Brevet FR2737176A1 — publié le 19970131

La présente invention concerne une direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles. Dans une direction à crémaillère pour véhicule automobile, un pignon monté à l'extrémité de la colonne de direction, dans un boîtier de direction, est en prise avec une crémaillère. A ses deux extrémités (droite et gauche), la crémaillère dépasse hors du boîtier de direction et comporte une rotule axiale, par laquelle est articulée une bielle de direction. Aux deux extrémités du boîtier de direction sont montés des soufflets, qui recouvrent les rotules respectives et sont traversés, respectivement, par les bielles de direction. Dans le cas d'une direction assistée, la crémaillère comporte successivement une partie avec denture, venant en prise avec le pignon, et une partie formant tige de vérin d'assistance, qui est pourvue d'un piston annulaire monté coulissant dans un cylindre ménagé dans le boîtier de direction. Les deux chambres du cylindre, situées de part et d'autre du piston, peuvent être alimentées l'une ou l'autre en fluide sous pression, pour réaliser la servo-assistance. Dans une telle direction à crémaillère, il est nécessaire de prévoir une communication d'air permanente entre les soufflets droit et gauche. La présence d'un vérin d'assistance intégré, selon la disposition connue qui vient d'être rappelée, interdit toute communication directe entre les deux soufflets par l'intérieur du boîtier de direction. Pour résoudre cette difficulté, il est possible d'utiliser un tuyau souple, ou un tuyau métallique rigide, reliant entre eux les deux soufflets. Cependant, un tel dispositif s'avère onéreux et encombrant, en raison de la nécessité d'un tuyau supplémentaire, et de raccords appropriés aux deux extrémités de ce tuyau. Une autre technique utilisée consiste à réaliser une communication à travers la crémaillère, par un perçage axial ménagé à l'intérieur de cette crémaillère au moins dans sa partie "vérin" et permettant ainsi la communication d'air. Le problème lié à cette solution consiste dans l'obligation de créer une communication entre le perçage axial de la crémaillère et le volume d'air délimité par chacun des soufflets. A cet effet, la solution généralement retenue consiste à percer vers chaque extrémité de la crémaillère, un canal perpendiculaire à l'axe de la crémaillère mais pouvant aussi être incliné, qui raccorde le perçage axial de la crémaillère à la périphérie de celle-ci. La réalisation de ce canal nécessite une opération d'usinage supplémentaire, selon un axe différent de l'axe d'usinage principal. La présence d'un tel canal fragilise aussi la crémaillère, en créant localement une diminution de la section de matière de cette crémaillère. De plus, l'existence de canaux devant déboucher latéralement sous les soufflets, vers les extrémités de la crémaillère, pénalise l'optimisation de la course de la direction, par rapport à son encombrement. Pour éviter ces inconvénients, on a déjà envisagé de réaliser la communication d'air, vers les extrémités de la crémaillère, en passant par le boîtier de la rotule axiale ce qui évite le forage d'un canal radial ou incliné dans la crémaillère elle-même. Cependant, telle que mise en oeuvre jusqu'à présent, cette solution consistait à réaliser deux trous perpendiculaires l'un à l'autre dans une partie filetée du boîtier de rotule, se vissant sur l'extrémité de la crémaillère, ce qui affaiblissait considérablement la section de cette partie, obligeant de ce fait à augmenter le diamètre du filetage, donc le coût de la pièce. De plus, cette solution particulière nécessitait une forme spéciale d'embout de crémaillère, laissant circuler l'air. La présente invention vise à éliminer aussi les inconvénients de cette dernière solution, en fournissant un moyen de communication d'air passant par le boîtier de rotule axiale, sans pénaliser la solidité de ce boîtier et sans nécessité d'augmenter son encombrement, notamment au niveau de sa partie filetée, ceci tout en conservant une forme simple d'embout de crémaillère. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles, pourvue d'une communication d'air entre les soufflets droit et gauche par un perçage axial de la crémaillère et par des trous de communication forés dans au moins un des boîtiers de rotule axiale, vissés aux deux extrémités de la crémaillère par une partie filetée, caractérisée en ce que, dans un ou chaque boîtier de rotule axiale, le trou de communication se compose d'un canal axial, foré dans la partie filetée du boîtier de rotule et venant dans le prolongement du perçage axial de la crémaillère, et d'un canal radial ou incliné, prolongeant le canal axial et débouchant à la périphérie du boîtier de rotule axiale, le canal radial ou incliné étant foré dans la partie du boîtier de rotule formant la transition entre sa partie filetée et sa partie annulaire. Cette solution présente pour premier avantage, outre le fait d'être d'une réalisation technique plus aisée, de permettre