Brevet FR2910949A1 — publié le 20080704

La présente invention concerne un dispositif de protection d'organes de direction et/ou de transmission du type comprenant au moins deux soufflets reliés par une conduite extérieure de mise en communication des soufflets et de transfert de la pression d'air résultant de la compression d'un soufflet vers le soufflet en expansion, ainsi qu'un soufflet apte à équiper un tel dispositif. L'invention s'applique plus particulièrement, d'une part aux systèmes de direction constitués d'une crémaillère à déplacement longitudinal logée dans un 1a boîtier de direction dont les deux extrémités sont munies d'une liaison rotule pour biellettes de direction, et d'autre part aux systèmes de transmission comprenant des barres d'accouplement munies aux extrémités de liaisons rotules à doigts (plus généralement nommées joint homocinétique ou joint de cardan), ces liaisons étant protégées par des soufflets. 15 De façon générale, la liaison entre la crémaillère et une biellette de direction est réalisée par une liaison rotule. Ces liaisons rotules sont protégées des agressions extérieures du type eau, particules solides, par un soufflet fixé depuis l'une de ses extrémités à la biellette de direction et depuis son autre 20 extrémité au boîtier de direction, formant un système étanche. Dans ce type de système, l'homme du métier est confronté à deux problèmes. D'une part, lors d'un mouvement de rotation du volant de direction d'un 25 véhicule, la crémaillère effectue une translation selon son axe longitudinal proportionnelle à la variation angulaire donnée par le volant. Cette translation, provoque un changement de direction des roues du véhicule et entraîne une variation du volume disponible dans les soufflets. II est ainsi nécessaire d'effectuer une compensation de la quantité d'air contenue dans chacun des 30 soufflets afin d'éviter tout phénomène de surpression ou dépression à l'intérieur pouvant à terme dégrader prématurément l'étanchéité réalisée d'un coté entre chaque soufflet et le boîtier de direction et d'un autre côté entre chaque soufflet et une biellette de direction. D'autre part, le volume d'air emprisonné dans et entre les soufflets d'un système de direction est soumis aux variations de température que peut rencontrer le véhicule lors de son utilisation. Une direction étant un système étanche, les phénomènes de dilatation et de réduction du volume de l'air, liés à la variation de la température, peuvent entraîner une déformation du soufflet conduisant de nouveau à une détérioration prématurée. Il existe une première solution permettant d'éviter les problèmes de surpression et de dépression résultant des variations de température. Cette solution consiste en l'insertion d'une membrane perméable à l'air et imperméable à l'eau sur tout ou partie de la paroi d'un soufflet. Cette membrane permet en effet de résoudre les problèmes énoncés précédemment auxquels l'homme du métier est confronté, mais comporte l'inconvénient d'un coût élevé essentiellement dû au coût de la membrane dans le cas d'un soufflet dont la paroi souple serait essentiellement constituée d'une telle membrane, comme en témoigne le document FR 2792273. En effet, la conception microporeuse de ce type de membrane empêche un débit d'air conséquent de la traverser. II est ainsi nécessaire que la surface de la membrane soit la plus importante possible, car dans le cas contraire, c'est-à-dire dans le cas d'une surface de membrane relativement réduite, comme l'illustre le brevet EP-1048865, la liaison entre la paroi du soufflet et la membrane se dégrade prématurément entraînant un défaut d'étanchéité dans le soufflet. En effet, la membrane tend à se décoller de son siège lors de la compression du soufflet. Une seconde solution permettant le transfert d'air d'un soufflet en compression vers un soufflet en expansion consiste à placer une conduite extérieure au boîtier de direction reliant les deux soufflets entre eux. Cette solution possède l'avantage de permettre un transfert de l'air provenant du soufflet en compression vers un soufflet en expansion sans contraindre l'air à traverser des zones limitant de façon significative le débit. Cependant, dans cette conception, il n'y a pas d'échange d'air possible avec le milieu extérieur. Ainsi, cette solution ne résoud pas le problème de variation du volume de l'air contenu dans les soufflets due aux variations de température. Il en résulte qu'il n'existe pas aujourd'hui de dispositif permettant d'assurer, à la fois un transfert de l'air contenu dans un soufflet dont le volume est en compression vers un soufflet dont le volume qu'il contient est en expansion et un transfert de l'air vers le milieu extérieur afin de pallier les variations de volume de l'air dues aux variations de température sans passage dans une zone limitante de l'air transféré d'un soufflet vers un autre. Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif dont la io conception permet de répondre aux problèmes de transfert de l'air contenu dans un soufflet dont le volume qu'il peut contenir dirninue vers un soufflet dont le volume qu'il peut contenir augmente, sans dégradation prématurée, et de pallier les variations de volume de l'air occupé lors de variations de température. 15 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de protection d'organes de direction et/ou de transmission du type comprenant au moins deux soufflets reliés par une conduite extérieure de mise en communication des soufflets et de transfert de la pression d'air résultant de la compression d'un soufflet vers le 20 soufflet en expansion, caractérisé en ce que la conduite est équipée d'au moins un organe d'équilibrage des pressions par transfert de gaz, entre conduite et atmosphère extérieure. L'organe d'équilibrage des pressions autorise en particulier, soit un échappement d'air de la conduite au-delà du seuil de pression admissible par les soufflets, soit une admission de l'air extérieur à 25 l'intérieur de ladite conduite en fonction de la pression régnant à l'intérieur de ladite conduite et de la pression atmosphérique. Le positionnement de l'organe d'équilibrage des pressions en un emplacement quelconque de la conduite de transfert d'air permet un libre transfert d'air entre 30 lesdits soufflets sans passage dans une zone limitante, l'organe d'équilibrage des pressions n'étant sollicité que lorsque cela est nécessaire. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'organe d'équilibrage des pressions est formé d'une membrane perméable aux gaz et imperméable à l'eau. Généralement, la conduite extérieure de mise en communication des soufflets 5 est formée d'un tuyau et de deux raccords, lesdits raccords se présentant chacun sous forme d'un corps tubulaire dont une extrémité est raccordée à un soufflet et l'autre au tuyau. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le ou au moins un organe io d'équilibrage des pressions est monté sur un raccord d'un soufflet. Dans ce mode de réalisation, au moins l'un des raccords affecte la forme générale d'un conduit en L , l'extrémité ouverte d'une des branches du L étant raccordée au tuyau tandis que l'extrémité de l'autre branche est 15 raccordée au soufflet. De préférence, l'organe d'équilibrage des pressions est disposé au voisinage de la zone de liaison desdites branches du L entre elles. 20 Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, non représenté, le ou au moins un organe d'équilibrage des pressions est monté sur le tuyau de la conduite. Le raccord du tuyau au soufflet peut affecter une forme similaire à celle décrite ci-dessus. 25 II doit être noté qu'il existe un grand nombre de positions possibles de l'organe d'équilibrage des pressions sur la conduite, le nombre d'organes de décompression sur ladite conduite pouvant également être variable. L'invention a également pour objet un soufflet de protection du type 30 comprenant un tronçon souple de soufflet présentant des plissures annulaires et des zones en collier qui s'y raccordent aux deux extrémités, ce soufflet comprenant au moins un raccord se raccordant depuis l'extérieur à une zone en collier, ce raccord se présentant sous la forme d'un corps tubulaire, de préférence en L, dont une extrémité est solidarisée à la paroi dudit soufflet et dont l'autre extrémité ouverte est apte à être raccordée par l'intermédiaire d'un tuyau externe à un autre soufflet, caractérisé en ce que ledit raccord est équipé en outre d'un organe d'équilibrage des pressions situé en dehors de la zone de 5 liaison du raccord au tuyau en vue de l'obtention, à l'état raccordé du soufflet à un autre soufflet, d'un dispositif de protection du type précité. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue schématique d'ensemble d'une direction dont les roues sont en position droite, cette direction étant munie d'un dispositif de protection conforme à l'invention. 