FR2761038A1 - COUPLING MECHANISM OF A RACK AND ITS DRIVE GEAR - Google Patents
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Abstract
Le mécanisme d'accouplement d'une crémaillère (5) contre un pignon (1) d'entraînement en translation de la crémaillère (5) comprend un ressort de poussée (17) du pignon (1) et de la crémaillère (5) l'un contre l'autre, ressort agencé pour exercer son action suivant au moins deux degrés de poussée successifs et il est prévu, entre la crémaillère (5) et le ressort (17) , un appui (14) contre lequel frotte la crémaillère (5) , et un guidage (15) de l'appui (14) .The coupling mechanism of a rack (5) against a pinion (1) for translational drive of the rack (5) comprises a thrust spring (17) of the pinion (1) and of the rack (5) l 'against each other, spring arranged to exert its action according to at least two successive degrees of thrust and there is provided, between the rack (5) and the spring (17), a support (14) against which the rack rubs ( 5), and a guide (15) of the support (14).
Description
Mécanisme d'accouplement d'une crémaillère et de son pignonCoupling mechanism of a rack and its pinion
d'entraînement. Dans un véhicule automobile, le volant commande l'orientation des roues directrices à travers un engrenage constitué d'un pignon, solidaire de la colonne de direction, et d'une barre transversale à crémaillère, commandant l'orientation des arbres des deux moyeux de roue concernés. Afin d'assurer un accouplement correct, la crémaillère est plaquée sur le pignon par un drive. In a motor vehicle, the steering wheel controls the orientation of the steered wheels through a gear consisting of a pinion, integral with the steering column, and a rack cross bar, controlling the orientation of the shafts of the two hubs. affected wheel. To ensure correct coupling, the rack is pressed onto the pinion by a
mécanisme d'accouplement.coupling mechanism.
Un tel mécanisme doit maintenir un accouplement sans jeu des dents engrenées, malgré les défauts d'excentricité du pignon, son jeu axial et l'usure des dents. En outre, il doit supporter sans destruction une percussion provenant d'une roue heurtant un obstacle et pouvant correspondre Such a mechanism must maintain a coupling without play of the meshed teeth, despite the eccentricity defects of the pinion, its axial play and the wear of the teeth. In addition, it must withstand without destruction a percussion from a wheel striking an obstacle and which may correspond
quasiment à la masse du véhicule.almost to the mass of the vehicle.
Le mécanisme d'accouplement comporte, de façon classique, un ressort The coupling mechanism conventionally comprises a spring
hélicoïdal logé dans un carter pour repousser la crémaillère contre le pignon. helical housed in a housing to push the rack against the pinion.
Le ressort est comprimé entre un bouchon de butée, fermant son logement, et un embout coulissant de poussée sur la barre de crémaillère, sur lequel The spring is compressed between a stopper stopper, closing its housing, and a sliding thrust piece on the rack bar, on which
glisse celle-ci.slides this one.
L'embout est guidé en coulissement par une jupe qui le prolonge vers le bouchon et prend appui sur la paroi interne du logement. Une rondelle élastique de butée est interposée entre le bord libre de la jupe et le bouchon The end piece is guided in sliding by a skirt which extends it towards the plug and bears on the internal wall of the housing. An elastic stop washer is interposed between the free edge of the skirt and the plug
pour amortir les chocs retransmis par les roues. to absorb the shocks transmitted by the wheels.
En outre, on prévoit des rondelle et anneau de calage du ressort et de la rondelle, respectivement, pour compenser les tolérances de fabrication et les In addition, washers and spring setting rings and washers are provided, respectively, to compensate for manufacturing tolerances and
dilatations des différentes pièces. dilations of the different parts.
Un tel mécanisme présente de nombreux inconvénients. Il n'est guère économique en pièces et main d'oeuvre et, en outre, son efficacité est limitée, car le rattrapage des tolérances, qui doit être réglé manuellement lors du montage, n'est jamais parfait. En particulier, il reste bruyant et la force de poussée sur la crémaillère est susceptible de varier au cours du Such a mechanism has many drawbacks. It is hardly economical in terms of parts and labor and, moreover, its effectiveness is limited, because the adjustment of tolerances, which must be adjusted manually during assembly, is never perfect. In particular, it remains noisy and the pushing force on the rack is likely to vary during the
temps, rendant la direction trop molle ou au contraire trop dure. time, making the steering too soft or on the contrary too hard.
La présente invention vise à réduire les inconvénients indiqués cidessus. The present invention aims to reduce the drawbacks indicated above.
