Brevet FR2857929A1 — publié le 20050128

La présente invention concerne, de façon générale, les systèmes de direction pour véhicules automobiles. Elle se rapporte, plus particulièrement, aux directions mécaniques à crémaillère et encore plus précisément, pour ce type de directions, au dispositif désigné comme "ligne poussoir", dont la 5 fonction est de maintenir la crémaillère en contact d'engrènement avec le pignon de direction. Dans une direction mécanique à crémaillère de véhicule automobile, la rotation appliquée par le volant de conduite sur la colonne de direction se reporte sur le pignon de direction, lequel engrène avec la 10 crémaillère pour convertir la rotation de la colonne de direction en une translation latérale. Le dispositif pignon-crémaillère est monté dans un ensemble carter, réalisé dans un matériau métallique ou dans une matière synthétique ou composite. Les efforts appliqués sur ces éléments lors de l'utilisation du 15 véhicule, conjugués aux imprécisions d'usinage, conduisent à des déformations élastiques, notamment de la crémaillère, qui induisent des conditions fonctionnelles rédhibitoires. Pour assurer une transmission régulière, précise et silencieuse au mécanisme de direction, afin d'obtenir un fonctionnement satisfaisant, il est 20 habituellement prévu un dispositif d'appui permanent, appelé "ligne poussoir" ou simplement "poussoir", qui permet de renforcer et de contrôler le contact de la crémaillère avec le pignon de direction en compensant les jeux et les défauts d'engrènement. Le poussoir assure aussi le guidage de la crémaillère: en fonctionnement normal, la crémaillère coulisse dans un sens ou dans l'autre 25 dans une partie de profil concave, aménagée à cet effet à une extrémité de poussoir. Des exemples de lignes poussoir connues sont donnés dans les demandes de brevets européens n 0 758 605 et n 0 860 345, ou dans la demande de brevet français n 2 663 284. Pour assurer sa fonction d'appui de la crémaillère sur le pignon, avec un effort contrôlé, la ligne poussoir se compose habituellement des éléments suivants: - un poussoir proprement dit, avec partie terminale de forme adaptée au profil de la crémaillère, qui est guidé en coulissement dans une 35 partie tubulaire du carter de direction, suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la crémaillère; éventuellement une rondelle d'appui métallique, pressée contre le poussoir, du côté opposé à la crémaillère; - des moyens à ressort, sous la forme d'un ressort hélicoïdal et/ou de rondelles-ressort calibrées, qui transmettent un effort axial au poussoir, directement ou par l'intermédiaire de la rondelle d'appui; - un organe de réglage, en particulier une vis de réglage guidée par son filetage dans la partie tubulaire de carter précitée, cet organe assurant une compression des moyens à ressort, tout en permettant un réglage de la compression. Pour permettre le mouvement de coulissement du poussoir, en direction du dos de la crémaillère, un jeu radial doit être prévu entre la périphérie de ce poussoir, d'une part, et la paroi intérieure de la partie tubulaire précitée du carter, d'autre part. Lors du fonctionnement de la direction, la crémaillère coulisse dans 15 la partie terminale de forme adaptée du poussoir, en se déplaçant dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du volant. Lors d'une inversion du sens de rotation du volant, donc du sens de coulissement de la crémaillère, et compte tenu du jeu radial précédemment mentionné, le poussoir "bascule", c'est-à-dire qu'il est entraîné latéralement par la crémaillère, par effet de 20 friction, jusqu'à venir en butée d'un côté ou de l'autre de la paroi intérieure de la partie tubulaire du carter. Ce phénomène est générateur de bruits. De plus, le jeu radial entre le poussoir et la partie tubulaire du carter peut engendrer des vibrations qui remontent, le long de la colonne de direction, jusqu'au volant de conduite. Ces phénomènes désagréables sont d'autant plus sensibles que, dans les réalisations actuelles, le rapport "L/D" entre la longueur de guidage L du poussoir dans la partie tubulaire du carter, d'une part, et le diamètre extérieur D de ce poussoir, d'autre part, est en général inférieur à 1. Autrement dit, pour un poussoir de diamètre extérieur donné, la longueur de guidage de 30 ce poussoir reste relativement faible. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, par une amélioration du guidage du poussoir qui permet de limiter l'amplitude du "basculement" du poussoir lors de l'inversion du sens de coulissement de la crémaillère, sans augmentation de l'encombrement de la ligne poussoir. A cet effet, I'invention a pour objet une ligne poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile, la ligne poussoir étant composée d'un poussoir proprement dit, avec partie terminale de forme adaptée au profil de la crémaillère, qui est monté coulissant dans une partie tubulaire du carter de direction, de moyens à ressort transmettant un effort axial au poussoir, et d'un organe de réglage, en particulier une vis de réglage liée par son filetage à la 5 partie tubulaire précitée du carter, cet organe assurant une compression des moyens à ressort, la ligne poussoir étant essentiellement caractérisée par le fait que le poussoir est prolongé suivant son axe, à l'opposé de sa partie terminale adaptée au profil de la crémaillère, par un pion de guidage de section réduite, monté coulissant avec un faible jeu dans un alésage central de 10 I'organe de réglage. De préférence, le rapport entre la longueur de l'alésage central de l'organe de réglage, d'une part, et le diamètre extérieur du pion de guidage du poussoir, d'autre part, est égal ou supérieur à 1. Ainsi, l'idée à la base de la présente invention consiste à assurer le 15 guidage en translation du poussoir non pas par son diamètre extérieur, mais par un prolongement de diamètre réduit désigné comme "pion de guidage", qui est introduit de façon coulissante dans un alésage central de l'organe de réglage, un faible jeu étant admis entre ledit pion de guidage et la paroi cylindrique de cet alésage. Ce faible jeu, combiné avec le rapport choisi entre 20 la longueur de l'alésage et le diamètre du pion de guidage, limite l'amplitude de "basculement" du poussoir à l'inversion de sens. Dans la mesure où c'est l'organe de réglage qui assure ici, par son alésage, la fonction de guidage du poussoir, la longueur du filetage de cet organe conformé en vis doit être suffisante pour assurer un bon positionnement 25 et un bon alignement dudit organe par rapport à la partie tubulaire du carter. La longueur du filetage de cet organe conformé en vis pourra donc être plus grande que dans le cas d'une vis de réglage d'une ligne poussoir traditionnelle. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens à ressort transmettant un effort axial au poussoir sont constitués par un ressort 30 hélicoïdal, positionné à la périphérie de l'organe de réglage, et prenant appui, à l'opposé du corps du poussoir, sur un épaulement annulaire de l'organe de réglage. Le positionnement du ressort à la périphérie lui permet de mieux reprendre les efforts, notamment lors du "basculement" du poussoir dans la partie tubulaire du carter. De plus, le ressort trouve ici une place disponible, 35 alors que la présence du pion de guidage et de l'alésage correspondant rendent relativement difficile un montage "interne" de ce ressort. On notera que, malgré les dispositions propres à l'invention définies cidessus, la ligne poussoir objet de l'invention possède une longueur totale qui n'est pas supérieure à la longueur d'une ligne poussoir traditionnelle. Autrement dit, I'invention propose une solution qui, tout en améliorant considérablement le guidage du poussoir, reste particulièrement compacte. De toute façon, I'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 de réalisation de cette ligne poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile: Figure 1 est une vue partielle, en coupe, d'une direction à crémaillère avec poussoir réalisé de manière classique; Figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, passant par l'axe d'une ligne poussoir conforme à la présente invention. La figure 1 montre très partiellement une direction à crémaillère 15 actuelle de véhicule automobile, avec son carter 2 logeant la crémaillère, dont la direction longitudinale de déplacement est indiquée par un axe B. Un poussoir 4, guidé en coulissement dans le carter 2 suivant un axe A sensiblement perpendiculaire à l'axe B, est pressé selon