Brevet FR2721575A1 — publié le 19951229

L'invention concerne une direction à crémail- lère assistée par servomoteur, comprenant une crémaillère à denture hélicoïdale et un pignon à denture hélicoïdale coopérant avec elle. Une telle direction est décrite par exemple dans le document DE 41 26 020 Ai. La denture hélicoïdale sert d'une part à assurer une transmission de forces sans à-coups entre le pignon et la crémaillère. D'autre part, les forces produites entre les dentures sont utilisées pour déplacer le pignon, monté élastiquement dans le sens axial, dans l'une ou l'autre direction suivant le sens de rotation. Ce déplacement du pignon est exploité pour ac- tionner un dispositif de servovalve commandant un servo- moteur hydraulique destiné à soutenir les efforts manuels de direction. Un dispositif de même principe fait l'objet du document EP 01 92 641 B1. Par le document DE 42 03 335 Ai, il est connu, s agissant de directions à crémaillère du type indiqué au début, de monter le pignon pivotant du fait que le côté relié à l'arbre de direction du pignon est supporté rota- tif dans un palier fixe et que l'autre côté du pignon est supporté rotatif dans un palier libre. Le pivotement forcé du pignon dans l'une ou l'autre direction, se pro- duisant à la transmission de forces entre le pignon et la crémaillère, est utilisé dans ce cas pour actionner des servovalves commandant un servomoteur hydraulique. En principe, il est également possible d'ac- tionner les servovalves au cas o le pignon est monté axialement et radialement immobile. Par le document DE 30 43 968 C2 par exemple, il est connu de réaliser l'arbre de direction avec des par- ties pouvant être tournées dans une mesure limitée l'une par rapport à l'autre et d'exploiter la rotation relative de ces parties pour actionner des soupapes. S'il s'agit de véhicules automobiles fabriqués en série, les parties mutuellement rotatives de l'arbre de direction forment fréquemment un tiroir rotatif per- mettant de commander le servomoteur hydraulique. Le but de l'invention est de créer un type de commande d'un servomoteur qui convienne particulièrement à des directions à crémaillère. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que des mouvements rotatifs de la crémaillère, pouvant être tournée dans une mesure limitée par rapport à son axe longitudinal, servent à actionner des organes de commande du servomoteur, et plus particulièrement par le fait que la crémaillère est disposée rotative dans une mesure limitée par rapport à son axe longitudinal et tourne dans l'une ou l'autre direction suivant la direc- tion des forces transmises entre le pignon et la crémail- lère, et que ce mouvement de rotation actionne un dispo- sitif de commande du servomoteur. L'invention est basée sur la constatation que lors de transmission de forces entre le pignon et la cré- maillère, un couple tendant à la faire tourner est exercé sur la crémaillère en raison de la denture hélicoïdale, couple dont le sens dépend du sens de rotation du pignon. Ce mouvement de rotation de la crémaillère se produit pratiquement de façon inévitable dans les direc- tions à crémaillère parce que cette dernière est pressée élastiquement contre le pignon, ceci afin d'éviter du jeu d'engrènement, et que la crémaillère peut donc également s'écarter par sa rotation à l'encontre de la force élas- tique qui la pousse contre le pignon. De cette manière, on peut utiliser pour la mise en oeuvre de l'invention, des directions à crémaillère classiques dont le principe de construction reste in- changé; il suffit qu'il y ait des éléments déplacés par ou ensemble avec la crémaillère et qui effectuent un mouvement dont l'amplitude est analogue au mouvement de rotation de la crémaillère. Selon un mode de réalisation préféré de l'in- vention, on peut prévoir à cet effet un levier couplé à la crémaillère, disposé radialement par rapport à elle et qui pivote suivant la rotation de la crémaillère. L'agencement est de préférence tel que le le- vier peut se déplacer en translation par rapport à la crémaillère, dans le sens de la longueur de celle-ci, de sorte que le levier n'est pas obligé de participer aux mouvements de translation de la crémaillère. Un avantage particulier de l'invention est que la crémaillère est capable d'effectuer autour de son axe des basculements ou rotations d'une amplitude relative- ment grande, de sorte que la commande du servomoteur est réalisable sans problèmes par de grandes courses d'ac- tionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation particulièrement préférés, mais nullement limitatifs, ainsi que des des- sins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe de la direction à crémaillère selon l'invention, prise suivant un plan transversal à l'axe longitudinal de la crémaillère; - la figure 2 est une coupe prise suivant la ligne II-II de la figure 1; et - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. La direction représentée est destinée à un vé- hicule automobile dont le volant non représenté agit par l'intermédiaire d'un arbre de direction non représenté sur un pignon 1 coopérant avec une crémaillère 2. Le pi- gnon 1 et la crémaillère 2 possèdent des dentures héli- coïdales ajustées l'une dans l'autre. La crémaillère 2 est ainsi soumise obligatoirement à un couple de rotation plus ou moins grand lorsque des forces sont transmises entre le pignon 1 et la crémaillère 2. Le sens de ce couple dépend du sens