FR2760219A1 - Dispositif de commande de direction a poussoir, pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Le dispositif comporte un pignon (2) porté par une colonne de direction et engrenant avec une crémaillère (3) ménagée selon une génératrice sur une barre transversale (4) de transmission pour la commande du pivotement des roues directrices d'un véhicule automobile, avec un poussoir (10) monté à coulissement, agissant sur la barre pour plaquer en permanence la crémaillère en prise avec le pignon. Un moyen de rappel élastique du poussoir est constitué par un bloc unique (23) , en un matériau souple, de préférence à forte résilience, de forme générale cylindrique, avec son axe s'étendant perpendiculairement à la direction de la barre de transmission, ce bloc, du type " silent-bloc " , étant de préférence contraint selon son axe et solidarisé d'une part avec le poussoir, et d'autre part avec un élément fixe de manière à travailler en cisaillement.

Description

La présente invention est relative à un perfectionnement apporté à un ensemble de commande de direction pour véhicule automobile, comportant, de façon connue en soi, une colonne de direction portant un pignon d'actionnement en prise avec une crémaillère prévue sur une barre de transmission transversale, guidée dans des paliers supportés par le carter de direction ou par le châssis ou la caisse de ce véhicule, cette barre comprenant à ses deux extrémités des rotules de liaison avec des biellettes, elles-mêmes réunies aux roues directrices du véhicule dont le pivotement est ainsi commandé par la colonne déplaçant la barre parallèlement à elle-même.

Dans une disposition de ce genre, dont le brevet français FR-A-2 453 770 aux noms des demanderesses, illustre un mode de réalisation particulier, où l'ensemble de direction comporte un système hydraulique d'assistance, propre à réduire les frottements lors des flexions éventuelles de la barre de transmission, celle-ci étant en permanence appliquée contre le pignon porté par la colonne de direction au moyen d'un poussoir qui exerce radialement sur cette barre un effort élastique à l'aide d'un ressort, de sorte que le pignon soit toujours en prise avec la crémaillère et que la transmission du mouvement de la colonne à la barre commandant les roues directrices s'effectue sans jeu.

On constate toutefois que, dans une telle solution, la réalisation du poussoir exige la mise en oeuvre de plusieurs pièces, en particulier d'une douille creuse dont le fond constitue le poussoir proprement dit, en contact avec la surface extérieure de la barre transversale sous cette dernière pour maintenir la crémaillère contre le pignon d'entraînement, cette douille étant associée, à l'opposé du poussoir, à une plaquette de fermeture sur laquelle s'appuie le ressort par l'intermédiaire d'une pièce de guidage, engagée axialement dans celui-ci.

Par ailleurs, une rondelle élastique à profil conique est interposée entre la douille et la plaque de fermeture pour amortir convenablement le recul rapide du poussoir sous l'effet des réactions de la barre. Une cale de réglage est généralement prévue entre cette rondelle élastique et la plaque de fermeture pour limiter le recul du poussoir à la valeur souhaitée. Enfin, une rondelle plate complémentaire peut être disposée devant la rondelle élastique de manière à protéger le poussoir contre toute détérioriation, notamment par cette rondelle élastique, du fait de la forme conique à faces inclinées de cette dernière.

Grâce à ces dispositions, le poussoir qui forme le fond de la douille exerce sur la barre portant la crémaillère un effort dont la courbe, qui donne la force exercée en fonction de la course du ressort, ne peut être que linéaire, avec deux pentes respectivement dues au ressort et à la rondelle élastique.

Une telle structure est cependant complexe et nécessite le montage de nombreuses pièces dont les réglages sont délicats, l'épaisseur de la cale devant notamment être déterminée avec une précision relativement élevée.

De plus, il peut y avoir des bruits de claquement lorsque le poussoir se déplace brusquement jusqu'en butée sur la cale de réglage, malgré la présence de la rondelle élastique, par exemple suite à un effort brusque subi par la crémaillère.

