Brevet FR2865703A1 — publié le 20050805

La présente invention concerne, de façon générale, les directions à crémaillère des véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à un dispositif de fixation de la "ligne pignon", c'est-à-dire de la partie 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 longitudinalement 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, selon le sens dans lequel est tourné le volant. 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 de cet état de la technique, 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, et d'un logement pour le roulement. 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 et pour le logement 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, notamment en s'affranchissant de tout usinage, tout en assurant très convenablement les fonctions de maintien du roulement et d'étanchéité. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de fixation 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 fixation étant caractérisé essentiellement en ce que le roulement et l'organe d'étanchéité sont montés et maintenus dans une cartouche, elle-même insérée et immobilisée axialement dans la partie tubulaire du carter. La cartouche, recevant le roulement et l'organe d'étanchéité, est de préférence une pièce en matière synthétique. Cette cartouche possède avantageusement une surface extérieure globalement cylindrique, ou légèrement tronconique, pourvue de préférence d'excroissances venant en appui sur la paroi intérieure de la partie tubulaire du carter; les excroissances sont par exemple constituées par des nervures paralllèlres à l'axe de la cartouche, et de profil arrondi. Ainsi, l'idée inventive consiste ici à intercaler une cartouche, de forme générale cylindrique, ou légèrement tronconique, entre le roulement et l'organe d'étanchéité, d'une part, et la partie tubulaire du carter, d'autre part, la matière constitutive et la forme extérieure de ladite cartouche étant choisies de manière à permettre son adaptation dans la partie tubulaire du carter, en absorbant les écarts dimensionnels et les déformations de fabrication, sans qu'un usinage soit nécessaire, c'est-àdire en conservant la forme initale du carter, ou le cas échéant avec un usage limité et simple. Une forme extérieure légérement tronconique de la cartouche permet de s'accomoder des dépouilles de moulage du carter brut. Pour assurer le maintien du roulement et de l'organe d'étanchéité, la cartouche possède avantageusement un évidement central de profil étagé, formant des portées cylindriques successives, séparées par des épaulements annulaires, en particulier avec une portée de plus grand diamètre recevant le roulement, et une portée de plus petit diamètre recevant l'organe d'étanchéité. Ainsi, le roulement et l'organe d'étanchéité sont emboîtés dans la cartouche, et l'ensemble, c'est-à-dire la cartouche avec le roulement et l'organe d'étanchéité, est finalement immobilisé en translation axiale dans la partie tubulaire du carter. La cartouche peut, en particulier, être immobilisée axialement dans la partie tubulaire du carter au moyen d'une rondelle, notamment de type "éventail", appliquée contre la face frontale extérieure de la cartouche, et pressée par sa périphérie contre la paroi intérieure de la partie tubulaire du carter. Enfin, la cartouche peut présenter, sur sa surface extérieure, une gorge annulaire qui reçoit un joint d'étanchéité annulaire venant en contact avec la paroi intérieure de la partie tubulaire du carter, de manière à réaliser une fermeture et une étanchéité complètes, vis-à-vis de l'extérieur, avec un organe d'étanchéité "dynamique" entre la cartouche et l'arbre du pignon de direction, et un joint d'étanchéité "statique" entre la périphérie de la cartouche et le carter. 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 fixation 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 vue en bout de cette ligne pignon, suivant la flèche F de la figure 1; Figure 3 représente, en vue de côté, la seule cartouche du dispositif de fixation de la ligne pignon des figures 1 et 2. La figure 1 représente partiellement une direction à crémaillère de véhicule automobile, et elle montre plus particulièrement le carter 2 logeant 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 direciton (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 orthogonalement 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, et au niveau de laquelle se situe le dispositif de fixation objet de l'invention, décrit ci-après en se référant aussi aux figures 2 et 3. L'extrémité du pignon 3 proprement dit, à l'opposé de l'arbre 8, est montée tournante dans le carter de direction 2 par l'intermédiaire 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 niveau 