A cet effet, l'invention concerne un mécanisme d'accouplement d'une crémaillère contre un pignon d'entraînmement en translation de la crémaillère, comprenant des moyens de poussée du pignon et de la crémaillère l'un contre l'autre, caractérisé par le fait que les moyens de poussée sont agencés To this end, the invention relates to a mechanism for coupling a rack against a pinion for driving in translation of the rack, comprising means for pushing the pinion and the rack against each other, characterized by the fact that the pushing means are arranged
pour exercer leur action suivant au moins deux degrés de poussée successifs. to exert their action following at least two successive degrees of thrust.
Ainsi, l'amortissement des vibrations et des chocs, qui tendent à désaccoupler la crémaillère du pignon et à produire les bruits, est accru puisque le deuxième degré de poussée se substitue au premier degré dès que Thus, the damping of vibrations and shocks, which tend to disengage the rack from the pinion and produce noises, is increased since the second degree of thrust replaces the first degree as soon as
les vibrations ou chocs excèdent les possibilités d'action du premier degré. vibrations or shocks exceed the possibilities of action of the first degree.
On a ainsi une force de poussée accrue, accouplant mieux la crémaillère et le There is thus an increased pushing force, better coupling the rack and the
pignon et réduisant donc les bruits. gable and therefore reducing noise.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux The invention will be better understood using the following description of two
variantes de réalisation préférées du mécanisme de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - les figures 1 et 3 sont des demi-coupes longitudinales du mécanisme de l'invention selon les deux variantes respectives, et - la figure 2 représente des caractéristiques force/course de ressorts du mécanisme. Le mécanisme d'accouplement 10 de la figure 1, dont seule la moitié gauche, par rapport à un plan de symétrie longitudinal 20 de celui-ci, est représentée par souci de simplicité, sert à repousser un barreau de crémaillère 5, glissant sur lui perpendiculairement au plan de la figure, contre un pignon 1 d'entraînement en translation de la crémaillère 5 commandé par une colonne preferred embodiments of the mechanism of the invention, with reference to the accompanying drawing, in which: - Figures 1 and 3 are longitudinal half-sections of the mechanism of the invention according to the two respective variants, and - Figure 2 shows force / stroke characteristics of the mechanism's springs. The coupling mechanism 10 of FIG. 1, of which only the left half, relative to a longitudinal plane of symmetry 20 thereof, is shown for the sake of simplicity, serves to push back a rack rod 5, sliding on it perpendicular to the plane of the figure, against a pinion 1 for driving in translation of the rack 5 controlled by a column
de direction 2.direction 2.
Le mécanisme 10 est monté solidaire d'un carter porté par le châssis d'un véhicule automobile, qui supporte la crémaillère 5 ainsi que le pignon 1 et la The mechanism 10 is mounted integral with a casing carried by the chassis of a motor vehicle, which supports the rack 5 as well as the pinion 1 and the
colonne de direction 2, représentés non coupés. steering column 2, shown uncut.
Dans cet exemple, le carter comprend un logement 11 recevant le mécanisme 10. Bien que ce soit ce logement 11 qui est cité par la suite, on comprendra que seule est nécessaire la solidarisation par le châssis entre le mécanisme 10 et le pignon 1, formant contre-appui pour la crémaillère 5, In this example, the casing comprises a housing 11 receiving the mechanism 10. Although it is this housing 11 which is cited below, it will be understood that only the joining by the chassis between the mechanism 10 and the pinion 1 is necessary, forming counter-support for rack 5,
pour plaquer ces deux dernières pièces l'une sur l'autre. to press these last two pieces on top of each other.
Le mécanisme 10 présente ici une forme globalement cylindrique s'étendant, selon un axe 21 défini par l'intersection du plan 20 et du plan de la figure 1, sensiblement perpendiculairement à la direction de translation de la The mechanism 10 here has a generally cylindrical shape extending along an axis 21 defined by the intersection of the plane 20 and the plane of Figure 1, substantially perpendicular to the direction of translation of the
crémaillère 5.rack 5.
Le logement 11 se présente comme un puits de forme cylindrique correspondante, aboutissant à la crémaillère 5. Le mécanisme 10 comporte un piston 13, un bouchon de butée 12, solidarisable au logement 11 pour servir d'appui de butée à un ressort 17, poussant le piston 13 contre la The housing 11 is presented as a well of corresponding cylindrical shape, leading to the rack 5. The mechanism 10 comprises a piston 13, a stopper plug 12, which can be fixed to the housing 11 to serve as a stop support for a spring 17, pushing piston 13 against
crémaillère 5.rack 5.
Le piston 13, ici monobloc, est constitué d'une portion 14,, formant appui de repoussement de la crémaillère 5, et d'une portion 15 de guidage au coulissement de l'appui 14. La portion 15, cylindrique creuse, est guidée selon l'axe 21 par une paroi, solidaire du logement 11, précisément ici des nervures longitudinales équiréparties angulairement sur la paroi interne du The piston 13, here in one piece, consists of a portion 14, forming the pushing support of the rack 5, and of a portion 15 for guiding the sliding of the support 14. The portion 15, hollow cylindrical, is guided along the axis 21 by a wall, integral with the housing 11, precisely here longitudinal ribs equidistant angularly on the internal wall of the
logement 11.housing 11.