la conservation de l'encombrement initial d'un boîtier de rotule axiale, sans imposer une configuration particulière pour l'extrémité de la crémaillère. Ainsi, l'invention peut notamment être appliquée, industriellement, à des cas où, pour des impératifs techniques, il est pratiquement impossible d'augmenter le diamètre du filetage du boîtier de rotule axiale. De plus, le canal qui débouche à la périphérie du boîtier de rotule axiale, et qui est de préférence un canal incliné selon un angle compris entre 500 et 800, par rapport à l'axe du boîtier de rotule, met à profit la forme habituelle de ce boîtier et ne crée aucune fragilisation, puisqu'il s'étend dans une partie du boîtier avec section de matière relativement importante. Dans la zone du débouché de ce canal, à la périphérie du boîtier de rotule, il est possible de prévoir, lors de la réalisation de l'ébauche de ce boîtier, une forme extérieure facilitant le démarrage de l'usinage de ce canal, chose impossible dans le cas des solutions antérieures. Avantageusement, les dispositions précédemment définies, à savoir le canal axial et le canal radial ou incliné le prolongeant, sont prévues sur les deux boîtiers de rotule axiale, fixés respectivement aux deux extrémités de la crémaillère, le perçage axial de celle-ci la traversant de part en part, ce qui est réalisable pour peu que l'on dispose de suffisamment de matière sous la denture de la crémaillère. Cela évite de forer un trou perpendiculairement à l'axe de la crémaillère, dans la partie "denture" de celle-ci, une telle opération nécessitant obligatoirement une reprise d'usinage, entraînant nécessairement un surcoût. Au contraire, dans le cas d'un forage axial de la crémaillère de part en part, tous les usinages se font selon le même axe. Le cas échéant, le forage axial peut être réalisé avec deux diamètres différents, selon la zone concernée, le diamètre de forage étant plus petit dans la partie "denture" de la crémaillère, et plus grand dans la partie "vérin" de celle-ci. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles Figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe longitudinale, d'une direction assistée conforme à la présente invention Figure 2 est une vue de détail en coupe, à échelle agrandie, de la partie de cette direction assistée plus particulièrement concernée par l'invention. Comme le rappelle la figure 1, une direction assistée à crémaillère comprend, à l'intérieur d'un boîtier de direction 1, un pignon rotatif 2 monté à l'extrémité d'une colonne de direction, et une crémaillère 3 montée mobile en translation, selon sa direction axiale. La crémaillère 3 comporte successivement une partie 4 avec denture 5, venant en prise avec le pignon 2, et une partie 6 formant tige de vérin d'assistance, pourvue d'un piston annulaire 7 qui coulisse de façon étanche dans un cylindre 8 ménagé dans le boîtier de direction 1. Les deux chambres 9 et 10 du cylindre, situées de part et d'autre du piston 7, sont alimentées en fluide sous pression par des conduits respectifs 11 et 12, à partir d'un dispositif à soupapes 13. Aux deux extrémités, respectivement "droite" et "gauche" (par référence au véhicule), de la crémaillère 3 sont montés deux boîtiers de rotule axiale 14,15, prévus pour sa liaison articulée à deux bielles de direction respectives 16 et 17 pourvues de pivots sphériques 18 et 19. Un premier soufflet 20, fixé autour d'une extrémité du boîtier de direction 1, entoure l'extrémité "droite" de la crémaillère 3 et le boîtier de rotule 14 correspondant, ce soufflet 20 étant traversé par la bielle 16. De manière symétrique, un second soufflet 21, fixé autour de l'extrémité opposée du boîtier de direction 1, entoure l'extrémité "gauche" de la crémaillère 3 et le boîtier de rotule 15 correspondant, ce soufflet 21 étant traversé par l'autre bielle 17. Deux volumes d'air variables sont ainsi présents, respectivement en 22 et 23, sous les soufflets 20 et 21. L'invention s'intéresse plus particulièrement à la communication d'air, réalisée entre les deux volumes d'air "droit" 22 et "gauche" 23, cette communication étant ici réalisée au travers d'un perçage axial 24 ménagé de part en part dans la crémaillère 3. Comme le montre plus particulièrement la figure 2, prenant pour exemple l'extrémité "droite" de la crémaillère 3 (toujours par référence au véhicule et non au dessin), le boîtier de rotule axiale 14 comprend une partie de faible diamètre 25, filetée extérieurement, et une partie de plus grand diamètre 26, de section annulaire. On peut encore distinguer une partie intermédiaire 27, formant la transition entre la partie filetée de faible diamètre 25 et la partie annulaire de grand diamètre 26. La partie filetée 25 du boîtier de rotule axiale 14 est vissée dans un taraudage 28 formé à l'extrémité de la crémaillère 3. La partie annulaire 26 du boîtier de rotule axiale 14 définit un logement, ouvert du coté opposé à la crémaillère 3, qui reçoit le pivot sphérique 18 de la bielle de direction 16, avec interposition