Brevet FR2921329A3 — publié le 20090327

FR 2921329 A3 20090327 FR 0706709 A 20070925 Système de direction d'un véhicule automobile La présente invention concerne un système de direction d'un véhicule automobile. Les systèmes de direction dit à crémaillère , comportent, classiquement, une colonne de direction dont la première extrémité est reliée au volant de direction d'un véhicule automobile, et la seconde extrémité est équipée d'un pignon. Le pignon engrène une crémaillère dont les deux extrémités sont reliées, chacune, à une roue du véhicule. Le mouvement de rotation du pignon sur lui-même, entraîne en translation la crémaillère, selon la direction longitudinale de cette dernière, ce qui a pour effet de déplacer les deux roues reliées à la crémaillère, l'une par rapport à l'autre. On dispose, en général, un poussoir qui pousse la crémaillère contre le pignon de la colonne, afin de permettre un bon contact entre les dents de la crémaillère et celle du pignon. Ce poussoir comprend un carter dans lequel sont logés des moyens formant ressort. Le poussoir, le pignon et la crémaillère sont logés, au moins partiellement dans un boîtier de direction qui comporte, un premier logement contenant le pignon, un second logement contenant le poussoir, et une ouverture traversée par la crémaillère. Ces trois éléments, crémaillère, poussoir et pignon sont disposés selon trois axes perpendiculaires entre eux. Un couvercle, qui est fixé au carter, dans le second logement, maintient les moyens formant ressort précités comprimés, de manière à ce que le carter du poussoir appuie sur la crémaillère afin d'assurer un bon contact entre la crémaillère et le pignon. Lorsque les roues vibrent fortement, elles transmettent ces vibrations à la crémaillère qui les transmet ensuite au reste du système. De telles remontées vibratoires 25 engendrent des nuisances acoustiques. Un but de la présente invention est de proposer un système de direction d'un véhicule automobile qui limite ou évite les nuisances acoustiques précitées. Ce but est atteint au moyen d'un système de direction d'un véhicule automobile comportant, de manière connue : - une colonne de direction qui comporte à une extrémité un pignon et définit un axe longitudinal ; - une crémaillère qui définit un axe transversal, sensiblement perpendiculaire audit axe longitudinal et qui engrène avec le pignon de manière à être entraînée en 5 translation selon ledit axe transversal, lorsque ledit pignon tourne sur lui-même, autour dudit axe longitudinal ;, - un poussoir qui comprend : un carter, ledit carter présentant une première extrémité qui en contact avec ladite crémaillère, une seconde extrémité et une cavité interne qui présente un fond, 10 disposé du côté de ladite première extrémité et qui débouche au niveau de ladite seconde extrémité dudit carter ; et des moyens formant ressort qui sont logés dans ladite cavité et qui prennent appui sur ledit fond; - un couvercle, disposé en regard de ladite seconde extrémité dudit carter et sur 15 lequel prennent appui lesdits moyens formant ressort ; et -un boîtier de direction qui comporte un premier logement dans lequel est disposé ledit pignon, une ouverture, traversée par ladite crémaillère, et un second logement, qui contient ledit carter dudit poussoir, ledit second logement comportant des moyens de fixation dudit couvercle audit carter, ledit second logement étant agencé de 20 manière à ce que ledit couvercle, qui est fixé dans ledit second logement, maintienne lesdits moyens formant ressort en compression contre ledit fond de ladite cavité, afin de pousser ladite première extrémité dudit carter contre ladite crémaillère, selon une direction sensiblement orthogonale audit axe longitudinal et audit axe transversal. Selon l'invention, des moyens amortisseurs qui freinent la compression et la 25 détente desdits moyens formant ressort sont disposés dans ladite cavité de manière à éviter les chocs entre ledit couvercle et ladite seconde extrémité dudit carter ou à réduire l'intensité des chocs entre ledit couvercle et ladite seconde extrémité dudit carter. Les moyens amortisseurs permettent de réduire les nuisances acoustiques précitées qui sont en fait produites par les chocs entre le carter du poussoir et le 30 couvercle, et les chocs entre le carter du poussoir