Brevet FR2855142A1 — publié le 20041126

I La présente invention concerne, de façon générale, les systèmes de direction des véhicules automobiles. Cette invention se rapporte, plus particulièrement, aux directions assistées hydrauliques, dans lesquelles un vérin, alimenté en fluide hydraulique, permet d'exercer sur la crémaillère un 5 effort qui amplifie la force exercée manuellement par le conducteur sur le volant. Encore plus particulièrement, I'invention s'intéresse à la structure du piston du vérin hydraulique d'assistance, et des moyens d'étanchéité prévus à la périphérie de ce piston. Il est rappelé que dans une direction assistée hydraulique de 10 véhicule automobile, d'une manière généralement connue, le mouvement de translation de la crémaillère, commandé par la rotation du volant, est soutenu par l'action d'un vérin à double effet alimenté en fluide hydraulique sous pression au moyen d'une pompe, et par l'intermédiaire d'une valve d'assistance liée à la colonne de direction. Le corps du vérin hydraulique d'assistance se 15 confond avec le carter de la direction, dans lequel la crémaillère est montée coulissante, tandis que la tige de ce vérin n'est autre qu'une portion de la crémaillère, sur laquelle est monté un piston qui divise le corps du vérin en deux chambres. Des conduits hydrauliques relient la valve d'assistance aux deux chambres ainsi délimitées, de manière à alimenter le vérin hydraulique 20 d'assistance et à déplacer son piston dans un sens ou dans l'autre. Dans les réalisations habituelles, le piston du vérin hydraulique d'assistance et les moyens d'étanchéité prévus à la périphérie de ce piston, sont constitués par un "empilage" d'un certain nombre de composants coaxiaux, ce qui rend l'ensemble relativement complexe et coûteux, en raison 25 du nombre de pièces nécessaires, et de la complication correspondante du procédé d'assemblage de toutes ces pièces. De plus, les montages de piston actuels n'acceptent que difficilement des flexions importantes de la crémaillère, qui constitue aussi la tige de vérin. La présente invention vise à éliminer ces inconvénients, en 30 fournissant un ensemble piston de coût réduit, grâce à une diminution du nombre des pièces constitutives et une simplification des opérations de montage, mais qui assure toutefois très convenablement ses fonctions notamment d'étanchéité vis-à-vis du fût du vérin, et qui accepte en outre des flexions plus importantes de la crémaillère. A cet effet, I'invention a pour objet un ensemble piston pour vérin de direction assistée hydraulique, cet ensemble étant monté sur une tige constituée par une portion de la crémaillère de la direction, et étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il se compose d'une partie annulaire intérieure en matière rigide, notamment métallique, maintenue par sertissage sur la tige ou crémaillère, et d'une partie annulaire extérieure, en matière plus 5 souple telle que matière synthétique, par exemple élastomère, réunie par surmoulage avec la partie annulaire intérieure, et pourvue à sa périphérie d'au moins une lèvre annulaire d'étanchéité et de raclage, prévue pour coopérer avec la paroi intérieure cylindrique du corps du vérin hydraulique d'assistance. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la partie 10 annulaire intérieure de l'ensemble piston se présente comme un manchon de section longitudinale dissymétrique, possédant vers l'une de ses extrémités une épaisseur radiale augmentée, avec des formes d'accrochage pour le surmoulage de la partie annulaire extérieure, le reste du manchon formant une semelle d'épaisseur réduite, pourvue intérieurement d'au moins une 15 conformation pour son maintien par sertissage sur la tige ou crémaillère. La forme dissymétrique de la partie annulaire intérieure est ici liée au processus d'assemblage par sertissage sur la tige ou crémaillère. La semelle d'épaisseur réduite, appartenant à la partie annulaire intérieure, peut être pourvue d'au moins une saillie annulaire intérieure, prévue 20 pour coopérer avec une gorge annulaire correspondante de la tige