Brevet FR2861039A1 — publié le 20050422

La présente invention concerne, de façon générale, les directions à crémaillère des véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à un dispsoitif de montage de la "ligne pignon", c'est-à-dire de la partie de carter qui supporte le pignon de direction et son arbre, ainsi que les roulements ou paliers par l'intermédiaire desquels le pignon est monté tournant dans le carter. Dans une 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 automobile, le pignon de direction venant en prise avec une crémaillère qui est montée coulissante dans le carter de direction. Les deux extrémités de la crémaillère, extérieures à ce 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 dans le carter. La translation de la crémaillère provoque elle-même, par l'intermédiaire des biellettes de direction, l'orientation des roues directrices du véhicule, pour un braquage à droite ou à gauche. Le pignon de direction possède habituellement un arbre, qui sort du carter de direction et qui est raccordé à la colonne de direction, l'ensemble constitué par ce pignon et par son arbre étant monté tournant dans le carter par l'intermédiaire d'une part d'un palier d'extrémité, notamment constitué par un douille à aiguilles, et d'autre part, d'un roulement à billes, un joint annulaire assurant l'étanchéité autour de l'arbre du pignon, vers l'endroit où cet arbre sort du carter. A titre d'exemples, il est ici fait référence aux documents EP 1 059 219 Al et EP 1 093 991 Al. Actuellement, dans ce genre de réalisations, le roulement est maintenu au fond de son logement par un anneau élastique fendu, du genre "CIRCLIPS", qui nécessite l'usinage, à l'intérieur du carter, d'une gorge annulaire prévue pour recevoir ledit anneau élastique. Le joint d'étanchéité doit, quant à lui, être bridé sur le carter. Ainsi, le montage complet de la ligne pignon nécessite d'une part un usinage intérieur du carter, pour le maintien du roulement, et d'autre part une fixation séparée du joint d'étanchéité. Les opérations de montage de la ligne pignon restent donc, globalement, relativement complexes et coûteuses à l'heure actuelle. La présente invention vise à éviter ces inconvénients, et elle a donc pour but de simplifier le montage de la ligne pignon et de le rendre ainsi plus économique, tout en assurant convenablement les fonctions de maintien du roulement et d'étanchéité. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de montage de la ligne pignon dans un carter de direction à crémaillère de véhicule automobile, la ligne pignon comprenant une partie tubulaire de carter entourant coaxialement l'ensemble constitué par le pignon de direction et par son arbre, ainsi qu'un palier d'extrémité et un roulement pour le montage tournant de cet ensemble, un organe d'étanchéité étant placé vers la sortie de l'arbre du pignon, ce dispositif de montage étant caractérisé essentiellement en ce que l'organe d'étanchéité est constitué par une armature rigide supportant une bague élastiquement déformable, et en ce qu'une pièce déformable de façon permanente est mise en place sur la partie tubulaire du carter, cette pièce étant déformée vers l'intérieur de ladite partie tubulaire pour arrêter axialement l'armature de l'organe d'étanchéité, laquelle maintiendra elle-même en place le roulement. Ainsi, l'idée inventive consiste ici à prévoir un organe d'étanchéité avec bague déformable supportée par une armature rigide, en particulier une armature métallique, qui forme une entretoise entre le roulement, placé au fond de la partie tubulaire du carter, et une pièce déformable retenue sur la même partie tubulaire de carter, plus vers l'extérieur de cette partie. Le roulement est ainsi maintenu en place dans le carter sans nécessité d'un usinage intérieur de ce carter, et en particulier on supprime ici l'opération d'usinage d'une gorge intérieure destinée à recevoir un anneau élastique fendu, du genre "CIRCLIPS". De plus, une seule opération, à savoir la déformation d'une pièce portée par la partie tubulaire du carter, assure simultanément la retenue de l'organe d'étanchéité, qui assure l'étanchéité du système vis-à-vis de l'environnement extérieur, et le maintien en place (par l'intermédiaire de l'armature rigide de cet organe d'étanchéité) du roulement. On simplifie ainsi considérablement les opérations de montage, et aussi les formes de la partie tubulaire du carter, coaxiale au pignon et à son arbre, cette partie tubulaire pouvant être obtenue par un simple tube étiré soudé, ou par extrusion, ou encore par moulage sous pression, pourvu que ladite partie du carter soit en forme de tube. Dans un mode de