et la crémaillère, lorsque le poussoir revient à sa position initiale, dans le second logement, après avoir frappé le couvercle. En effet, le carter est déplacé vers le couvercle du fait des coups portés par la crémaillère au carter. C'est donc le mérite de la Demanderesse que d'avoir mis en évidence l'origine des nuisances acoustiques, à savoir, les chocs entre le carter du poussoir et le couvercle. Les moyens amortisseurs servent donc à absorber l'énergie libérée pendant le choc entre la crémaillère et le carter du poussoir. Il s'ensuit que le carter ne se déplace plus vers le couvercle ou que son déplacement est limité, évitant ainsi un choc avec le couvercle. Par ailleurs, les moyens amortisseurs servent également à absorber une partie de l'énergie libérée par le travail des moyens formant ressort qui repoussent le carter vers la crémaillère, lorsque le carter s'est rapproché du poussoir. Il s'ensuit que le carter revient plus doucement dans sa position initiale, ce qui évite un choc entre le carter du poussoir et la crémaillère, et, par là même un bruit. Selon un premier mode de réalisation, les moyens amortisseurs comportent un élément en matériau élastiquement déformable, disposé entre le couvercle et ledit carter, au niveau de ladite seconde extrémité dudit carter. Cet élément permet, du fait de sa déformation, d'amortir les vibrations et, de plus évite tout contact entre le carter et le couvercle. Par conséquent, il n'y a plus de bruit de choc entre le carter et le couvercle et les chocs éventuels entre le carter et la crémaillère sont d'une intensité limitée. Selon un second mode de réalisation qui peut être combiné avec le premier mode de réalisation précité, lesdits moyens amortisseurs comportent un fluide hydraulique contenu au moins dans ladite cavité et susceptible de se répandre entre ledit couvercle et ladite seconde extrémité dudit carter, sous l'effet de la compression/ou détente desdites moyens formant ressort. Selon un troisième mode de réalisation qui peut être combiné avec le premier et/ou le second mode de réalisation précités, lesdits moyens formant ressort comportent un ressort spiral, disposé longitudinalement dans ladite cavité, et lesdits moyens amortisseurs comportent un noyau, en matériau élastiquement déformable, d'une raideur différente de celle dudit ressort, et qui est logé longitudinalement dans ledit ressort et qui prend appui sur ledit fond de ladite cavité et contre ledit couvercle. La présente invention, ses caractéristiques et les différents avantages qu'elle procure seront mieux compris à la lecture de la description qui suit de trois modes de réalisation, présenté à titre d'exemples non limitatifs, et qui fait référence aux dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 représente une vue en coupe, selon un axe perpendiculaire à la crémaillère et à la colonne de direction, d'un détail d'un premier mode de réalisation du système de direction selon l'invention ; -la figure 2 représente une vue en coupe, selon un axe perpendiculaire à la crémaillère et à la colonne de direction, d'un détail d'un second mode de réalisation du système de direction selon l'invention ; et - la figure 3 en coupe, selon un axe perpendiculaire à la crémaillère et à la colonne de direction, d'un détail d'un troisième mode de réalisation du système de 15 direction selon l'invention ; Comme représenté sur la figure 1, selon un premier mode de réalisation, le système de direction de l'invention comporte une colonne de direction 1 qui définit un premier axe longitudinal X1 et qui comporte, à une de ses extrémité, un pignon 11, l'autre extrémité (non représentée) étant apte à être reliée au volant d'un véhicule 20 automobile. Le pignon 11 est logé dans le premier logement 31 d'un boîtier de direction 3. Ce boîtier de direction 3 comporte également un second logement 32 dans lequel est logé un poussoir 4. Le second logement 32 présente un axe longitudinal X2, désigné ici par le terme de second axe longitudinal X2 , perpendiculaire au premier axe X1. Le poussoir 4 s'étend longitudinalement selon le second axe X2 précité. Le poussoir 4 25 comporte un carter 41 qui présente une première extrémité fermée 42, orientée vers le pignon 11, une cavité interne et longitudinale 43, qui s'étend selon le second axe longitudinal