Brevet FR2857324A1 — publié le 20050114

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, alimente en fluide hydraulique, permet d'exercer sur 'la. crémaillère un effort qui amplifie la force exercée manuellement par le conducteur sur le volant. Encore plus particulièrement, l'invention s'intéresse à un palier, à fonctions de guidage et d'étanchéité, pour une telle direction assistée hydraulique. Dans une direction assistée hydraulique de véhicule automobile, 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 confond habituellement avec le carter de direction, dans lequel la crémaillère est montée coulissante, tandis que la tige de ce vérin est constituée par une portion de la crémaillère, sur laquelle est monté un piston qui divise le corps de vérin en deux chambres. Des conduits hydrauliques relient la valve d'assistance aux deux chambres de vérin ainsi délimitées, de manière à alimenter le vérin d'assistance et à déplacer son piston dans un sens ou dans l'autre. Ainsi, à une extrémité du carter de direction, qui se confond avec une extrémité du vérin hydraulique d'assistance, il convient d'assurer une fonction de palier de guidage pour la crémaillère qui sort du carter, et aussi une fonction d'étanchéité vis-à-vis de la chambre de vérin entourant la crémaillère. Actuellement, ces deux fonctions sont réalisées par des composants distincts, qui sont d'une part un palier de guidage, et d'autre part un joint d'étanchéité. II convient donc de prévoir ici des pièces distinctes, réalisant respectivement les deux fonctions, et d'effectuer un montage séparé de ces pièces. Cette complexité induit des coûts de fabrication et d'assemblage non négligeables. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, donc à réduire la complexité et les coûts de réalisation des fonctions ici considérées. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un palier pour direction assistée hydraulique de véhicule automobile, et plus particulièrement un palier de guidage de la crémaillère, placé à une extrémité du carter de direction qui constitue aussi une extrémité du vérin hydraulique d'assistance, le palier comprenant une bague de guidage prévue pour être montée dans le carter de direction, et un joint annulaire à lèvre solidarisé avec la bague, le joint étant situé sur le côté de la bague tourné à l'opposé de l'extrémité du carter, ce joint venant en contact d'étanchéité dynamique, par sa partie de plus petit diamètre, avec la surface extérieure de la crémaillère et venant aussi en contact d'étanchéité statique, par sa partie de plus grand diamètre, avec la paroi intérieure du carter de direction. Dans une forme de réalisation préférée, le joint annulaire à lèvre possède une armature retournée, surmoulée contre l'extérieur de la bague de 10 guidage. L'ensemble constitué par le joint à armature et par la bague de guidage est avantageusement emmanché de façon serrée dans le carter de direction. Cet ensemble peut être aussi arrêté, dans son mouvement de translation dû à la pression hydraulique, au moyen d'un jonc inséré dans le carter, vers l'extrémité de ce dernier. A titre facultatif, le palier objet de l'invention comprend encore une bague anti-extrusion, insérée entre le joint annulaire à lèvre et la bague de guidage, sur le côté radialement intérieur du palier. Ainsi, l'invention fournit un palier de guidage de conception "monobloc", qui assure par lui-même non seulement la fonction de guidage de la crémaillère mais aussi les fonctions d'étanchéité dynamique et statique, ainsi que, par sa bague, la reprise des efforts radiaux induits par la crémaillère. L'ensemble des fonctions est donc réalisé par des pièces en nombre réduit, et liées entre elles avant montage dans le carter, ce qui simplifie les opérations de montage. Les coûts de fabrication et de montage s'en trouvent diminués de façon sensible. 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'exemple, une forme d'exécution de ce palier pour direction assistée hydraulique de véhicule automobile. La figure unique du dessin est une vue partielle en coupe d'une direction assistée hydraulique, pourvue d'un palier conforme à la présente invention. Comme le montre cette figure, la direction assistée hydraulique comprend un carter fixe tubulaire 2, dans lequel est montée axialement coulissante une crémaillère 3 dont les deux extrémités (une seule extrémité étant visible) se situe à l'extérieur du carter 2. La crémaillère 3 possède une denture, venant en prise avec un pignon dont l'arbre est accouplé à la colonne de direction (non représentée). L'extrémité de la crémaillère 3 porte un boîtier de rotule axiale 4, servant à l'articulation d'une biellette de direction 5 associée à l'une des roues directrices du véhicule concerné, et commandant l'orientation de cette roue. S'agissant ici d'une direction assistée hydraulique, celle-ci comprend un vérin hydraulique d'assistance, dont le corps est constitué par une portion du carter 2, et dont la tige est constituée par une portion non dentée de la crémaillère 3. Cette tige porte un piston en contact glissant