ou de la crémaillère, pour assurer le maintien par sertissage de ladite partie intérieure. Selon un mode d'exécution avantageux, la partie annulaire extérieure de l'ensemble piston est pourvue, à sa périphérie, de deux lèvres annulaires opposées d'étanchéité et de raclage, qui encadrent une collerette 25 centrale de guidage et de reprise d'effort, les deux lèvres et la collerette étant prévues pour coopérer avec la paroi intérieure cylindrique du corps du vérin hydraulique d'assistance. On obtient ainsi un ensemble piston de structure simple, se limitant à deux composants réunis par surmoulage, et se fixant sur la crémaillère par 30 sertissage, sans aucun organe d'assemblage. La partie annulaire extérieure, réalisée dans une matière appropriée telle qu'élastomère, possède une conformation qui lui permet d'assurer, à elle seule, les fonctions d'étanchéité, de raclage, de guidage et de reprise d'effort sur le fût du vérin hydraulique d'assistance, tout en acceptant des flexions relativement importantes de la 35 crémaillère de la direction. 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 d'exécution de cet ensemble piston pour vérin de direction assistée hydraulique: Figure 1 est une représentation très schématique d'une direction assistée hydraulique, dont le vérin est pourvu d'un ensemble piston conforme à la présente invention; Figure 2 est une vue partielle, en demi-coupe longitudinale, du vérin hydraulique d'assistance de la direction selon la figure 1, montrant le 10 détail de l'ensemble piston réalisé conformément à l'invention. La figure 1 représente, sous la forme d'un schéma de principe, une direction assistée hydraulique de véhicule automobile. La direction comprend un volant de conduite 2 lié à une colonne de direction 3, dont l'extrémité éloignée du volant 2 porte un pignon 4 qui vient en 15 prise avec la denture 5 d'une crémaillère 6. Les deux extrémités opposées de la crémaillère 6 sont munies de rotules, respectivement 7 et 8, pour l'articulation de biellettes de direction (non représentées) qui sont associées, respectivement, aux roues directrices gauche et droite du train avant du véhicule concerné, et qui commandent l'orientation de ces roues. S'agissant ici d'une direction assistée hydraulique, celle-ci comprend un vérin hydraulique d'assistance 9, dont le corps 10 est constitué par une portion du carter de direction, et dont la tige 11 est constituée par une portion non dentée de la crémaillère 6. La tige 11 porte un ensemble piston 12, qui coulisse avec cette tige 11 à l'intérieur du corps 10 du vérin 9, I'ensemble 25 piston 12 divisant l'intérieur du vérin 9 en deux chambres 13 et'14. Le système hydraulique d'assistance comprend une pompe 15, qui alimente une valve d'assistance 16 liée à la colonne de direction 3, à partir d'un réservoir 17 de fluide hydraulique, un accumulateur 18 pouvant compléter ce circuit hydraulique. Deux conduits hydrauliques 19 et 20 relient la valve 30 d'assistance 16, respectivement, aux deux chambres 13 et 14 du vérin hydraulique d'assistance 9. La valve d'assistance 16 envoie sélectivement le fluide hydraulique sous pression, par le conduit 19 ou 20, vers la chambre 13 ou 14, selon que le conducteur du véhicule commande, par'le volant 2, un braquage à gauche ou un braquage à droite. La figure 2 représente, en demi-coupe, le détail de l'ensemble piston 12, porté par la tige 11 du vérin hydraulique d'assistance 9. Cet ensemble piston 12, à symétrie de révolution autour d'un axe central A, se compose d'une partie annulaire intérieure 21 métallique, et d'une partie annulaire extérieure 22 en matière plastique, notamment en élastomère, les deux parties 21 et 22 étant réunies par surmoulage. La partie intérieure 21, métallique, se présente comme un manchon, de section longitudinale dissymétrique. Vers l'une de ses extrémités (à droite sur la figure 2), cette partie intérieure 21 métallique possède une épaisseur radiale augmentée, avec des formes d'accrochage 23 du genre crans ou pointes, saillantes vers l'extérieur. Vers son autre extrémité (à gauche 10 de la figure 2), la