X2 et qui est ouverte au niveau d'une seconde extrémité 44. Des moyens formant ressort sont disposés dans la cavité 43 de manière à pouvoir travailler en compression/extension selon le second axe longitudinal X2. Dans le cas présent, ces 30 moyens formant ressort sont constitués par un ressort spirale 46 qui s'étend longitudinalement dans la cavité 43 et dont une extrémité prend appui contre le fond 47 de la cavité 43, tandis que l'autre extrémité, prend appui contre un couvercle 6. La présente invention n'est cependant pas limitée à de tels moyens formant ressort. La première extrémité 42 comporte un patin de contact 48 qui est au contact de la surface d'une crémaillère 5. La crémaillère 5 s'étend selon un axe transversal X3, perpendiculaire au premier axe longitudinal Xl et au second axe longitudinal X2, à travers une ouverture 35, ménagée dans le boîtier de direction 3. Le pignon 11 engrène avec la crémaillère 5 de manière à ce que toute rotation du pignon 11 sur lui-même entraîne en translation la crémaillère 5 selon l'axe transversal X3. Le couvercle 6 est vissé dans le second logement 32 du boîtier de direction 3 de manière à maintenir en compression les moyens formant ressort dans la cavité 43 du carter 41 du poussoir 4. A cet effet, le second logement 32 comporte un taraudage et la tranche du couvercle 6 un filetage qui coopère avec le taraudage précité pour la fixation par vissage du couvercle 6 dans le second logement 32. Le vissage est mis en oeuvre selon le second axe longitudinal X2. Les moyens formant ressort venant en butée contre le couvercle 6 qui est fixé dans le boîtier de direction 3, ils poussent donc la première extrémité 42 du poussoir 4 contre la crémaillère 5 ce qui assure un contact constant entre le pignon 11 et la crémaillère 5. Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, les moyens amortisseurs sont formés d'un joint torique 7, qui est disposé dans une gorge ménagée dans le couvercle 6. Ce joint 7 prend appui sur la bande annulaire, qui correspond à l'épaisseur de la paroi du carter 41, qui entoure l'ouverture de la cavité 43 au niveau de la seconde extrémité 44 du carter 41. Le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 1 est le suivant. En cas de vibrations intenses, la crémaillère 5 pousse le poussoir 4 vers le couvercle 6. Le carter 41 du poussoir 4 se déplace ainsi vers le couvercle 6 qui, lui, est fixe par rapport au boîtier de direction 3. La présence du joint torique 7 précité empêche tout contact entre le couvercle 6 et la seconde extrémité 44 du carter 41 du poussoir 4, le joint torique 7 s'écrasant de manière à amortir les vibrations et à empêcher tout contact entre les eux éléments précités. Il s'ensuit qu'aucun bruit de cliquetis ou autre n'est généré, du fait des chocs entre le couvercle 6 et le carter 41. De plus, comme précédemment expliqué, le retour du carter 41 à sa position initiale à l'intérieur du logement 32 se fait en douceur, le joint torique 7 amortissant le travail du ressort 46 qui repousse le carter 41 vers la crémaillère 5. Il s'ensuit qu'il n'y a pas de chocs ou des chocs de très faible 5 intensité, entre le carter 41 du poussoir 4 et la crémaillère 5. Les éléments des second et troisième modes de réalisation représentés sur les figures 2 et 3 qui sont en commun avec les éléments du premier mode de réalisation décrit ci-dessus sont référencés à l'identique. Dans le second mode de réalisation représenté sur la figure 2, les moyens 10 amortisseurs sont constitués par un fluide hydraulique 8, introduit par une valve 10, dans la cavité 43 du carter 41 du poussoir 4. La quantité de ce fluide 8 est choisie de manière à ce que, lorsque les moyens formant ressort travaillent en compression, le volume, compris entre le fond de la cavité 43 et la face du couvercle 6 orientée vers la crémaillère 5, diminuant du fait du déplacement du carter 41 vers le couvercle 6, le 15 fluide 8 se répande dans l'espace séparant la seconde extrémité 44 du carter 41 et le couvercle 6, amortissant ainsi les vibrations. Il est également possible, selon l'invention, en fonction de la quantité de fluide 8 introduit, d'éviter tout contact entre le couvercle 6 et la seconde extrémité 44. En référence à la figure 3, les moyens amortisseurs sont formés d'un noyau 9 en 20 matériau