La présente invention est relative à un perfectionnement apporté à un tel dispositif de commande de direction å poussoir pour véhicule automobile, qui évite ces inconvénients grâce en particulier à l'utilisation d'une pièce formée d'un seul bloc, fabriquée en usine et directement montée sous la barre, pour produire sur celleci la poussée souhaitée.

A cet effet, le dispositif considéré, comportant un pignon porté par une colonne de direction et engrenant avec une crémaillère ménagée selon une génératrice sur une barre transversale de transmission pour la commande du pivotement des roues directrices d'un véhicule automobile, avec un poussoir monté à coulissement, agissant sur la barre pour plaquer en permanence la crémaillère en prise avec le pignon sous l'effet d'un moyen de rappel élastique, le poussoir étant prévu sur le fond d'une douille creuse, disposée en regard de la barre et coulissant dans un alésage prévu dans un élément fixe, se caractérise en ce que le moyen de rappel élastique est constitué par un bloc unique, en un matériau souple, de préférence à forte résilience, de forme générale cylindrique, avec son axe s'étendant perpendiculairement à la direction de la barre de transmission, ce bloc, du type "silent-bloc", étant de préférence contraint selon son axe et solidarisé d'une part avec le poussoir, et d'autre part avec l'élément fixe de manière à travailler en cisaillement.

L'expression "élément fixe" utilisée ici désigne toute pièce fixe par rapport au châssis ou à la caisse du véhicule. C'est généralement le carter de direction, mais on peut utiliser tout autre support fixé directement ou indirectement au châssis ou même faisant partie de celuici.

L'invention permet ainsi, par l'utilisation d'un bloc en matériau élastomère, qui présente une grande facilité d'adaptation en ce qui concerne sa forme et ses dimensions, de ne nécessiter le montage que d'une pièce unique à l'intérieur de la douille coulissante comportant le poussoir.

De plus, l'usage d'un tel bloc améliore la possibilité d'adapter le dispositif de commande de direction, notamment grâce au fait que la raideur du bloc élastique peut varier selon la fréquence des efforts encaissés, contrairement à un ressort métallique qui conserve en permanence la même raideur.

A noter de plus que le perfectionnement proposé peut aisément être adapté à des dispositifs de commande de direction existants, en remplacement du ressort, le poussoir proprement dit pouvant être conservé.

Dans un mode de réalisation préféré, le bloc élastique est annulaire et solidaire de deux armatures métalliques cylindriques, respectivement appliquées et fixées contre les surfaces intérieure et extérieure du bloc, lequel s'encastre à l'intérieur de la douille creuse.

Avantageusement, chaque armature présente une section longitudinale en L, avec une partie droite en appui contre la surface du bloc et une partie repliée à angle droit par rapport à cette partie droite, la partie à angle droit des deux armatures étant respectivement solidaire de l'élément fixe d'une part, du poussoir d'autre part.

Selon une autre caractéristique, des jeux sont prévus entre l'extrémité de la partie droite d'une première armature, fixée contre la surface extérieure du bloc et la partie repliée de la seconde armature d'une part, entre la partie repliée de cette première armature et l'extrémité de la douille opposée au poussoir d'autre part, pour permettre des mouvements relatifs du poussoir et de la douille creuse par rapport à l'élément fixe, en autorisant les déplacements des armatures consécutivement à la compression ou à l'extension du bloc élastique.

Le cas échéant, l'un au moins de ces jeux peut être ajusté avec interposition d'une cale de réglage, de préférence montée entre la partie droite de la première armature et la partie repliée de la seconde. On peut aussi prévoir l'interposition d'une cale en matériau isolant acoustique pour éviter les bruits de claquement.

Avantageusement, la cale de réglage peut elle-même être constituée par une rondelle en un matériau isolant acoustique, fixée au montage sur la partie repliée de la seconde armature.

De préférence enfin, le bloc est réalisé en un matériau élastomère, notamment en caoutchouc naturel ou synthétique.

D'autres caractéristiques d'un dispositif de commande de direction à poussoir, établi conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- La Figure 1 est une vue en élévation et en coupe longitudinale partielle d'un dispositif à poussoir pour barre de transmission, selon l'art antérieur.