la flèche F (par des moyens à ressort ici non représentés) contre le dos de la crémaillère 3. Le 20 poussoir 4 possède une face latérale cylindrique 5, par laquelle il est guidé dans une partie tubulaire adaptée du carter 2. Une partie terminale 6 du poussoir 4 est adaptée au profil du dos de la crémaillère 3, contre lequel elle est appliquée. La longueur de guidage du poussoir 4 dans la partie tubulaire 25 correspondante du carter 2 étant désignée ici par LI, tandis que D1 désigne le diamètre extérieur du poussoir 4, donc le diamètre de sa face latérale cylindrique 5, le guidage du poussoir 4 est caractérisé par un rapport "L/D" égal ici à L1/D1, ce rapport étant en général inférieur à 1, donc défavorable, d'autant plus que le jeu radial J1 entre le poussoir 4 et la partie tubulaire du carter 2 doit 30 posséder une valeur non négligeable. La figure 2, sur laquelle les éléments correspondant à ceux décrits précédemment sont désignés par les mêmes repères numériques, représente une ligne poussoir conforme à la présente invention. La partie tubulaire du carter 2 possède, au niveau de sa paroi 35 interne, une portion cylindrique lisse 7 prolongée par une portion taraudée 8. Une vis de réglage 9, avec filetage extérieur 10, est mise en place dans la partie tubulaire du carter 2, la vis 9 étant vissée par son filetage 10 dans la portion taraudée 8. La vis de réglage 9 possède un alésage central 11, qui débouche à une extrémité de la vis 9 par un trou 12, obturé par un bouchon 13. Le poussoir 4 possède un corps 14, de diamètre extérieur adapté au diamètre intérieur de la partie lisse 7 de la paroi interne de la partie tubulaire du carter 2. Le corps 14 du poussoir 4 comporte la partie terminale 6 adaptée au dos de la crémaillère 3. Du côté opposé à ladite partie terminale 6, le corps 14 du poussoir 10 4 est prolongé, suivant l'axe A, par un pion de guidage 15, de conformation creuse, et à surface extérieure cylindrique. Le pion de guidage 15 est engagé de façon coulissante, avec un très faible jeu radial J2, dans l'alésage central 11 de la vis de réglage 9. Si L2 désigne la longueur de guidage de l'alésage 11 de la vis de 15 réglage 9 et D2 désigne le diamètre extérieur du pion de guidage 15, on définit ici un rapport caractéristique "L/D", égal à L2/D2, qui est égal au minimum à 1, et dont la valeur est comprise, par exemple, entre 1,75 et 2. La valeur relativement élevée de ce rapport, combinée avec le très faible jeu radial J2, limite l'amplitude du "basculement" du poussoir 4, lors de l'inversion du sens de 20 déplacement de la crémaillère 3. De plus, la longueur du filetage 10 de la vis de réglage 9 est ici supérieure au cas d'une vis de réglage traditionnelle, ce qui assure un bon positionnement et un bon alignement de ladite vis 9 par rapport à la partie tubulaire du carter 2, ces qualités étant requises dans la mesure où la vis de 25 réglage 9 assure la fonction de guidage du poussoir 4. Idéalement, la vis de réglage 9, une fois vissée dans la portion taraudée 8 de la partie tubulaire du carter 2, doit avoir son axe parfaitement perpendiculaire à l'axe longitudinal B de la crémaillère 3. La vis de réglage 9 comporte, au-delà de son filetage 10, un 30 anneau de guidage 16 qui assure le bon positionnement de cette vis 8 par rapport à la partie tubulaire du carter 2, dans sa portion cylindrique lisse 7; un jeu radial extrêmement faible est ici admis entre ces deux zones, essentiellement pour des raisons d'assemblage. Une gorge annulaire 17, ménagée à la périphérie de la vis de 35 réglage 9 entre le filetage 10 et l'anneau de guidage 16, reçoit un joint torique 18 qui assure l'étanchéité entre la vis de réglage 9 et la paroi interne de la partie tubulaire du carter 2. Au-delà de son anneau de guidage 16, la vis de réglage 9 présente à sa périphérie un épaulement annulaire 19, qui constitue le point de départ 5 d'un logement annulaire périphérique recevant un ressort hélicoïdal 20, comprimé entre l'épaulement 19, d'une part, et le corps 14 du poussoir 4, d'autre part. Enfin, le corps 14 du poussoir 4 présente, sur sa face latérale cylindrique 5, une nervure circulaire 21 qui positionne ce corps 14 par rapport à 10 la portion cylindrique lisse 7 de la partie tubulaire du carter 2. La nervure circulaire 