Brevet FR2546467A1 — publié le 19841130

La présente invention concerne un dispositif de direction, manoeuvrable suivant son axe longitudinal, pour véhicules automobiles, comportant d'une part une colonne de direction qui peut, avec présélection de sens, être rentrée ou sortie télescopiquement par un dispositif de commande au moyen d'un mécanisme d'entraînement, et d'autre part une gaîne tubulaire réalisée en au moins deux parties, dont une est fixée du côté de la carrosserie et dont au moins une autre partie, qui est disposée coaxialement et au moins sen- siblement concentriquement à la première, peut être déplacée aved guidage axial au travers de la partie fixe de gaine par rapport à celle-ci, et dans lequel au moins une partie supé- rieure de l'arbre de direction portant un volant est montée de façon à pouvoir tourner dans la partie mobile de la gaine tubulaire en pouvant être bloquée axialement en translation, et le mouvement de manoeuvre peut etre transmis à la partie mobile de la gaine tubulaire au moyen d'un organe d'accou- plement avec lequel entre en prise une vis sans fin de transmission entraînée par un moteur. Un dispositif de direction de ce genre, manoeuvrable entre autres suivant son axe longitudinal et dont l'entraîne- ment est assuré par une force auxiliaire, doit être considéré déjà comme connu d'après la demande de brevet allemand DE-OS-32 29 481 Une manoeuvre de la colonne de direction s'effectuant exclusivement sous l'effet d'une force auxiliaire est particulièrement avantageuse, par comparaison aux disposi- tifs de manoeuvre pouvant être actionnés manuellement et connus depuis longtemps, pour deux raisons Du fait qu'aucun élément de manoeuvre comme un levier ou analogue n'est nécessaire, le degré d'arrêt du dispositif de manoeuvre après un processus de réglage ne dépend plus de l'habileté du conducteur et, d'autre part, aucun élément de manoeuvre ne pénètre dans la zone dangereuse de la colonne de direction On contribue ainsi déjà à augmenter dans des proportions importantes la sécurité passive, en cas d'accident, du conducteur du véhicule Un inconvénient important de ce dispositif de direction connu, manoeuvrable au moyen d'une force auxiliaireconsiste cepen- dant dans le mécanisme de réglage extrêmement compliqué ser- vant à manoeuvrer longitudinalement la colonne de direction et qui prend en outre beaucoup de place. L'invention a par contre pour but d'améliorer le mécanisme connu de manoeuvre d'un dispositif de direction déplaçable suivant son axe longitudinal avec assistance d'une force auxiliaire, de telle sorte qu'on obtienne une construc- tion compacte et qu'ainsi on réduise le nombre des composants nécessaires pour convertir le mouvement de rotation pouvant être amorcé par la force auxiliaire en un mouvement de trans- lation. Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce que l'organe d'accouplement se compose d'une crémail- lère disposée sur la périphérie de la partie mobile de la gaine tubulaire et en ce que la vis sans fin de trans- mission, qui est disposée parallèlement à l'axe de la partie mobile de la gaine tubulaire, est en prise avec la crémaillère en passant au travers d'un évidement ménagé dans la partie fixe de la gaine tubulaire, l'angle d'en- grènement de la vis sans fin de transmission étant dimen- sionné de manière qu'il permet, également dans le cas d'une sollicitation axiale importante de la crémaillère, d'éviter l'application d'une impulsion de rotation à la vis de trans- mission. Selon une autre particularité de l'invention, la course de la partie mobile de la gaine tubulaire est limitée par l'entrée en contact, du côté de la crémaillère, de surfaces radiales de butée placées du côté de la vis sans fin Ainsi, par rapport à des butées axiales, on évite un engrènement excessif de la vis sans fin avec la crémaillère, qui provoquerait une forte usure des flancs de dents Par - rapport à des organes électriques de commande qui détectent des positions limites, on obtient avec cette solution mécanique l'avantage d'une diminution de la probabilité de pannes. Selon une autre particularité de l'invention, un réglage initial ou d'adaptation sans jeu de la transmission à cré- maillère s'effectue par réduction de l'espacement entre l'axe longitudinal de la crémaillère et l'axe longitudinal de la vis sans fin; cela est avantageux car ainsi on maintient une usure uniforme de la capacité de transmission de force des flancs de dents sur toute