 selon la direction de la flèche B agit comme une force sur le guide de crémaillère 20 dans la direction latérale tel que représenté sur les figures 3 et 4 A cet égard, du fait que le guide de crémaillère 20 est inséré dans le passage de guide 10, avec sa partie de plus grand dia- mètre A comprimée élastiquement, le jeu entre la périphérie extérieure du guide de crémaillère 20 et la périphérie intérieure du passage de guide de crémaillère 10 reste sensiblement nul En conséquence, le guide de crémaillère 20 est empêché de vibrer par le passage de guidage 10. La composante du déplacement appliquée à la barre de crémaillère 4 dans la direction de la flèche C à la figure 2 correspond à une force exercée dans une direction telle qu'elle fasse se déplacer alternative- ment le guide 20 dans le passage de guide de crémaillère 10 Cependant, un jeu t défini entre le guide de crémaillère 20 et le bouchon 15, tel que représenté aux figures 1 et 2, est rattrapé par le ressort 16 interposé entre ces pièces et, en outre, le jeu t et la force de réac- tion du ressort 16 peuvent être ajustés en contrôlant le degré de vissage du bouchon 15 En conséquence, les vibrations du guide de crémaillère 20 dans la direction du passage de guide 10 peuvent être amorties ou supprimées. En outre, du fait que la partie A de plus grand diamètre du guide de crémaillère 20 est formée par le cylindre extérieur 20 B qui présente une certaine élasticité par suite de sa plus faible épaisseur, il n'y a pas d'interférence à l'installation du guide de crémaillère 20 dans le 6 2546468 passage de guide 10 et d'action de glissement subséquente du guide de crémaillère 20. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreu- ses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Commande de direction du type à crémaillère pour véhicules automobiles comprenant: un carter de crémaillère, un pignon inséré dans ce carter de crémaillère et adapté à tourner en correspondance à la rotation d'un volant de direction, une barre de crémaillère présentant des dents normalement engrenées avec celles du pignon et adaptées à se déplacer alternativement le long de son axe dans le carter de crémail- lère en correspondance à la rotation du pignon, un passage de guide de crémaillère formé perpendiculairement à la barre de crémaillère dans le carter de crémaillère, du côté opposé à la position engrenée du pignon et des dents de crémaillère, caractérisée en ce qu'elle comporte un guide de crémaillère ( 20) inséré dans le passage ( 10) de guide de crémaillère et recevant la surface d'appui ( 4 a) de la barre de crémail- lère ( 4) pour guider le déplacement alternatif de la barre de crémail- lère, en ce que le guide de crémaillère ( 20) est réalisé en un matériau présentant un faible coefficient de frottement, tel que de la résine synthétique et en ce qu'un diamètre extérieur du guide de crémaillère ( 20) dans la direction perpendiculaire à la direction de déplacement de la barre de crémaillère ( 4) est supérieur au diamètre intérieur du passage ( 10) du guide, de telle façon que la section transversale du guide de crémaillère ( 20) soit elliptique. 2. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que le guide de crémaillère ( 20) présente la forme d'une colonne et comporte une fente ( 23) s'étendant le long d'un axe dudit guide de crémaillère ( 20) de façon à être divisé en un cylindre intérieur ( 20 A) et un cylindre extérieur ( 20 B) par ladite fente ( 23). 3. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 2, caractérisée en ce que lesdits cylindres intérieur et exté- rieur ( 20 A, 20 B) sont reliés l'un à l'autre à la partie circonférentielle extérieure du côté de la surface de guidage dudit guide de crémaillère ( 20). 4. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 2, caractérisée en ce qu'elle comporte deux nervures ( 24) sur des côtés opposés de la partie circonférentielle extérieure du guide de crémaillère ( 20) afin d'interrompre la fente ( 23) au niveau desdites nervures ( 24). 8 22546468 5. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 2, caractérisée en ce que l'épaisseur dudit cylindre extérieur ( 20 B) est inférieure à celle du cylindre intérieur ( 20 A) et la circonfé- rence dudit cylindre extérieur ( 20 B) présente une section transversale de forme elliptique. 6. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que le guide de crémaillère ( 20) est réalisé en une résine synthétique qui présente un faible coefficient de frottement. 7 Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce que la résine synthétique est une résine polyamide imprégnée d'huile. 8. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce que la résine synthétique est une résine polyamide exempte d'huile. 9. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce que la résine synthétique est une résine polyacetal imprégnée d'huile. 10. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce que la résine synthétique est une résine polyacetal exempte d'huile - 11. Commande de direction du type à crémaillère selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un bouchon ( 15) vissé dans le passage de guide ( 10) depuis l'extérieur du bottier et un ressort ( 16) interposé entre l'extrémité interne dudit bouchon ( 15) et le fond d'un logement cylindrique ( 22) formé dans le guide de crémail- lère ( 20), le jeu (t) entre le guide de crémaillère ( 20) et le bouchon ( 15) ainsi que la force de réaction élastique du ressort ( 16) étant réglables par vissage contrôlé de ce bouchon ( 15).