Brevet FR2939094A1 — publié le 20100604

La présente invention concerne, d'une manière générale, les systèmes de direction des véhicules automobiles, comportant un engrenage par pignon et crémaillère pour la transmission du mouvement de la colonne de direction jusqu'aux roues directrices du véhicules concerné. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un dispositif de poussoir pour un tel système de direction pour véhicule automobile. Dans la plupart des systèmes de direction actuels des véhicules automobiles, un pignon de direction est lié en rotation avec une colonne de direction, manoeuvrée à l'aide du volant de conduite du véhicule, le pignon étant en prise avec une crémaillère qui est montée coulissante en direction longitudinale dans un carter de direction. Les deux extrémités de la crémaillère, extérieures au carter, sont accouplées respectivement à deux biellettes de direction, qui sont elles-mêmes associées respectivement aux roues directrices gauche et droite du véhicule. Ainsi, la rotation du volant dans un sens ou dans l'autre, transmise par la colonne de direction au pignon, est convertie en une translation correspondante de la crémaillère qui, par l'intermédiaire des biellettes, provoque l'orientation des roues directrices pour un braquage à droite ou pour un braquage à gauche. Le système de direction peut encore comprendre un dispositif d'assistance, par exemple hydraulique ou électrique, qui amplifie l'effort manuel exercé par le conducteur du véhicule sur le volant, cette assistance pouvant s'exercer sur la colonne de direction ou sur le pignon de direction, ou encore directement sur la crémaillère par un second pignon par exemple. Dans un tel système de direction, le mécanisme pignon- crémaillère, lié au train de roulement avant du véhicule par l'intermédiaire des biellettes, est soumis à des remontées d'efforts, à des chocs et à des vibrations, suivant l'état de la chaussée parcourue par le véhicule. En raison de l'angle formé par les biellettes avec la crémaillère, il peut alors se produire un effort sur la crémaillère, qui risque de l'écarter du pignon de direction et, éventuellement, du second pignon appartenant au dispositif d'assistance. Dans ces conditions, pour maintenir en permanence un bon contact entre la crémaillère et le ou les pignons associés à celle-ci, il est habituellement prévu un dispositif mécanique désigné comme � poussoir �, lequel agit élastiquement sur le dos de la crémaillère à proximité du pignon considéré, pour presser fortement la denture de cette crémaillère contre le pignon. Ainsi, le poussoir limite le jeu entre les dentures respectives du pignon et de la crémaillère, et ce poussoir permet aussi de contrôler l'effort de coulissement de la crémaillère dans le carter. L'action du poussoir permet également de compenser des défauts de rectitude de la crémaillère. Le poussoir doit encore assurer des fonctions de suspension, d'amortissement et de compensation d'usure. Ce poussoir doit en outre être, autant que possible, silencieux dans son fonctionnement. Dans sa forme de réalisation actuelle la plus courante, le poussoir est une pièce rigide, de type � monobloc � donc aussi � monomatière � qui est montée coulissante suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la crémaillère, dans un logement délimité par une partie de carter correspondante de forme cylindrique. Cette pièce est sollicitée contre le dos de la crémaillère par des moyens à ressort, et/ou positionnée par une vis de calage. A titre d'exemples d'une telle réalisation de poussoir, il est fait référence aux documents de brevets FR 2851540 et EP 0860345. Dans sa partie � haute �, c'est-à-dire située du côté de la crémaillère, le poussoir doit posséder une forme qui épouse celle du dos de la crémaillère, sans interférer avec le pignon adjacent pour ne pas bloquer le système de direction. A cet effet, les poussoirs habituels possèdent une forme prédéfinie et adéquate. Ces poussoirs doivent être montés dans le système de direction en tenant compte de leur forme particulière, ce qui peut poser des difficultés. De plus, au cours des dernières années, la recherche de systèmes de direction particulièrement robustes et silencieux a compliqué la concepton des dispositifs de poussoir. En particulier, les fonctions de suspension, d'amortissement et de compensation des jeux sont le plus souvent réalisées par l'ajout de pièces dédiées à ces fonctions, telle que : ressorts, rondelles, éléments souples notamment en matière plastique, joints, etc. L'ajout de tels éléments augmente le coût direct des dispositifs de poussoir, et/ou le coût d'assemblage de ces dispositifs. Le problème technique à la base de la présente invention consiste donc à concevoir un dispositif de poussoir comprenant un nombre réduit de composants, faciles à fabriquer et à assembler, et ne présentant pas une forme gênante pour le montage du poussoir dans le système de direction, tout en réalisant l'ensemble des fonctions habituellement requises