la longueur de la vis de transmission. Selon une autre particularité de l'invention, au moins la vis sans fin de transmission est montée, de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe orienté paral- lèlement à l'axe de la crémaillère, sur la partie fixe de la gaine tubulaire et l'espacement entre la vis sans fin de transmission et la crémaillère est modifiable au moyen d'un dispositif de réglage Du fait du guidage forcé de l'arbre d'e vis sans fin, il est ainsi possible d'effectuer seulement un réglage initial ou d'adaptation de la vis sans fin de transmission parallèlement à son axe En outre, cet agencement convient particulièrement bien pour un réglage automatique graduel d'adaptation de la transmission à cré- maillère sous l'action d'une précontrainte de ressort, ce qui procure l'avantage d'éliminer pratiquement complètement l'entretien. Selon une autre-particularité de l'invention, la crémaillère est constituée par une denture ménagée dans la paroi de la partie mobile de la gaine tubulaire Du fait que la crémaillère est formée de dents ménagées dans la paroi de la partie mobile de la gaine tubulaire, il est inu- tile de prévoir une crémaillère séparée En dehors de l'avan- tage d'une économie de matière, et par conséquent de poids, on obtient en outre la possibilité d'utiliser comme gaine tubulaire des profilés cylindriques creux, ce qui a une in- fluence particulièrement favorable sur le processus de fabri- cation. Selon encore une autre particularité de l'invention, la denture de la crémaillère est réalisée avec une forme globoide Du fait de l'engrènement de la vis sans fin de transmission avec la denture globoide de la crémaillère, qui est elle-même un constituant de la partie mobile de la gaine tubulaire, on obtient comme effet secondaire intéressant une sécurité anti-rotation entre la partie mobile et la partie fixe de la gaine tubulaire, de sorte qu'on peut se passer de guides longitudinaux supplémentaires; Selon encore une autre particularité de l'invention, tion la partie mobile de la gaine tubulaire est montée sans jeu dans la partie fixe dde cette gaine en étant soutenue par au moins deux poussoirs sollicités élastiquement. Ce mode de montage de la partie mobile dans la partie fixe de la gaine tubulaire doit être considéré comme un moyen d'élargissement des tolérances En effet, lorsqu'on doit réaliser avec des techniques de fabricaton appropriées deux cylindres creux à paroi relativement mince, pour des raisons de poids, de manière qu'ils puissent coulisser télescopiquement l'un dans l'autre pratiquement sans jeu avec un montage clas- sique, cela se traduit, d'une part, par un usinage très coûteux et, d'autre part, par de gros frais de montage. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale de la zone supérieure d'une colonne de direction; et lafigure 2 est une coupe faite sur la ligne II-II de la figure 1. Sur la figure 1, on a montré la structure d'une colonne de direction 1 La gaine tubulaire de la colonne de direction i est divisée en deux parties et elle se compose d'une partie extérieure 2, qui peut être fixée du côté de la carrosserie, et d'une partie intérieure 2 a, qui peut cou- lisser télescopiquement dans lapartie extérieure 2 Dans la partie intérieure 2 a de la gaine tubulaire, il est prévu un arbre de direction 3 monté à rotation avec blocage en trans- lation axiale et qui est relié par son extrémité libre, sans possibilité de rotation relative, à un volant 4 représenté par des lignes en traits mixtes Une zone inférieure de la partie intérieure 2 a de la gaine tubulaire présente une plus grande épaisseur de paroi et une crémaillère globoide 5 est formée par fraisage sur sa périphérie extérieure La cré- maillère 5 est en prise avec une vis sans fin de transmission 6, qui passe au travers d'un évidement ménagé dans la partie 2 de la gaine tubulaire Lors de la rotation de la vis sans fin 6, la partie 2 a de la gaine tubulaire est rentrée ou sortie en fonction du sens de rotation La plage de manoeuvre est limitée dans ce cas par des surfaces radiales de butée 6 a, qui entrent en contact l'une avec l'autre dans les positions limites du côté de la crémaillère La vis sans fin de trans- mission 6 présente un angle d'attaque d'environ 20 e Grâce à cet angle d'attaque, on est assuré quiégalement dans lecas d'une sollicltation axiale importante de la crémaillère, aucune ipulsion de rotation ne soit transmise à la vis sans fin 6. Cela est particulièrement