Brevet FR2832973A1 — publié le 20030606

La présente invention concerne, de façon générale, les ensembles de direction pour véhicules automobiles. Elle s'intéresse, plus particulièrement, à une direction à crémaillère dans laquelle une crémaillère, en prise avec un pignon de direction, possède deux extrémités liées mécaniquement, par des rotules dites"rotules axiales", à deux biellettes de connexion. Dans une telle direction à crémaillère, les centres des deux rotules axiales sont habituellement situés sur l'axe longitudinal de la crémaillère. Toutefois, dans certaines réalisations de directions à crémaillère, un déport doit être prévu, entre les centres des rotules axiales et l'axe longitudinal de la crémaillère. Dans ce cas particulier, les efforts engendrés par le train de roulement du véhicule doivent être retransmis à la crémaillère, à travers la fixation déportée des rotules axiales. Ces efforts induisent, en plus d'une force exercée sur la crémaillère, un couple de rotation autour de l'axe de la crémaillère. De plus, il apparaît aussi la nécessité d'assurer ici une bonne position angulaire relative, entre la denture de la crémaillère d'une part, et chaque rotule axiale d'autre part. La liaison à réaliser entre les deux rotules axiales et les extrémités correspondantes de la crémaillère doit donc satisfaire un certain nombre d'exigences. Dans une réalisation actuellement connue (voir document EP 0134003 A1), chaque extrémité de la crémaillère possède un évidement cylindrique, recevant un tenon appartenant à la rotule axiale correspondante. L'évidement est taraudé, tandis que ledit tenon possède un filetage extérieur, pour réaliser une liaison par vissage entre la rotule axiale et la crémaillère. De plus, une goupille transversale est insérée dans l'extrémité de la crémaillère, et dans le tenon de la rotule axiale, afin de maintenir cette rotule en position. Cette solution existante est problématique, à plusieurs points de vue. En particulier, la mise en place de la goupille reste délicate, et nécessite de forer un trou avec un risque de fragilisation. Par ailleurs, le démontage de la liaison réalisée entre la rotule axiale et la crémaillère s'avère difficile, voire impossible. La présente invention vise à éviter ces inconvénients, en fournissant une solution améliorée pour la liaison entre chaque rotule axiale "déportée"et l'extrémité correspondante de la crémaillère, cette solution assurant une liaison particulièrement résistante, mais démontable, qui satisfait aussi aux autres exigences imposées à ce type de liaison. A cet effet, dans la direction à crémaillère objet de l'invention, qui est du genre de celles dans lesquelles il existe un déport entre les centres des rotules axiales et l'axe longitudinal de la crémaillère, il est prévu que la partie de chaque rotule axiale, à fixer sur l'extrémité correspondante de la crémaillère, possède un évidement tronconique, dont le fond est percé d'un trou, tandis que l'extrémité de la crémaillère possède une portée tronconique correspondante, ainsi qu'un trou taraudé axial prévu pour recevoir une vis axiale traversant le trou du fond de l'évidement de la rotule axiale, ou un prolongement axial fileté de cette crémaillère traversant le trou du fond de l'évidement de la rotule axiale et recevant un écrou, la partie précitée de la rotule axiale et l'extrémité de la crémaillère présentant, l'une et l'autre, au moins un plat, les plats coopérant entre eux pour fixer la position angulaire de la rotule axiale relativement à la crémaillère. L'invention fournit ainsi une solution qui supprime la goupille transversale et le vissage direct de la rotule axiale sur la crémaillère, donc leurs inconvénients, tout en positionnant angulairement la rotule relativement à la crémaillère. De préférence, la conicité de l'évidement tronconique de chaque rotule axiale, et de la portée tronconique de l'extrémité correspondante de la crémaillère, est prévue pour permettre un coincement de la rotule axiale sur l'extrémité de la crémaillère. L'invention donne lieu à diverses formes de réalisation, selon la disposition des plats qui assurent le positionnement angulaire de la rotule axiale relativement à la crémaillère. Selon une première forme de réalisation, chaque rotule axiale présente au moins un plat situé vers le débouché de l'évidement tronconique, dans un plan parallèle à l'axe central de cet évidemment, tandis que l'extrémité correspondante de la crémaillère présente, à l'arrière de la portée tronconique, au moins un plat correspondant, situé dans un plan parallèle à l'axe de la crémaillère. Selon un mode d'exécution particulier, pour ce type de réalisation, chaque rotule axiale présente deux plats, situés dans des plans parallèles entre eux et à l'axe central de l'évidement, tandis que l'extrémité de la crémaillère présente deux plats correspondants, situés dans des plans parallèles entre eux et à l'axe de la crémaillère. Selon une deuxième forme de réalisation, chaque rotule axiale présente au moins un plat formé sur la paroi latérale de l'évidement tronconique, tandis que l'extrémité correspondante de la crémaillère présente, sur sa portée tronconique, au moins un plat correspondant. Selon un mode d'exécution particulier, pour ce dernier type de réalisation, la rotule axiale présente deux ou plusieurs plats, répartis tout autour de l'évidement tronconique, tandis que l'extrémité de la crémaillère présente le même nombre de plats, répartis tout autour de la portée tronconique. On peut ainsi envisager deux plats diamétralement opposés, ou trois plats séparés par des intervalles angulaires réguliers de 120 . 