21 offre une surface d'appui très réduite, pratiquement linéaire, avec la partie tubulaire du carter 2, afin de limiter les frottements; elle constitue ainsi une sorte de bague de reprise d'efforts, au niveau du jeu radial J1 entre le corps 14 du poussoir 4, d'une part, et la portion lisse 7 de la partie tubulaire du 15 carter 2, d'autre part. Le poussoir 4 et la vis de réglage 9, avec leurs particularités décrites ci-dessus, peuvent être réalisées dans des matières métalliques ou synthétiques ou composites, et par tous procédés d'usinage ou de moulage ou de formage. Dans l'ensemble, I'on obtient ainsi une ligne poussoir dont tous les composants sont parfaitement alignés, et dans laquelle tous les jeux sont minimisés. De plus, la solution présentée est valable pour les deux types de calage utilisés, à savoir le "calage au jeu" et le "calage couple/angle". Dans le cas du "calage au jeu", on se sert du bouchon 13 pour régler le poussoir 4 à la 25 valeur de recul désignée. Quel que soit le type de calage employé, il existera toujours un jeu axial J3 entre le corps 14 du poussoir 4, d'une part, et la face terminale de la vis de réglage 9, d'autre part. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette ligne poussoir 30 pour direction à crémaillère 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'éloignerait pas du cadre de l'invention: - en modifiant les formes de détail du poussoir et de la vis de 35 réglage, par exemple en réalisant le pion de guidage du poussoir avec une conformation pleine, et non pas creuse; - en réalisant le poussoir et la vis de réglage en toutes matières appropriées; - en destinant l'invention à des directions à crémaillère de tout type, en particulier des directions manuelles ou des directions assistées. REVENDICATIONS 1. Ligne poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile, la ligne poussoir étant composée d'un poussoir (4) proprement dit, 5 avec partie terminale (6) adaptée au profil de la crémaillère (3), qui est monté coulissant dans une partie tubulaire du carter de direction (2), de moyens à ressort (20) transmettant un effort axial (F) au poussoir (4), et d'un organe de réglage, en particulier une vis de réglage (9) liée par son filetage (10) à la partie tubulaire précitée du carter (2), caractérisée en ce que le poussoir (4) est 10 prolongé suivant son axe (A) , à l'opposé de sa partie terminale (6) adaptée au profil de la crémaillère (3), par un pion de guidage (15) de section réduite, monté coulissant avec un faible jeu radial (J2) dans un alésage central (11) de l'organe de réglage (9). 2. Ligne poussoir selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport (L2/D2) entre la longueur (L2) de l'alésage central (11) de l'organe de réglage (9), d'une part, et le diamètre extérieur (D2) du pion de guidage (15) du poussoir (4), d'autre part, est égal ou supérieur à 1. 3. Ligne poussoir selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens à ressort, transmettant un effort axial (F) au poussoir (4), sont constitués par un ressort hélicoïdal (20) positionné à la périphérie de l'organe de réglage (9), et prenant appui, à l'opposé du corps (14) du poussoir (4), sur un épaulement annulaire (19) de l'organe de réglage (9). 25 4. Ligne poussoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de réglage est une vis de réglage (9) qui comporte, au-delà de son filetage (10), un anneau de guidage (16) assurant le positionnement de cette vis (9) par rapport à la partie tubulaire du carter (2), une gorge annulaire (17) 30 étant ménagée à la périphérie de la vis de réglage (9) entre le filetage (10) et l'anneau de guidage (16), pour recevoir un joint torique d'étanchéité (18), tandis que l'épaulement annulaire (19) précité, sur lequel prend appui le ressort (20), est situé au-delà de l'anneau de guidage (16). 5. Ligne poussoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le pion de guidage (15) du poussoir (4) possède une conformation creuse. 6. Ligne poussoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le corps (14) du poussoir (4) présente, sur sa face latérale cylindrique (5), une nervure circulaire (21) pour le positionnement de ce corps (14) par rapport à la portion cylindrique lisse (7) de la partie tubulaire du carter (2).