Brevet FR2868486A1 — publié le 20051007

ti VERIN D'ASSERVISSEMENT NOTAMMENT POUR LA COMMANDE D'UNE CREMAILLERE DE DIRECTION DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne les vérins d'asservissement trouvant une 5 application particulièrement avantageuse pour la commande d'une crémaillère de direction de véhicule automobile. Il est actuellement connu que, sur des véhicules automobiles de tout type, la commande de la direction est assistée essentiellement pour un confort de conduite et de sécurité. Un tel système comporte essentiellement une crémaillère montée en coopération avec la colonne de direction et un vérin hydraulique à double effet qui permet d'aider le déplacement de la crémaillère en fonction de l'angle de rotation dé la colonne de direction donné par le conducteur 'du véhicule quand il tourne le volant ou analogue. Il existe actuellement de nombreux vérins de ce type, mais leur structure relativement complexe les rend d'un prix de revient relativement élevé, qui n'est pas négligeable compte tenu des quantités énormes de ce type de vérins qu'il est nécessaire de réaliser, ne serait que pour la fabrication des véhicules automobiles. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un vérin d'asservissement, notamment pour la commande d'une crémaillère de direction de véhicule automobile, qui pallie en partie les inconvénients mentionnés ci-avant des vérins de l'art antérieur, en ayant un coût de revient de fabrication relativement faible, car plus facile à fabriquer notamment en grande série, tout en donnant totale satisfaction sur le plan de la fiabilité. Plus précisément, la présente invention a pour objet un vérin d'asservissement, notamment pour la commande d'une crémaillère de direction de véhicule automobile, comportant un cylindre, un piston monté coulissant dans ledit cylindre, des moyens de liaison avec ladite crémaillère et des moyens d'étanchéité montés en coopération avec le piston et le cylindre, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'étanchéité comportent: au moins un insert situé à la périphérie du piston, des moyens pour fixer l'insert sur le piston, une pièce annulaire intermédiaire située autour de la paroi latérale du piston et comportant au moins une face d'appui sur cette paroi latérale, 2868486 2 des moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire avec l'insert; au moins un joint annulaire situé autour de la pièce annulaire intermédiaire et au contact de façon étanche avec la face latérale extérieure de cette pièce annulaire intermédiaire et avec la paroi intérieure du cylindre, et des moyens pour lier en translation le joint annulaire et la pièce annulaire intermédiaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels: Les figures 1 à 3 représentent, vus en coupe longitudinale, trois modes de réalisation d'un vérin d'asservissement selon l'invention, notamment pour la commande d'une crémaillère de direction de véhicule automobile. Il est tout d'abord précisé que, sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure. II est aussi précisé que les figures représentent essentiellement trois modes de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. Il est en outre précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Réciproquement, si les modes de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustrés comportent plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments. Il est enfin précisé que lorsque, dans la présente description, une expression définit à elle seule, sans mention particulière spécifique la concernant, un ensemble de caractéristiques structurelles, [par exemple E = E(p, ti, s, ...)], ces caractéristiques peuvent être prises, pour la définition de l'objet de la protection 2868486 3 demandée, quand cela est techniquement possible, soit séparément, [par exemple E, et/ou z, et/ou p, .], soit en combinaison totale etlou partielle, [par exemple E(c, z, p) , et/ou E( c, t), et/ou E(t, p), et/ou E( E, p)]...DTD: La figure 1 représente un premier mode de - réalisation d'un vérin 5 d'asservissement selon l'invention, notamment pour la commande d'une crémaillère de direction de véhicule automobile. Ce vérin comporte un cylindre 1, un piston 2 monté coulissant dans le cylindre, des moyens de liaison 4 avec la crémaillère schématiquement illustrés en 4 puisque bien connus en eux-mêmes, et des moyens d'étanchéité 3 montés en coopération avec le piston et le cylindre. Selon une caractéristique de l'invention, comme illustré dans le mode de réalisation selon la figure 1, ces moyens d'étanchéité 3 comportent un insert 10 situé à la périphérie du piston 2, des moyens pour fixer l'insert sur le piston, une pièce annulaire intermédiaire 11 située autour de la paroi latérale 12 du piston et comportant au moins une face d'appui 13 sur cette paroi latérale, des moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire 11 avec l'insert 10, et au moins un joint annulaire 14 situé autour de la pièce annulaire intermédiaire 11, en précisant que le mode de réalisation selon la figure 1 comporte deux joints 14 qui sont au contact de façon étanche avec la face latérale extérieure 17 de la pièce annulaire intermédiaire 11 et avec la paroi intérieure 15 du cylindre. Il est à noter que, par pression, la face d'appui 13 de la pièce annulaire intermédiaire 11 qui entoure complètement au contact la paroi latérale 12 du piston assure une bonne étanchéité sans la nécessité d'un joint ayant une élasticité relativement importante comme le joint 14, du fait que cette face d'appui est statique par rapport au piston 2, l'élasticité naturelle de tout matériau et notamment du plastique dans laquelle est avantageusement réalisée cette pièce annulaire