Brevet FR2675454A1 — publié le 19921023

La présente invention concerne un dispositif de braquage des roues directrices d'un véhicule et notamment d'un véhicule automobile. On connalt des systèmes de direction permettant le braquage aussi bien des roues avant que des roues arriere. La transmission aux roues avant du mouvement de direction imprimé au volant est assurée de façon générale par l'intermédiaire d'un pignon solidaire de I'extrémité d'un arbre de direction (ou colonne de direction) relié au volant du véhicule, ledit pignon étant en prise sur une crémaillère de direction. Cette crémaillère est reliée par ses deux extrémités opposées aux timoneries respectives de deux roues d'un même train de roues directrices, et est susceptible de se déplacer longitudinalement dans un bottier de direction lors de la rotation de l'arbre de direction sous l'effet de la manoeuvre du volant. Ce déplacement de la crémaillère vers la droite ou vers la gauche provoque de façon connue en soi le braquage souhaité des roues avant. La transmission du mouvement de direction entre le train de roues avant et le train de roues arrière est réalisée également de manière connue en soi par l'intermédiaire d'un arbre de transmission relié en rotation par l'une de ses extrémités à l'arbre de direction par un système d'engrenage, tandis que son autre extrémité comporte un pignon s'engrénant avec une autre crémaillère équipant le train de roues arrière du véhicule. On connut par exemple du document de brevet FR-2 510506, un système de direction du type décrit ci-dessus, dans lequel la transmission de mouvement entre les deux trains de roues est assurée par un arbre de transmission comportant à l'une de ses extrémités un pignon d'engrenage en prise sur la crémaillère au voisinage de l'une de ses extrémités, alors que le pignon solidaire de l'arbre de direction pour le braquage des roues avant, engrène avec la crémaillère au voisinage de son autre extrémité de sorte que ledit arbre de transmission s'détend longitudinalement, sensiblement dans le plan médian du véhicule. Il en résulte qu'il est nécessaire de prévoir une denture de crémaillère relativement longue ou bien une denture supplémentaire à la denture engrénant avec le pignon solidaire de l'arbre de direction.En outre, cette disposition occasionne des risques d'interférence entre l'arbre de transmission précité d'une part, et des dispositifs d'échappement et un arbre de transmission du couple du moteur aux roues motrices arrière du véhicule d'autre part. Ceci est d'autant plus vérifié que les systèmes de direction de ce type sont souvent associés à des dispositifs d'assistance de direction mettant en oeuvre des vérins hydrauliques et des conduits hydrauliques s'étendant transversalement au véhicule au voisinage du bottier de direction. On connut également par le document de brevet US-1-1882542 un système de direction des roues directrices d'un véhicule, dans lequel un arbre de direction comporte à l'une de ses extrémités un pignon conique engrenant avec un autre pignon conique solidaire d'un arbre relié à un système à levier pivotant agissant sur le braquage des roues avant, ledit pignon solidaire de l'arbre de direction étant également en prise avec un pignon conique solidaire dtun arbre de transmission de la direction aux roues arrière, dont la rotation peut être empêchée par l'actionnement d'un levier de commande. Or ce système n'utilise pas le principe de la crémaillère, d'où il résulte un système plus compliqué et peu fiable. La présente invention résout ces problèmes en proposant un dispositif de braquage des roues directrices d'un véhicule, notamment pour véhicule automobile, avec ou sans assistance de direction, de conception simple et peu onéreuse et d'encombrement particulièrement réduit. A cet effet la présente invention a pour objet un dispositif de braquage des roues directrices d'un véhicule, notamment pour véhicule automobile du genre comportant d'une part, un arbre de direction relié au volant du véhicule et solidaire d'un pignon engrénant avec une crémaillère de direction s'étendant transversalement au véhicule et susceptible de coulisser dans un boîtier de direction en étant reliée par ses deux extrémités respectivement aux organes de timonerie de deux roues d'un premier train de roues directrices de façon à transformer le mouvement de rotation de l'arbre de direction en un mouvement de translation de la crémaillère assurant le braquage desdites roues lors de la manoeuvre du volant, d'autre part un arbre de transmission relié par l'une de ses extrémités à la timonerie d'un second train de roues directrices, s'étendant longitudinalement entre les deux trains de roues précités et comportant à son autre extrémité un engrenage pour assurer la transmission du mouvement de direction du volant au second train de roues directrices, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'engrenage précité est constitué par un premier pignon conique solidarisé en rotation avec le pignon engrénant avec la crémaillère précitée, monté rotatif dans le bottier de direction, et engrénant avec un second pignon conique, lequel est monté