- La Figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'un dispositif perfectionné conformément à la présente invention.

Le dispositif connu, schématiquement représenté sur la
Figure 1, comporte une colonne de direction 1 pour véhicule automobile notamment, à l'extrémité de laquelle est fixé un pignon de commande 2. Celui-ci engrène avec les dents d'une crémaillère 3, ménagée selon une génératrice d'une barre de transmission 4 dont l'axe s'étend perpendiculairement à celui de la colonne 1.

La colonne 1 débouche à l'intérieur d'un carter fixe 5, dans lequel est montée la barre 4, celle-ci étant solidaire à chacune de ses extrémités, dont une seule est illustrée sur le dessin, d'un ensemble à rotule 6, lequel est à son tour réuni à une biellette de liaison avec les roues directrices du véhicule (non représentées). Des paliers (également non représentés) assurent le support et le guidage de la barre. Un soufflet 8, prolongeant le carter 5 et réuni à l'opposé à l'élément à rotule 6, accommode le déplacement de la barre selon son axe et assure l'étanchéité vis-à-vis de l'extérieur.

En fonctionnement, la barre de transmission 4 a tendance à fléchir entre ses paliers, du fait des efforts non axiaux qui sont appliqué à ses extrémités par la réaction des roues vis-à-vis du sol. De ce fait, le dispositif comporte un ensemble à poussoir 9, destiné à s'appuyer contre la surface de la barre 4, sans entraver ses déplacements sous l'effet du pignon 2 en prise avec la crémaillère 3, tout en exerçant un effort radial sur cette barre pour que les dents de cette dernière engrènent sans jeu avec celles du pignon, en s'affranchissant des effets du fléchissement de la barre entre ses paliers.

Comme représenté, l'ensemble 9 comporte principalement un poussoir 10, en forme de coupelle ou de berceau dans lequel est disposée la barre qui peut coulisser librement par rapport à ce poussoir, ce dernier étant solidaire d'une douille creuse 11, laquelle est montée dans un alésage 12 prévu dans une extension 13 du carter 5, l'alésage et la douille présentant de préférence un profil cylindrique et des diamètres permettant à la douille de s'engager dans cet alésage et de coulisser à son tour dans celui-ci avec un jeu minimal.

Le poussoir 10 qui est solidaire du fond 14 de la douille 11 par l'intermédiaire d'un téton de blocage 15, est soumis en permanence à un effort élastique, dont la direction est perpendiculaire à l'axe de la barre 4, grâce au montage à l'intérieur de la douille 11 d'un ressort en spirale 16, qui s'appuie, d'une part contre le fond 14 de la douille, et d'autre part contre une plaquette de fermeture 17 de l'alésage 12, après montage dans celui-ci de la douille 11 et du poussoir 10.

De préférence, le ressort 16 est associé à une pièce de guidage 18 montée axialement dans ce ressort et qui comporte notamment une collerette d'appui 19 pour l'extrémité de ce dernier. En outre, la pièce de guidage est appuyée de l'autre côté du ressort contre une excroissance 17a de la plaquette de fermeture 17. On voit encore sur la figure une rondelle cylindrique élastique 20, à profil conique, laquelle est prévue pour amortir le recul rapide du poussoir 10 et par suite de la douille 11 qui lui est liée, cette rondelle portant vers l'intérieur sur la plaquette 17 et vers l'extérieur sur l'extrémité de la douille 11 opposée au poussoir, dans un jeu prévu au montage entre ces deux pièces.

Une cale de réglage 21 est avantageusement montée sous la rondelle élastique 20, de manière à ajuster la course maximale de recul du poussoir et de la douille. Enfin, le dispositif peut être également équipé, de l'autre côté de la rondelle élastique 20, d'une rondelle complémentaire de protection 22 qui a pour but d'éviter les agressions éventuelles dues à l'écrasement de la rondelle élastique conique, dont les faces sont inclinées sur l'axe de la douille.

Ce dispositif classique présente l'inconvénient de mettre en oeuvre des pièces nombreuses et de nécessiter des opérations de montage et un réglage parfois délicats.