Il est ici prévu deux plaquettes de frottement 141, rapportées sur l'appui 14, présentant un faible coefficient de frottement par rapport à l'acier de la crémaillère 5. On peut utiliser toute matière autolubrifiante, par exemple du polytétrafluoréthylène (PFTE), du polyéthylène (PE) ou encore du polyéthylènetéréphtalate (PET), ce dernier pouvant aussi servir à fabriquer le piston 13 en entier. Dans cet exemple, la section de la crémaillère 5 n'est pas circulaire mais présente deux plats coopérant avec l'appui 14, disposés en V l'un par rapport à l'autre, afin que ce dernier bloque en rotation la Two friction pads 141 are provided here, attached to the support 14, having a low coefficient of friction relative to the steel of the rack 5. Any self-lubricating material, for example polytetrafluoroethylene (PFTE), can be used. polyethylene (PE) or polyethylene terephthalate (PET), the latter can also be used to manufacture the piston 13 in its entirety. In this example, the section of the rack 5 is not circular but has two dishes cooperating with the support 14, arranged in V relative to each other, so that the latter blocks in rotation the
crémaillère 5.rack 5.
A l'intérieur de la portion cylindrique 15 est logée, dans cet exemple, une masse de matériau amortisseur de vibrations 22, dans la zone située au dos Inside the cylindrical portion 15 is housed, in this example, a mass of vibration-absorbing material 22, in the zone situated on the back
des plaquettes 141.platelets 141.
Le ressort 17 est logé, avec compression axiale, entre le bouchon 12 et l'appui 14. Le ressort 17 est ici d'un monobloc, en matériau élastique, ici du io caoutchouc thermoplastique tel que du polyuréthane ou du silicone, et comporte dans cette réalisation trois portions, 171, 172, 173, qui sont ici The spring 17 is housed, with axial compression, between the plug 12 and the support 14. The spring 17 is here of a single piece, made of elastic material, here io thermoplastic rubber such as polyurethane or silicone, and comprises in this realization three portions, 171, 172, 173, which are here
solidaires entre elles.united with each other.
Comme expliqué plus loin, les portions 171 et 172 poussent la crémaillère 5 suivant deux degrés de poussée successifs. Dans cet exemple, les portions 171 et 172 se présentent respectivement sous la forme d'un tampon et d'une As explained below, the portions 171 and 172 push the rack 5 according to two successive degrees of thrust. In this example, the portions 171 and 172 are respectively in the form of a buffer and a
jupe le prolongeant en entourant un évidement central 175. skirt extending it by surrounding a central recess 175.
L'appui 14 est interposé entre le tampon 171 et la crémaillère 5, tandis que The support 14 is interposed between the pad 171 and the rack 5, while
l'extrémité libre de la jupe 172 est en appui sur le bouchon 12. the free end of the skirt 172 bears on the plug 12.
La portion 173 se présente sous la forme d'une collerette d'amortissement des chocs rattachée à l'extrémité libre de la jupe 172 et s'étendant entre le The portion 173 is in the form of a shock absorbing collar attached to the free end of the skirt 172 and extending between the
bord 16 de la portion de guidage 15 faisant face au bouchon 12 et ce dernier. edge 16 of the guide portion 15 facing the plug 12 and the latter.
Une protubérance radiale 174 de la collerette 173 (représentée hors contrainte) est en appui sous pression contre la surface interne du logement A radial protuberance 174 of the flange 173 (shown without stress) is pressurized against the internal surface of the housing
11 pour assurer l'étanchéité.11 for sealing.
Le bouchon 12, en matière plastique, est constitué par exemple, de polyamide (PA), polysulfone (PSU), polyacétal (POM) ou encore polyétherimide (PEI). Il sert, comme indiqué, d'appui de butée au ressort 17, par solidarisation avec le logement 11 et ici plus précisément l'extrémité libre de celui-ci. Le bouchon 12, ici logé quasi entièrement dans le logement 11, comporte des ergots ou languettes flexibles 121 équirépartis angulairement et faisant saillie radialement, par rapport à l'axe 21, pour venir coopérer avec des évidements correspondants 111 du logement 11 lors de l'introduction du bouchon 12 dans celui-ci. Chaque ergot 121 est solidaire d'une languette 122, restant légèrement en saillie axiale du logement 11 une fois le bouchon 12 monté, pour permettre de faire manuellement fléchir radialement l'ergot 122 et le libérer de l'encoche 111, pour ensuite retirer sans entrave le bouchon 12. En plus de cette fonction purement mécanique de butée, le bouchon 12 assure aussi dans cet exemple The plug 12, made of plastic, consists for example of polyamide (PA), polysulfone (PSU), polyacetal (POM) or even polyetherimide (PEI). It serves, as indicated, abutment support spring 17, by securing with the housing 11 and here more precisely the free end thereof. The plug 12, here housed almost entirely in the housing 11, comprises flexible lugs or tongues 121 angularly distributed and projecting radially, relative to the axis 21, to cooperate with corresponding recesses 111 of the housing 11 during the introduction of the plug 12 therein. Each lug 121 is integral with a tongue 122, remaining slightly projecting axially from the housing 11 once the plug 12 is mounted, to allow manual letting of the lug 122 radially and release it from the notch 111, in order to then withdraw without obstructs the plug 12. In addition to this purely mechanical stop function, the plug 12 also provides in this example
l'étanchéité par sa paroi d'appui du ressort 17, qui est pleine. the sealing by its bearing wall of the spring 17, which is full.