15 la figure 2 représente une vue schématique d'ensemble d'une direction dont les roues sont orientées d'un angle proportionnel à l'angle donné par le volant de direction, cette direction étant munie d'un dispositif de protection conforme à l'invention. 20 la figure 3 représente une vue en coupe d'un soufflet de direction et/ou de transmission muni d'un raccord comprenant un organe d'équilibrage des pressions la figure 4 représente une vue partielle en coupe d'un soufflet équipé d'un 25 raccord muni d'un organe d'équilibrage des pressions protégé par un capot extérieur, la figure 5 représente une vue partielle en coupe d'un soufflet équipé d'un raccord muni d'un organe d'équilibrage des pressions et comportant un canal 30 de fuite. Un exemple de réalisation de l'invention appliqué à une direction de véhicule va à présent être décrit. Comme mentionné ci-dessus, le dispositif 1 de protection i0 d'organes de direction et/ou de transmission, objet de l'invention, comprend au moins deux soufflets 3a, 3b, un tuyau 6 reliant les soufflets 3a, 3b par l'intermédiaire d'un raccord 4 fixé sur chaque soufflet et un organe d'équilibrage des pressions 5. Dans l'exemple de la figure 1, le tuyau 6 est placé parallèlement à l'axe longitudinal d'un boîtier 16 de direction qui relie les deux soufflets 3 entre eux. Ce boîtier 16 loge une crémaillère, non visible, mobile axialement à l'intérieur du boîtier 16 lors d'une action sur la colonne de direction 18 par l'intermédiaire d'un volant 14 de direction. Chaque soufflet 3a, 3b est fixé par une extrémité ou boîtier 16 de direction et par son autre extrémité à io une biellette 17 de direction reliée à la crémaillère par une liaison rotule. Les figures 1 et 2 mettent en évidence le comportement des soufflets 3a, 3b lors d'une variation angulaire des roues 15 provoquant un changement de direction du véhicule, issu d'une rotation du volant 14 de direction. En effet, 15 lorsque les roues 15 du véhicule sont en position droite, c'est-à-dire sensiblement parallèles entre elles, comme l'illustre la figure 1, le volume des soufflets 3a, 3b est sensiblement égal. Lors d'une action sur le volant 14 de direction entraînant un changement de direction des roues 15 du véhicule, un soufflet, représenté en 3a aux figures, subit un phénomène de compression 20 tandis qu'un autre soufflet, représenté en 3b aux figures, subit le phénomène inverse, c'est-à-dire d'expansion. Le soufflet se comprimant et le soufflet s'expansant sont inversés lors d'une action sur le volant suivant une direction opposée. Ainsi, quand un soufflet s'expanse, l'autre se comprime et inversement. Il est à rappeler que chaque soufflet 3a, 3b de protection d'organe 25 de direction et/ou de transmission comprend généralement un tronçon 11 souple de soufflet, généralement réalisé à partir de caoutchouc ou thermoplastique élastomère. Ce tronçon 11 présente des plissures 12 annulaires. Aux extrémités du tronçon 11, il est prévu des zones 13 en collier servant au raccordement du soufflet. Les soufflets 3a, 3b sont ici de forme 30 cylindro conique de sorte que chaque soufflet présente une première zone 13 en collier constituant la grande base du soufflet et une seconde zone 13 en collier constituant la petite base du soufflet. Les plissures 12 du soufflet confèrent au soufflet une capacité à se comprimer ou à s'expanser sans risque de détérioration. Cependant, les systèmes de direction et de transmission nécessitent une étanchéité parfaite. Ainsi, il est nécessaire d'une part de transférer l'air contenu dans un soufflet 3a en compression vers un soufflet 3b en expansion et d'autre part de s'assurer de l'équilibre de la pression interne par rapport à la pression atmosphérique à tout instant. Dans le cas d'une application à un véhicule automobile, celui-ci produit de la chaleur du fait de l'utilisation de moteur à combustion interne pour la mise en mouvement du véhicule et du frottement qui se produit entre les différentes pièces lors du fonctionnement normal du véhicule. Cette chaleur produite engendre une to augmentation de la température des pièces situées à proximité et provoque une dilatation du volume de l'air contenu dans le dispositif 1. Ainsi pour conserver un équilibre de la pression interne du dispositif 1 par rapport au milieu extérieur et éviter une surpression apte à endommager les soufflets, il est nécessaire