Conformément à l'invention, on substitue à l'ensemble complexe précédent, comportant le ressort, sa pièce de guidage, la rondelle conique, la cale de réglage et la rondelle de protection, un dispositif réalisé en une seule pièce, qui peut être aisément encastré dans l'alésage du carter et qui procure une réponse aux sollicitations dues aux flexions de la barre de transmission plus efficace, notamment en présentant une raideur adaptée.

Sur la Figure 2 qui illustre une telle réalisation, on a repris des chiffres de référence identiques pour désigner les mêmes organes que dans l'exemple décrit ci-dessus, notamment en ce qui concerne le pignon de commande 2 prévu en bout de la colonne de direction, la crémaillère 3, la barre de transmission 4, le carter fixe 5, le poussoir 10 en forme de berceau qui s'applique contre la surface de la barre à l'opposé de la crémaillère, enfin la douille creuse 11 montée dans l'alésage 12 du carter, lequel est fermé par la plaquette 17 une fois les moyens élastiques de commande du déplacement de la douille et du poussoir mis en place.

Conformément à l'invention, ces moyens élastiques sont constitués par un bloc en matériau élastomère 23, notamment en caoutchouc naturel ou synthétique, monté à l'intérieur de la douille 11 et solidarisé d'une part avec cette douille, donc avec le poussoir 10, d'autre part avec le carter fixe 5, de préférence avec la plaquette de fermeture 17 une fois celle-ci immobilisée vis-à- vis de ce dernier.

Dans l'exemple de réalisation représenté, qui correspond à un mode d'exécution préféré, le bloc 23 présente une forme annulaire et est solidarisé avec deux armatures métalliques, respectivement désignées sous les références 24 et 25.

L'armature 24 comporte une partie droite 26, cylindrique, qui entoure le bloc 23 en étant solidarisée avec la surface extérieure de celui-ci. L'armature 25 présente de même une partie droite 27, appliquée contre la surface intérieure du bloc et liée à celle-ci.

Les armatures 24 et 25 comportent chacune par ailleurs une partie repliée, respectivement désignées par la référence 28 pour la première et par 29 pour la seconde, ces parties repliées étant, dans le premier cas appliquée contre la plaquette de fermeture 17, et dans le second contre le fond 14 de la douille creuse 11.

Les dimensions en hauteur de la partie droite 26 de la première armature 24, en largeur de la partie repliée 29 de la seconde armature 25, sont déterminées par construction de telle sorte que l'ensemble élastique formé par le bloc 23 et ses armatures s'encastre dans la douille creuse 11, en ménageant des jeux respectivement repérés par les références 30 et 31, le jeu 30 étant délimité par l'extrémité ouverte de la douille et la partie repliée 28 de l'armature 24, tandis que le jeu 31 est prévu entre l'extrémité supérieure de la partie droite 26 de cette première armature et la partie repliée 29 de la seconde 25.

Ces jeux déterminent la distance maximale de débattement du poussoir 10 et par suite de la barre de transmission 4 sur laquelle il s'appuie, lorsque celle-ci subit en fonctionnement un effort de flexion, lequel, au cours du coulissement de la douille 11 dans l'alésage 12 du châssis 5, est encaissé par le bloc élastique 23 qui travaille ainsi en cisaillement du fait de la position relative des deux armatures.

Une rondelle 32 peut par ailleurs être montée audessus du bloc sous la partie repliée 29 de la seconde armature pour ajuster la valeur de l'un au moins des deux jeux précités, en l'espèce le jeu 31.

Avantageusement, le bloc 23 peut être monté dans la douille creuse à l'état précontraint de manière à assurer une raideur améliorée à l'ensemble élastique, cette raideur pouvant d'ailleurs varier, en raison de la nature du matériau qui constitue ce bloc, en fonction de la gamme de fréquences des oscillations de la barre de transmission.

On réalise ainsi un dispositif de commande de direction à poussoir de conception très simple, facile à mettre en oeuvre et à régler, l'ensemble formé d'une seule pièce pouvant être mis en place dans le carter par une seule opération.

Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit ci-dessus en référence aux dessins annexés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Notamment, on peut également prévoir de monter dans la douille une rondelle complémentaire en un matériau isolant acoustique approprié, pour renforcer l'insonorisation du dispositif et éviter les bruits de claquement, cette rondelle pouvant être fixée à l'une des armatures, pour être mise en place dans la douille avec le bloc élastique. Avantageusement, la cale de réglage 32 peut elle-même être réalisée en un matériau isolant acoustique afin de diminuer le nombre de pièces.

Par ailleurs, les jeux déterminant la distance maximale de débattement du poussoir peuvent être définis entre les extrémités des parties droites 26 ou 27 des armatures 24 et 25 et le fond 14 de la douille 11 ou la plaque de fermeture 17 respectivement, avec ou sans interposition d'une cale de réglage, la longueur des parties droites 26 ou 27 et la largeur de la partie repliée 29 étant déterminées en conséquence.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif de commande, comportant un pignon (2) porté par une colonne de direction (1) et engrenant avec une crémaillère (3) ménagée selon une génératrice sur une barre transversale (4) de transmission pour la commande du pivotement des roues directrices d'un véhicule automobile, avec un poussoir (10) monté à coulissement, agissant sur la barre pour plaquer en permanence la crémaillère en prise avec le pignon sous l'effet d'un moyen de rappel élastique (9), le poussoir étant prévu sur le fond (14) d'une douille creuse (11), disposée en regard de la barre et coulissant dans un alésage (12) prévu dans un élément fixe (5), caractérisé en ce que le moyen de rappel élastique est constitué par un bloc unique (23), en un matériau souple, de préférence à forte résilience, de forme générale cylindrique, avec son axe s'étendant perpendiculairement à la direction de la barre de transmission, ce bloc, du type "silent-bloc", étant de préférence contraint selon son axe et solidarisé d'une part avec le poussoir, et d'autre part avec l'élément fixe de manière à travailler en cisaillement.

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc élastique (23) est annulaire et solidaire de deux armatures métalliques cylindriques (24, 25), respectivement appliquées et fixées contre les surfaces intérieure et extérieure du bloc, lequel s'encastre à l'intérieur de la douille creuse (11).

3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque armature (24, 25) présente une section longitudinale en L, avec une partie droite (26 ou 27) en appui contre la surface du bloc et une partie repliée (28 ou 29) à angle droit par rapport à cette partie droite, la partie à angle droit des deux armatures étant respectivement solidaire de l'élément fixe (5) d'une part, du poussoir (10) d'autre part.

4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que des jeux (31, 30) sont prévus entre l'extrémité de la partie droite (26) d'une première armature (24), fixée contre la surface extérieure du bloc et la partie repliée (29) de la seconde armature (25) d'une part, entre la partie repliée (28) de cette première armature et l'extrémité de la douille (11) opposée au poussoir (10) d'autre part, pour permettre des mouvements relatifs du poussoir et de la douille creuse par rapport à l'élément fixe (5), en autorisant les déplacements des armatures consécutivement à la compression ou à l'extension du bloc élastique (23).

5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un au moins des jeux (31, 30) peut être ajusté avec interposition d'une cale de réglage (32), de préférence montée entre la partie droite (26) de la première armature (24) et la partie repliée (29) de la seconde armature (25).

6 - Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un jeu est prévu entre l'extrémité de la partie droite (26) d'une première armature (24) et le fond (14) de la douille (11) ou entre l'extrémité de la partie droite (27) de la seconde armature (25), avec ou sans interposition d'une cale de réglage (32).

7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une rondelle en un matériau isolant acoustique pour renforcer son insonorisation.

8 - Dispositif selon la revendication 7 et l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la cale de réglage (32) est constituée par une rondelle en un matériau isolant acoustique, fixé au montage sur la partie repliée (29) de la seconde armature (25).

9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bloc (23) est réalisé en un matériau élastomère, notamment en caoutchouc naturel ou synthétique.