Le fonctionnement du mécanisme 10 va maintenant être expliqué plus en The operation of the mechanism 10 will now be explained in more detail.
détails.details.
Comme on l'a compris, le ressort 17, qui ne nécessite aucun réglage, plaque la crémaillère 5 sur le pignon 1 afin de rattrapper le jeu dû aux imperfections des pièces engrenées et aux chocs provenant des roues à travers la barre de As has been understood, the spring 17, which does not require any adjustment, presses the rack 5 on the pinion 1 in order to compensate for the play due to the imperfections of the geared parts and to the shocks coming from the wheels through the bar.
crémaillère 5.rack 5.
Le ressort 17 présente, en l'absence de toute contrainte, une élongation telle que, une fois comprimé par le bouchon 12, il exerce une force F d'appui d'au moins 45 daN, c'est-à-dire supérieure à celle d'un mécanisme The spring 17 has, in the absence of any constraint, an elongation such that, once compressed by the plug 12, it exerts a bearing force F of at least 45 daN, that is to say greater than that of a mechanism
classique, et, de préférence, 60 à 80 daN (figure 2) ou même plus. conventional, and preferably 60 to 80 daN (Figure 2) or even more.
La force résistante de frottement de la crémaillère 5 sur l'appui 14 étant par exemple fixée à 20 4 daN par les constructeurs automobiles, une force F d'appui de 80 daN, choisie dans cet exemple, impose de fixer à 0,25 le The resistance force of friction of the rack 5 on the support 14 being for example fixed at 20 4 daN by the automobile manufacturers, a force F of support of 80 daN, chosen in this example, imposes to fix at 0,25 the
coefficient de frottement des plaquettes 141 par rapport à la crémaillère 5. coefficient of friction of the pads 141 relative to the rack 5.
Comme schématisé par le débordement du bord d'appui de la collerette 173 sur le bord 16, la collerette 173 est au repos légèrement écrasée axialement par le bouchon 12 pour rattrapper tout jeu et éviter une désolidarisation des pièces, qui serait une source de claquements. Cela assure en outre l'étanchéité axiale et contribue légèrement à la répulsion du piston 13. De ce fait, les trois portions 171, 172, 173 du ressort agissent concurremment, mais à des degrés divers selon la position du piston 13. Pour déterminer la forme du ressort 17, hors contrainte, permettant d'obtenir, par compression nominale, la force de rappel de 80 daN, on peut considérer tout d'abord le tampon 171 et la jupe 172 en série. On choisit une section et une longueur axiale de l'évidement 175 telle que la jupe 172, de section réduite, la plus écrasée, soit sensiblement (C1) en bout (côté course C élevée) de la partie linéaire R1 de sa courbe de compression en fonction de la force F appliquée, avec la plage Cd de variation dynamique nécessaire au rattrapage de jeu (course normale du piston 13, en l'absence de choc). Pour être rigoureux, la courbe RI représentée est en fait une caractéristique mixte, prenant d'autant plus en compte la valeur de raideur de la jupe 172 qu'elle est faible devant celle du tampon 171. La collerette 173 doit rester en léger appui sur le bord 16 du piston 13 et exerce donc un complément de force de rappel à prendre As shown schematically by the overflow of the bearing edge of the flange 173 on the edge 16, the flange 173 is at rest slightly crushed axially by the plug 12 to make up for any play and avoid separation of the parts, which would be a source of clicks. This also provides axial sealing and contributes slightly to the repulsion of the piston 13. Therefore, the three portions 171, 172, 173 of the spring act concurrently, but to varying degrees depending on the position of the piston 13. To determine the shape of the spring 17, unconstrained, making it possible to obtain, by nominal compression, the restoring force of 80 daN, we can first consider the pad 171 and the skirt 172 in series. We choose a section and an axial length of the recess 175 such that the skirt 172, of reduced section, the most flattened, is substantially (C1) at the end (high stroke side C) of the linear part R1 of its compression curve as a function of the force F applied, with the range Cd of dynamic variation necessary for taking up play (normal stroke of the piston 13, in the absence of shock). To be rigorous, the curve RI represented is in fact a mixed characteristic, taking all the more into account the value of stiffness of the skirt 172 that it is low compared to that of the pad 171. The flange 173 must remain in slight support on the edge 16 of the piston 13 and therefore exerts an additional return force to be taken
en compte. Elle aurait pu être constituée d'une pièce séparée. into account. It could have been made up of a separate room.