réalisation du dispositif, objet de l'invention, l'armature de l'organe d'étanchéité est constituée par une pièce rigide en forme générale de manchon, tandis que la bague élastiquement déformable, supportée par l'armature, est liée par surmoulage à cette armature. Avantageusement la bague élastiquement déformable comporte, extérieurement, une partie annulaire massive assurant une étanchéité statique sur la paroi interne de la partie tubulaire, et, intérieurement, au moins une lèvre annulaire coopérant avec l'arbre du pignon pour assurer une étanchéité dynamique. Quant à la pièce déformable de façon permanente, mise en place sur la partie tubulaire du carter, celle-ci est de préférence une pièce métallique de forme initialement circulaire, mise en place autour de ladite partie tubulaire puis resserrée, dans au moins deux zones, au travers d'ajours correspondants ménagés dans cette partie tubulaire, de manière à s'engager à l'intérieur de la partie tubulaire du carter, et à former ainsi des moyens d'arrêt coopérant avec l'armature de l'organe d'étanchéité. Dans un mode de réalisation simple, la pièce déformable, intialement circulaire, est déformée par resserrement de deux zones diamétralement opposées, engagées respectivement au travers de deux ajours en forme de fentes ou de trous oblongs, diamétralement opposés, ménagés dans la partie tubulaire du carter. La pièce déformable ici utilisée est notamment une pièce en acier, à laquelle il est facile de conférer une déformation permanente, par poinçonnage ou forgeage. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin annexé schématique représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif de montage de la ligne pignon dans un carter de direction à crémaillère de véhicule automobile. Figure 1 est une vue en coupe transversale d'une direction à crémaillère, la coupe passant par l'axe de la ligne pignon; Figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de figure 1, montrant un détail du dispositif de montage objet de l'invention. La figure 1 représente partiellement une direction à crémaillère de véhicule automobile, et elle en montre plus particulièrement le carter 2 logeant 35 le pignon de direction 3 et la crémaillère 4, dont la denture 4a vient en prise avec le pignon 3, lui-même accouplé à la colonne de direction (non représentée). L'axe de rotation A du pignon 3 s'étend suivant une direction formant un angle avec l'axe longitudinal de coulissement B de la crémaillère 4. Le carter de direction 2 possède une première partie tubulaire en saillie 2a, ouverte vers l'extérieur, dont l'axe central C s'étend orhtogonalement à l'axe de rotation A du pignon 3 et à l'axe longitudinal de coulissement B de la crémaillère 3. A l'intérieur de la partie tubulaire 2a est monté coulissant un poussoir 5, qui est guidé en coulissement suivant l'axe C de cette partie tubulaire 2a. Une extrémité du poussoir 5 se présente comme une face de profil général concave, adaptée au dos de la crémaillère 4. Un ressort hélicoïdal 6, appuyé sur un bouchon ou une vis de réglage 7 obturant la partie tubulaire 2a, exerce une poussée axiale sur la poussoir 5, de manière à appuyer la face concave de ce dernier contre le dos de la crémaillère 4. Ce système de poussoir, qui ne fait pas l'objet de la présente invention, peut être remplacé par toute autre réalisation équivalente. Dans la suite, on considère plus particulièrement le montage de l'ensemble rigide constitué par le pignon de direction 3 proprement dit, et par l'arbre 8 de ce pignon 3, qui le prolonge vers l'extérieur, cet ensemble étant disposé suivant l'axe A précité, et l'arbre 8 constituant l'entrée de mouvement depuis la colonne de direction. Le carter de direction possède une seconde partie tubulaire en saillie 2b, qui entoure coaxialement l'arbre 8 du pignon 3. L'extrémité du pignon 3 proprement dit, à l'opposé de l'arbre 8, est montée tourante dans le carter de direction 2 par l'intérmédiaire d'un palier 9, notamment constitué par une douille à aiguilles. L'ensemble considéré est aussi monté tournant par l'intermédiaire d'un roulement à billes 10 placé au fond de la partie tubulaire 2b du carter 2, le roulement 10 prenant ainsi place à la jonction du pignon 3 et de son arbre 8. La partie tubulaire 2b du carter 2 reçoit, en avant du roulement 10, un ensemble annulaire composé d'une armature métallique 11 en forme générale de manchon, et d'une bague 12 en élastomère ou en caoutchouc, ces deux éléments étant réunis en particulier par surmoulage. L'armature métallique 11 est appuyée, d'un côté, contre le roulement 10 pour le maintenir. La bague 12 comporte, extérieurement, une partie annulaire