pour un dispositif de poussoir. Pour atteindre ces objectifs, la présente invention a pour objet un système de direction pour véhicule automobile, comportant de façon connue : - Un mécanisme à pignon et crémaillère, prévu pour transmettre aux roues directrices du véhicule un mouvement imparti par le volant de conduite et/ou un effort d'assistance de la direction, et - Au moins un dispositif de poussoir, prévu pour appliquer la crémaillère contre le pignon, avec un poussoir proprement dit monté dans un logement du carter de direction et pressé contre le dos de la crémaillère, par sa partie la plus proche de cette crémaillère dans la position montée du poussoir, Le système de direction étant essentiellement caractérisé par le fait que le poussoir comprend, d'une part, un corps rigide de forme générale cylindrique, et d'autre part, en tant que partie la plus proche de la crémaillère et pressée contre le dos de cette crémaillère, un élément souple dont la forme extérieure initiale, à l'état libre, ne correspond pas à celle du dos de la crémaillère mais qui, une fois le poussoir monté dans le système de direction, épouse la forme du dos de la crémailère. Ainsi, l'idée inventive consiste à réaliser le poussoir avec une partie fonctionnelle en matériau souple, présentant des propriétés de déformation importantes dans la zone de contact avec la crémaillère. Cet élément souple possède, par exemple, une forme initiale sensiblement cylindrique et de diamètre sensiblement égal au diamètre du corps rigide cylindrique du poussoir. Lors de son insertion dans le système de direction, le poussoir verra son élément souple se déformer en se � creusant � à une extrémité pour épouser la forme du dos de la crémaillère, tout en comblant les jeux. A l'état monté, la souplesse de l'élément souple jouera le rôle de suspension, en toutes directions c'est-à-dire radialement et axialement. Les caractéristiques du matériau constitutif de cet élément souple procureront les qualités d'amortissement requises, là aussi en toutes directions c'est-à-dire radialement et axialement. Les caractéristiques du matériau constitutif dudit élément souple apporteront également une compensation d'usure, sans distinction de direction donc aussi bien en direction radiale qu'en direction axiale. Par ailleurs, la souplesse de l'élément considéré autorise sa déformation, lors du montage du poussoir, de telle sorte que ce montage peut être réalisé aisément, sans rencontrer d'obstacle. Dans la forme de réalisation la plus simple, l'élément souple du poussoir est réalisable en un seul matériau, de souplesse adaptée. Toutefois, dans une forme de réalisation avantageuse l'élément souple du poussoir est réalisé dans au moins deux matériaux de souplesses différentes, en particulier : - Des matériaux présentant des propriétés de déformation 5 différentes dans la zone de contact avec la crémaillère et dans les autres zones de l'élément souple ; ou - Des matériaux présentant des propriétés de déformation différentes à la surface de l'élément souple et à l'intérieur de cet élément souple. 10 Ainsi, on peut notamment concevoir un tel élément avec une enveloppe suffisamment résistante aux frottements, et avec un noyau intérieur plus souple, protégé par ladite enveloppe. A titre d'exemple, l'élément souple du poussoir est réalisable dans un matériau textile, enduit d'un ou plusieurs autres matériaux dans la région de 15 la surface de cet élément, de manière à procurer les propriétés de déformation différentes à la surface de l'élément souple et à l'intérieur de cet élément souple. On peut en particulier prévoir ici une enduction en élastomère graissée ou non, avec ou sans film en polytétrafluoréthylène (PTFE). � Selon un autre aspect de l'invention, le corps rigide du poussoir 20 comporte deux parties saillantes diamétralement opposées, qui forment deux � becs � encadrant la partie venant en contact avec le dos de la crémaillère, et l'élément souple précité prend place entre ces deux parties saillantes du corps du poussoir, ce qui assure un certain maintien dudit élément souple, lors du montage et ensuite en position d'utilisation. 25 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 dispositif de poussoir pour direction pour véhicule automobile : Figure 1 est une vue d'ensemble, en perspective, d'un poussoir 30 avec élément souple conforme à la présente invention ; Figure 2 représente, en perspective, le sous-ensemble formé par la crémaillère et par le poussoir objet de l'invention. Les figures représentent le poussoir proprement dit, désigné dans son ensemble par le repère numérique 1, qui est de forme générale cylindrique 35 et prévu pour prendre place dans un logement cylindrique correspondant représenté symboliquement en 2, aménagé dans une partie tubulaire du carter de direction. Une partie terminale du poussoir 1 est prévue pour être pressée contre le dos de la crémaillère 3, c'est-à-dire contre la partie lisse de cette crémaillère opposée à sa denture 4 (voir la figure 2). Selon