important à cause de la sécurité cassive de colonnes de direction moderr es, car elles doivent absorber une énergie d'impact avec une déformation prédéterminée. Pour definir la séquence de déformation dans le cas d'une combinaison de plusieurs organes de déformacion, comme par exempl e une ccupelle d'impact et un tube onrdulé,et pour éviter des cxétes d'accélération, il est nécessaire de pouvoir se baser sur In "comportement rigide" de la colonne de direction. La vis sans fin de transmission 6 est entraînée par un moteur électrique, comme cela sera encore expliqué en réfé- rence à la figure 2, et elle peut être commandée au moyen d'un palpeur basculant, pouvant être actionné manuellement, avec présélection du sens de rotation et elle peut ainsi être amende dans toute position désirée à l'intérieur de la plage de manoeuvre Le palpeur basculant peut être disposé d'une façon favorable pour sa manoeuvre sur le tableau de bord, ou bien également sur un revêtement 7 de la colonne de direction 1. Le revêtement 7 est fixé sur un support 8, qui est lui-même maintenu en place par friction au moyen d'un collier de serrage 8 a sur un col de la partie 2 a de la gaine tubulaire. Le support 8 sert en outre de console pour des dispositifs de commande comme des contacteurs de feux clignotants ou analogues, et il fait ainsi en sorte que l'espacement entre le levier de manoeuvre correspondant faisant saillie de la colonne de di- rection et le volant 4 restent constants pour chaque réglage de la colonne de direction 1 - Pour obtenir un montage sans jeu de la partie 2 a de la gaine tubulaire dans la partie 2, il est prévu sur la partie fixe 2 de la gaine tubulaire deux poussoirs 9 sollicités élastiquement et dont seulement un est visible sur la vue en coupe de la figure 1 Ils sont guidés radialement par des fourreaux 10 de section circulaire et ils sont sollicités sur le côté frontal par la précontrainte d'un ressort de compres- sion 11 Ainsi, on peut élargir les tolérances de fabrication des parties 2 et 2 a de la gaine tubulaire et réduire en consé- quence les frais de fabrication sans altérer le fonctionnement. Un carter 12 servant à recevoir le mécanisme de verrouillage d'une serrure dedirection est disposé sur la partie fixe 2 de la gaine tubulaire et ne peut par conséquent exécuter aucun mouvement de translation Pour qu'un blocage de la direction reste cependant possible dans toute position établie, il est prévu dans la partie 2 a de la gaine tubulaire une ouverture de passage d'un organe de verrouillage corres- pondant à la longueur de la course de manoeuvre de la colonne de direction 1, cet organe pouvant pénétrer dans un trou oblong d'un anneau de blocage de type connu, non représenté. La compensation de longueur de l'arbre dedirection 3, nécessaire en fonction de la course de manoeuvre de la colonne de direction 1, est effectuée par l'intermédiaire d'une liaison entre un moyeu et un arbre cannelé,qui estprévue dans une zone inférieure, non visible, de la colonne de direction 1. La figure 1 montre l'agencement du système d'entraînement de la vis sans fin de transmission 6 Ce système d'entraînement est constitué par une unité se composant d'un moteur électrique 13, d'un mécanisme de démultiplication 14, de la vis sans fin de transmission 6 et d'un bras 15 Cette unité est montée de façon à pouvoir tourner autour d'un axe 16 orienté parallèlement à l'axe de la crémaillère 5, qui est lui-même guidé dans un corps de palier 17 faisant saillie de la partie 2 de la gaine tubulaire Le mécanisme de transmission à crémaillère se composant de la vis sans fin 6 et de la cré- maillère 5 est à flancs de dents orientés et présente un jeu de tête Il est ainsi possible d'effectuer un réglage initial ou d'adaptation exempt de jeu de la transmission à crémaillère par une diminution de l'espacement entre l'axe longitudinal de la crémaillère et l'axe longitudinal de la-vis sans fin. Dans le cas du guidage forcé établi par l'unité pivotante, on est toujours assuré d'une variation d'espacement parallè- lement à l'axe Pour fixer la position correspondante de réglage de la transmission à crémaillère, il est prévu un dispositif de réglage 18 Ce dispositif de réglage 18 peut se composer d'un système de manoeuvre à trou oblong, d'un dispo- sitif de manoeuvre à excentrique ou bien, pour un réglage graduel d'adaptation, d'un ressort précontraint. Par engrènement de la vis sans fin detransmission 6 avec la crémaillère