Brevet FR2862038A1 — publié le 20050513

La présente invention concerne, de façon générale, les directions des véhicules automobiles. Elle s'intéresse en particulier à un mécanisme de direction réalisant l'équivalent d'un mécanisme pignon-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 la denture d'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. 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 et satisfaisant, dont le rôle est d'assurer un contact permanent entre le pignon de direction et la crémaillère, avec compensation des jeux. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précédemment exposés de la liaison pignon-crémaillère, par une solution technique simple, qui modifie le type de surface de contact de l'engrenage, et améliore ainsi le confort de conduite du véhicule par un filtrage des vibrations et une réduction des bruits. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un mécanisme de direction de véhicule automobile, comportant une colonne de direction dont la rotation est convertie en une translation d'une barre de direction qui, par l'intermédiaire de biellettes de transmission, provoque l'orientation des roues directrices du véhicules, et où la barre de direction forme une vis bloquée en rotation, venant en prise avec un écrou, bloqué en translation axiale, monté rotatif et accouplé avec la colonne de direction. Ainsi, l'idée inventive consiste à remplacer l'habituelle liaison pignoncrémaillère par une liaison de type vis-écrou où la vis fait partie d'une barre de direction, bloquée en rotation, qui remplace la crémaillère classique, et où l'écrou, bloqué en translation, est accouplé à la colonne de direction et tourne avec cette dernière. Dans une forme de réalisation de l'invention, l'écrou est accouplé à la fois à la colonne de direction et à un moteur d'assistance de direction. La liaison entre l'écrou et la colonne de direction peut être réalisée par l'engrènement d'un pignon conique solidaire de l'écrou avec un pignon conique de la colonne de direction. La liaison entre l'écrou et le moteur d'assistance de direction peut être réalisée par l'engrènement d'un pignon solidaire de l'écrou avec un pignon de l'arbre du moteur d'assistance de direction, qui peut être par exemple conique, hypoïde ou à denture parallèle. En particulier, la liaison entre l'écrou et le moteur d'assistance peut être réalisée par l'engrènement d'un pignon conique de l'arbre du moteur d'assistance de direction avec le pignon conique de l'écrou. Un dispositif à circulation de billes peut être interposé entre la vis de la barre de direction et l'écrou, de sorte que la friction entre ces composants 20 soit remplacée par une action de roulement. Enfin, les efforts de coulissement peuvent être contrôlés, si cela s'avère nécessaire, par un patin frottant contre la barre de direction, un élément de l'écrou, voire un élément de la colonne de direction, ou contre tout élément mobile de la direction. Dans l'ensemble, la solution objet de la présente invention offre de nombreux avantages. La nécessité bien connue dans les systèmes à crémaillère usuels, de modifier le type de surface de contact entre pignon et crémaillère , est ici satisfaite. En supprimant la liaison pignon-crémaillère, on supprime également la cause de transmission et d'amplification des 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. Le besoin d'un dispositif de poussoir disparaît donc de même, et le mécanisme objet de l'invention ne nécessite plus de réglage pour réduire les bruits. Par ailleurs, la démultiplication de la direction est facilement adaptable en jouant sur le rapport des pignons coniques respectivement liés à la colonne de direction et à l'écrou. Du fait des efforts radiaux, symétriques, sur l'écrou qui se 5 compensent, les efforts sur l'écrou se répartissent axialement. L'accouplement des biellettes avec la barre de direction est réalisé au moyen de rotules, selon une technique courante, habituelle dans les directions à crémaillère. Enfin, le mécanisme objet de l'invention peut assurer en même 10 temps des fonctions liées à l'assistance de direction, avec un minimum de composants. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce mécanisme pour direction de véhicule automobile. Figure 1 est un schéma de principe d'une direction avec un mécanisme conforme à la présente invention; Figure 2 détaille un exemple de réalisation du mécanisme selon le schéma de principe de la figure 1; Les figures représentent partiellement une direction de véhicule automobile, dont elles montrent la colonne de direction 1 à laquelle est lié en rotation un premier pignon conique 2 qui vient en prise avec un second pignon conique 3 lié en rotation avec un écrou 4. L'écrou 4 est vissé autour d'une partie intermédiaire 5a, conformée en vis, d'une barre de direction 5 montée coulissante axialement dans un carter de direction 6, et bloquée en rotation ainsi que guidée par un ou des paliers rigides 7 portés par les extrémités du carter 6. L'écrou 4 est monté tournant dans des roulements 8 qui le bloquent en translation, et absorbent les efforts radiaux venant des roues. La rotation de l'écrou 4, due à une manoeuvre sur la colonne de direction 1, entraîne une translation de la barre de direction 5 suivant sa direction longitudinale. Un dispositif à circulation de billes (non représenté) est facultativement interposé entre la vis 5a de la barre de direction 5 et l'écrou 4. Chaque extrémité de la barre de direction 5, située à l'extérieur du carter 6, est accouplée à une biellette de transmission 9, 10 de la roue directrice correspondante, respectivement par un boîtier de rotule 11, 12 de la barre de direction 5, ledit boîtier de rotule 11, 12 venant en prise avec respectivement une rotule 13, 14 de la biellette de transmission 9, 10 correspondante. Ainsi, la translation de la barre de direction 5 est transmise aux roues directrices pour leur orientation. Les efforts de coulissement de la barre de direction 5 dans le carter 6 sont contrôlés par exemple par un patin (non représenté) frottant contre la barre de direction 5. Comme le montre plus particulièrement la figure 2, dans le cas d'une direction assistée, l'arbre du moteur (notamment électrique) d'assistance de direction 15 est lié à un troisième pignon conique 16, qui engrène, au même titre que le premier pignon conique 2 de la colonne de direction 1, sur le second pignon conique 3 lié à l'écrou 4. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution 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. REVENDICATIONS 1 - Mécanisme de direction de véhicule automobile, comportant une colonne de direction (1) dont la rotation est convertie en une translation d'une barre de direction (5) qui, par l'intermédiaire de biellettes de transmission (9, 10), provoque l'orientation des roues directrices du véhicule, ledit mécanisme étant caractérisé en ce que la barre de direction (5) forme une vis (5a) bloquée en rotation, venant en prise avec un écrou (4), bloqué en translation axiale, monté rotatif et accouplé avec la colonne de direction (1). 2 - Mécanisme de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou (4) est accouplé à la fois à la colonne de direction (1) et à un moteur d'assistance de direction (15). 3 - Mécanisme de direction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison entre l'écrou (4) et la colonne de direction (1) est réalisée par l'engrènement d'un pignon conique (3) solidaire de l'écrou (4), avec un pignon conique (2) de la colonne de direction (1). 4 - Mécanisme de direction selon la revendication 2 ou selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la liaison entre l'écrou (4) et le moteur d'assistance de direction (15) est réalisée par l'engrènement d'un pignon solidaire de l'écrou (4) avec un pignon (16) de l'arbre du moteur d'assistance de direction (15). - Mécanisme de direction selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la liaison entre l'écrou (4) et le moteur d'assistance de direction (15) est réalisée par l'engrènement du pignon conique (3) de l'écrou (4) avec le pignon conique (16) de l'arbre du moteur d'assistance de direction (15). 6 - Mécanisme de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un dispositif à circulation de billes est 35 interposé entre la vis (5a) de la barre de direction (5) et l'écrou (4). 7 - Mécanisme de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un patin vient en frottement contre la barre de direction (5), contre un élément de l'écrou (4), voire contre un élément de la colonne de direction (1), ou contre tout élément mobile de la direction.