Brevet FR2863240A1 — publié le 20050610

La présente invention concerne, de façon générale, les directions à crémaillère des véhicules automobiles. Elle s'intéresse à l'élément dit "poussoir" d'une telle direction, et porte en particulier sur la liaison poussoir crémaillère. Dans un système de direction à crémaillère, un pignon de direction est lié en rotation avec la colonne de direction, manoeuvrée à l'aide du volant de conduite du véhicule, le pignon venant en prise avec une crémaillère montée coulissante dans un carter de direction. Les deux extrémités de la crémaillère, extérieures au carter, sont accouplées à des biellettes de direction associées respectivement aux roues directrices droite et gauche du véhicule. Ainsi, la rotation du volant dans un sens ou dans l'autre, donc la rotation correspondante du pignon de direction, est convertie en une translation correspondante de la crémaillère qui, par l'intermédiaire des biellettes, provoque elle-même l'orientation des roues directrices du véhicule, pour un braquage à droite ou à gauche. De manière assez habituelle, dans ce type de direction, la crémaillère est maintenue en contact d'engrènement permanent contre le pignon à l'aide d'un organe mécanique désigné comme "poussoir", qui est monté coulissant, dans une partie du carter de direction ou dans un autre carter auxiliaire avec paroi intérieure généralement cylindrique, suivant un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la crémaillère, et qui est sollicité élastiquement de manière à s'appuyer sur le dos de la crémaillère, par une partie terminale de forme adaptée, en particulier de profil concave, à l'opposé du pignon de direction. Grâce à un tel poussoir, les défauts d'engrènement de la crémaillère avec le pignon sont compensés, et ledit poussoir assure également le guidage de la crémaillère. Dans un système de direction habituel, pourvu d'une tel poussoir, il existe un effort de frottement important entre la crémaillère et le poussoir, qui s'oppose au coulissement de la crémaillère. Pour remédier à cet inconvénient, il faut faire appel dans la conception du poussoir, à des matériaux à bas coefficient de frottement, en tenant compte de l'état et de la dureté de la surface frottante de la crémaillère. Une lubrification complémentaire de la liaison crémaillère poussoir est bien souvent nécessaire. Bien que limitée au départ, la surface frottante de ces poussoirs se dégrade et ne fait qu'augmenter par usure en service, de sorte que se développent le frottement ainsi qu'une tendance à coller due à la graisse de lubrification. Une solution particulière, déjà proposée pour résoudre ce problème, se trouve décrite dans la demande de certificat d'utilité français 5 n 2500395. Cette solution connue consiste à monter sur une partie terminale du corps du poussoir, au moins un élément porteur tournant, agencé de manière à rouler sans glissement sur une surface correspondante du dos de la crémaillère. Pendant le mouvement de translation de la crémaillère, l'élément porteur tourne, permettant ainsi à la crémaillère d'effectuer ses déplacements sous un très faible frottement. Cette solution conserve cependant l'inconvénient de transmettre voire d'amplifier les phénomènes acoustiques et vibratoires ayant leur origine dans le compartiment moteur du véhicule ou au niveau des roues du véhicule et de la chaussée. II en résulte, de façon évidente, une diminution du confort de conduite du véhicule. La présente invention vise à améliorer cette ligne poussoir par une solution technique simple qui assure une fonction de filtrage acoustique et 20 vibratoire performante. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une ligne poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile, comportant au moins un élément porteur tournant, monté sur une partie terminale du corps du poussoir, et agencé de manière à rouler sans glissement sur une surface correspondante du dos de la crémaillère, caractérisée en ce que le ou chaque élément porteur tournant est recouvert sur sa surface portante d'un élément annulaire souple réalisé en un matériau élastiquement déformable. Ainsi, l'idée inventive consiste à prévoir entre la surface portante de l'élément porteur tournant et la surface de contact correspondante de la crémaillère, un élément annulaire souple, réalisé en un matériau élastiquement déformable. L'épaisseur de l'élément annulaire souple peut être constante ou variable sur la section transversale de la surface portante de l'élément porteur tournant. Pour cet élément annulaire souple, les épaisseurs sont à choisir selon les matériaux utilisés, elles peuvent être comprises entre quelques dixièmes de millimètres et plus d'un millimètre. En ce