Brevet FR2903951A1 — publié le 20080125

La présente invention concerne, de façon générale, les mécanismes de direction à crémaillère, équipant les véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un dispositif de guidage de la crémaillère, faisant partie d'un tel mécanisme de direction. Dans une direction à crémaillère de véhicule automobile, la rotation appliquée par le volant de conduite sur la colonne de direction se reporte sur un pignon de direction, lequel engrène avec la crémaillère pour convertir la rotation de la colonne de direction en une translation de la crémaillère, laquelle est transmise par des biellettes aux deux roues directrices du véhicule concerné. La partie formant engrenage, c'est-à-dire le pignon et la crémaillère, est montée dans un carter de direction réalisé le plus souvent dans un matériau métallique. A ce jour, la partie formant engrenage d'une direction à crémaillère comporte habituellement un dispositif d'appui désigné comme "poussoir" qui presse le dos de la crémaillère à proximité du pignon, pour assurer l'application permanente de la denture de la crémaillère sur celle du pignon. Le rôle du poussoir, dans sa configuration actuelle, est de limiter le jeu entre les dentures du pignon et de la crémaillère à une valeur maximum, évitant la génération de bruits audibles lors du contact des dentures, et ce poussoir sert aussi à contrôler l'effort de coulissement de la crémaillère dans le carter, en le maintenant à un niveau prédéterminé. Actuellement, dans la plupart des cas, il faut rechercher un compromis pour trouver un réglage optimum des éléments du poussoir, afin de 25 satisfaire aux deux exigences, à savoir la limitation du jeu des dentures et le contrôle de l'effort de coulissement, qui ne sont pas forcément compatibles. Pour tenir compte de cette difficulté, il a déjà été proposé des solutions tendant à découpler les deux fonctions que sont, respectivement, la limitation du jeu des dentures et le contrôle de l'effort de coulissement. En 30 particulier, on connaît des solutions qui consistent : - à monter sur le corps du poussoir un patin interchangeable venant en contact avec le dos de la crémaillère, et ainsi adaptable à chaque crémaillère (voir demande de brevet français n 2 857 425); - ou à former le dispositif de poussoir par des doigts élastiques 35 faisant partie intégrante du carter de direction et venant en appui sur la 2903951 2 crémaillère, un élément à action élastique réglable venant en appui sur ces doigts (voir brevets français n 2 795 036, 2 800 029 et 2 801 556) ; - ou encore à guider la crémaillère dans une bague avec couverture circulaire excentrée, pour ajuster le jeu entre le pignon et la 5 crémaillère (voir brevet européen n 1067037). II est par ailleurs connu, par exemple par le document DE 20 2005 007 923 U, de réaliser le carter d'une direction à crémaillère avec, à proximité du pignon, un élément d'appui fixe pour la crémaillère, constitué par une pièce en matière synthétique de profil en "C", insérée dans le carter. 10 Dans la zone considérée, le carter de direction comporte aussi, de façon habituelle, un roulement à aiguilles qui est chargé de guider en rotation la partie basse du pignon û voir par exemple la demande de brevet français n 2 658 147. Le but de la présente invention est de fournir une solution qui 15 permet toujours de découper les fonctions de limitation du jeu des dentures et de contrôle de l'effort de coulissement de la crémaillère, tout en procurant une simplification et une économie dans la fabrication de la direction à crémaillère. A cet effet, la présente invention a pour objet une direction à crémaillère de véhicule automobile avec dispositif de guidage de la crémaillère, 20 celle-ci étant montée coulissante dans un carter de direction, dans laquelle le pignon venant en prise avec la crémaillère possède un palier lisse de guidage en rotation formé par surmoulage en matière synthétique dans le carter de direction. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, à proximité du pignon il est formé, également par surmoulage en matière synthétique dans le carter de direction, au moins une zone d'appui pour la crémaillère. Ainsi, une idée à la base de la présente invention consiste à remplacer le roulement à aiguilles du pignon de direction par un palier lisse en matière synthétique, surmoulé dans le carter, et dans la même opération à créer dans ce carter au moins une zone d'appui de la crémaillère, elle aussi réalisée en matière synthétique et surmoulée dans le carter. Le palier lisse en matière synthétique, plus particulièrement en forme de bague ou de douille, assure la fonction de guidage en rotation du pignon, sa formation par surmoulage permettant de s'affranchir de l'usinage habituel d'un logement pour un roulement à aiguilles. La création d'une ou plusieurs zones d'appui pour la crémaillère, notamment constituées par au 2903951 3 moins deux bagues d'appui formées de part et d'autre du poussoir, permet en cas de contraintes radiales sur la crémaillère de faire reprendre directement par le carter les efforts induits, et cela sans solliciter le poussoir dont le rôle est, ici, uniquement de contrôler l'effort de coulissement de la crémaillère, et non 5 plus d'assurer en outre le respect du jeu maximum admissible. Etant réalisées en matière synthétique, la ou les zones d'appui permettent à la crémaillère de venir frotter sur elles sans risque de détérioration, contrairement à ce qui se produirait si la crémaillère venait au contact du carter lui-même, réalisé habituellement en métal et notamment en 10 aluminium, ce qui occasionnerait un endommagement de la surface de la crémaillère. De plus, le surmoulage de la ou des zones d'appui pour la crémaillère, dans le carter, est réalisable dans la même opération que le surmoulage du palier lisse du pignon, ce qui constitue un processus d'obtention 15 simple, rapide et économique, procurant un gain de temps et une dépense réduite par rapport aux fabrications habituelles. En particulier, cette opération de surmoulage est réalisable en formant le palier lisse d'une part, et la ou les zones d'appui pour la crémaillère d'autre part, dans la même matière synthétique, par exemple en polyamide. 