également rotatif dans le bottier de direction et est solidaire d'un arbre de renvoi incliné par rapport au plan longitudinal médian du véhicule et relié à l'arbre de transmission précité par l'intermédiaire d'un joint assurant la transmission du mouvement de rotation de l'arbre de renvoi à l'arbre de transmission, ledit arbre de transmission s'étendant notamment parallèlement à et à une certaine distance du plan médian longitudinal du véhicule. Ainsi on voit déjà que grâce à l'invention, la longueur de la crémaillère peut être considérablement réduite par rapport aux dispositifs antérieurs, et que le plan médian longitudinal du véhicule peut être libéré afin d'écarter les risques d'interférence entre d'une part l'arbre de transmission de la direction et d'autre part les systèmes de transmission du couple moteur, ligne d'échappement, etc... Suivant une réalisation particulière de l'invention, le pignon engrénant avec la crémaillère et tournant dans deux roulements du bolier comporte à son extrémité opposée à celle reliée à l'arbre de direction, des cannelures coopérant avec des canelures correspondantes du premier pignon conique dont le moyeu porte l'un des deux roulements. Des roulements sont prévus entre le boîtier et l'arbre de renvoi solidaire du second pignon conique, ledit arbre de renvoi étant monté avec ces roulements dans une douille emmanchée et vissée dans un alésage du boîtier. On remarquera qu'une valve d'assistance peut être associée au pignon d'engrénement avec la crémaillère, ladite valve étant reliée à un vérin d'assitance hydraulique s'étendant parallèlement à et au voisinage de ladite crémaillère. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de dessus du système de direction de l'invention pour le braquage aussi bien des roues avant que des roues arrière d'un véhicule automobile - la figure 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, illustrant plus particulièrement le boîtier de direction de la figure précédente, le passage des lignes de transmission du couple moteur au train de roues arrière, et de la ligne d'échappement du véhicule - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure précédente ; et - la figure 4 est une vue en coupe selon le plan passant par les axes respectivement des deux pignons coniques de l'invention. En se reportant à la figure 1, on voit un système de direction 1 pour le braquage des roues avant 3, 4 et des roues arrière 5, 5a d'un véhicule automobile, et constitué d'un volant 2 relié à un arbre de direction 7 (ou colonne de direction), lequel arbre 7 est monté rotatif dans un boîtier de direction 10 dans lequel peut translater une crémaillère de direction 13. Cette crémaillère 13 est reliée par chacune de ses extrémités opposées entourées par un soufflet de protection 32, 42, à une barre d'accouplement 31, 41 articulée sur un bras 30, 40 relié à l'une des roues avant 3, 4.De manière connue en soi, cette crémaillère 13 est constituée dtune tige rectiligne dentée sur laquelle engrène un pignon 70 solidaire de l'extrémité de l'arbre de direction précité 7, de telle façon que le mouvement de rotation imprimé au volant de direction 2 lors de sa manoeuvre soit transformé en un mouvement de translation de la crémaillère 13 entraînant le braquage des roues avant 3, 4. Dans cette forme particulière de réalisation de l'invention, le système de direction des roues arrière 5, 5a du véhicule comprend également une crémaillère 130, un boltier de direction 110, et des barres 51, 61 et bras 50, 60 d'accouplement. La transmission du mouvement de rotation entre les deux essieux est réalisée par l'intermédiaire d'un arbre de transmission 6 comportant à l'une de ses extrémités un pignon 120 engrénant avec la crémaillère 130 du train de roues arrière 5, 5a tandis que son autre extrémité est reliée selon l'invention, par l'intermédiaire d'un joint de transmission 63, à un arbre de renvoi 62, monté rotatif dans le boîtier de direction 10 et comportant à son extrémité non reliée audit joint 63, un pignon conique (non visible sur cette figure) engrénant avec un autre pignon conique solidaire en rotation de l'arbre de direction 7 relié au volant 2. (Les pignons coniques précités sont visibles sur la figure 4). On voit sur les figures 1 et 2 que l'arbre de renvoi 62 prend une position inclinée par rapport au plan longitudinal médian du véhicule et que l'arbre de transmission 6 s'étend parallèlement à ce plan à une certaine distance de façon à permettre le passage d'un arbre de transmission du couple moteur 8, dans le cas d'une application de l'invention à un véhicule à quatre roues motrices, ou bien d'une ligne d'échappement 9, comme ceci est plus particulièrement illustré sur les figures 2 et 3, sur lesquelles on peut également localiser une valve d'assistance hydraulique 101 reliée à un vérin d'assistance de direction 100. On voit sur la figure 4 que le boîtier de direction 10 comporte trois logements dans lesquels sont respectivement montés rotatifs la crémaillère 13, le pignon 70 d'engrènement avec cette crémaillère 13, et l'arbre de renvoi 62 associé à l'un des pignons coniques précités 12. Ce pignon 70 engrénant