avec la paroi intérieure 2a du carter 2, et divisant l'intérieur du vérin en deux chambres, dont l'une est visible en 6. La chambre de vérin 6 est alimentée en fluide hydraulique, par l'intermédiaire d'une valve d'assistance, et au travers d'un orifice 7 ménagé dans le carter 2. Vers l'extrémité du carter 2, il est monté un palier 8 qui assure le maintien et le guidage en translation de la crémaillère 3, et qui ferme la chambre de vérin 6, du côté opposé au piston. Le palier 8 se compose essentiellement d'une bague de guidage 9 et d'un joint annulaire 10. La bague de guidage 9 est une pièce en matière plastique rigide, qui comporte une surface intérieure cylindrique lisse de guidage 11, et des nervures radiales de raidissement 12. Le joint annulaire 10 est un joint à lèvre, pourvu d'une armature retournée 13. Le joint 10 prend place sur le côté de la bague 9 qui est tourné à l'opposé de l'extrémité du carter 2. L'armature 13 du joint 10 se prolonge, en direction de cette extrémité de carter, autour de la partie extérieure de la bague 9. Le joint 10 à armature 13 est solidarisé avec la bague 9 par surmoulage. Une bague anti-extrusion 14 peut être insérée entre le joint 10 et la bague de guidage 9, sur le côté radialement intérieur du palier 8. Ce palier 8, constitué par l'assemblage de la bague de guidage 9 et du joint annulaire 10, et éventuellement de la bague anti-extrusion 14, est emmanché de façon serrée dans le carter 2, vers l'extrémité de celui-ci. Un jonc 15, inséré dans le carter 2 également vers l'extrémité de ce dernier, assure l'arrêt en translation du palier 8, dans son mouvement de translation dû à la pression hydraulique dans la chambre de vérin 6. Le palier 8 se trouvant ainsi immobilisé dans le carter 2, sa bague 9 assure le guidage en translation de la crémaillère 3, par la coopération de la surface intérieure lisse 11 de ladite bague 9 avec la surface extérieure de la crémaillère 3. De plus, les efforts radiaux induits par la crémaillère 3 sont repris par la bague 9, raidie par ses nervures radiales 12, et sont ainsi transmis au carter 2. Quant au joint annulaire 10, celui-ci assure, par sa partie de plus petit diamètre à lèvre, un contact d'étanchéité dynamique avec la surface extérieure de la crémaillère 3. Le joint annulaire 10 assure aussi, par sa partie de plus grand diamètre, un contact d'étanchéité statique avec la paroi intérieure 2a du carter 2. Indépendamment du palier 8, qui assure le guidage en translation de la crémaillère 3, il est prévu une butée 16 montée et serrée entre l'extrémité de la crémaillère 3 et le boîtier de rotule axiale 4. En fin de course de la crémaillère 3 (dans son mouvement vers la gauche, par référence au dessin), la butée 16 vient en contact avec une face frontale du carter 2. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce palier pour direction assistée hydraulique 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, quels que soient notamment les détails de forme de la bague de guidage et du joint, les matières constitutives de ces éléments et leur mode d'assemblage. REVENDICATIONS 1. Palier pour direction assistée hydraulique de véhicule automobile, ce palier (8) de guidage de la crémaillère (3) étant placé à une extrémité du carter de direction (2) qui constitue aussi une extrémité du vérin hydraulique d'assistance (6, 7), caractérisé en ce qu'il comprend une bague de guidage (9) prévue pour être montée dans le carter de direction (2), et un joint annulaire à lèvre (10) solidarisé avec la bague (9), le joint (10) étant situé sur le côté de la bague (9) tourné à l'opposé de l'extrémité du carter (2), ce joint (10) venant en contact d'étanchéité dynamique, par sa partie de plus petit diamètre, avec la surface extérieure de la crémaillère (3) et venant aussi en contact d'étanchéité statique, par sa partie de plus grand diamètre, avec la paroi intérieure (2a) du carter de direction (2). 2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint annulaire à lèvre (10) possède une armature retournée (13), surmoulée contre l'extérieur de la bague de guidage (9). 3. Palier selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble 20 constitué par le joint (10) à armature (13) et par la bague de guidage (9) est emmanché de façon serrée dans le carter de direction (2). 4. Palier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble constitué par le joint (10) et par la bague de guidage (9) est arrêté, dans son mouvement de translation dû à la pression hydraulique, au moyen d'un jonc (15) inséré dans le carter (2), vers l'extrémité de ce dernier. 5. Palier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague de guidage (9) est une pièce en matière plastique rigide, qui comporte une surface intérieure cylindrique lisse de guidage (11), et des nervures radiales de raidissement (12). 6. Palier selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 35 caractérisé en ce qu'il comprend une bague anti-extrusion (14), insérée entre le joint annulaire à lèvre (10) et la bague de guidage (9), sur le côté radialement intérieur du palier (8).