l'invention, et comme le montre plus particulièrement la figure 1, le poussoir 1 résulte de la réunion de deux pièces, qui sont d'une part un corps rigide 5 et d'autre part un élément souple 6, ajouté sur le corps rigide 5. Le corps rigide 5 possède une forme générale cylindrique, et il est réalisable en métal ou en matière plastique. Ce corps rigide 5 comporte, à une extrémité, deux parties saillantes ou � becs � 7 et 8, diamétralement opposés, qui se situent de part et d'autre d'un large évidement 9. En position montée (voir figure 2), les deux becs 7 et 8 prennent place à proximité immédiate de la crémaillère 3. L'élément souple 6 est prévu pour prendre place, à l'état monté, dans l'évidement 9 du corps rigide 5 situé entre les deux becs 7 et 8. Cet élément souple 6 possède, à l'état libre (voir figure 1, en haut), une forme extérieure initilale par exemple sensiblement cylindrique, qui ne correspond pas spécialement à la forme du dos de la crémaillère 3. Toutefois, le diamètre de l'élément souple 6 correspond sensiblement au diamètre du corps rigide 5 cylindrique. Pour l'assemblage de l'ensemble, l'élément souple 6 est d'abord inséré dans l'évidement 9 du corps rigide 5, puis le poussoir 1 ainsi constitué est mis en place dans le logement cylindrique 2, l'élément souple 6 et les deux becs 7 et 8 étant positionnés au plus près de la crémaillère 3. La face terminale 10 de l'élément souple 6 se déforme alors en se � creusant �, de manière à épouser la forme convexe du dos de la crémaillère 3 et à combler les jeux. Le choix de la matière constitutive, ou des matières constitutives, de l'élément souple 6 est tel que cet élément assure les fonctions de suspension élastique, d'amortissement et de compensation d'usure, ceci dans toutes les directions de l'espace c'est-à-dire à la fois radialement et axialement. La zone extérieure de l'élément souple 6, en particulier la face terminale 10 en contact avec la crémaillère 3 et la surface latérale 11 en contact avec la paroi du logement cylindrique 2, sont avantageusement renforcées pour résister aux frottements. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de poussoir 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. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - En modifiant le détail des formes des constituants du poussoir, à savoir le corps rigide et l'élément souple ; En réalisant les constituants du poussoir en toutes matières appropriées, l'élément souple étant de plus réalisable en un ou plusieurs matériaux ; - En destinant ce poussoir à tous systèmes de direction à crémaillère, avec ou sans assistance. REVENDICATIONS1. Système de direction pour véhicule automobile, comprenant : - Au moins un mécanisme à pignon et crémaillère (3), prévu pour transmettre aux roues directrices du véhicule un mouvement imparti par le volant de conduite et/ou un effort d'assistance de la direction, et - Au moins un dispositif de poussoir, prévu pour appliquer la crémaillère (3) contre le pignon, avec un poussoir (1) proprement dit monté dans un logement (2) du carter de direction et pressé contre le dos de la crémaillère (3) par sa partie la proche de cette crémaillère dans la position montée du poussoir (1), caractérisé en ce que le poussoir (1) comprend, d'une part, un corps rigide (5) de forme générale cylindrique, et d'autre part, en tant que partie la plus proche de la crémaillère (3) et pressée contre le dos de cette crémaillère, un élément souple (6) dont la forme extérieure initiale, à l'état libre, ne correspond à celle du dos de la crémaillère mais qui, une fois le poussoir (1) monté dans le système de direction, épouse la forme du dos de la crémaillère (3). 2. Système de direction avec poussoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément souple (6) du poussoir (1) possède une forme initiale sensiblement cylindrique et de diamètre sensiblement égal au diamètre du corps rigide cylindrique (5) du poussoir. 3. Système de direction avec poussoir selon la revendication 1 ou 25 2, caractérisé en ce que l'élément souple (6) du poussoir (1) est réalisé dans au moins deux matériaux de souplesses différentes. 4. Système de direction avec poussoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément souple (6) du poussoir (1) est réalisé avec des matériaux présentant des propriétés de déformation différentes dans la zone 30 de contact (10) avec la crémaillère (3) et dans les autres zones de cet élément souple (6). 5. Système de direction avec poussoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément souple (6) du poussoir (1) est réalisé avec des matériaux présentant des propriétés de déformation différentes à la surface 35 (10, 11) de l'élément souple (6), et à l'intérieur de cet élément souple (6). 6. Système de direction avec poussoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément souple (6) du poussoir (1) est réalisé dans un matériau textile, enduit d'un ou plusieurs autres matériaux dans la région de la surface (10, 11) de cet élément.5