de placer un organe d'équilibrage des pressions 5 sur ledit ts dispositif 1. Comme mentionné ci-dessus, chaque soufflet 3a, 3b est équipé d'un raccord 4 sur lequel vient se fixer le tuyau 6 de transfert d'air entre lesdits soufflets 3a, 3b. 20 Chaque raccord 4 se présente sous la forme d'un conduit tubulaire en L. Une extrémité 4b du raccord 4 est fixée à la paroi du soufflet 3a, 3b, par des moyens tels que le collage ou le soudage, au voisinage de la zone en collier 13 qui se raccorde au boîtier 16 de direction. L'autre extrémité 4a du raccord 4 25 présente, comme l'illustrent les figures 4 et 5, sur son pourtour des crans de sapin 10 pour une liaison par emmanchement avec ledit tuyau 6. L'extrémité 4a peut aussi présenter un pourtour circulaire. II sera prévu dans ce cas soit un moyen de serrage du tuyau 6 sur l'extrémité 4a du raccord 4, soit un emmanchement du tuyau 6 dans l'extrémité 4a du raccord 4. 30 Le choix du positionnement de l'organe d'équilibrage des pressions s'effectue en tenant compte du chemin à parcourir par l'air d'un soufflet 3a en compression vers celui 3b en expansion. On évite donc de placer ledit organe 5 d'équilibrage des pressions sur le chemin naturel emprunté par l'air lors de son déplacement d'un soufflet 3a en compression vers un soufflet 3b en expansion par l'intermédiaire d'un tuyau 6 reliant les soufflets 3. C'est ainsi que, de préférence, l'organe 5 d'équilibrage des pressions est placé au voisinage de la zone de liaison des branches du raccord 4 en L. L'avantage que procure l'intégration d'un organe 5 d'équilibrage des pressions dans le raccord 4 plutôt que sur le tuyau 6 reliant les soufflets 3a, 3b s'explique par le fait que selon les modèles d'automobile, la distance entre les soufflets 3a, 3b de protection des organes de direction et/ou de transmission est rarement constante. Ainsi pour io s'affranchir de cette contrainte dimensionnelle, il est plus judicieux de placer l'organe 5 d'équilibrage des pressions sur le raccord 4 dont une extrémité 4b est solidarisée au soufflet et l'autre extrémité 4a assemblée à une extrémité du tuyau 6 car les caractéristiques dimensionnelles du raccord 4 sont indépendantes des modèles de véhicule automobile intégrant ce type de 15 raccord 4. De ce fait, l'efficacité de l'organe 5 de décompression, dont les conditions d'utilisation sont connues, est garantie. Comme décrit ci avant, la position de l'organe d'équilibrage des pressions fait l'objet d'un choix particulier présentant plusieurs avantages, cependant, il n'est pas exclu de la protection de placer l'organe d'équilibrage des pressions sur le tuyau 6 reliant les soufflets 20 entre eux. Selon une première variante du mode de réalisation préféré représenté à la figure 4, l'organe 5 d'équilibrage des pressions est disposé dans un évidement de la partie de paroi du raccord 4 en regard de l'extrémité 4a ouverte de la 25 branche dudit raccord 4 reliée audit tuyau 6, cet organe 5 d'équilibrage des pressions étant protégé par un capot 9 extérieur audit raccord 4. Dans ce cas, l'organe 5 d'équilibrage des pressions peut être fixé au raccord 4 lors d'une opération de surmoulage dudit raccord 4 sur l'organe 5 de décompression. Il peut également être fixé au moyen d'un élément de serrage (élément non 30 représenté dans les figures) ou d'une soudure. Le capot 9 extérieur peut être un élément rapporté, auquel cas il sera assemblé au raccord 4 par exemple par encliquetage. Ce capot 9 peut également être moulé avec le raccord 4, lors de sa fabrication, la liaison entre capot et raccord étant obtenue par un amincissement de matière. Dans les deux cas, il est rabattu sur l'ouverture ou évidement logeant ledit organe 5 d'équilibrage des pressions afin de remplir sa fonction de protection de l'organe 5 d'équilibrage des pressions contre les agressions du milieu extérieur. Selon une deuxième variante du mode de réalisation préféré représenté à la figure 5, l'organe 5 d'équilibrage des pressions constitue au moins une partie de la paroi d'un logement 7 ménagé à l'intérieur dudit raccord 4, ce logement 7 communiquant, par un canal 8 de fuite, avec le milieu extérieur. Dans ce cas, io l'organe 5 d'équilibrage des pressions est introduit par l'extrémité 4a du raccord 4 puis est fixé par soudage depuis l'extrémité 4a du raccord 4. Ainsi, dans cette variante, l'organe 5 d'équilibrage des pressions est également protégé contre les agressions