Brevet FR2591177A1 — publié le 19870612

L'invention concerne un mécanisme de direc- tion à crémaillère et pignon du type bien connu dans lequel une barre à crémaillère peut être déplacée longi- tudinalement à l'intérieur d'un carter tubulaire sous l'effet de la rotation d'un pignon et dans lequel part d'une ou de chaque extrémité de la barre à crémaillère une timonerie, habituellement une barre d'accouplement, timonerie ou timoneries de laquelle ou. desquelles est dérivé un mouve- ment de direction. Avec un mécanisme de ce type, il est classique de prévoir une enveloppe flexible, habi- tuellement sous la forme d'un soufflet ou d'un manchon, qui s'étend de la barre d'accouplement jusqu'au carter pour former entre eux une enveloppe hermétique s opposant à l'entrée de corps étrangers à l'intérieur du carter (et jusqu'à un joint universel qui est habituellement prévu entre la barre d'accouplement et la barre à cré- maillère), et qui fléchit pour s'adapter au déplacement longitudinal de la barre à crémaillère. Pendant le déplacement longitudinal de la barre à crémaillère, le volume à l'intérieur de l'enceinte flexible change et il est donc nécessaire de permettre à l'enceinte de respirer et d'en expulser de l'air ou d'y admettre de l'air, ce dont ce qui est approprié. En général, l'enceinte ou enveloppe pour un mécanisme de direction à crémaillère et pignon se présente sous la forme d'un soufflet du type en accordéon, moulé en matière plastique ou en caoutchouc, qui est agencé de façon à respirer vers l'atmosphère ou, dans le cas d'un mécanisme compor- tant une biellette d'accouplement à chaque extrémité de la barre à crémaillère et deux soufflets (un pour chaque biellette ou barre d'accouplement), d'un soufflet vers l'autre. Ce dernier agencement est habituellement préféré, car il permet un ensemble entièrement fermé de façon étanche. Il est classique, pour la barre à crémaillère, d'être supportée, lors de son déplacement, par une ou plusieurs bagues montées à l'intérieur du carter et à travers lesquelles elle peut coulisser longitudinalement. Dans le cas de mécanismes à crémaillè- re et pignon entièrement manuels, l'établissement d'une communication à travers le carter entre les soufflets situés aux deux extrémités de la barre à crémaillère pose habituellement un léger problème par la présence de rainures ou de conduits traversant les. bagues et par lesquels les soufflets peuvent respirer de l'un vers l'autre, par exemple comme décrit dans le brevet britannique N 1 242 813. Cependant, cette technique d'établissement d'une communication entre les deux soufflets directement par l'intermédiaire du carter n'est pas toujours commode ou possible dans le cas de mécanismes de direction assistée à crémaillère et pignon o il est habituel qu'un groupe, hydrauliquement étanche, à piston et cylindre, soit formé entre la barre à crémaillère et son carter (pour fournir l'assis- tance motrice), et ce groupe rend généralement impossible la communication précitée. En conséquence, lorsque deux soufflets sont prévus avec un mécanisme à crémaillè- re et pignon, assisté par prise de force en bout, il est classique soit de faire respirer chaque soufflet vers l'atmosphère, sait de faire respirer les soufflets l'un vers l'autre au moyen d'un tuyau ou d'un conduit qui établit une communication entre les deux soufflets, à l'extérieur du carter. Le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique N 3 927 576 décrit un soufflet qui respire vers l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre à air, le soufflet étant d'une conception ou structure non normalisée pour recevoir le filtre. Le brevet britannique N 1 404 986 décrit la façon dont deux soufflets peuvent respirer l'un vers l'autre au moyen d'un tuyau extérieur, les soufflets étant également d'une forme non normalisée en étant moulés de façon spéciale pour qu'il soit possi- 259117? ble de leur raccorder le tuyau extérieur. Le brevet britannique N 2 038 255 décrit également un tuyau extérieur établissant une communication entre deux soufflets, un raccord de tuyau, moulé de façon spéciale, étant prévu et s'enclenchant élastiquement avec le carter de la barre à crémaillère et les soufflets étant reliés à ce raccord, ce qui a pour résultat d'agrandir de façon incommode le diamètre extérieur du carter de la barre à crémaillère par le montage du raccord de tuyaux. L'invention a pour objet de proposer un mécanisme de direction à crémaillère et pignon du type globalement décrit