globoide 5, on obtient simultanément un blocage anti-rotation de la partie 2 a par rapportà la partie 2 de la gaine tubulaire Ainsi, grace à la structure compacte, on obtient en outre l'avantage que des guides longitudinaux séparés ne sont plus nécessaires sur la périphérie extérieure de la partie 2 a de la gaine tubulaire ou bien sur lapériphérie intérieure de la partie 2 de la gaine tubulaire. L'exemple de réalisation d'une colonne dedirection pouvant être déplacée suivant son axe longitudinal par un moteur électrique fait ressortir nettement que le mouvement de rotation produit par une force auxiliaire par l'intermé- diaire d'une vis sans fin de transmission peut être converti directement en un mouvement de translation d'une partie de gaine tubulaire et ne nécessite alors qu'un encombrement minimal. REVENDICATIONS 1 Dispositif de direction, manoeuvrable suivant son axe longitudinal, pour véhicules automobiles, compor- tant d'une part une colonne de direction qui peut, avec présélection de sens, être rentrée ou sortie télescopique- ment par un dispositif de commande au moyen d'un mécanisme d'entraînement, et d'autre part une gaine tubulaire réali- sée en au moins deux parties, dont une est fixée du côté de la carrosserie et dont au moins une autre partie, qui est disposée coaxialement et au moins sensiblement concentriquement à la première, peut être déplacée avec guidage axial au travers de la partie fixe de gaine par rapport à celle-ci, et dans lequel au moins une partie supérieure de l'arbre de direction por- tant un volant est montée de façon à pouvoir tourner dans la partie mobile de gaine en pouvant être bloquée axiale- ment en translation, et le mouvement de manoeuvre peut être transmis à la partie mobile de la gaine tubulaire au moyen d'un organe d'accouplement avec lequel entre en prise une vis sans fin de transmission entraînée par un moteur, caractérisé en ce que l'organe d'accouplement se compose d'une crémaillère ( 5) disposée sur la périphérie de la partie mobile ( 2 a) de la gaine tubulaire et en ce que la vis sans fin de transmission ( 6), qui est disposée paral- lèlement à l'axe de la partie mobile ( 2 a) de la gaine tubu- laire, est en prise avec la crémaillère ( 5) en passant au travers d'un évidement ménagée dans la partie fixe ( 2) de la gaine tubulaire, l'angle d'engrènement de la vis sans fin de transmission ( 6) étant dimensionné de manière qu'il permet, également dans le cas d'une sollicitation axiale importante de la crémaillère ( 5), d'éviter-l'application d'une impulsion-de rotation à la vis de transmission ( 6). -2546467 1 1 2 Dispositif de direction selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la course de la partie mobile ( 2 a) de la gaine tubulaire est limitée par l'en- trée en contact, du côté de la crémaillère, de surfaces radiales de butée ( 6 a) placées du côté de la vis sansfin. 3. Dispositif de direction selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'un réglage initial ou d'adaptation sans jeu de la transmission à crémaillère s'effectue par réduction de l'espacement entre l'axe lon- gitudinal de la crémaillère et l'axe longitudinal de la vis sans fin. 4. Dispositif de direction selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce qu'au moins la vis sans fin de transmission ( 6) est montée de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe ( 16) orienté parallèlement à l'axe de la crémaillère ( 5), sur la partie fixe ( 2) de la gaine tubu- laire et en ce que l'espacement entre la vis sans fin de transmission ( 6) et la crémaillère ( 5) est modifiable au moyen d'un dispositif de réglage. 5 Dispositif de direction selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce qu'un réglage automatique graduel d'adaptation de la transmission à crémaillère est réalisé par action d'une précontrainte de ressort. 6. Dispositif de direction selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la crémaillère ( 5) est constituée par une denture ménagée dans la paroi de la partie mobile ( 2 a) de la gaine tubulaire. 7. Dispositif de direction selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que la denture de la crémaillère ( 5) est réalisée avec une forme globoide. 8. Dispositif de direction selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie mobile ( 2 a) de la gaine tubulaire est montée sans jeu dans la partie fixe ( 2) de cette gaine en étant sou- tenue par au moins deux poussoirs ( 9) sollicités élastiquement.