Brevet FR2832972A1 — publié le 20030606

La présente invention concerne, de façon générale, les systèmes de direction pour véhicules automobiles. Elle se rapporte, plus particulièrement, aux directions à crémaillère, avec un pignon de direction venant en prise avec la crémaillère, et une barre de torsion intercalée entre ce pignon et un arbre d'entrée du mouvement, lui-même lié à la colonne de direction. Encore plus spécialement, l'invention s'intéresse à un dispositif qui, pour ce genre de direction, assure un équilibrage entre les pressions d'air à l'intérieur de la direction et l'extérieur de celle-ci. Cette invention s'applique, notamment, aux directions à assistance électrique. Une direction à crémaillère de véhicule automobile est habituellement réalisée de façon totalement étanche, afin d'éviter toute entrée indésirable d'eau ou d'humidité à l'intérieur de la direction. En particulier, dans le cas, d'une direction à assistance électrique, un joint torique est actuellement placé entre la barre de torsion et l'arbre d'entrée du mouvement, lié à la colonne de direction, afin d'éviter l'entrée d'eau ou de particules solides dans l'espace situé entre le sommet de la barre de torsion et l'arbre d'entrée, ce joint assurant une étanchéité totale. Ceci pose toutefois des problèmes de surpression ou de dépression dans la direction, en fonction de l'augmentation ou de la baisse de température environnante, la surpression ou dépression entraînant une déformation exagérée des soufflets de la direction, situés autour des extrémités de la crémaillère, avec pour conséquence une détérioration ou une destruction de ces soufflets. Certes, il a été déjà envisagé de réaliser des directions avec soufflets"respirants", qui permettent une entrée ou une sortie d'air. Toutefois, cette solution nécessite une fabrication spéciale, donc complexe et coûteuse, des soufflets. La présente invention a pour but de fournir une direction à crémaillère avec dispositif d'équilibrage des pressions entre l'intérieur et l'extérieur de la direction, en vue d'éviter la déformation et la détérioration des soufflets, ce dispositif étant obtenu par une adaptation particulièrement simple et économique de la structure de la direction, dans la région de la barre de torsion et de l'arbre d'entrée du mouvement. A cet effet, l'invention a pour objet une direction à crémaillère de véhicule automobile, comprenant un pignon de direction en prise avec la crémaillère, et comprenant une barre de torsion intercalée entre ledit pignon et un arbre d'entrée du mouvement, lui-même lié à la colonne de direction, l'arbre d'entrée possédant un alésage central qui reçoit la portion de la barre de torsion liée à cet arbre d'entrée, cette direction étant essentiellement caractérisée en ce que : - d'une part, l'arbre d'entrée du mouvement atteint l'habitacle du véhicule concerné, en traversant la paroi séparant cet habitacle du compartiment moteur, et - d'autre part, une communication autorisant une circulation de l'air est réalisée entre la barre de torsion et l'arbre d'entrée du mouvement, dans la zone de liaison de ces deux pièces, de telle sorte qu'une communication autorisant une circulation de l'air est réalisée entre l'intérieur de la direction et l'habitacle du véhicule. Ainsi, l'idée inventive consiste ici à réaliser une direction à crémaillère qui n'est pas entièrement étanche, mais dont l'intérieur communique seulement avec l'habitacle du véhicule, c'est-à-dire le compartiment réservé aux passagers, lequel n'est pas soumis aux intempéries et aux projections de liquides divers. Pour atteindre l'habitacle, il suffit d'ajuster la longueur de l'arbre d'entrée de la direction, ou la longueur de la barre de torsion qui prolonge le pignon de direction. La direction est ainsi rendue "respirante", en utilisant aussi une communication réalisée au niveau de la liaison entre la barre de torsion et l'arbre d'entrée, et en mettant également à profit la communication habituellement existante entre les deux soufflets. Selon le mode de réalisation de la communication réalisée entre la barre de torsion et l'arbre d'entrée du mouvement, pour permettre une circulation d'air entre l'intérieur et l'extérieur de la direction, il est possible de définir diverses formes de réalisation de l'invention. Dans la forme de réalisation la plus simple, la communication réalisée entre la barre de torsion et l'arbre d'entrée du mouvement résulte d'un jeu annulaire, ménagé entre la tête de barre de torsion et la paroi de l'alésage central de l'arbre d'entrée. La communication par ce jeu annulaire peut être obtenue par simple suppression du joint torique habituel. Toutefois, cette solution peut s'avérer insuffisante, car l'état de surface et l'ajustement des deux pièces considérées risque de bloquer le passage de l'air. Pour éviter cette difficulté, donc pour faciliter la circulation de l'air entre l'intérieur et l'extérieur de la direction, une autre solution consiste à réaliser la communication entre la barre de torsion et l'arbre d'entrée du mouvement par au moins une rainure ménagée dans la tête de la barre de torsion et/ou dans la paroi de l'alésage central de l'arbre d'entrée. Selon une forme de réalisation particulière, au moins une rainure longitudinale droite est ménagée dans la tête de la barre de tension, cette rainure délimitant, avec la portion adjacente de paroi de l'alésage central de l'arbre d'entrée, un canal de communication rectiligne entre l'intérieur et l'extérieur de la direction. Selon une autre forme de réalisation envisageable, au moins une rainure hélicoïdale est ménagée dans la tête de la barre de torsion, cette rainure délimitant, avec la portion adjacente de paroi de l'alésage central de l'arbre d'entrée, un canal de communication hélicoïdal entre l'intérieur et l'extérieur de la direction. