Brevet FR2857425A1 — publié le 20050114

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 "poussoir", dont la fonction est de maintenir la crémaillère en contact d'engrénement 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 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. Les efforts appliqués sur ces éléments lors de l'utilisation du 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 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 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 30 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 extrémité de forme 35 adaptée au contact avec la crémaillère, qui est guidé en coulissement dans une 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 guidée par son filetage dans la partie de carter précitée, cet organe assurant une compression des moyens à ressort, tout en permettant un réglage de la compression. Le poussoir proprement dit est habituellement réalisé d'une seule pièce, en matériau métallique ou synthétique, chaque poussoir étant ainsi réalisé directement avec sa partie terminale de profil concave prévue pour s'appliquer contre le dos de la crémaillère. Il convient donc de réaliser un poussoir particulier pour chaque cas d'application, en particulier avec une extrémité concave dont le diamètre doit être exactement adapté au diamètre de la crémaillère. Le fabricant de directions de véhicules automobiles doit donc produire des types diversifiés de poussoirs, ce qui complique et renchérit la production, ainsi que la gestion des stocks. De plus, en raison de la conception "monobloc" des poussoirs actuels, la matière qui se trouve au contact de la crémaillère est nécessairement la matière constitutive du poussoir, qui n'est donc pas obligatoirement la matière la plus adaptée à une crémaillère donnée. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant un dispositif de poussoir perfectionné, aisément adaptable à tous les cas d'application. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un dispositif de poussoir pour direction à crémaillère du véhicule automobile, le poussoir possédant une face de profil général concave, adaptée au dos de la crémaillère, et ce poussoir étant caractérisé par le fait que ladite face de profil général concave est constituée par un patin rapporté, interchangeable, fixé à une extrémité d'un corps de poussoir. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le patin rapporté est une pièce de face incurvée, qui possède une face convexe, notamment cylindrique adaptée à la forme de l'extrémité du corps du poussoir, et une face concave, notamment cylindrique adaptée au profil de la crémaillère. Le patin rapporté est avantageusement fixé à l'extrémité du corps de poussoir par encliquetage, notamment en prévoyant, sur la face convexe du patin, des pions d'encliquetage qui coopèrent avec des logements complémentaires ménagés dans la face terminale correspondante du corps de poussoir. D'autres moyens de fixation du patin sur le corps de poussoir sont aussi envisageables, du moment qu'ils permettent d'interchanger le patin, et qu'ils assurent, entre le patin et le corps de poussoir, une liaison suffisamment stable, évitant la désolidarisation du patin par rapport au corps de poussoir sous les efforts appliqués en cours d'utilisation. Ainsi, l'idée à la base de l'invention consiste à subdiviser le poussoir en un corps de poussoir, guidé dans la partie tubulaire du carter, et en un patin interchangeable qui forme la face venant en contact avec le dos de la crémaillère. On peut donc prévoir désormais un corps de poussoir unique, commun à deux ou plusieurs types de direction à crémaillère, et recevant au choix l'un parmi deux ou plusieurs patins, adaptés chacun à une direction donnée, notamment à une crémaillère de caractéristiques déterminées. En particulier, les patins interchangeables peuvent posséder des épaisseurs diverses, de sorte que leur face concave cylindrique possède un diamètre plus ou moins grand, adapté au diamètre de la crémaillère. L'avantage de la solution, objet de l'invention, est ainsi de pouvoir placer sur un seul et même corps de poussoir, des patins présentant une diversité importante de caractéristiques, non seulement en ce qui concerne leur géométrie, mais aussi au niveau de la matière dont ils sont constitués: un corps de patin, réalisé en acier ou en matière plastique, peut recevoir des patins indifféremment réalisés en métal ou en matière plastique. Il devient aussi aisé de choisir l'état de surface ou la structure de la face du poussoir venant en contact avec le dos de la crémaillère, par exemple en choisissant des patins à surface plus ou moins nervurée. 