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'exemples, quelques formes d'exécution de cette direction à crémaillère pour véhicule automobile : Figure 1 est une vue d'ensemble d'une direction à crémaillère de véhicule automobile, conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue de face, avec coupe partielle, de l'extrémité de la crémaillère de cette direction, illustrant une première forme de réalisation de l'invention ; Figure 3 est une vue en coupe suivant 111- III de figure 2 ; Figure 4 est une vue en perspective éclatée, et avec une coupe partielle, des éléments visibles sur les figures 2 et 3 ; Figure 5 est une vue de face, avec coupe partielle, de l'extrémité de la crémaillère et de la rotule axiale correspondante, illustrant une deuxième forme de réalisation de l'invention ; Figure 6 est une vue en perspective éclatée des éléments visibles sur la figure 5 ; Figure 7 est une vue en coupe suivant vu-vu de figure 5. La figure 1 rappelle la structure générale d'une direction à crémaillère de véhicule automobile. Cette figure montre, en vue extérieure, le carter central tubulaire 2 de la direction et, en coupe, les deux soufflets 3 raccordés respectivement aux deux extrémités du carter 2. Dans le carter 1 est montée coulissante, axialement, une crémaillère 4 dont les deux extrémités se situent à l'extérieur de ce carter 2, sous les soufflets 3. La crémaillère 4 possède une denture 5 (voir aussi figures 2,4 et 5), venant en prise avec un pignon de direction indiqué par son arbre 6, lequel est accouplé à la colonne de direction, non représentée. Les deux extrémités de la crémaillère 4 portent respectivement deux rotules axiales 7, pour la liaison articulée de chaque extrémité de la crémaillère 4 à une biellette de connexion 8, les deux rotules axiales 7 étant logées respectivement sous les deux soufflets 3. Les deux biellettes de connexion 8 sont solidaires respectivement de boîtiers côté roue 9 droit et gauche. Dans le type de direction à crémaillère ici considéré, chaque rotule axiale 7 possède une partie 10 adaptée sur l'extrémité correspondante de la crémaillère 4, et une autre partie 11 pourvue d'une cavité sphérique 12, le centre C de la cavité sphérique 12 étant déporté, d'une certaine distance D, par rapport à l'axe longitudinal A de la crémaillère 4. L'extrémité de chaque biellette de connexion 8, située du côté de la crémaillère 4, possède une tête sphérique 13 montée dans la cavité sphérique 12 de la rotule axiale 7. Ces éléments sont aussi bien visibles sur les figures 2 et 5 qui représentent deux formes de réalisation, détaillées ci-après. Dans la première forme de réalisation, montrée aux figures 2 à 4, la partie 10 de la rotule axiale 7 possède un évidement tronconique 14, dont le fond est percé, suivant son axe, d'un trou circulaire 15. Deux plats 16 dont les plans sont parallèles entre eux, et à l'axe central de l'évidement 14, sont formés sur la partie 10 de la rotule 7, vers le débouché de l'évidement 14. L'extrémité de la crémaillère 4 possède une portée tronconique 17, d'angle correspondant à celui de l'évidement tronconique 14 de la rotule 7. A l'arrière de la portée tronconique 17, l'extrémité de la crémaillère 4 comporte encore deux plats 18 dont les plans sont parallèles entre eux, et à l'axe A de cette crémaillère 4. Un trou taraudé 19 est ménagé dans l'extrémité de la crémaillère 4, suivant l'axe A de celle-ci. La partie 11 avec cavité sphérique 12 de la rotule axiale 7 est rattachée latéralement à la première partie 10 pour obtenir le déport D désiré. A l'état monté, la partie 10 de la rotule axiale 7 est emboîtée sur l'extrémité de la crémaillère 4, dont la portée tronconique 17 est engagée dans l'évidement tronconique 14, l'angle des surfaces tronconiques permettant un coincement. La rotule axiale 7 est maintenue en place sur l'extrémité de la crémaillère 4 par une vis axiale 10, introduite au travers du trou circulaire 15 de la rotule 7, et serrée dans le trou taraudé 19 de la crémaillère 4. Enfin, les deux plats 26 de la partie 10 de la rotule axiale 7 coopèrent avec les deux plats 18 de l'extrémité de la crémaillère 4, pour éviter la rotation de la rotule 7 et assurer sa bonne position angulaire, par rapport à la denture 5 de la crémaillère 4. Sur les figures 5 à 7, qui montrent une deuxième forme de réalisation, les éléments correspondant à ceux précédemment décrits sont désignés par les mêmes repères. La partie 10 de la rotule axiale 7 possède ici encore un évidement 14, de forme générale tronconique, tandis que l'extrémité de la crémaillère 4 possède une portée 17 complémentaire, de forme générale tronconique, l'angle de conicité choisi permettant un coincement. L'extrémité de la crémaillère 4 comporte ici aussi un trou taraudé 