Brevet FR2945015A1 — publié le 20101105

SYSTEME DE DIRECTION A CREMAILLERE, EN PARTICULIER POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un système de direction pour véhicule automobile comprenant une crémaillère, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel système de direction. Les véhicules automobiles comportent un volant fixé en haut d'une colonne de direction, qui est manoeuvré par le conducteur pour exercer une rotation sur un boîtier de direction relié à l'extrémité inférieure de cette colonne. Un type de boîtier de direction connu, comprend une crémaillère transversale dont les extrémités sont reliées par des rotules aux moyeux des roues avant. La base de la colonne de direction liée à un arbre d'entraînement guidé dans un boîtier de direction et portant un pignon d'attaque de la crémaillère, déplace transversalement cette crémaillère lors de la rotation de la colonne de direction. On applique ainsi sur les deux roues avant, un angle de braquage pour assurer la direction du véhicule. La colonne de direction comporte généralement suivant son axe, deux joints d'articulation du type cardan formant deux angles successifs pour adapter la position du volant, et assurer la sécurité en cas de collision avant, en permettant une rétraction de ce volant. Le deuxième cardan situé vers le bas de la colonne de direction, est directement fixé sur l'extrémité supérieure de l'arbre d'entraînement de la crémaillère de direction. Par ailleurs, on peut réaliser sur une même plateforme comprenant des systèmes de direction similaire, différentes carrosseries de véhicules comportant des styles variés et répondant à des usages différents. En particulier, on peut réaliser sur la plateforme d'un véhicule de tourisme relativement bas, un véhicule du type � monospace � comportant une hauteur plus importante. Dans ce cas, le poste de conduite peut être rehaussé d'une hauteur pouvant être par exemple de vingt centimètres, ce qui oblige pour conserver la même colonne de direction, à prévoir un deuxième modèle de boîtier de direction différent comportant un arbre d'entraînement plus long. Cette variante de véhicule comprenant un poste de conduite surélevé, oblige à produire et à approvisionner deux modèles de système de direction, ce qui est coûteux. Une autre solution présentée notamment dans le document FR-A1-2605965, comporte un arbre d'entraînement de la crémaillère comprenant deux parties reliées par des cannelures axiales, permettant un coulissement de la partie supérieure pour réaliser un réglage en hauteur du deuxième cardan. Un problème qui se pose est que pour réaliser un poste de conduite surélevé, l'arbre d'entraînement doit comporter des cannelures suffisamment longues permettant un coulissement. Ces cannelures longues procurent à l'arbre d'entraînement en position rétractée, un certain encombrement qui peut être gênant pour la réalisation d'un poste de conduite en position basse. De plus, tous les types de véhicules produits comportent alors cet arbre d'entraînement comprenant des cannelures de coulissement. Le système de direction est plus cher à réaliser pour les véhicules disposant d'un poste de conduite en position basse, qui n'en n'ont pas besoin, ce qui est gênant en particulier si ceux-ci constituent les plus gros volumes de la production. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution simple permettant de réaliser à partir d'un système de direction prévu pour des véhicules comprenant un poste de direction en position basse, différentes hauteurs du poste de conduite. Elle propose à cet effet un système de direction à crémaillère en particulier pour véhicule automobile, comportant pour un premier type de véhicule, une colonne de direction transmettant une rotation à un arbre d'entraînement court guidé dans un boîtier d'une crémaillère, comprenant à son extrémité inférieure un pignon d'attaque de la crémaillère, caractérisé en ce que le boîtier de la crémaillère peut recevoir sans modification une rallonge de colonne comportant des moyens de fixation sur ce boîtier, et un arbre d'entraînement long comportant une extrémité supérieure similaire à celle de l'arbre d'entraînement court, pour former un système de direction utilisé sur un deuxième type de véhicule comportant un poste de conduite surélevé. Un avantage du système de direction suivant l'invention, est que l'on peut de manière simple en ajoutant la rallonge de colonne sur un système de direction standard qui est compacte et économique, réaliser sans modifier le boîtier de direction, une deuxième version adaptée pour des véhicules comprenant un poste de conduite surélevé. De plus le système de direction selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la rallonge de colonne comporte globalement une forme cylindrique, qui se pose