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. Une bague d'étanchéité 11 est placée autour de l'arbre 8, à l'extérieur du roulement 10. Une cartouche 12 en matière synthétique, représentée seule sur la figure 3, est montée à l'intérieur de la partie tubulaire 2b du carter 2, pour assurer le maintien du roulement 10 et de la bague d'étanchéité 11. La cartouche 12 possède une surface extérieure 12a globalement cylindrique, ou légèrement tronconique, mais pourvue d'excroissances 12b, par exemple des nervures parallèles à son axe et de profil arrondi, comme illustré sur le dessin. Cette configuration extérieure de la cartouche 12 assure son adaptation à la forme intérieure initiale de la partie tubulaire 2a du carter 2, sans qu'il soit nécessaire d'usiner intérieuerment cette partie de carter. Par ailleurs, la cartouche 12 est largement évidée en son centre, l'évidement central de la cartouche 12 étant délimité par une paroi de profil étagé, définissant plusieurs portées intérieures cylindriques séparées par des épaulements annulaires, comme le montre la figure 1. Le roulement 10 est mis en place dans la portée intérieure cylindrique 12c de plus grand diamètre de la cartouche 12. La bague d'étanchéité 11 est mise en place dans une portée cylindrique 12d de plus petit diamètre de la cartouche 12. Sur la surface extérieure 12a de la cartouche 12 est encore 10 ménagée une gorge annulaire 12e, laquelle reçoit un joint d'étanchéité torique 13. L'ensemble constitué par la cartouche 12, et par le roulement 10 et la bague d'étanchéité 11 maintenus dans ladite cartouche 12, est introduit dans la partie tubulaire 2b du carter 2, et cet ensemble est immobilisé en translation dans la partie tubulaire 2b, par une rondelle 14 du type "éventail", appliquée contre la face frontale extérieure de la cartouche 12 et pressée par sa périphérie contre la paroi intérieure de la partie tubulaire 2b. Le joint torique 13 assure l'étanchéité entre la cartouche 12 ainsi montée et la paroi intérieure de la partie tubulaire 2b du carter 2 Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de fixation 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 cartouche et en réalisant cet élément en toute matière appropriée; en particulier, en remplaçant les nervures extérieures de cette cartouche par toutes autres excroissances, dont les formes peuvent être quelconques; - dans le cas d'un carter lisse, en supprimant toutes nervures ou autres excroissances; en adaptant le même dispositif de fixation 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 fixation 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) étant placé vers la sortie de l'arbre (8) du pignon (3), caractérisé en ce que le roulement (10) et l'organe d'étanchéité (Il) sont montés et maintenus dans une cartouche (12), elle-même insérée et immobilisée axialement dans la partie tubulaire (2b) du carter (2). 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cartouche (12), recevant le roulement (10) et l'organe d'étanchéité (11), 15 est une pièce en matière synthétique. 3. Dispositif de fixation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cartouche (12), recevant le roulement (10) et l'organe d'étanchéité (11), possède une surface extérieure (12a) globalement cylindrique, ou légèrement tronconique, de préférence pourvue d'excroissances (12b) venant en appui sur la paroi intérieure de la partie tubulaire (2b) du carter (2). 4. Dispositif de fixation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les excroissances sont constituées par des nervures (12b) parallèles à l'axe de la cartouche (12), et de profil arrondi. 5. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cartouche (12) possède un évidement central de profil étagé, formant des portées cylindriques successives séparées par des épaulements annulaires, en particulier avec une portée (12c) de plus grand diamètre recevant le roulement (10), et une portée cylindrique (12d) de plus petit diamètre recevant l'organe d'étanchéité (11). 6. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cartouche (12), recevant le roulement (10) et l'organe d'étanchéité (11), présente sur sa surface extérieure (12a) une gorge annulaire (12e), qui reçoit un joint d'étanchéité annulaire (13), venant en contact avec la paroi intérieure de la partie tubulaire (2b) du carter (2). 7. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cartouche (12), recevant le roulement (10) et l'organe d'étanchéité (11), est immobilisée axialement dans la partie tubulaire (2b) du carter (2) au moyen d'une rondelle (14), notamment du type "éventail", appliquée contre la face frontale extérieure de la cartouche (12), et pressée par sa périphérie contre la paroi intérieure de la partie tubulaire (2b) du carter (2).