avec la crémaillère 13, comporte à son extrémité opposée à celle reliée à l'arbre de direction (non représenté) des cannelures 71 sur lesquelles sont emmanchées serrées des cannelures correspondantes prévues sur le moyeu d'un pignon conique 11 dit premier. Des roulements à billes 14 sont montés dans des évidements prévus à cet effet dans le boltier 10, un circlips 15 immobilisant le premier des roulements à billes 14 et le moyeu du pignon conique précité 11. Le second pignon conique 12 engrène avec le premier pignon conique précité 11 et est solidaire de l'arbre de renvoi 62, l'ensemble étant monté rotatif dans le boîtier 10 grâce à un roulement à aiguilles 16 et un roulement à billes 17 logés et immobilisés dans une douille 19 dont la surface externe 22 est partiellement filetée de manière à pouvoir être vissée dans une partie filetée d'un alésage 180 du boîtier de direction 10, un contre-écrou de blocage 20 étant vissé sur la partie externe de la douille 19. Lors du montage, la crémaillère 13 étant positionnée dans le boîtier 10, on procède à l'insertion du pignon 70 à valve d'assistance intégrée dans son logement de façon à ce qu'il engrène avec la crémaillère 13, puis l'ensemble comprenant le premier pignon conique 11 le premier roulement 14 et le circlips 15 est emmanché serré sur les cannelures précitées 71. Puis on procède à l'insertion du second pignon conique 12 et de son arbre de renvoi associé 62 préalablement monté avec les roulements 16 et 17 dans la douille précitée 19, en emmanchant celle-ci dans l'alésage 180 du boltier de direction 10 prévu à cet effet, et en la vissant dans la partie filetée de cet alésage. La position axiale souhaitée du pignon 12 étant obtenue, la douille 19 est bloquée en position par le serrage du contre-écrou 20. il est à noter la possibilité de disposer des carters de protection 24, 25 autour des pignons coniques et à l'extrémité extérieure de la douille 19. On a donc réalisé grâce à l'invention, un dispositif de braquage des roues directrices d'un véhicule, permettant de libérer un espace dans le plan médian du véhicule pour permettre le passage sans risque d'interférence, des organes de transmission du couple moteur, et des lignes d'échappement, ce dispositif présentant une certaine compacité optimisant sa fiabilité de fonctionnement et sa mise en place. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de braquage des roues directrices d'un véhicule, notamment pour véhicule automobile, du genre comportant d'une part, un arbre de direction relié au volant du véhicule et solidaire d'un pignon engrénant avec une crémaillère s'étendant transversalement au véhicule et susceptible de coulisser dans un boîtier de direction en étant reliée par ses deux extrémités respectivement aux organes de timonerie de deux roues d'un premier train de roues directrices de façon à transformer le mouvement de rotation de l'arbre de direction en un mouvement de translation de la crémaillère assurant le braquage des roues lors de la manoeuvre du volant, d'autre part un arbre de transmission relié par l'une de ses extrémités à la timonerie d'un second train de roues directrices, s'étendant longitudinalement entre les deux trains de roues précitées, et comportant à son autre extrémité un engrenage pour assurer la transmission du mouvement de direction du volant au second train de roues directrices, caractérisé en ce que l'engrenage précité est constitué d'un premier pignon conique (11) solidarisé en rotation avec le pignon (70) engrenant avec la crémaillère précitée (13) monté rotatif dans le boîtier de direction (10), et engrenant avec un second pignon conique (12), lequel est également monté rotatif dans le boîtier de direction (10) et est solidaire d'un arbre de renvoi (62) incliné par rapport au plan longitudinal médian (X-X) du véhicule et relié à l'arbre de transmission précité (6) par l'intermédiaire d'un joint de transmission (63). 2. Dispositif de braquage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre de transmission (6) s'étend parallèlement à et à une certaine distance du plan médian longitudinal (X-X) du véhicule. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le pignon (70) engrénant avec la crémaillère (13) et tournant dans deux roulements (14) du boîtier (10) comporte à son extrémité opposée à celle reliée à l'arbre de direction (7) des cannelures (71) coopérant avec des cannelures correspondantes du premier pignon conique (11) dont le moyeu porte l'un des deux roulements (14). 4. Dispositif de braquage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des roulements (16, 17) sont prévus entre le boîtier précité (10) et l'arbre de renvoi (62) solidaire du second pignon conique précité (12), ledit arbre de renvoi (62) étant monté avec ces roulements (16, 17) dans une douille (19) emmanchée et vissée dans un alésage 180 du boltier (10). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une valve d'assistance (101) est associée au pignon (70) engrénant avec la crémaillère (13), ladite valve étant reliée à un vérin d'assistance hydraulique (100) s'étendant parallèlement à et au voisinage de ladite crémaillère (13).