intermédiaire 11 étant suffisante pour réaliser une bonne congruence entre cette face d'appui 13 et la paroi latérale 12 du piston 2 et donc pour réaliser l'étanchéité. Le vérin comporte aussi des moyens pour lier en translation le joint annulaire 14 et la pièce annulaire intermédiaire 11. De façon avantageuse, comme illustré, l'insert 10 est constitué d'une bague 20 entourant la paroi latérale 12 du piston, cette bague ayant un diamètre intérieur au moins égal à celui du piston, et les moyens pour fixer l'insert sur le piston sont alors constitués par une gorge annulaire 21 réalisée dans la paroi latérale 12 du piston 2 et située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe 22 de ce dernier, et par une partie en saillie 23 solidaire de la paroi intérieure 16 de la bague, cette partie en saillie plongeant au moins partiellement dans la gorge annulaire 21. Préférentiellement, cette partie en saillie 23 est constituée d'une déformation en onde rentrante de la bague obtenue par emboutissage. Selon une réalisation préférentielle, comme illustré sur la figure 1, les moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire 11 avec l'insert 10 sont constitués par une collerette 30 solidaire de la bague 20 en formant saillie vers l'extérieur de la bague, le diamètre extérieur de la collerette étant inférieur au diamètre intérieur du cylindre 1, et une rainure '31 réalisée dans la pièce annulaire intermédiaire 11, cette rainure de forme sensiblement complémentaire de la collerette étant réalisée dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe 22 du piston 2 de façon que cette collerette 30 soit située dans la rainure 31. Initialement, avant que la bague soit enfilée sur le piston 2, le couple "bague - collerette" présente par exemple une forme comme celle qui est illustrée page 32 dans le livre intitulé "Guide du dessinateur industriel" Edition 1984-1985, au nom de A. Chevalier, Hachette technique, en regard de la définition de "collerette". Comme mentionné ci-dessus, le vérin comporte des moyens pour lier en translation le joint 14 et la pièce annulaire intermédiaire 11. Comme illustré sur la figure 1, ces moyens sont avantageusement constitués par une gorge annulaire 33 réalisée à la périphérie extérieure de la pièce annulaire intermédiaire 11 dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe 22 du piston, la profondeur de cette gorge étant inférieure à l'épaisseur radiale du joint 14 avant sa compression dans un sens perpendiculaire à l'axe du piston, pour qu'il puisse réaliser sa fonction d'étanchéité lors du déplacement en translation du piston dans le cylindre. La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation du vérin selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le vérin comporte deux inserts 10, 10' sensiblement symétriques par rapport à un plan 18 sensiblement perpendiculaire à l'axe 22 du piston 2, chaque insert comportant une bague 20, 20' et une collerette 30, 30'. Dans ce mode de réalisation, les moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire 11 avec les deux inserts sont constitués par le fait que la pièce annulaire intermédiaire est interposée au contact entre les deux collerettes 30, 30' se faisant face, les collerettes étant situées dans les rainures 31 qui, dans ce mode de réalisation, sont ouvertes latéralement. Cette réalisation facilite le montage du vérin, la pièce annulaire intermédiaire étant réalisée à part, puis enfilée sur la paroi du piston après que l'un des deux inserts ait été positionné de façon qu'une première rainure 31 de la pièce annulaire vienne se plaquer contre la collerette de cet insert, le second insert étant à son tour enfilé sur le piston jusqu'à ce que sa collerette vienne se loger dans l'autre rainure 31 de la pièce annulaire intermédiaire opposée à la première rainure. Selon une réalisation avantageuse simplifiant la fabrication du vérin selon l'invention et permettant, comme mentionné ci-avant, d'assurer l'étanchéité entre elle et le piston 2, la pièce annulaire intermédiaire 11 est en une matière plastique et donc facilement moulable. II est même possible de la réaliser, plus particulièrement dans le cas de la réalisation selon la figure 1, en la surmoulant directement sur le piston 2 et sur l'insert 10 tout en emprisonnant la collerette 30. La figure 3 représente un troisième mode de réalisation du vérin selon l'invention, qui comporte deux inserts, comme dans le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 2. Mais, dans le cas de ce troisième mode de réalisation, chaque insert est constitué par un jonc élastique 40, 41 en forme sensiblement d'anneau brisé, chaque jonc étant enclipsé dans une gorge annulaire 42, 43 réalisée sur la paroi latérale 12 du piston 2 et dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe 22 du piston. Dans ce cas, les moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire 11 avec les deux inserts sont constitués par le fait que la pièce annulaire intermédiaire est interposée au contact entre les deux joncs 40, 41 se faisant face. Cependant dans un souci de fiabilité, il est préférable que la pièce annulaire intermédiaire 11 soit alors constituée par une âme centrale 47 et deux renforts 45, 46 en forme sensiblement de disques creux centrés sur l'axe du piston 2, chaque renfort étant plaqué contre l'âme centrale 47 et l'ensemble "âme centrale - renforts " étant situé entre les deux joncs 40, 41 de façon que les renforts 45, 46 soient au contact de ces deux joncs 40, 41. 