ci-dessus et dans lequel les inconvé- nients des formes de réalisation proposées dans l'art antérieur sont éliminés par le fait que l'enceinte ou le soufflet flexible peut être d'une forme classique (c'est-à-dire sans moulages ou accessoires spéciaux pour faciliter la respiration) et qui comprend des moyens par lesquels les soufflets peuvent respirer, qui sont relativement peu coûteux et simples à incorpo- rer dans l'assemblage et qui laissent relativement libre l'extérieur de l'assemblage; la présente invention a également pour objet de proposer un moyen permettant à l'enceinte ou soufflet flexible de respirer, en parti- culier (mais non essentiellement) dans un mécanisme de direction assistée à crémaillère et pignon. Conformément à la présente invention, il est proposé un mécanisme de direction à crémaillère et pignon comprenant une barre à crémaillère pouvant être déplacée longitudinalement à l'intérieur d'un carter ou corps tubulaire sous l'effet de la rotation d'un pignon; une timonerie partant d'une extrémité de la barre à crémaillère, timonerie de laquelle est dérivé un mouvement de sortie de direction; une enve- loppe flexible s'étendant de la timonerie jusqu'au carter pour former entre eux une enceinte fermée herméti- quement, qui permet un déplacement longitudinal de la barre à crémaillère; une bague montée dans le carter et dans laquelle la barre à crémaillère est portée et peut coulisser pour effectuer son déplacement longitu- dinal; des moyens de retenue de la bague longitudinale- ment par rapport au carter; ladite bague présentant un évidement périphérique adjacent à la paroi du carter et un conduit s'étendant longitudinalement, qui établit une communication entre l'évidement et l'intérieur de l'enveloppe, un bouchon tubulaire étant disposé dans une ouverture de la paroi du carter afin de communi- quer avec l'évidement périphérique pour que l'intérieur de l'enveloppe puisse respirer au moyen du conduit 5 et de l'évidement périphérique, à travers le bouchon tubulaire, pendant un déplacement longitudinal de la barre à crémaillère. Selon la présente invention, il est envisagé que la bague portant longitudinalement la barre à cré- maillère soit positionnée dans le carter de la barre à crémaillère, habituellement dans un logement approprié ou par une fixation mécanique, afin que l'évidement périphérique de la bague se place automatiquement en alignement latéral avec l'ouverture du carter de la barre à crémaillère, ouverture dans laquelle le bouchon tubulaire est monté, afin que l'enveloppe flexible (qui, pour plus de commodité, est appeléeci-après souf- flet) puisse respirer à travers le bouchon par l'inter- médiaire du conduit s'étendant longitudinalement (qui est en communication constante avec l'intérieur du soufflet) et de l'évidement périphérique de la bague. En conséquence, la bague peut être une pièce moulée relativement simple, le conduit longitudinal étant réalisé, par exemple, sous la forme d'une ou plusieurs gorges dans sa périphérie extérieure. La bague sert donc à la fois à supporter la barre à crémaillère à l'intérieur du carter tubulaire et à établir une communi- cation par laquelle le soufflet qui lui est adjacent peut respirer soit vers l'atmosphère, soit, au moyen d'un tuyau ou conduit extérieur partant du bouchon (et pouvant être réalisé d'une seule pièce avec lui), vers un second soufflet situé à l'extrémité opposée de la barre à crémaillère. Lorsque le soufflet est destiné à respirer vers l'atmosphère, il est avantageux que le bouchon tubulaire communique avec ou comprenne un filtre à air à travers lequel le soufflet respire. La bague peut comporter des moyens d'étanchéité à l'inté- rieur du carter tubulaire et entre l'intérieur du souf- flet et une chambre située dans le carter tubulaire, du côté de la bague éloigné du soufflet. Un tel agence- ment est particulièrement avantageux lorsque le mécanis- me est du type assisté et que la chambre, située du côté de la bague éloigné du soufflet, peut former une chambre à pression de fluide qui fait partie d'un dispo- sitif à piston et cylindre destiné à fournir la force d'assistance à la direction d'une manière classique. Le bouchon tubulaire s'étend avantageusement à travers la paroi du carter pour faire saillie latérale- ment dans l'évidement périphérique de la bague. Pour faciliter le positionnement et la retenue du bouchon tubulaire dans l'ouverture, le bouchon est commodément conçu pour s'enclencher élastiquement avec la paroi du