En cas de choc faisant reculer profondément le piston 13 vers le bouchon 12, la jupe 172 atteint rapidement son seuil de compression maximale et c'est alors le tampon 171, à raideur (R2) plus importante qui travaille à plein pour fournir un complément de force s'opposant au recul du piston 13, donc selon une caractéristique R2 force/compression à pente plus élevée. On a ainsi les deux degrés de poussée successifs. La collerette 173 a la même fonctionnalité (R3) que le tampon 171 mais avec une course moindre fournissant un troisième degré de poussée. Il aurait pu être prévu que la collerette 173 comporte elle aussi, un empilage de deux ressorts, donc en série, ayant des raideurs différentes, pour maintenir le contact, souhaité pour éviter un bruit de percussion, entre la collerette 173 et le bord 16 tout en limitant, de par la moindre raideur de l'un des deux ressorts ci-dessus la comportant, sa contribution à la force de rappel tant que le piston 13 est In the event of a shock causing the piston 13 to move back deeply towards the plug 12, the skirt 172 quickly reaches its maximum compression threshold and it is then the buffer 171, with greater stiffness (R2) which works fully to provide additional force opposing the recoil of the piston 13, therefore according to a characteristic R2 force / compression with higher slope. There are thus two successive degrees of thrust. The flange 173 has the same functionality (R3) as the buffer 171 but with a lesser stroke providing a third degree of thrust. It could have been provided that the flange 173 also comprises, a stack of two springs, therefore in series, having different stiffnesses, to maintain the contact, desired to avoid a percussion noise, between the flange 173 and the edge 16 while by limiting, by the lesser stiffness of one of the two springs above comprising it, its contribution to the restoring force as long as the piston 13 is
dans sa plage de course prévue.within its planned range.
Comme le montre la figure 2, sur laquelle le segment de droite R0 représente la caractéristique d'un ressort de mécanisme d'accouplement de l'art antérieur, la pente à l'origine de la courbe R1 selon l'invention est plus faible que celle du segment R0. Le point de compression au repos P1 (80 daN) correspond donc à une distance de compression de repos C1 plus importante que celle, CO, du point P0 de la courbe R0. Le point P0 correspond ici à une force F de 40 daN et donc à un coefficient de frottement de 0,5 pour avoir la force de frottement de 20 daN requise. De par la pente réduite, la variation A F1 de force dans la plage de dynamique As shown in FIG. 2, in which the line segment R0 represents the characteristic of a spring of the coupling mechanism of the prior art, the slope at the origin of the curve R1 according to the invention is lower than that of the R0 segment. The resting compression point P1 (80 daN) therefore corresponds to a resting compression distance C1 greater than that, CO, of the point P0 of the curve R0. The point P0 here corresponds to a force F of 40 daN and therefore to a coefficient of friction of 0.5 to have the required friction force of 20 daN. Due to the reduced slope, the variation A F1 of force in the dynamic range
de course Cd du point P1 est moindre que celle, A F0, pour le point P0. of travel Cd from point P1 is less than that, A F0, for point P0.
Exprimé différemment, cette pente réduite autoriserait une plage de course dynamique bien supérieure à Cd, dépassant 1 mm dans cet exemple, sans variation excessive de la force F appliquée. La fermeté du volant est ainsi quasi constante, d'autant qu'il a été prévu que les plaquettes 141 soient en matériau résistant à l'abrasion, par exemple du plastique autolubrifiant, si bien que la course Cd maximale de rattrapage de jeu, qui était dans l'art antérieur d'environ 0,4 mm (0,2 mm de défaut d'excentricité ou saut de dents et 0,2 mm d'usure) est en fait réduite (non représentée) aux 0,2 mm de Expressed differently, this reduced slope would allow a dynamic travel range much greater than Cd, exceeding 1 mm in this example, without excessive variation in the force F applied. The firmness of the steering wheel is thus almost constant, especially since it has been provided that the pads 141 are made of abrasion-resistant material, for example self-lubricating plastic, so that the maximum travel take-up stroke Cd, which was in the prior art about 0.4 mm (0.2 mm of eccentricity defect or jumping of teeth and 0.2 mm of wear) is in fact reduced (not shown) to 0.2 mm
saut de dent.tooth jump.
