Brevet FR2861040A1 — publié le 20050422

La présente invention concerne, de façon générale, les directions à crémaillère des véhicules automobiles. Cette invention se rapporte, plus particulièrement, à l'ensemble pignon-crémaillère d'une telle direction, et elle vise, encore plus spécialement, une amélioration de la liaison par engrènement entre le pignon et la crémaillère. Il est rappelé que, dans la plupart des systèmes de direction des véhicules automobiles, 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 l'autre, donc la rotation du pignon de direction, est convertie mécaniquement 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. En l'état actuel de la technique, le pignon de direction et la crémaillère sont des pièces mécaniques entièrement métalliques, en particulier en acier. Une telle réalisation transmet, voire amplifie les phénomènes acoustiques et vibratoires, ayant leur origine soit dans le compartiment moteur du véhicule, soit au niveau des roues du véhicule et de la chaussée. Il en résulte, de façon évidente, une diminution du confort de conduite du véhicule. Pour réduire entre autres les bruits d'engrènement sous efforts, la liaison pignon-crémaillère est habituellement complétée par un dispositif dit de "poussoir", plus ou moins complexe, dont le rôle est d'assurer un contact permanent entre le pignon de direction et la crémaillère, avec compensation des jeux. Comme on le conçoit aisément, la complexité du poussoir entraîne aussi, pour ce genre de directions, des coûts de fabrication élevés. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précédemment exposés, en améliorant la liaison pignon-crémaillère par une solution technique simple, qui améliore le confort de conduite du véhicule par un filtrage des vibrations et une réduction des bruits, tout en apportant une diminution sensible des coûts. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un ensemble pignoncrémaillère pour direction à crémaillère de véhicule automobile, dans 2861040 2 lequel la crémaillère est constituée d'une part d'un corps de base, s'étendant sur toute la longueur de ladite crémaillère, et comportant un logement, s'étendant sur une fraction de sa longueur, et d'autre part d'une denture, sous forme de pièce séparée, placée dans le logement, qui vient en prise avec les dents du pignon, un élément souple amortissant, en matière élastiquement déformable, étant intercalé entre le fond dudit logement et la pièce de denture. L'ensemble pignon- crémaillère est ainsi placé dans un carter de direction, pourvu de paliers rigides traversés par la crémaillère, la pièce de denture se situant entre deux desdits paliers. Ainsi, l'idée inventive consiste à prévoir entre le corps de base de la crémaillère et sa pièce de denture, un élément souple amortissant, en un matériau élastiquement déformable approprié et d'une épaisseur optimisée. L'épaisseur de l'élément souple amortissant peut être constante sous l'étendue de la pièce de denture. Cette épaisseur peut aussi être variable, sur la longueur de l'élément souple amortissant. Les épaisseurs sont à choisir, selon les matériaux utilisés, ces épaisseurs pouvant être comprises entre quelques dixièmes de millimètre et plus d'un millimètre. En ce qui concerne les matériaux utilisables pour l'élément souple amortissant, on peut envisager des élastomères caoutchoutiques, des matières 20 plastiques déformables, des élastomères thermoplastiques, ou des composites élastomériques. L'élément souple en matériau élastique peut être appliqué sur le corps de base de la crémaillère etlou sous la pièce de denture, par tout procédé connu et adapté au matériau utilisé, par exemple par une technique de 25 surmoulage, d'adhérisation, de collage, etc... L'emboîtement, qui doit être sans jeu mais non serré, de la pièce de denture dans le corps de base de la crémaillère, nécessite un usinage précis. Le logement du corps de base de la crémaillère peut être à fond plat. Pour limiter les efforts parallèles à l'axe du pignon sur la denture, on peut également envisager que ce logement soit à bords relevés, constituant ainsi une rainure dans le corps de base de la crémaillère, ou encore que la section transversale du logement soit usinée en V , l'élément souple amortissant pouvant alors être constitué de deux bandes longitudinales. Dans l'ensemble, la solution objet de la présente invention offre de nombreux avantages: En premier lieu, grâce à l'élément amortissant en matériau élastiquement déformable, l'engrènement entre le pignon de direction et la crémaillère est rendu particulièrement onctueux et silencieux, et il se fait avec un jeu de fonctionnement réduit au minimum. De plus, l'élément souple en matériau élastiquement déformable "encaisse" les chocs et vibrations, donc filtre leur transmission, tout en compensant les déformations et en assurant en permanence le fonctionnement et la sécurité de la direction. Par ailleurs, la conservation de parties métalliques conséquentes garantit la résistance mécanique de l'ensemble pignon-crémaillère, ce qui contribue aussi à la sécurité et à la fiabilité. A cet égard, il convient de bien noter que la solution proposée consiste en un élément intercalaire de la crémaillère en matériau élastiquement déformable, et non en une réalisation intégrale de sa denture ou de son ensemble en matériau élastiquement déformable. Enfin, la fonction "poussoir", de réalisation habituellement complexe, peut