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cette direction à crémaillère de véhicule automobile. Figure 1 est une vue générale, extérieure, d'une direction à crémaillère conforme à l'invention, dans une première forme de réalisation ; Figure 2 est une vue d'ensemble, similaire à figure 1, illustrant une variante de cette direction à crémaillère ; Figure 3 est une vue de détail, partiellement en coupe, passant par la barre de torsion et l'arbre d'entrée, et représentant un premier mode de réalisation de la communication entre ces éléments ; Figure 4 est une vue similaire à la figure 3, illustrant un deuxième mode de réalisation de cette communication ; Figure 5 est une vue similaire aux deux précédentes, illustrant un troisième mode de réalisation de ladite communication. La figure 1 représente extérieurement une direction à crémaillère, et plus particulièrement une direction assistée électrique, équipant un véhicule automobile. Cette figure indique le compartiment moteur 2 du véhicule, et son habitacle ou compartiment passagers 3, compartiments qui sont séparés l'un de l'autre par une paroi 4. La direction elle-même comporte un carter central tubulaire 5, dans lequel est montée coulissante la crémaillère 6. Les extrémités droite et gauche de la crémaillère 6, extérieures au carter 5, sont accouplées à des biellettes 7. Deux soufflets 8, raccordés respectivement aux deux extrémités du carter 5, recouvrent et protègent les zones d'extrémité de la crémaillère 6. La crémaillère 6 est en prise avec un pignon de direction (non représenté), lié en rotation à un arbre d'entrée du mouvement 9 par l'intermédiaire d'une barre de torsion 10 (voir aussi les figures 3 et suivantes). L'arbre d'entrée 9 est lui-même lié en rotation à une colonne de direction avec volant de conduite, cette colonne de direction étant suggérée en 1. S'agissant ici d'une direction assistée électrique, celle-ci comprend encore un moteur électrique d'assistance 11, qui par l'intermédiaire d'une transmission mécanique agit ici au niveau du pignon de direction, d'une manière connue en soi. L'arbre d'entrée 9 traverse la paroi séparatrice 4, de manière à atteindre l'habitacle ou compartiment passagers 3. De plus, il est prévu une communication entre la barre de torsion 10 et l'arbre d'entrée 9, pour permettre à la direction de"respirer", divers modes de réalisation de cette communication étant décrits ci-après. La figure 2 illustre une variante, dans laquelle le carter 5 de la direction à crémaillère se situe à une distance plus importante de la paroi séparatrice 4. Dans ce cas, la longueur de l'arbre d'entrée 9 est augmentée, de manière à pouvoir encore traverser la paroi 4 et atteindre l'habitacle 3 du véhicule. Les figures 3 à 5 montrent, plus en détail, la zone de liaison entre l'arbre d'entrée 9 et la barre de torsion 10. De manière connue en soi, l'arbre d'entrée 9 possède une configuration tubulaire, avec un alésage central 12. La barre de torsion 10 possède, à son sommet, une tête élargie 13 qui est située dans l'alésage central 12 de l'arbre d'entrée 9. Une goupille transversale 14 assure une liaison en rotation entre l'arbre d'entrée 9 et la tête 13 de la barre de torsion 10. Dans le mode de réalisation de la figure 3, un jeu annulaire 15 est ménagé entre la tête 13 de la barre de torsion 10, d'une part, et la paroi cylindrique de l'alésage central 12 de l'arbre d'entrée 9, d'autre part. Comme l'indiquent les flèches, le jeu annulaire 15 crée une communication, permettant une circulation d'air de l'intérieur vers l'extérieur de la direction assistée, ou inversement de l'extérieur vers l'intérieur de cette direction. Le passage de l'air entre l'intérieur et l'extérieur de la direction est autorisé au travers du jeu annulaire 15 entre la tête 13 et la paroi de l'alésage 12, ce passage de l'air s'effectuant ainsi entre l'intérieur de la direction, d'une part, et l'habitacle 3, d'autre part. Selon les variations de température, l'air peut donc sortir de la direction ou y rentrer, de manière à équilibrer la pression entre l'intérieur de cette direction et l'extérieur, afin d'éviter la déformation des soufflets 8 et leur détérioration, notamment lorsque la température environnante augmente ou baisse fortement, le passage de l'eau étant toutefois évité par le fait que l'habitacle 3 n'est pas soumis aux intempéries. La figure 3 montre un autre mode de réalisation, les éléments correspondant à ceux précédemment