qui concerne les matériaux utilisables pour l'élément annulaire souple, on peut envisager des élastomères caoutchoutiques, des matières plastiques déformables, des élastomères thermoplastiques, ou des composites élastomériques. L'élément annulaire souple peut être appliqué sur la surface portante de l'élément porteur tournant par tout procédé connu et adapté au matériau utilisé, par exemple par une technique de collage, d'adhérisation, ou de surmoulage, ou être retenu par son seul montage. La raideur du matériau élastiquement déformable de l'élément annulaire souple peut être constante ou variable sur la section transversale de la surface portante de l'élément porteur tournant; elle est en tous cas adaptée de manière à optimiser le positionnement du poussoir sur la crémaillère. Dans l'ensemble, le dispositif objet de la présente invention offre de nombreux avantages: L'élément annulaire souple amortit les vibrations et réduit les bruits ce qui améliore le confort de conduite du véhicule. II compense les irrégularités de surface de la crémaillère, et améliore d'autant l'engrènement de la crémaillère avec le pignon. II évite l'usure ou le marquage sur la longueur de contact avec la 20 crémaillère. Le positionnement du poussoir sur la crémaillère étant optimisé, ceci permet de simplifier l'embase de réglage de poussée de la ligne poussoir qui peut alors se réduire à une simple vis de réglage. Enfin, il devient inutile de lubrifier la liaison entre crémaillère et 25 poussoir. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette ligne poussoir. L'unique figure de ce dessin est une vue en coupe dans un plan perpendiculaire à l'axe de la crémaillère, d'une ligne poussoir conforme à la présente invention, avec indication sommaire de la crémaillère 1 en prise par sa denture 5 avec un pignon 2 manoeuvré par une colonne de direction 4, le tout étant logé dans un carter 3. Cette figure représente notamment la partie terminale 10 du corps 35 du poussoir 6 qui vient s'appuyer contre le dos de la crémaillère 1. Sur cette partie terminale 10 du corps du poussoir 6 sont montés deux éléments porteurs tournants 7, chacun constitués par la bague extérieure d'un roulement à billes. Cette bague extérieure est recouverte d'un élément annulaire 5 souple 11, d'épaisseur constante dans cet exemple précis. Chacun des roulements à billes est supporté par une broche 8 liée rigidement au corps du poussoir 6, lesdites broches 8 formant entre elles un angle inférieur à 180 , selon une disposition symétrique. Les logements des broches 8 sont réalisés dans la partie terminale 10 10 du corps du poussoir 6, par usinage dans le cas d'un poussoir métallique, ou par moulage dans le cas d'un poussoir en matériau polymère. Les broches 8 peuvent être solidarisées dans leur logement par toute technique fiable et appropriée telle qu'emmanchement serré, sertissage, collage... Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la seule réalisation 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 donnant à l'élément annulaire souple 11 toute épaisseur constante ou variable; - en appliquant l'invention à tout profil de poussoir adapté aux profils rencontrés sur les crémaillères, tels que cylindrique, en V , en Y .. . ; - en destinant l'invention à des directions soit manuelles soit assistées; - en utilisant tout type d'élément tournant, tel que par exemple des galets monoblocs sans roulement à billes. REVENDICATIONS 1. Ligne poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile, comportant au moins un élément porteur tournant (7), monté sur une partie terminale (10) du corps du poussoir (6), et agencé de manière à rouler sans glissement sur une surface correspondante du dos de la crémaillère (1), caractérisée en ce que chaque élément porteur tournant (7) est recouvert sur sa surface portante d'un élément annulaire souple (Il) réalisé en un matériau élastiquement déformable. 2. Ligne poussoir selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'élément annulaire souple (11) est constante sur la section transversale de la surface portante de l'élément porteur tournant (7). 3. Ligne poussoir selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'élément annulaire souple (11) est variable sur la section transversale de la surface portante de l'élément porteur tournant (7). 4. Ligne poussoir selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la raideur du matériau élastiquement déformable constituant l'élément annulaire souple (11) est variable sur la section transversale de la surface portante de l'élément porteur tournant (7). 5. Direction à crémaillère de véhicule automobile comportant une ligne poussoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.