L'ensemble des autres pièces du mécanisme 10 hormis le ressort 17, est en matériau plastique à bonne tenue en température sur une plage étendue (40, + 130 C), résistant aux huiles, graisses et produits pétroliers et à faible All the other parts of the mechanism 10 apart from the spring 17, are made of plastic material with good temperature resistance over a wide range (40, + 130 C), resistant to oils, greases and petroleum products and low
absorption des liquides, en particulier hydrofuge. absorption of liquids, in particular water repellent.
Afin de prévenir un affaissement par vieillissement de la portion 172 et de modifier, si besoin est, sa caractéristique mécanique, il peut être prévu un ressort hélicoïdal dans l'évidement 175, s'étendant selon l'axe 21 du mécanisme. Le guidage du piston 13 dans le logement 11 est assuré par ce dernier dans cet exemple. Il aurait pu cependant être prévu que ce soit le bouchon qui assure cette fonction, puisqu'il est solidarisé au logement 11, donc au châssis. Dans ce cas le bouchon comporterait en plus un appendice le prolongeant axialement (21) dans le logement 11. Cet appendice peut avoir la forme d'une jupe, éventuellement réduite à une cage formée de simples languettes longitudinales, de réception de la portion de guidage 15, la guidant axialement. Un guidage, interne au ressort 17, par des tiges axiales du bouchon traversant les portions 172 et 171 est aussi envisageable, de même qu'une seule tige centrale, l'évidement 175 étant alors de préférence excentrique. On conçoit que, dans ce cas, la ou les tiges de guidage ont une longueur telle qu'il subsiste un entrefer entre leur extrémité libre et l'appui 14 et que des tampons anti-choc peuvent être alors prévus dans ce ou ces In order to prevent collapse by aging of the portion 172 and to modify, if necessary, its mechanical characteristic, a helical spring can be provided in the recess 175, extending along the axis 21 of the mechanism. The piston 13 is guided in the housing 11 by the latter in this example. It could however have been expected that it is the plug which performs this function, since it is secured to the housing 11, therefore to the chassis. In this case, the plug would also have an appendage extending it axially (21) in the housing 11. This appendage may have the shape of a skirt, possibly reduced to a cage formed of simple longitudinal tongues, for receiving the guide portion. 15, guiding it axially. Guiding, internal to the spring 17, by axial rods of the plug passing through the portions 172 and 171 can also be envisaged, as can a single central rod, the recess 175 then preferably being eccentric. It will be understood that, in this case, the guide rod or rods have a length such that there remains a gap between their free end and the support 14 and that shock-absorbing pads can then be provided in this or these
entrefers pour se substituer à, ou coopérer avec, la collerette de butée 173. air gaps to replace, or cooperate with, the stop collar 173.
De même, la portion cylindrique 15 du piston 13 peut elle-même avoir une fonction de rattrapage de jeu et/ou d'amortisseur de butée c'est-à-dire que, exposé très schématiquement, sa paroi peut comporter, sur une certaine longueur axiale, une fente hélicoïdale pour former ressort, avec éventuellement plusieurs portions de raideurs différentes, afin d'obtenir une ou plusieurs des courbes du genre R1, R2 et R3. On peut ainsi supprimer tout ressort de butée, comme 173, le bord 16 étant alors appliqué en Likewise, the cylindrical portion 15 of the piston 13 can itself have a function of taking up play and / or of a stop damper, that is to say that, exposed very schematically, its wall may include, on a certain axial length, a helical slot to form a spring, with possibly several portions of different stiffnesses, in order to obtain one or more of the curves of the genus R1, R2 and R3. It is thus possible to remove any stop spring, such as 173, the edge 16 then being applied in
permanence sur le bouchon 12.permanently on the plug 12.