2868486 6 A titre d'exemple, ces disques affectent sensiblement la forme de celle qu'affecte un élément connu sous la dénomination rondelle Belleville définie notamment page 219 du livre référencé ci avant. Dans ce cas, il est avantageux que l'âme centrale 47 soit en matière 5 plastique et que les renforts 45, 46 soient en un matériau métallique, par exemple en acier inoxydable ou analogue. A la lecture de la description donnée ci-dessus, il apparaît aisément que les différents éléments constitutifs du vérin selon l'invention sont relativement faciles à réaliser, notamment de façon automatique et en grande série, de même que leur assemblage pour la réalisation finale du vérin. 2868486 7 REVENDI CATIONS 1. Vérin d'asservissement notamment pour la commande d'une crémaillère de direction de véhicule automobile, comportant un cylindre (1), un piston (2) monté coulissant dans ledit cylindre, des moyens de liaison (4) avec ladite crémaillère et des moyens d'étanchéité (3) montés en coopération avec le piston et le cylindre, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'étanchéité (3) comportent: au moins un insert (10) situé à la périphérie du piston (2), des moyens pour fixer l'insert sur le piston, une pièce annulaire intermédiaire (11) située autour de la paroi latérale (12) du piston et comportant au moins une face d'appui (13) sur ladite paroi latérale du piston, des moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire (11) avec l'insert (10), au moins un joint annulaire (14) situé autour de la pièce annulaire intermédiaire (11) et au contact de façon étanche avec la face latérale extérieure (17) de cette pièce annulaire intermédiaire (11) et avec la paroi intérieure (15) du cylindre, et des moyens pour lier en translation le joint annulaire (14) et la pièce annulaire intermédiaire (11). 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit insert (10) est constitué d'une bague (20) entourant la paroi latérale (12) du piston, ladite bague ayant un diamètre intérieur au moins égal à celui du piston, et que les moyens pour fixer l'insert sur le piston sont constitués par une gorge annulaire (21) réalisée dans la paroi latérale (12) du piston (2) et située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (22) du dit piston, et par une partie en saillie (23) solidaire de la paroi intérieure (16) de la bague, ladite partie en saillie plongeant au moins partiellement dans ladite gorge annulaire (21). 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite partie en saillie (23) est constituée d'une déformation en onde rentrante de la bague obtenue par emboutissage. 4. Vérin selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire (11) avec l'insert (10) sont constitués par: une collerette (30) solidaire de la bague (20) en formant saillie vers l'extérieur de la bague, le diamètre extérieur de ladite collerette étant inférieur au diamètre intérieur du cylindre (1), et une rainure (31) réalisée dans ladite pièce annulaire intermédiaire (11), cette rainure de forme sensiblement complémentaire de ladite collerette étant réalisée dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (22) du piston (2) de façon que ladite collerette (30) soit située dans ladite rainure (31). 5. Vérin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens pour lier en translation le joint (14) et la pièce annulaire intermédiaire (11) sont constitués par une gorge annulaire (33) réalisée à la périphérie extérieure de la pièce annulaire intermédiaire (11) dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (22) du piston, la profondeur de cette gorge étant inférieure à l'épaisseur radiale du joint (14) avant sa compression dans un sens perpendiculaire à l'axe du piston. 6. Vérin selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte deux inserts (10, 10') sensiblement symétriques par rapport à un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (22) du piston (2), chaque insert comportant une bague (20, 20') et une collerette (30, 30'), et que les moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire (11) avec les deux inserts sont constitués par le fait que ladite pièce annulaire intermédiaire est interposée au contact entre les deux collerettes (30, 30') se faisant face. 7. Vérin selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ladite pièce annulaire intermédiaire (11) est en une matière plastique. 2868486 9 8. Vérin selon les revendications 4 et 7, caractérisé par le fait que ladite pièce annulaire intermédiaire (11) est directement surmoulée sur le piston (2) et sur l'insert (10) en emprisonnant ladite collerette (30). 9. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux inserts sensiblement symétriques par rapport à un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du piston, chaque insert étant constitué par un jonc élastique (40, 41) en forme sensiblement d'anneau brisé, chaque jonc étant enclipsé dans une gorge annulaire (42, 43) réalisée sur la paroi latérale (12) du piston (2) et dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (22) du piston, et que les moyens pour lier en translation la pièce annulaire intermédiaire (11) avec les deux inserts sont constitués par le fait que ladite pièce annulaire intermédiaire est interposée au contact entre les deux joncs (40, 41) se faisant face. 10. Vérin selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la pièce annulaire intermédiaire (11) comporte une âme centrale (47) et deux renforts (45, 46) en forme sensiblement de disques creux centrés sur l'axe du piston (2), chaque renfort étant plaqué contre l'âme centrale (47) et l'ensemble "âme centrale - renforts " étant situé entre les deux joncs (40, 41) de façon que les renforts (45, 46) soient au contact de ces deux joncs (40, 41). 11. Vérin selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'âme centrale (47) est en matière plastique et les renforts (45, 46) en matériau métallique.