massive 12a assurant une étanchéité statique sur la paroi interne de la partie tubulaire 2b du carter 2. Cette bague 12 comporte aussi, intérieurement, deux lèvres annulaires 12b et 12c qui assurent une étanchéité dynamique sur l'arbre 8 du pignon 3. En se référant aussi à la figure 2, la partie tubulaire 2b du carter 2 est percée, vers son extrémité extérieure, de deux fentes 13a et 13b, diamétralement opposées et situées dans un même plan perpendiculaire à l'axe A. Une pièce 14 de forme initialement circulaire, notamment en acier, est mise en place autour de la partie tubulaire 2b, puis déformée par resserrement de deux zones diamétralement opposées 14a et 14b, et introduction de ces zones 14a et 14b au travers des deux fentes respectives 13a et 13b, de telle sorte qu'elles s'engagent à l'intérieur de la partie tubulaire 2b, devant l'armature métallique 11. Ainsi, la pièce 14 déformée va arrêter axialement l'ensemble composé de l'armature métallique 11 et de la bague 12, et l'armature va elle-même maintenir en place le roulement 10, tandis que la bague 12 assurera l'étanchéité sur la partie tubulaire 2b du carter 2 et sur l'arbre 8 du pignon 3. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de montage de ligne pignon 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. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: - en donnant toutes formes de détail à la bague d'étanchéité et à son armature de support, et en réalisant ces éléments en toutes matières appropriées; - en multipliant le nombre des ajours ménagés dans la partie 25 tubulaire du carter, ainsi que le nombre correspondant des zones resserrées de la pièce déformable; - en adaptant le même dispositif de montage à tout type de carter, en métal ou alliage, tel que tôle d'acier ou aluminium, ou en matière synthétique, ou encore en matériau composite, la partie tubulaire concernée du carter pouvant être obtenue par un tube étiré soudé, ou par déformation à froid, en particulier par extrusion; - en destinant ce dispositif à toutes directions à crémaillère, qu'il s'agisse de directions manuelles ou de directions assistées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage de la ligne pignon dans un carter de direction à crémaillère de véhicule automobile, la ligne pignon comprenant une partie tubulaire (2b) de carter (2) entourant coaxialement l'ensemble constitué par le pignon de direction (3) et par son arbre (8), ainsi qu'un palier d'extrémité (9) et un roulement (10) pour le montage tournant de cet ensemble, un organe d'étanchéité (11,12) étant placé vers la sortie de l'arbre (8) du pignon (3), caractérisé en ce que l'organe d'étanchéité est constitué par une armature rigide (11) supportant une bague (12) élastiquement déformable, et en ce qu'une pièce (14) déformable de façon permanente est mise en place sur la partie tubulaire (2b) du carter (2), cette pièce (14) étant déformée vers l'intérieur de ladite partie tubulaire (2) pour arrêter axialement l'armature (11) de l'organe d'étanchéité, laquelle maintiendra elle-même en place le roulement (10). 2. Dispositif de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature de l'organe d'étanchéité est constituée par une pièce rigide (11) en forme générale de manchon, tandis que la bague (12) élastiquement déformable, supportée par l'armature (11), est liée par surmoulage à cette armature (11). 3. Dispositif de montage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague (12) élastiquement déformable comporte, extérieurement, une partie annulaire massive (12a) assurant une étanchéité statique sur la paroi interne de la partie tubulaire (2a) et, intérieurement, au moins une lèvre annulaire (12b, 12c) coopérant avec l'arbre (8) du pignon (3) pour assurer une étanchéité dynamique. 4. Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce déformable de façon permanente est une pièce métallique (14) de forme initialement circulaire, mise en place autour de ladite partie tubulaire (2b) puis resserrée, dans au moins deux zones (14a,14b), au travers d'ajours correspondants (13a, 13b) ménagés dans cette partie tubulaire (2b), de manière à s'engager à l'intérieur de la partie tubulaire (2b) du carter (2), et à former ainsi des moyens d'arrêt coopérant avec l'armature (11) de l'organe d'étanchéité. 5. Dispositif de montage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce déformable (14), initialement circulaire, est déformée par resserrement de deux zones diamétralement opposées (14a, 14b), engagées respectivement au travers de deux ajours en forme de fentes ou de trous oblongs (13a,13b), diamétralement opposés, ménagés dans la partie tubulaire (2b) du carter (2).