0 On remarquera que le mécanisme d'accouplement de l'invention peut, comme ici, servir à pousser la crémaillère contre le pignon ou, réciproquement, pousser le pignon ou son arbre contre celle-ci. D'une façon plus générale, et dans tout le domaine de la mécanique, le mécanisme de l'invention permet de mieux maîtriser l'accouplement de deux pièces appliquées l'une sur l'autre, qu'elles soient en appui simple ou bien engrenées, par un engrenage rotatif ou linéaire. On peut par exemple songer à une utilisation comme amortisseur d'un ressort lame supportant une charge variable. Par solidarisation, par exemple par collage, du ressort amortisseur (17) avec les deux pièces du mécanisme (12, 13) qu'il couple, on peut retourner le sens de la force qu'il exerce sur le piston et, par adjonction à ce dernier d'un croc, attirer toute pièce voulue. Dans ce cas, afin de limiter la contrainte d'étirement de la portion de ressort à faible raideur 172, il peut être prévu que la portion massive 171 soit légèrement réduite en diamètre pour former, à sa jonction avec la portion 171, un épaulement radial tourné vers le palier 14. Une réduction correspondante du diamètre intérieur du logement 11, dans sa partie proche du palier 14, permet alors de créer un épaulement 0 It will be noted that the coupling mechanism of the invention can, as here, be used to push the rack against the pinion or, conversely, push the pinion or its shaft against it. More generally, and throughout the field of mechanics, the mechanism of the invention makes it possible to better control the coupling of two parts applied to one another, whether they are in simple support or else gears, by a rotary or linear gear. One can for example think of a use as shock absorber of a leaf spring supporting a variable load. By joining, for example by gluing, the damping spring (17) with the two parts of the mechanism (12, 13) which it couples, one can reverse the direction of the force which it exerts on the piston and, by adding to the latter of a hook, attract any desired piece. In this case, in order to limit the stretching constraint of the spring portion with low stiffness 172, it can be provided that the massive portion 171 is slightly reduced in diameter to form, at its junction with the portion 171, a radial shoulder facing the bearing 14. A corresponding reduction in the internal diameter of the housing 11, in its part close to the bearing 14, then makes it possible to create a shoulder
tourné vers le bouchon pour limiter l'allongement de la partie affaiblie 172. turned towards the plug to limit the elongation of the weakened part 172.
On conçoit que, d'une façon générale, la forme de la section du ressort 17 peut être quelconque et qu'il en est de même pour la position relative des ressorts (171, 172) fonctionnellement empilés, dont la constitution de chacun ne dépend que des cas d'espèce. Le ressort 17 peut donc être en matériau naturellement élastique ou en un matériau, comme l'acier, auquel on a donné une forme permettant une déformation élastique suffisante, It is understood that, in general, the shape of the section of the spring 17 can be arbitrary and that it is the same for the relative position of the springs (171, 172) functionally stacked, whose constitution of each does not depend only specific cases. The spring 17 can therefore be made of a naturally elastic material or of a material, such as steel, which has been given a shape allowing sufficient elastic deformation,
comme une hélice.like a propeller.
Dans la variante de la figure 3, les éléments semblables à ceux de la figure 1 en portent la référence. Seules les différences d'avec la réalisation de la In the variant of Figure 3, elements similar to those of Figure 1 bear the reference. Only the differences from the realization of the
figure 1 sont exposées ci-dessous. Ces différences sont au nombre de deux. Figure 1 are set out below. There are two of these differences.
Elles portent, d'une part, sur l'appui 14, alors d'un seul tenant en matière They bear, on the one hand, on the support 14, then in one piece in matter
plastique, donc exempt de plaquette rapportée (141), comme évoqué plus haut o il est indiqué que le piston 13 peut être fabriqué en entier en PET. plastic, therefore free of insert (141), as mentioned above where it is indicated that the piston 13 can be entirely made of PET.
L'appui 14 en une seule partie est ainsi en un matériau à faible coefficient de frottement. D'autre part, la forme du ressort, référencé 37, est différente. Le ressort 37 présente une forme tubulaire 372 tout du long avec, en bout, deux tubes opposés de centrage 123 et 143 appartenant respectivement au bouchon 32 et à l'appui 14. Une collerette 373, homologue de la collerette 173, ayant en pourtour une portion de joint d'étanchéité 374 (cf 174), s'étend radialement The support 14 in a single part is thus made of a material with a low coefficient of friction. On the other hand, the shape of the spring, referenced 37, is different. The spring 37 has a tubular shape 372 all along with, at the end, two opposite centering tubes 123 and 143 belonging respectively to the plug 32 and to the support 14. A flange 373, homologous to the flange 173, having at its periphery a portion of seal 374 (see 174), extends radially
entre le bord 16 et le bouchon opposé 32. between the edge 16 and the opposite plug 32.
Comme le montre la figure 3, la partie tubulaire 372 est, au repos, à distance de la surface interne de la portion cylindrique 15 du piston 13, et présente As shown in FIG. 3, the tubular part 372 is, at rest, at a distance from the internal surface of the cylindrical portion 15 of the piston 13, and has
dans cet exemple une forme externe bombée. in this example a curved external shape.
De même, la collerette 373 n'est pas, au repos, pincée entre le bouchon 32 et le bord 16 et est ici à distance de ce dernier. En outre, dans cet exemple, elle présente une section variable, cette variation étant illustrée dans le sens Likewise, the flange 373 is not, at rest, pinched between the plug 32 and the edge 16 and is here at a distance from the latter. Furthermore, in this example, it has a variable section, this variation being illustrated in the direction
radial pour la clarté du dessin, sous la forme quantifiée de deux étages. radial for the clarity of the drawing, in the quantified form of two stages.
Le fonctionnement du mécanisme 30 est le suivant. The operation of the mechanism 30 is as follows.