et se centre sur le dessus du boîtier. La rallonge de colonne peut comporter des perçages, qui reçoivent des vis axiales de fixation venant se serrer dans des perçages taraudés du boîtier prévus pour fixer un couvercle. Avantageusement, la partie supérieure de l'arbre d'entraînement long traverse le dessus de la rallonge qui comprend un centrage de cet arbre. Selon un premier mode de réalisation, la rallonge comporte un arbre d'entraînement long qui remplace l'arbre d'entraînement court. Selon un deuxième mode de réalisation, la rallonge comporte un prolongateur de l'arbre d'entraînement court, qui est relié à cet arbre court par une liaison permettant la transmission d'un couple. En particulier, la rallonge peut permettre de rehausser la colonne de direction d'une hauteur d'environ 20 cm. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un système de direction, comportant pour un premier type de véhicule, une colonne de direction transmettant une rotation à un arbre d'entraînement court guidé dans un boîtier d'une crémaillère, comprenant à son extrémité inférieure un pignon d'attaque de la crémaillère, ce système de direction comportant de plus l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un système de direction selon l'art antérieur, disposé pour un premier type de véhicule ; - la figure 2 est une vue de face d'un système de direction selon l'invention, disposé pour un deuxième type de véhicule ; - les figures 3 et 4 présentent une vue de détail de la liaison de la colonne de direction avec la crémaillère, pour successivement le premier et le deuxième type de véhicule ; et - la figure 5 présente le boîtier de la crémaillère, dont le couvercle a été retiré. La figure 1 présente un système de direction 1 comprenant une colonne de direction 2 comportant successivement en partant du haut, un premier arbre supportant le volant de direction non représenté, qui est guidé dans un fourreau 6 fixé à la caisse du véhicule, un cardan supérieur 12 reliant ce premier arbre à un second arbre 4 réalisé en deux parties liées par des cannelures axiales permettant un coulissement, et un cardan inférieur 8 reliant ce deuxième arbre à un arbre d'entraînement court 10 d'une crémaillère de direction 20. La crémaillère de direction 20 comporte un carter 22 formant un tube transversal, dans lequel coulisse axialement une crémaillère de direction qui comporte à ses extrémités deux parties filetées 24, permettant de fixer des rotules non représentées de liaison vers les moyeux de roues, pour les faire pivoter. Deux soufflets de direction 26 apportent une étanchéité entre le boîtier 22 et les parties d'extrémité de la crémaillère. Un moteur électrique 28 génère une force d'assistance sur la crémaillère, lors du braquage de la direction. Le carter 22 de la crémaillère de direction 20 comporte une forme venue de moulage, constituant un boîtier 30 circulaire comportant une petite hauteur, sensiblement orienté suivant l'axe de la colonne de direction 2. Le boîtier 30 comporte sur le dessus, un couvercle 50 traversé par l'arbre d'entraînement court 10, qui assure une protection du boîtier ainsi qu'un guidage supérieur de cet arbre. Le boîtier 30 comporte aussi un guidage inférieur de l'arbre d'entraînement court 10, de manière à ce qu'un pignon d'attaque situé à l'extrémité inférieure de cet arbre d'entraînement, vienne en prise avec les dentures de la crémaillère. Ce système de direction 1 est adapté pour un premier type de véhicule, comportant un poste de conduite en position basse. En particulier, la crémaillère 20 et la colonne de direction 2, sont optimisés pour être produit au moindre coût. De plus l'arbre d'entraînement court 10 peut être compact, ce qui permet d'abaisser fortement le cardan inférieur 8 pour réaliser divers géométries de la colonne de direction 2. La figure 2 présente le même système de direction 1, comprenant en plus sur le boîtier 30 et suivant son axe, une rallonge de colonne 40 sensiblement circulaire qui prolonge ce boîtier vers le haut. La hauteur de la rallonge de colonne qui est d'environ 20 cm, permet de réaliser à partir des mêmes crémaillère 20 et colonne de direction 2, un système de direction 41 adapté pour un deuxième type de véhicule comportant un poste de conduite dont la position est relevée sensiblement de la même hauteur. La figure 3 présente le boîtier 30 de la crémaillère de direction 22, comprenant le couvercle 50 traversé par l'arbre d'entraînement court 10, qui ferme l'ouverture circulaire du dessus du boîtier. Le boîtier 30 comporte sur les côtés deux nervures axiales 52 dépassant vers l'extérieur du contour circulaire, comprenant des perçages taraudés axiaux recevant des vis de fixation du couvercle 50. L'arbre d'entraînement court 10 comporte à son extrémité supérieure, des cannelures