de rotation du pignon 1 ou de la direction de translation de la crémaillère 2. Conformément à l'invention, la crémaillère 2 est montée rotative dans une mesure limitée par rapport à son axe longitudinal. Ainsi est créée la possibilité d'actionner, par le mouvement de rotation de la crémail- lère 2, un dispositif de servovalve 3 ou d'autres organes de commande d'un servomoteur, de telle sorte que l'effort de manoeuvre à appliquer au volant est diminué. Pour le couplage de commande entre la crémaillère 2 et le dispositif de servovalve 3, la première possède, sur son côté opposé à la denture, une face plane de transmission de force 4 qui s'étend dans le sens de la longueur de la crémaillère 2 et contre laquelle est disposé glissant, par une face antagoniste, un levier 5 monté pivotant autour de l'axe longitudinal de la crémaillère 2. Dans une vue de dessus du côté denté de la cré- maillère 2, le levier 5 est placé latéralement à côté du pignon 1 et s'étend par un prolongement latéral 6 - ap- pliqué contre la face de transmission de force 4 de la crémaillère 2 - sous le pignon 1 dans la zone de la cré- maillère 2. La section droite du prolongement 6 a la forme d'un segment circulaire, lequel est prolongé par les flancs latéraux 7 en arc de cercle de la crnémaillère 2. Sur le côté opposé au pignon 1 de la crémail- lère 2, on a prévu un piston de poussée 9 qui est chargé par un ressort hélicoïdal de compression 8 en direction de la crémaillère 2 et présente dans son extrémité côté crémaillère un logement concave 9', à peu près semi-cir- culaire en section droite, pour la réception de la cré- maillère 2 ainsi que du prolongement 6. Donc, d'un côté, le piston de poussée 9 presse le prolongement 6 du levier 5 en permanence contre la face de transmission de force 4 de la crémaillère 2, si bien que le prolongement 6 et par suite également le le- vier pivotant 5 suivent les mouvements de rotation ou de basculement de la crémaillère 2 autour de son axe longi- tudinal. D'un autre côté, la crémaillère 2 est poussée par le piston 9 contre le pignon 1, de sorte qu'aucun jeu d'engrènement ne peut se produire. Afin que le levier 5 soit supporté immobile dans le sens de l'axe de la crémaillère 2, il est guidé et peut glisser entre deux faces de guidage 10 formées parallèlement à un plan radial de la crémaillère 2 sur un boîtier 11 recevant la crémaillère et le piston de pous- sée 9. Ce boîtier 11 peut également contenir le disposi- tif de servovalve 3. Il convient que la crémaillère 2 soit prolongée à ses extrémités par des embouts 15 (dont l'un seulement est visible sur la figure 2) reliés à la crémaillère de façon à pouvoir tourner facilement (sous un faible frot- tement) par rapport à elle, de manière que des couples notables ne puissent pas être transmis entre les embouts et la crémaillère 2, par rapport à l'axe de cette der- nière, mais que la liaison en direction axiale soit au- tant que possible sans jeu. Il convient en outre que les embouts 15 soient guidés et puissent coulisser dans des guidages séparés (non représentés). Par l'intermédiaire des embouts 15, la crémail- lère 2 peut être reliée de pratiquement n'importe quelle façon à des parties de timonerie ou analogues, telles que des barres de connexion, d'une direction de véhicule au- tomobile. Grâce à la liaison permettant une rotation fa- cile entre les embouts 15 et la crémaillère 2, ces par- ties de timonerie ne peuvent exercer aucun couple sur la crémaillère 2 par rapport à son axe longitudinal. Les mouvements de rotation ou de basculement de la crémail- lère sont ainsi provoqués exclusivement par les forces à transmettre entre le pignon 1 et la crémaillère 2. REVENDICATIONS 1. Direction à crémaillère assistée par servo- moteur, comprenant une crémaillère à denture hélicoïdale et un pignon à denture hélicoïdale coopérant avec elle, caractérisée en ce que la crémaillère (2) est disposée rotative dans une mesure limitée par rapport à son axe longitudinal et tourne dans l'une ou l'autre direction suivant la direction des forces transmises entre le pi- gnon (1) et la crémaillère (2), et que ce mouvement de rotation actionne un dispositif de commande du servomoteur. 2. Direction à crémaillère selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la crémaillère (2) est couplée à un levier (5) qui est essentiellement non rota- tif par rapport à l'axe de la crémaillère. 3. Direction à crémaillère selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que, au moyen d'un élément de poussée (9) pressant la crémaillère (2) contre le pignon (1), le levier (5) est pressé par une face plane agencée sur lui contre une face plane (4) formée à l'opposé de la denture sur la crémaillère (2). 4. Direction à crémaillère selon la revendica- tion 2 ou 3, caractérisée en ce que le levier (5) possède, dans la zone de l'élément de poussée (9), un prolongement latéral (6) dont la section droite affecte la forme d'un segment circulaire, lequel est prolongé par des flancs latéraux (7) en arc de cercle de la crémaillère (2), et que le prolongement (6) et la crémaillère (2) sont montés rotatifs ensemble, autour de l'axe longitudinal de la crémaillère (2), dans un logement concave (9') en arc de cercle ménagé dans l'élément de poussée. 5. Direction à crémaillère selon la revendica- tion 3 ou 4, caractérisée en ce que l'élément de poussée (9) est disposé sur le côté de la crémaillère (2) opposé à celui o se trouve le pignon (1).