Lors du recul du piston 13 vers le bouchon 32, le ressort 37 s'écrase axialement et la matière élastique, libre radialement, tend à fluer radialement donc transversalement à la détection de poussée du ressort 37. La partie cylindrique 372 se déforme ainsi en se dilatant radialement jusqu'à atteindre la surface interne de la partie cylindrique de guidage 15 du piston 13. La partie bombée favorise ici un flambage vers l'extérieur, par dilatation radiale, du ressort 37. Par rapport à une compression simple sans flambage, qui aurait cependant pu être prévue, la résistance à la compression du ressort 37 est ainsi réduite dès que la force axiale l'écrasant engendre le flambage. A partir du moment o la surface interne du guidage 15 est atteinte, le flambage ne peut quasiment plus avoir lieu et la résistance à la compression axiale du ressort 372 s'accroît donc (cf. portion R 2 de la figure 2). Ainsi, le ressort 37 vient par flambage au contact du guidage 15 qui en limite le flambage et le ressort 37 prend appui sur le guidage 15 pour repousser 0 l'appui 14 c'est-à-dire accroître (R 2) la variation de la force de rappel, lorsque celui-ci comprime le ressort 37 au-delà d'une course déterminée. Le When the piston 13 moves back towards the plug 32, the spring 37 is axially crushed and the elastic material, free radially, tends to creep radially, therefore transversely to the detection of thrust of the spring 37. The cylindrical part 372 thus deforms in radially expanding until it reaches the internal surface of the cylindrical guide portion 15 of the piston 13. The domed portion here promotes buckling towards the outside, by radial expansion, of the spring 37. Compared to a simple compression without buckling, which could however have been provided, the compressive strength of the spring 37 is thus reduced as soon as the axial force crushing it causes buckling. As soon as the internal surface of the guide 15 is reached, the buckling can almost no longer take place and the resistance to axial compression of the spring 372 therefore increases (cf. portion R 2 of FIG. 2). Thus, the spring 37 comes by buckling in contact with the guide 15 which limits the buckling and the spring 37 bears on the guide 15 to push back the support 14, that is to say increase (R 2) the variation of the restoring force, when the latter compresses the spring 37 beyond a determined stroke. The
guidage 15 fait ainsi office de cerclage du ressort 37. guide 15 thus acts as a hoop for spring 37.
On conçoit que le ressort 37 pourrait avoir diverses autres formes, pleines ou évidées, éventuellement sans symétrie de révolution, dans la mesure o elles en permettent une expansion radiale jusqu'à une surface de limitation de celle-ci, située ou non au niveau de la section radiale du ressort subissant It is understood that the spring 37 could have various other shapes, solid or hollow, possibly without symmetry of revolution, insofar as they allow it to expand radially up to a limiting surface thereof, located or not at the radial section of the spring undergoing
l'expansion radiale maximale.maximum radial expansion.
Indépendamment de ceci, la collerette 373 vient à être pincée par le bord 16 qui recule et, ayant une section variable, elle oppose au recul une force qui croît rapidement, à mesure, d'une part, que croît la compression des volumes déjà concernés et, d'autre part, avec elle, le pourcentage de surface comprimée de la collerette 373, c'est-à-dire des volumes de matière adjacents aux précédents, jusqu'à solliciter toute la masse de la collerette 373. Il s'agit donc de nouvelles ruptures de pente, (globalement R 3) venant en Independently of this, the flange 373 comes to be pinched by the edge 16 which moves back and, having a variable section, it opposes the recoil a force which increases rapidly, on the one hand, as the compression of the volumes already concerned increases. and, on the other hand, with it, the percentage of compressed surface area of the flange 373, that is to say volumes of material adjacent to the preceding ones, until the entire mass of the flange 373 is stressed. thus acts of new slope breaks, (globally R 3) coming in
plus de celle (R 2) due à la partie cylindrique 372 du ressort. more than that (R 2) due to the cylindrical part 372 of the spring.
Il aurait de même pu être prévu, en plus ou à la place, une dilatation axiale, éventuellement par flambage, vers l'intérieur creux du ressort 37, jusqu'à une tige axiale d'appui solidaire du bouchon 32 ou de l'appui 14 ou même flottante. Il aurait même pu être prévu que la paroi interne du ressort 37 prenne appui sur elle-même lors de son expansion vers l'axe 20, c'est-à-dire It could also have been provided, in addition or instead, an axial expansion, possibly by buckling, towards the hollow interior of the spring 37, up to an axial support rod integral with the plug 32 or the support 14 or even floating. It could even have been provided for the internal wall of the spring 37 to bear on itself during its expansion towards the axis 20, that is to say
que cette expansion étrangle le canal interne du ressort 37. that this expansion throttles the internal channel of the spring 37.
Ilhe
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