décrits y étant désignés par les mêmes repères que sur la figure 3. II n'est ici prévu aucun jeu particulier entre la tête 13 de la barre de torsion 10 et la paroi de l'alésage central 12 de l'arbre d'entrée 9. Par contre, une rainure rectiligne longitudinale 16 est ménagée dans la tête 13 de la barre de torsion 10, sur toute la hauteur de cette tête 13. La rainure 16 délimite, avec la portion adjacente de la paroi de l'alésage 12, un canal qui permet de faire communiquer l'intérieur et l'extérieur de la direction. Ainsi, le fonctionnement d'ensemble reste le même, le passage d'air étant autorisé par le canal de communication résultant de la rainure 16, et la communication étant réalisée entre l'intérieur de la direction et l'habitacle 3. Enfin, la figure 5 illustre une variante du mode de réalisation précédent. Dans la tête 13 de la barre de torsion 10 est ici ménagée une rainure 17 de forme hélicoïdale, s'étendant de la base de la tête 13 jusqu'à son sommet. Cette rainure 17 délimite, avec la portion adjacente de la paroi de l'alésage central 12 de l'arbre d'entrée 9, un canal lui-même hélicoïdal, permettant la communication entre l'intérieur et l'extérieur de la direction. Le fonctionnement d'ensemble est similaire à celui du mode de réalisation précédent, le canal de communication hélicoïdal qui résulte de la rainure 17 jouant le même rôle que le canal rectiligne de la figure 4. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette direction à crémaillère qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; 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'éloignerait pas du cadre de l'invention : - en donnant une autre forme aux rainures ménagées dans la tête de la barre de torsion, ou en prévoyant ici deux ou plusieurs rainures ; - en creusant une ou des rainures dans la paroi de l'alésage de l'arbre d'entrée, au lieu de la tête de la barre de torsion, ce qui constituerait une solution équivalente dans la mesure où la ou les rainures conservent une fonction de mise en communication entre l'intérieur et l'extérieur de la direction ; - en ajustant la longueur de l'arbre d'entrée ou de la barre de torsion, pour s'adapter à toute distance séparant le carter central de la direction et la paroi de l'habitacle du véhicule ; - en destinant le même dispositif à une direction assistée ou non différant, par ses détails constructifs, de celle visible sur les figures 1 et 2, par exemple une direction dans laquelle le moteur électrique d'assistance agirait directement sur la crémaillère. REVENDICATIONS 1-Direction à crémaillère de véhicule automobile, comprenant un pignon de direction en prise avec la crémaillère (6), et comprenant une barre de torsion (10) intercalée entre ledit pignon et un arbre d'entrée (9) du mouvement, lui-même lié à la colonne de direction (1), l'arbre d'entrée (9) possédant un alésage central (12) qui reçoit la portion (13) de la barre de torsion (10) liée à l'arbre d'entrée (9), caractérisée en ce que : - d'une part, l'arbre d'entrée (9) du mouvement atteint l'habitacle (3) du véhicule concerné, en traversant la paroi (4) séparant cet habitacle (3) du compartiment moteur (2), et - d'autre part, une communication (15 ; 16 ; 17) autorisant une circulation de l'air entre l'intérieur et l'extérieur de la direction est réalisée entre la barre de torsion (10) et l'arbre d'entrée (9) du mouvement, dans la zone de liaison de ces deux pièces (9,10), de telle sorte qu'une communication autorisant une circulation de l'air est réalisée entre l'intérieur de la direction et l'habitacle (3) du véhicule. 2-Direction à crémaillère selon la revendication 1, caractérisée en ce que la communication réalisée entre la barre de torsion (10) et l'arbre d'entrée (9) du mouvement résulte d'un jeu annulaire (15), ménagé entre la tête (13) de la barre de torsion (10) et la paroi de l'alésage central (12) de l'arbre d'entrée (9). 3-Direction à crémaillère selon la revendication 1, caractérisée en ce que la communication, réalisée entre la barre de torsion (10) et l'arbre d'entrée (9) du mouvement, résulte d'au moins une rainure (16 ; 17) ménagée dans la tête (13) de la barre de torsion (10) et/ou dans la paroi de l'alésage central (12) de l'arbre d'entrée (9). 4-Direction à crémaillère selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'au moins une rainure longitudinale droite (16) est ménagée dans la tête (13) de la barre de torsion (10), cette rainure (13) délimitant, avec la portion adjacente de paroi de l'alésage central (12) de l'arbre d'entrée (9), un canal de communication rectiligne entre l'intérieur et l'extérieur de la direction. 5-Direction à crémaillère selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'au moins une rainure hélicoïdale (17) est ménagée dans la tête (13) de la barre de torsion (10), cette rainure (17) délimitant, avec la portion adjacente de la paroi de l'alésage central (12) de l'arbre d'entrée (9), un canal de communication hélicoïdal entre l'intérieur et l'extérieur de la direction. 6-Direction à crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que cette direction est une direction à assistance électrique (11).