du milieu extérieur, car le canal 8 de fuite est spécialement dimensionné pour empêcher tout contact de l'organe 5 d'équilibrage des 15 pressions avec des éléments du type gravillon, boue, coupant et/ou perforant pouvant le dégrader prématurément. Grâce au choix du positionnement de l'organe 5 d'équilibrage des pressions perméable à l'air et imperméable à l'eau dans le raccord 4 qui relie le soufflet 20 au tuyau 6, il en résulte un avantage conséquent. En effet, la réalisation d'un tel raccord 4 permettant d'associer les fonctions de transfert de fluide et d'équilibrage des pressions sur la même pièce, réduit le nombre d'opérations à effectuer sur le soufflet pour le doter de ces deux fonctions, ceci entraînant une réduction du coût de l'ensemble et une durée de vie accrue. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de protection d'organes de direction et/ou de transmission du type comprenant au moins deux soufflets (3a, 3b) reliés par une conduite (2) extérieure de mise en communication des soufflets et de transfert de la pression d'air résultant de la compression d'un soufflet (3a) vers le soufflet (3b) en expansion, caractérisé en ce que la conduite (2) est équipée d'au moins un organe (5) d'équilibrage des pressions par transfert de gaz entre conduite et atmosphère io extérieure. 2. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe (5) d'équilibrage des pressions est formé 15 d'une membrane perméable aux gaz et imperméable à l'eau. 3. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite conduite (2) est formée d'un tuyau (6) et de deux 20 raccords (4), lesdits raccords (4) se présentant chacun sous forme d'un corps tubulaire dont une extrémité est raccordée à un soufflet (3a, 3b) et l'autre au tuyau (6). 4. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon 25 la revendication 3, caractérisé en ce que le ou au moins un organe (5) d'équilibrage des pressions est monté sur un raccord (4) d'un soufflet (3a, 3b). 5. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon 30 l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins l'un des raccords (4) affecte la forme générale d'un conduit en L , l'extrémité (4a) ouverte d'une des branches du L étant raccordée au tuyau (6) tandis que l'extrémité (4b) de l'autre branche est ioraccordée au soufflet (3a, 3b). 6. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe (5) d'équilibrage des pressions est disposé au voisinage de la zone de liaison desdites branches (4a, 4b) du L entre elles. 7. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, Io caractérisé en ce que l'organe (5) d'équilibrage des pressions constitue au moins une partie de la paroi d'un logement (7) ménagé à l'intérieur dudit raccord (4), ce logement (7) communiquant par un canal (8) de fuite avec le milieu extérieur. 15 8. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'organe (5) d'équilibrage des pressions est disposé dans un évidement de la partie de paroi du raccord (4) en regard de l'extrémité (4a) ouverte de la branche dudit raccord (4) reliée audit tuyau (6), cet organe (5) 20 d'équilibrage des pressions étant protégé par un capot (9) extérieur audit raccord. 9. Dispositif (1) de protection d'organe de direction et/ou de transmission selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, 25 caractérisé en ce que l'extrémité (4a) du raccord (4) reliée au tuyau (6) présente sur son pourtour des crans de sapin (10) pour une liaison par emmanchement avec ledit tuyau (6). 10. Soufflet (3a, 3b) de protection du type comprenant un tronçon (11) souple 30 de soufflet présentant des plissures (12) annulaires et des zones (13) en collier qui s'y raccordent aux deux extrémités, ce soufflet (3a, 3b) comprenant au moins un raccord (4) se raccordant depuis l'extérieur à une zone (13) en collier, ce raccord (4) se présentant sous la forme d'un corps tubulaire, de préférence 12 en L, dont une extrémité (4b) est solidarisée à la paroi dudit soufflet (3a, 3b) et dont l'autre extrémité (4a) ouverte est apte à être raccordée par l'intermédiaire d'un tuyau (6) externe à un autre soufflet, caractérisé en ce que ledit raccord (4) est équipé en outre d'un organe (5) d'équilibrage des pressions situé en dehors de la zone de liaison du raccord (4) au tuyau (6) en vue de l'obtention, à l'état raccordé du soufflet (3a, 3b) à l'autre soufflet (3a, 3b), d'un dispositif (1) de protection conforme à l'une des revendications 1 à 9,