partie intérieure 21 métallique forme une semelle d'épaisseur réduite, laquelle est pourvue d'une saillie annulaire intérieure 24. Cette dernière est prévue pour coopérer avec une gorge annulaire correspondante 25 de la tige 11, c'est-à-dire de la crémaillère 6, pour assurer le maintien par sertissage de l'ensemble piston 12 sur la tige 11 ou la crémaillère 6. La partie annulaire extérieure 22 de l'ensemble piston 12, en matière plastique et notamment en élastomère, est de section symétrique et possède une embase solidarisée par surmoulage avec les formes d'accrochage 23 de la partie intérieure métallique. A sa périphérie, la partie extérieure 22 possède deux lèvres annulaires opposées 26 et 27 d'étanchéité 20 et de raclage, de section effilée, qui viennent en contact symétriquement avec la paroi intérieure cylindrique 28 du corps 10 du vérin 9. Entre les deux lèvres 26 et 27, ladite partie extérieure 22 présente encore une collerette centrale assez massive 29, de section rectangulaire, dont la face extérieure vient en appui contre la paroi intérieure cylindrique 28 du corps 10 du vérin 9, pour 25 assurer le guidage et la reprise d'effort sur ce corps 10 et pour limiter les flexions de la tige 11, donc de la crémaillère 6. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet ensemble piston pour vérin de direction assistée hydraulique qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, 30 toutes les variantes de réalisation et d'application, quels que soient notamment: - les détails des formes de l'ensemble piston, telles que les formes d'accrochage pour la liaison pour surmoulage des deux parties constitutives de cet ensemble, ou encore les conformations prévues pour le sertissage de la 35 partie intérieure sur la tige; - les matériaux constitutifs des deux parties de l'ensemble piston; - les particularités de la direction assistée hydraulique à laquelle est appliqué cet ensemble piston. REVENDICATIONS 1. Ensemble piston pour un vérin de direction assistée hydraulique, cet ensemble (12) étant monté sur une tige (11) constituée par une portion de 5 la crémaillère (6) de la direction, caractérisé en ce qu'il se compose d'une partie annulaire intérieure (21), en matière rigide notamment métallique, maintenue par sertissage (24, 25) sur la tige (11) ou crémaillère (6), et d'une partie annulaire extérieure (22), en matière plus souple telle que matière synthétique, par exemple élastomère, réunie par surmoulage (23) avec la 10 partie annulaire intérieure (21), et pourvue à sa périphérie d'au moins une lèvre annulaire (26, 27) d'étanchéité et de raclage, prévue pour coopérer avec la paroi intérieure cylindrique (28) du corps (10) du vérin hydraulique d'assistance (9). 2. Ensemble piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa partie annulaire intérieure (21) se présente comme un manchon de section longitudinale dissymétrique, possédant vers l'une de ses extrémités une épaisseur radiale augmentée, avec des formes d'accrochage (23) pour le surmoulage de la partie annulaire extérieure (22), le reste du manchon formant 20 une semelle d'épaisseur réduite, pourvue intérieurement d'au moins une conformation (24) pour son maintien par sertissage sur la tige (11) ou crémaillère (6). 3. Ensemble piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que 25 la semelle d'épaisseur réduite, appartenant à la partie annulaire intérieure (21), est pourvue d'au moins une saillie annulaire intérieure (24), prévue pour coopérer avec une gorge annulaire correspondante (25) de la tige (11) ou crémaillère (6), pour assurer le maintien par sertissage de ladite partie intérieure (21). 4. Ensemble piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sa partie annulaire extérieure (22) est pourvue, à sa périphérie, de deux lèvres annulaires opposées (26, 27) d'étanchéité et de raclage, qui encadrent une collerette centrale (29) de guidage et de reprise 35 d'effort, les deux lèvres (26, 27) et la collerette (29) étant prévues pour coopérer avec la paroi intérieure cylindrique (28) du corps (10) du vérin hydraulique d'assistance (9).