axiales qui assurent la liaison avec le cardan inférieur 8. La figure 4 présente la rallonge de colonne 40 comprenant globalement une forme cylindrique, qui se pose et ce centre sur le dessus du boîtier 30 en le recouvrant en partie, après lui avoir retiré son couvercle 50 et son arbre d'entraînement court 10, comme présenté figure 5. La rallonge de colonne 40 comporte un arbre d'entraînement long 56, comprenant une extrémité inférieure identique à celle de l'arbre d'entraînement court 10, avec le même pignon d'attaque de la crémaillère qui est centré dans le fond du boîtier 30. La partie supérieure de l'arbre d'entraînement long 56, traverse le dessus de la rallonge 40 qui comprend un centrage de cet arbre. L'extrémité supérieure de l'arbre d'entraînement long 56 comporte des cannelures axiales similaires à celles de l'arbre d'entraînement court 10, qui viennent s'ajuster de la même manière dans le cardan inférieur 8. La rallonge de colonne 40 comporte sur les côtés de sa partie inférieure, deux bossages 54 qui recouvrent les nervures axiales 52 du boîtier 30. Ces bossages 54 comportent sur le dessus deux perçages, qui reçoivent des vis de fixation axiales venant se serrer dans les perçages taraudés des nervures axiales 52 du boîtier 30. De cette manière, on fixe la rallonge de colonne 40 sur le boîtier 30 simplement et sans aucune modification de la crémaillère de direction 20. On peut aussi suivant une variante, conserver le couvercle 50 et l'arbre d'entraînement court 10, et poser dessus une rallonge 40 comprenant un prolongateur de cet arbre court, qui s'emboîte avec une liaison permettant la transmission d'un couple pour former un arbre d'entraînement long en deux parties. Le prolongateur comporte alors en partie supérieure les cannelures permettant de le relier au cardan inférieur 8. Hormis l'arbre d'entraînement, aucune modification de la colonne de direction 2 n'est nécessaire, elle peut être entièrement réutilisée pour réaliser un véhicule du deuxième type comportant un poste de conduite surélevé. On réalise ainsi un système de direction modulaire, qui peut facilement s'adapter de manière économique à différentes hauteurs du poste de conduite. On peut ainsi avantageusement à partir d'un système de direction prévu de manière économique pour des grandes séries de fabrication, en dériver des versions pour des petites séries comportant des hauteurs différentes du poste de conduite. REVENDICATIONS1 ù Système de direction à crémaillère en particulier pour véhicule automobile, comportant pour un premier type de véhicule, une colonne de direction (2) transmettant une rotation à un arbre d'entraînement court (10) guidé dans un boîtier (30) d'une crémaillère, comprenant à son extrémité inférieure un pignon d'attaque de la crémaillère, caractérisé en ce que le boîtier (30) de la crémaillère peut recevoir sans modification une rallonge de colonne (40) comportant des moyens de fixation (54) sur ce boîtier, et un arbre d'entraînement long (56) comportant une extrémité supérieure similaire à celle de l'arbre d'entraînement court (10), pour former un système de direction (41) utilisé sur un deuxième type de véhicule comportant un poste de conduite surélevé. 2 ù Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rallonge de colonne (40) comporte globalement une forme cylindrique, qui se pose et se centre sur le dessus du boîtier (30). 3 ù Système de direction selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rallonge de colonne (40) comporte des perçages, qui reçoivent des vis axiales de fixation venant se serrer dans des perçages taraudés du boîtier (30) prévus pour fixer un couvercle (50). 4 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie supérieure de l'arbre d'entraînement long (56) traverse le dessus de la rallonge (40) qui comprend un centrage de cet arbre. 5 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rallonge (40) comporte un arbre d'entraînement long (56), qui remplace l'arbre d'entraînement court (10). 6 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la rallonge (40) comporte un prolongateur de l'arbre d'entraînement court (10), qui est relié à cet arbre court par une liaison permettant la transmission d'un couple.7 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rallonge (40) permet de rehausser la colonne de direction (2) d'une hauteur d'environ 20 cm. 8 ù Véhicule automobile comprenant un système de direction comportant pour un premier type de véhicule, une colonne de direction (2) transmettant une rotation à un arbre d'entraînement court (10) guidé dans un boîtier (30) d'une crémaillère, comprenant à son extrémité inférieure un pignon d'attaque de la crémaillère, ce système de direction étant caractérisé en ce qu'il est réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.