19, recevant une vis axiale 20 qui traverse un trou circulaire 15 percé au fond de l'évidement 14 de la rotule axiale 7. Pour fixer la position angulaire de la rotule axiale 7, relativement à la crémaillère 4, la portée tronconique 17 de l'extrémité de la crémaillère 4 présente, dans l'exemple illustré (voir en particulier figures 6 et 7), trois plats 21 régulièrement répartis autour de l'axe A de la crémaillère 4, chaque plat 21 s'étendant sur toute la longueur de la portée tronconique 17. De manière correspondante, la paroi latérale de l'évidement tronconique 14 de la partie 10 de la rotule axiale 7 présente le même nombre de plats 22, répartis régulièrement, et s'étendant chacun sur toute la profondeur de l'évidement 14. Cette configuration de la rotule axiale 7 peut être obtenue, par exemple, par forgeage. C'est ici la coopération des plats 21 de la crémaillère avec les plats 22 correspondants de la rotule axiale 7 qui assure la fonction d'immobilisation en rotation de la rotule axiale 7, par rapport à la crémaillère 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 modifiant les détails de forme de la crémaillère et de la rotule axiale, par exemple en prévoyant, au lieu des trois plats 21 et 22 de la deuxième forme de réalisation, seulement un ou deux plats, ou des plats plus nombreux ; - en ayant recours, par le maintien en place de la rotule axiale 7 sur l'extrémité de la crémaillère 4, à une solution inverse de celle décrite et illustrée avec vis axiale 20, à savoir en prévoyant à l'extrémité de la crémaillère 4 un prolongement axial fileté, traversant le trou 15 du fond de l'évidement 14 de la rotule axiale 7, et recevant un écrou (occupant la place de la tête de la vis 20) ; en obtenant les formes spécifiques de la rotule axiale, et de l'extrémité correspondante de la crémaillère, par toutes techniques de fabrication ou de formage ; en destinant l'invention à des directions à crémaillère de tous types, manuelles ou assistées, du moment que leurs rotules axiales présentent un déport par rapport à l'axe de la crémaillère. REVENDICATIONS 1-Direction à crémaillère pour véhicule automobile, dans laquelle une crémaillère (4), en prise avec un pignon de direction (6), possède deux extrémités liées mécaniquement, par des rotules axiales (7), à deux biellettes de connexion (8), et dans laquelle un déport (D) existe entre les centres (C) des rotules axiales (7) et l'axe longitudinal (A) de la crémaillère (4), caractérisée en ce que la partie (10) de chaque rotule axiale (7), à fixer sur l'extrémité correspondante de la crémaillère (4), possède un évidement tronconique (14), dont le fond est percé d'un trou (15), tandis que l'extrémité de la crémaillère (4) possède une portée tronconique (17) correspondante, ainsi qu'un trou taraudé axial (19) prévu pour recevoir une vis axiale (20) traversant le trou (15) du fond de l'évidement (14) de la rotule axiale (7), ou un prolongement axial fileté de cette crémaillère (4) traversant le trou (15) du fond de l'évidement (14) de la rotule axiale (7) et recevant un écrou, la partie précitée (10) de la rotule axiale (7) et l'extrémité de la crémaillère (4) présentant, l'une et l'autre, au moins un plat (16,18 ; 21,22), les plats (16,18 ; 21,22) coopérant entre eux pour fixer la position angulaire de la rotule axiale (7) relativement à la crémaillère (4). 2-Direction à crémaillère selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conicité de l'évidement tronconique (14) de chaque rotule axiale (7), et de la portée tronconique (17) de l'extrémité correspondante de la crémaillère (4), est prévue pour permettre un coincement de la rotule axiale (7) sur l'extrémité de la crémaillère (4). 3-Direction à crémaillère selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque rotule axiale (7) présente au moins un plat (16) situé vers le débouché de l'évidement tronconique (14), dans un plan parallèle à l'axe central de cet évidement (14), tandis que l'extrémité correspondante de la crémaillère (4) présente, à l'arrière de la portée tronconique (17), au moins un plat (18) correspondant, situé dans un plan parallèle de l'axe (A) de la crémaillère (4). 4-Direction à crémaillère selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque rotule axiale (7) présente deux plats (16) situés dans des plans parallèles entre eux et à l'axe central de l'évidement tronconique (14), tandis que l'extrémité de la crémaillère (4) présente deux plats (18) correspondants, situés dans des plans parallèles entre eux et l'axe (A) de la crémaillère (4). 5-Direction à crémaillère selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque rotule axiale (7) présente au moins un plat (22) formé sur la paroi latérale de l'évidement tronconique (14), tandis que l'extrémité correspondant de la crémaillère (4) présente, sur sa portée tronconique (17), au moins un plat (21) correspondant. 6-Direction à crémaillère selon la revendication 5, caractérisée en ce que la rotule axiale (7) présente deux ou plusieurs plats (22), répartis tout autour de l'évidement tronconique (14), tandis que l'extrémité de la crémaillère (4) présente le même nombre de plats (21), répartis tout autour de la portée tronconique (17).