amortissant, par exemple, élastiquement déformable, comme du caoutchouc naturel, qui est inséré longitudinalement dans la spirale d'un ressort 46. Le noyau 9 s'étend donc selon le second axe longitudinal X2. Le noyau 9 prend appui contre le fond 47 de la cavité 43 et contre la face du couvercle 6 qui est orientée vers la seconde extrémité 44 du carter 41 du poussoir 4. Le déplacement du poussoir 4 se fait selon une 25 loi dépendant des raideurs du matériau du noyau amortissant 8 et du ressort spirale 46. On élimine ainsi le bruit provenant des chocs entre le carter 41 du poussoir 4 et le couvercle 6. On choisit de préférence des moyens formant ressort et des moyens amortisseurs tels qu'ils évitent dans tous les cas le contact entre le carter 41 et le couvercle 6. Les moyens amortisseurs peuvent également, selon la présente invention, être une combinaison de deux ou des trois modes de réalisation précités. Revendications 1. Système de direction d'un véhicule automobile comportant : -une colonne de direction (1) qui comporte à une extrémité un pignon (11) et 5 définit un axe longitudinal (X1) ; - une crémaillère (5) qui définit un axe transversal (X3), sensiblement perpendiculaire audit axe longitudinal (Xl) et qui engrène avec le pignon (11) de manière à être entraînée en translation selon ledit axe transversal (X3), lorsque ledit pignon (11) tourne sur lui-même, autour dudit axe longitudinal (Xl) ; 10 - un poussoir (4) qui comprend : un carter (41), ledit carter (41) présentant une première extrémité (42), en contact avec ladite crémaillère (5), une seconde extrémité (44) et une cavité interne (43) qui présente un fond (47), disposé du côté de ladite première extrémité (42) et qui débouche au niveau de ladite seconde extrémité (44) dudit carter (41); et 15 des moyens formant ressort (46) qui sont logés dans ladite cavité (43) et qui prennent appui sur ledit fond (47) ; - un couvercle (6), disposé en regard de ladite seconde extrémité (44) dudit carter (41) sur lequel prennent appui lesdits moyens formant ressort (46) ; et -un boîtier de direction (3) qui comporte un premier logement (31) dans lequel 20 est disposé ledit pignon (11), une ouverture (35), traversée par ladite crémaillère (5), et un second logement (32), qui contient ledit carter (41) dudit poussoir (4), ledit second logement (32) comportant des moyens de fixation dudit couvercle (6) audit carter (41), ledit second logement (32) étant agencé de manière à ce que ledit couvercle (6), qui est fixé dans ledit second logement (32), maintienne lesdits moyens formant ressort (46) en 25 compression contre ledit fond (47) de ladite cavité (43), afin de pousser ladite première extrémité (42) dudit carter (41) contre ladite crémaillère (5), selon une direction (X2) sensiblement orthogonale audit axe longitudinal (Xl) et audit axe transversal (X3), caractérisé en ce que des moyens amortisseurs (7 ; 8 ; 9) qui freinent la compression et la détente desdits moyens formant ressort (46) sont disposés dans ladite cavité (43) de 30 manière à éviter les chocs entre ledit couvercle (6) et ladite seconde extrémité (44) duditcarter (41) ou à réduire l'intensité des chocs entre ledit couvercle (6) et ladite seconde extrémité (44) dudit carter (41). 2. Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens amortisseurs comportent un élément (7), en matériau élastiquement déformable, disposé entre le couvercle (6) et ledit carter (41), au niveau de ladite seconde extrémité (44) dudit carter (41) dudit poussoir (4). 3. Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens amortisseurs comportent un fluide hydraulique (8), contenu au moins dans ladite cavité (43) et susceptible de se répandre entre ledit couvercle (6) et ladite seconde extrémité (44) dudit carter, sous l'effet de la compression/ou détente desdites moyens formant ressort (46). 4. Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens formant ressort comportent un ressort spiral (46), disposé longitudinalement dans ladite cavité (43), et en ce que lesdits moyens amortisseurs comportent un noyau (9), en matériau élastiquement déformable, d'une raideur différente de celle dudit ressort (46), qui est logé longitudinalement dans ledit ressort (46) et qui prend appui sur ledit fond (47) de ladite cavité (43) et contre ledit couvercle (6).