d'une cage de rotule axiale 29. Dans la partie filetée de petit diamètre 25 du boîtier de rotule axiale 14 est foré, en direction axiale, un premier canal 30 qui débouche sur la face d'extrémité de cette partie 25. Un autre canal 31, de direction radiale ou inclinée, est foré dans la partie intermédiaire 27 du boîtier de rotule axiale 24 ; ce dernier canal 31 débouche extérieurement sur la surface périphérique 32 du boîtier de rotule axiale 14, et il se raccorde, intérieurement, au fond du premier canal 30. Ainsi, l'ensemble des deux canaux 30 et 31 réalise une communication entre, d'une part, le volume d'air 22 délimité par le soufflet 20 et, d'autre part, le perçage axial 24 de la crémaillère 3, sachant que le premier canal 30 vient dans le prolongement du canal axial 24 de la crémaillère 3 lorsque la partie filetée 25 du boîtier 14 est vissée dans le taraudage 28 à l'extrémité de cette crémaillère 3. Des dispositions analogues étant prévues sur l'autre boîtier de rotule axiale 15 fixé à l'extrémité "gauche" de la crémaillère 3 (voir aussi figure 1), on obtient une communication d'air permanente et continue entre les deux volumes d'air 22 et 23 situés respectivement sous les soufflets 20 et 21, cette communication s'effectuant successivement par : le second canal 31 du boîtier de rotule droit 14, le premier canal 30 de ce boîtier droit 14, le perçage axial 24 de la crémaillère 3, et les deux canaux 30 et 31 du boîtier de rotule gauche 15. Jusqu'ici on a considéré le perçage axial 24 de la crémaillère 3 comme étant un simple forage, de diamètre donné. Si nécessaire, ce perçage axial 24 est réalisé avec deux diamètres différents, soit un perçage de plus petit diamètre dans la partie de crémaillère 4 avec denture 5, et un perçage de plus grand diamètre dans la partie de crémaillère 6 formant tige de vérin d'assistance. Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'écarterait pas de l'esprit de l'invention par des modifications des formes de détail, concernant par exemple les boîtiers de rotule axiale 14 et 15, et aussi, en particulier en fonction de la configuration de ces boîtiers de rotule, par des modifications de l'angle d'inclinaison du second canal 31, lequel peut être compris entre 50 et 80 , voire même égal à 90 (par rapport à l'axe du boîtier), cette valeur limite correspondant à un canal d'orientation radiale. REVENDICATIONS 1. Direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles, comprenant à l'intérieur d'un boîtier de direction (1) une crémaillère (3) comportant successivement une partie (4) avec denture (5), venant en prise avec un pignon (2), et une partie (6) formant tige de vérin d'assistance, pourvue d'un piston annulaire (7) monté coulissant dans un cylindre (8) ménagé dans le boîtier de direction (1), la crémaillère (3) comportant à ses deux extrémités des boîtiers de rotule axiale (14,15) par lesquels sont articulées des bielles de direction respectives (16,17), des soufflets (20,21) étant montés aux extrémités du boîtier de direction (1) et recouvrant les rotules respectives, cette direction assistée étant pourvue d'une communication d'air entre les soufflets droit (20) et gauche (21) par un perçage axial (24) de la crémaillère (3) et par des trous de communication (30,31) forés dans au moins un des boîtiers de rotule axiale (14,15), vissés aux extrémités de la crémaillère (3) par une partie filetée (25), caractérisée en ce pue, dans un ou chaque boîtier de rotule axiale (14,15), le trou de communication se compose d'un canal axial (30), foré dans la partie filetée (25) du boîtier de rotule (14,15) et venant dans le prolongement du perçage axial (24) de la crémaillère (3), et d'un canal radial ou incliné (31), prolongeant le canal axial (30) et débouchant à la périphérie (32) du boîtier de rotule axiale (14,15), le canal radial ou incliné (31) étant foré dans la partie (27) du boîtier de rotule (14,15) formant la transition entre sa partie filetée (25) et sa partie annulaire (26). 2. Direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal (31) qui débouche à la périphérie (32) du boîtier de rotule axiale (14,15) est un canal incliné selon un angle compris entre 50 et 800, par rapport à l'axe du boîtier de rotule (14,15). 3. Direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles, selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le canal axial (30), et le canal radial ou incliné (31) le prolongeant, sont prévus sur les deux boîtiers de rotule axiale (14,15), fixés respectivement aux deux extrémités de la crémaillère (3), le perçage axial (24) de celle-ci la traversant de part en part. 4. Direction assistée à crémaillère pour véhicules automobiles, selon la revendication 3, caractérisée en ce que le perçage axial (24) de la crémaillère (3) est réalisé avec deux diamètres différents, soit un perçage de plus petit diamètre dans la partie de crémaillère (4) avec denture (5), et un perçage de plus grand diamètre dans la partie de crémaillère (6) formant tige de vérin d'assistance.