être simplifiée et, à la limite, entièrement supprimée, le guidage de la crémaillère étant assuré par les paliers, car le matériau élastiquement déformable assure la fonction habituelle de rattrapage de jeu du poussoir, en se comprimant et se décomprimant. Cette simplification conduit à une réduction des coûts. Enfin, les avantages de l'ensemble pignon-crémaillère selon l'invention se traduisent non seulement dans le fonctionnement interne de la direction, mais aussi directement, et de façon perceptible, au niveau du confort de conduite du véhicule concerné, ce qui permet de répondre aux attentes des constructeurs automobiles et des utilisateurs de véhicules. L'invention a aussi pour objet une direction à crémaillère en tant que telle, comportant un ensemble pignon-crémaillère tel que défini ci-avant, placé dans un carter de direction pourvu de paliers rigides traversés par la crémaillère, la pièce de denture se situant entre deux desdits paliers. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cet ensemble pignon-crémaillère pour direction de véhicule automobile. Figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une direction à crémaillère comportant un ensemble pignon-crémaillère 1 conforme à la présente invention; Figure 2 est une vue de l'ensemble pignon-crémaillère de la figure 5 1; Figure 3 est une vue en coupe transversale de cet ensemble pignon-crémaillère, suivant 111 -111 de figure 2. La figure 1 représente, partiellement, une direction à crémaillère de véhicule automobile, avec son carter ou tube de direction 2 dans lequel est montée coulissante, axialement, une crémaillère 3 guidée par des paliers rigides 6 et 6' portés par le carter 2. Les extrémités droite et gauche de la crémaillère 3, situées à l'extérieur du tube ou carter 2, sont accouplées à des biellettes (non représentées). La crémaillère 3 est en prise avec un pignon de direction 4, lié en rotation à la colonne de direction (non représentée). A cet effet, la crémaillère 3 présente sur une partie de sa longueur une denture 5, qui vient en prise avec les dents du pignon 4. Selon l'invention, et comme le montrent plus particulièrement les figures 2 et 3, la crémaillère 3 est constituée d'un corps de base 7, s'étendant sur toute la longueur de ladite crémaillère 3, et comportant un logement 8, s'étendant sur une fraction de sa longueur, où un élément souple amortissant 9 en matériau de type élastiquement déformable, d'épaisseur e prédéfinie, vient s'intercaler entre ledit logement 8 et la denture 5, ladite denture étant une pièce séparée placée dans le logement 8. Ainsi, les bruits et vibrations, transmis par la direction lorsque la denture 5 de la crémaillère 3 vient en prise avec le pignon 4, sont absorbés par l'élément souple amortissant 9, qui assure également une suppression ou diminution des jeux de fonctionnement. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet ensemble pignon-crémaillère qui a été décrite cidessus, 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 souple amortissant 9 toute épaisseur e, constante ou variable; - en subdivisant l'élément souple amortissant 9 en plusieurs zones d'élasticité différenciée; - en fractionnant dans sa longueur l'élément souple amortissant 9 en plusieurs tronçons distincts juxtaposés; - en appliquant l'invention à une direction à crémaillère de toute configuration, avec ou sans fonction poussoir; - en destinant l'invention à des directions soit manuelles, soit assistées. REVENDICATIONS 1 Ensemble pignon-crémaillère (1) pour direction à crémaillère de véhicule automobile, caractérisé en ce que la crémaillère (3) est constituée d'une part d'un corps de base (7), s'étendant sur toute la longueur de ladite crémaillère, et comportant un logement (8), s'étendant sur une fraction de sa longueur, et d'autre part d'une denture (5), sous forme de pièce séparée, placée dans le logement (8), qui vient en prise avec les dents du pignon (4), un élément souple amortissant (9), en matière élastiquement déformable, étant intercalé entre le fond dudit logement (8) et la pièce de denture (5). 2 Ensemble pignon-crémaillère selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) de l'élément souple amortissant (9) est constante sous l'étendue de la pièce de denture (5). 3 Ensemble pignon-crémaillère selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) de l'élément souple amortissant (9) est variable sur la longueur dudit élément souple amortissant (9). 4 Ensemble pignon-crémaillère selon l'un quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément souple amortissant (9) est 20 fractionné en plusieurs tronçons distincts juxtaposés. Ensemble pignon-crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le logement (8) du corps de base (7) de la crémaillère (3) est à bords relevés. 6 Ensemble pignon-crémaillère selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section transversale du logement (8) du corps de base (7) de la crémaillère (3) est usinée en V . 7 Ensemble pignon-crémaillère selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément souple amortissant est constitué de deux bandes longitudinales. 8 Direction à crémaillère comportant un ensemble pignon-crémaillère (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, placé dans un carter de direction (2) pourvu de paliers rigides (6, 6') traversés par la crémaillère (3), la pièce de denture (5) se situant entre deux desdits paliers (6, 6').