carter, dans l'ouverture. Lorsque, comme montré précédemment, le bouchon tubulaire s'enclenche dans l'évidement périphérique de la bague, cet enclenchement peut servir à empêcher la bague de se déplacer longitu- dinalement par rapport au carter. Habituellement, la bague présente une forme globalement cylindrique ou une section transversale circulaire (par exemple sous la forme d'un cylindre épaulé) et elle est positionnée dans une partie de forme complémentaire du carter, tandis que l'évidement périphérique est annulaire. Ceci a pour avantage d'éviter d'avoir à déterminer avec précision l'orientation en rotation de la bague par rapport au carter pour assurer que l'ouverture ménagée dans la paroi du carter coïncide avec l'évidement annulaire (pourvu que la bague soit positionnée longitudinalement de façon appropriée à l'intérieur du carter tubulaire). Bien qu'il soit référé ci-dessus à un bouchon tubulaire, il convient de noter que ceci peut être étendu à une forme de bouchon qui est de nature tubulaire afin que l'enveloppe puisse respirer à travers ce bou- chon; par exemple, le bouchon peut comprendre sensible- ment une matière poreuse à travers laquelle l'air peut passer (sans nécessiter la présence d'un trou) afin que le bouchon puisse assumer luimême la fonction de filtre à air. Il convient également de -réaliser que le bouchon peut, par exemple, être métallique et soudé ou autrement fixé en position sur le carter. Une forme de réalisation de la présente invention, appliquée à un mécanisme de direction assistée à crémaillère et pignon, comportant des timoneries de sortie de direction à chaque extrémité de la barre à crémaillère, et conçue conformément à l'invention, sera à présent décrite à titre d'exemple seulement en référenee aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle du mécanisme; - la figure 2 est une coupe longitudinale à échelle agrandie d'une partie du mécanisme de la figure 1, montrant une bague dans laquelle la barre à crémaillère est portée longitudinalement; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective de la bague dans laquelle la barre à crémaillère est portée; et - la figure 5 est une vue en perspective d'un bouchon tubulaire à travers lequel un soufflet du mécanisme est destiné à respirer.. Le mécanisme de direction à crémaillère et pignon, représenté en 1 sur la figure 1, est principa- lement de forme classique comportant un carter 2 de pignon dans lequel est monté de façon à pouvoir tourner un pignon 8 en prise avec une crémaillère formée sur une barre 5 s'étendant longitudinalement, afin qu'une rotation du pignon provoque un déplacement longitudinal de la barre à crémaillère par rapport au carter du pignon. Une partie extrême 10 de la barre à crémaillère sort du carter 2 du pignon, tandis qu'une partie extrême opposée 9 de la barre à crémaillère s'étend à travers un carter 11, globalement cylindrique, de barre à cré- maillère, réalisé sous la forme d'un prolongement du carter 2 du pignon. Les extrémités 9 et 10 de la barre à crémaillère sortent des extrémités tubulaires 15 et 16 des carters 11 et 2, respectivement, et sont accouplées, par l'intermédiaire de joints à rotule 17 et 18, à des barres ou biellettes de direction 19 et 20, respectivement. Les biellettes de direction 19 et 20 constituent des timoneries de sortie par lesquelles une manoeuvre de direction est effectuée lors d'une rotation du pignon 8, d'une manière classique. Un souf- flet tubulaire 22 du type accordéon, de forme symétrique classique, habituellement moulé en matière plastique ou en matière du type caoutchouc, s'étend entre la biellette 20 et le carter 2 du pignon. Un soufflet 21 de type similaire est prévu entre la biellette 19 et l'extrémité adjacente du-carter tubulaire 11. Les soufflets 21 et 22 sont reliés fixement aux éléments entre lesquels ils s'étendent respectivement afin de former des enceintes et d'empêcher l'entrée de corps étrangers dans les carters 2 et Il et jusqu'aux joints à rotule 17 et 18. Le mécanisme 1 de direction est du type assisté et il comprend un groupe à piston et cylindre à double effet, comprenant un piston 24 monté sur la barre 5 à crémaillère et pouvant coulisser longitudinale- ment et de façon étanche à l'intérieur du carter 11, et des chambres 23 de pression de fluide situées sur les c6tés opposés de ce piston. Les chambres 23 sont mises sous pression et évacuées de façon appropriée et classique pour fournir la force d'assistance en fonction de la rotation