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 de réalisation de ce poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile: Figure 1 est une vue partielle, en coupe, d'une direction à crémaillère avec poussoir réalisé conformément à l'invention; Figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un poussoir conforme à la présente invention; Figure 3 est une vue en coupe passant par l'axe du poussoir, dans une première forme de réalisation; Figure 4 est une vue en coupe passant par l'axe du poussoir dans une seconde forme de réalisation. La figure 1 montre très partiellement une direction à crémaillère de véhicule automobile, avec son carter 2 logeant la crémaillère 3, 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 non représentés) contre le dos de la crémaillère 3. En se référant aussi à la figure 2, le poussoir 4 possède une face latérale cylindrique 5, par laquelle il est guidé dans une partie tubulaire adaptée du carter 2. La partie terminale du poussoir 4 est adaptée au dos de la crémaillère 3, contre lequel elle est appliquée. Selon l'invention, comme le montrent les figures 2 à 4, le poussoir 4 est constitué de deux éléments réunis, à savoir un corps de poussoir 6 et un patin rapporté 7, ces deux éléments étant représentés séparés sur la figure 2, et assemblés sur les figures 3 et 4. Le corps de poussoir 6 est ici une pièce de forme générale cylindrique évidée, qui forme notamment la face cylindrique 5 du poussoir 4. A une extrémité, le corps de poussoir 6 présente une face concave 8, notamment cylindrique. Quatre logements 9 sont creusés dans le corps de poussoir 6, parallèlement à l'axe A du poussoir 4, les logements 9 débouchant dans la face concave 8, avec une disposition d'ensemble correspondant aux sommets d'un rectangle. Le patin rapporté 7 possède une forme incurvée, délimitée par une face convexe cylindrique 10 et par une face concave cylindrique 11, coaxiales. La face convexe cylindrique 10 est adaptée à la face concave 8 du corps de poussoir 6. Sous cette face convexe cylindrique 10 du patin 7 font saillie quatre pions d'encliquetage 12, dont la disposition correspond à celle des logements 9 du corps de poussoir 6. Le patin 7 est ainsi encliqueté sur le corps de poussoir 6, chaque pion 12 étant introduit et retenu élastiquement dans le logement 9 correspondant. La face concave cylindrique 11 du patin rapporté 7 est adaptée, notamment en ce qui concerne son diamètre, au profil ici circulaire de la crémaillère 3, ce qui est en particulier illustré par les figures 3 et 4. Dans le cas d'une crémaillère 3 de relativement petit diamètre d, comme le montre la figure 3, le patin 7 utilisé est de relativement grande épaisseur E, de telle sorte que ses faces cylindriques 10 et 11 s'adaptent respectivement à la face concave 8 du corps de poussoir 6 et à la crémaillère 3. Dans le cas d'une crémaillère 3 de relativement grand diamètre D, comme le montre la figure 4, le patin 7 utilisé est de relativement faible épaisseur E, de telle sorte que ses faces cylindriques 10 et 11 s'adaptent respectivement à la face concave 8 du corps de poussoir 6 et à la crémaillère 3, ce corps 6 étant le même dans le cas de la figure 3 et dans le cas de la figure 4. La différence dimensionnelle des diamètres d, D des crémaillères 3 est ainsi compensée par l'épaisseur E, e des patins 7. On comprend donc qu'avec un seul et même corps de poussoir 6, et avec des patins 7 interchangeables, le poussoir 4 est adaptable à diverses crémaillères 3, la diversité des patins 7 ne concernant pas seulement leur géométrie, mais aussi leur matériau constitutif (métal, alliage ou matière plastique), ou encore l'état de surface ou la structure de la face concave 11, venant en contact avec le dos de la crémaillère 3. Ainsi, dans l'exemple illustré au dessin, cette face 11 présente des parties en forme de nervures parallèles 13, orientées longitudinalement et/ou transversalement, et séparées par des nervures, mais ce genre de configuration n'est nullement obligatoire. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif de poussoir pour 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 réalisant le patin interchangeable en toute matière; - en modifiant le détail des formes de ce patin; - en modifiant le nombre, la disposition et la taille des pions d'encliquetage du patin interchangeable, en fonction des efforts axiaux et radiaux appliqués sur ce patin; - en remplaçant les pions d'encliquetage par tout système 5 approprié de fixation du patin sur le corps du poussoir; - en appliquant l'invention à des poussoirs de toutes formes, et en toutes matières, en ce qui concerne leur corps; - en destinant l'invention à des directions à crémaillère de tout type, en particulier des directions manuelles ou des directions assistées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile, le poussoir (4) possédant une face (11) de profil général concave, adaptée au dos de la crémaillère (3), caractérisé en ce que ladite face (11) de profil général concave est constituée par un patin rapporté (7), interchangeable, fixé à une extrémité (8) d'un corps de poussoir (6). 2. Dispositif de poussoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le patin rapporté (7) est une pièce de forme incurvée, qui possède une face convexe (10), notamment cylindrique adaptée à la forme de l'extrémité (8) du corps de poussoir (6), et une face concave (11), notamment cylindrique adaptée au profil de la crémaillère (3). 3. Dispositif de poussoir selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 15 en ce que le patin rapporté (7) est fixé à l'extrémité (8) du corps de poussoir (6) par encliquetage. 4. Dispositif de poussoir selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que sont prévus, sur la face convexe (10) du patin (7), des pions d'encliquetage (12) qui coopèrent avec des logements complémentaires (9) ménagés dans la face terminale (8) correspondante du corps du poussoir (6). 5. Dispositif de poussoir selon la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que le corps de poussoir (6) est unique et commun à deux ou plusieurs patins (7) interchangeables, d'épaisseurs diverses (e, E), de sorte que leur face concave cylindrique (11) possède un diamètre plus ou moins grand, adapté au diamètre (D, d) de la crémaillère (3).