20 Encore plus particulièrement, un ou plusieurs canaux d'alimentation en matière à mouler sont avantageusement formés, à l'intérieur du carter de direction, pour relier la zone où est formé le palier lisse à la zone d'appui ou aux zones d'appui pour la crémaillère, de manière à permettre le surmoulage simultané, à partir d'un seul point d'injection de la matière synthétique. 25 L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme de réalisation de cette direction de véhicule automobile avec dispositif de guidage de la crémaillère. L'unique figure du dessin représente, en coupe passant par l'axe A 30 de la crémaillère (elle-même non représentée pour la clarté du dessin), la partie terminale côté pignon d'un carter de direction, désigné par la référence générale 2. Le carter 2, réalisé notamment en aluminium, possède un alésage longitudinal 3 d'axe A, dans lequel la crémaillère est disposée de manière à 35 pouvoir se déplacer longitudinalement. La crémaillère est en prise avec un 2903951 4 pignon indiqué sommairement en 4, lequel est raccordé, par l'intermédiaire de la colonne de direction, au volant de conduite du véhicule concerné. En regard du pignon 4, un poussoir 5 logé dans un alésage radial 6 du carter 2 exerce un appui sur le dos de la crémaillère, notamment pour 5 contrôler l'effort de coulissement de la crémaillère dans l'alésage longitudinal 3 du carter 2. Au droit du poussoir 5, le carter 2 possède un évidement 7 qui reçoit le pignon 4. Au fond du l'évidement 7 est formé un palier lisse 8 en matière synthétique, pour le pignon 4. Le palier lisse 8, en forme de bague ou 10 de douille, est réalisé par surmoulage de la manière précisée plus bas. De part et d'autre du poussoir 5, dans la paroi de l'alésage longitudinal 3 du carter 2, sont aussi formées par surmoulage deux bagues d'appui 9 et 10 en matière synthétique, contre lesquelles la crémaillère vient s'appliquer en cas de contraintes radiales, de manière à limiter la flexion de la 15 crémaillère et le jeu entre les dentures de cette crémaillère et du pignon 4. Les deux bagues d'appui 9 et 10 sont surmoulées dans le carter 2, simultanément au palier lisse 8, à l'aide d'un outillage d'injection approprié, en passant par exemple par le logement de la valve d'assistance hydraulique, avant le montage de cette valve. L'outillage d'injection alimente par exemple de 20 façon directe l'emplacement du palier lisse 8, et de là deux canaux d'alimentation 11 et 12, formés dans le carter 2, amènent la matière synthétique aux emplacements de deux bagues d'appui 9 et 10. L'invention est applicable à des directions à crémaillère de tous types, qu'il s'agisse d'une direction assistée hydraulique comme évoqué ci- 25 dessus, ou d'une direction assistée électrique, ou encore d'une direction manuelle. Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation 30 et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - en modifiant le nombre et la position des zones d'appui pour la crémaillère ; - en réalisant ces zones d'appui sous toute forme, soit comme des 35 bagues circulaires continues, soit comme des éléments discontinus, c'est-à-dire ne s'étendant pas sur tout le pourtour de la crémaillère ; 2903951 5 - en supprimant les canaux d'alimentation s'étendant dans le carter entre le palier lisse et les zones d'appui, ces canaux pouvant être intégrés au nez de la machine de surmoulage ; - en surmoulant le palier lisse et les zones d'appui soit de façon 5 simultanée, soit successivement, l'essentiel étant que l'opération se déroule sur un cycle unique de moulage ; - en formant le palier lisse d'une part, et les zones d'appui d'autre part, soit dans la même matière synthétique, soit dans des matières synthétiques distinctes, de tout type approprié. REVENDICATIONS 1. Direction à crémaillère de véhicule automobile avec dispositif de guidage de la crémaillère, celle-ci étant montée coulissante dans un carter de direction (2), caractérisée en ce que le pignon (4) venant en prise avec la crémaillère possède un palier lisse (8) de guidage en rotation formé par surmoulage en matière synthétique dans le carter de direction (2). 2. Direction à crémaillère selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier lisse (8) du pignon (4) est en forme de bague ou de douille. 3. Direction à crémaillère selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, à proximité du pignon (4), il est formé, également par surmoulage en matière synthétique dans le carter de direction (2), au moins une zone d'appui (9, 10) pour la crémaillère. 4. Direction à crémaillère selon la revendication 3, caractérisée en ce que les zones d'appui pour la crémaillère sont constituées par au moins deux bagues d'appui (9, 10) formées de part et d'autre du poussoir (5). 5. Direction à crémaillère selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le palier lisse (8) d'une part, et la ou les zones d'appui (9, 10) pour la crémaillère d'autre part, sont formées dans la même matière synthétique. 6. Direction à crémaillère selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un ou plusieurs canaux d'alimentation (11, 12) sont formés, à l'intérieur du carter de direction (2), pour relier la zone où est formé le palier lisse (8) à la 25 zone d'appui ou aux zones d'appui (9, 10) pour la crémaillère.