du pignon 8. Les chambres 23 sont formées par le piston 24 et le carter tubulaire 11, dans un cas avec une bague 6 d'appui et dans l'autre cas avec une bague 7 d'appui. Chacune des bagues 6 et 7 est globalement cylindrique et est logée, par ajustement serré, dans une partie de forme complémentaire du carter tubulaire 11. La barre à crémaillère 5 peut coulisser longitudinalement à travers les bagues 6 et 7 qui l'empêchent de se déplacer latéralement, en même temps qu'elles sont retenues de façon à ne pas pouvoir se déplacer longitudinalement par rapport au carter 11. Chaque bague présente un évidement annulaire extérieur 32 dans lequel est logé un Joint annulaire 33 destiné à assurer l'étanchéité avec le carter 11, et un évidement annulaire intérieur 29 dans lequel est logé un Joint annulaire 30 destiné à assurer l'étan- chéité avec la barre à crémaillère 5. La présente invention, dans la mesure o elle a trait à la forme de réalisation décrite, porte principalement sur l'agencement de la bague 7 et sera mieux appréciée en référence aux figures 2 à 4. La bague 7, qui est commodément réalisée, par exemple, 2 591177 par moulage en matière plastique, présente un évidement annulaire 42 ménagé dans sa surface cylindrique extérieu- re. Trois gorges 39 en cul-de-sac, espacées sur la périphérie de la bague, s'étendent axialement à la bague, dans sa surface extérieure, afin d'établir une communication entre l'évidement annulaire 42 et l'extré- mité de la bague adjacente au soufflet 21. La bague étant positionnée et retenue dans le carter tubulaire 11 comme montré sur la figure 2, l'évidement annulaire 42 est disposé de façon à coincider (en alignement radial ou transversal) avec une ouverture circulaire 43 ménagée dans la paroi du carter 11. Dans le présent exemple, la bague 7 est commodément positionnée et retenue de façon à ne pas pouvoir se déplacer longitudi- nalement dans le carter 11 par un cavalier 38 en fil métallique façonné en U, qui est introduit dans des trous de la paroi du carter 11 afin que les branches du cavalier chevauchent en fait la bague 7 en passant sur des côtés diamétralement opposés de celles-ci et soient logés dans un évidement annulaire 37 ménagé dans la surface extérieure de la bague. La mise en place du cavalier 38 pour retenir la bague 7 sert à positionner cette dernière longitudinalement afin que l'évidement annulaire 42 coincide avec la position de l'ouverture 43 de la paroi du carter 11. Du fait de la présence des évidements annulaires 37 et 42, il apparaît inutile d'orienter en rotation la bague 7 à l'intérieur du carter 11 pour lui donner une position particulière quelconque. Un bouchon tubulaire 44, dispo- sé dans l'ouverture 43, présente un alésage 45 qui établit une communication constante avec l'évidement annulaire 42. Le bouchon 44 est commodément moulé en matière plastique et comporte une tête tronconique 44' qui s'enclenche élastiquement sur la paroi du carter 11, dans l'ouverture 43, comme montré sur la figure 3. Pendant un déplacement longitudinal de la barre à crémaillère 5 à travers la bague 7, il apparaît que la chambre formée à l'intérieur du soufflet 21 s'expanse et se contracte alternativement (tandis que la chambre située à l'intérieur du soufflet 22 se contracte et s'expanse alternativement et respectivement) et, pour éviter les variations de pression à l'intérieur du soufflet 21, on permet à l'intérieur de ce dernier de respirer par sa communication constante avec l'alésage 45 du bouchon tubulaire 44 par l'intermédiaire des gorges axiales 39 et de l'évidement annulaire 42. L'alésage 45 du bouchon tubulaire peut communiquer avec l'atmosphère, auquel cas il est avanta- geux d'associer au bouchon 44 un filtre (non représenté) à travers lequel l'air est aspiré vers l'intérieur du soufflet 21. Cependant, dans le présent exemple, l'alésage du bouchon 44 communique constamment par l'intermédiaire d'un tuyau ou tube 25, qui s'étend le long de l'extérieur du carter 11, avec un orifice 46 ménagé dans le carter 2 du pignon, lequel orifice 46 est en communication constante avec la chambre inté- rieure du soufflet 22. Grâce à ce dernier agencement, les intérieurs des soufflets 21 et 22 peuvent respirer de l'un vers l'autre en un circuit fermé hermétiquement lors d'un déplacement longitudinal de la barre à crémail- lère. En l'absence du tube 25, le soufflet 22 peut respirer vers ltatmosphère par l'intermédiaire de l'orifice 46 (par l'intermédiaire, comme précédemment et avantageu- sement, d'un filtre à air). Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme de direction décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de direction à crémaillère et pignon, caractérisé en ce qu'il comporte une barre (5) à crémaillère pouvant être déplacée longitudinalement à l'intérieur d'un carter tubulaire (11) sous l'effet d'une rotation d'un pignon (8); une extrémité (9) de la barre à crémaillère comportant une timonerie (19) qui en part et de laquelle est dérivé un mouvement de sortie de direction; une enveloppe flexible (21) s'étendant de la timonerie jusqu'au carter pour former entre eux une enceinte fermée hermétiquement qui permet un déplacement longitudinal de la barre à crémaillère; une bague (7) montée dans le carter et a l'intérieur de laquelle la barre à crémaillère est portée et peut coulisser pour effectuer son déplacement longitudinal; des moyens (37, 38) retenant la bague longitudinalement par rapport au carter; ladite bague présentant un évidement périphérique 42 adjacent à la paroi du carter et un conduit (39) s'étendant longitudinalement et qui établit une communication entre l'évidement et l'intérieur de l'enveloppe, un bouchon tubulaire (44) étant disposé dans une ouverture (43) de la paroi du carter afin de communiquer avec l'évidement périphérique pour que l'intérieur de l'enveloppe puisse respirer par l'intermédiaire du conduit et de l'évidement périphé- rique, à travers le bouchon tubulaire, pendant un dépla- cement longitudinal de la barre à crémaillère. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit s'étendant longitudina- lement dans la bague comprend au moins une gorge longitu- dinale (39) adjacente à la paroi du carter. 3. Mécanisme selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bague comprend des moyens d'étanchéité (30, 33) situés à l'intérieur du carter pour former un joint entre l'intérieur de l'enve- loppe adjacente et une chambre (23) située dans le carter, du côté de la bague éloigné de ladite enveloppe. 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre située dans le carter comprend une chambre (23) a pression de fluide formant une partie d'un groupe à piston (24) et cylindre destiné à fournir la force d'assistance à la direction. 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouchon tubulaire s'enclenche élastiquement avec la paroi du carter à l'intérieur de l'ouverture. 6. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouchon tubulaire s'étend à travers la paroi du carter pour faire saillie latéralement dans l'évidement péri- phérique. 7. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bouchon tubulaire s'engage à l'intérieur de l'évidement périphérique pour empêcher la bague de se déplacer longitudinalement par rapport au carter tubulaire. 8. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens destinés à empêcher la bague de se déplacer longitudinalement par rapport au carter tubulaire servent à positionner l'évidement périphérique afin qu'il coinci- de avec l'ouverture de montage du bouchon tubulaire. 9. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens destinés à empêcher la bague de se déplacer longitudinalement par rapport au carter tubulaire com- prennent un cavalier 38 qui s'étend latéralement à travers la paroi du carter et qui coopère avec le second évidement périphérique 37 ménagé dans la bague à proximi- té immédiate de la paroi du carter. 13 -2591177 10. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague est globalement cylindrique ou de section transver- sale circulaire et est positionnée à l'intérieur d'une partie du carter de forme complémentaire, l'évidement ou les évidements périphériques de la bague, adjacents à la paroi du carter, étant annulaires. 11. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouchon tubulaire communique avec, ou comprend, un filtre à air à travers lequel l'ilntérieur de l'enveloppe respire vers l'atmosphère. 12. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte deux timoneries (19, 20) partant chacune d'une extrémité de la barre à crémaillère, et deux enveloppes flexibles (21, 22) qui sont associées chacune à une timonerie, le bouchon tubulaire (44) associé à la bague adjacente à l'une desdites enveloppes étant en communication hermétique avec l'intérieur de l'autre enveloppe afin que les deux enveloppes flexibles puissent respirer l'une vers l'autre et par l'intermédiaire du bouchon lors d'un déplacement longitudinal de la barre à crémail- lère.