FR2857718A1

FR2857718A1 - Radial play take-up mechanism for steering rack pusher has eccentric annular groove in housing for ring seal

Info

Publication number: FR2857718A1
Application number: FR0308618A
Authority: FR
Inventors: Roch Henri Monnet
Original assignee: Koyo Steerring Europe SAS
Current assignee: JTEKT Europe SAS
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-01-21
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: DE102004033877A1; DE102004033877B4; FR2857718B1

Abstract

The radial play take-up mechanism consists of a pusher (2) that presses a steering rack (4) against a pinion as it slides in a cylindrical cavity (3b) in a housing (3a) that lies perpendicular to the axis (B) of the shaft and interacts with the shaft via a concave end face (5). The inner surface of the cavity has an eccentric annular groove (9) containing an elastic seal ring (10) that is applied against the cylindrical side surface (8) of the pusher. The eccentricity of the groove is such that the diameter connecting its deepest and shallowest points (P1, P2) lies parallel to the shaft's lengthwise axis. At its depest point (P1) the depth of the groove is more or less the same as the the diameter of the seal ring's cross-section.

Description

ii

La présente invention concerne, de façon générale, les directions à crémaillère des véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à l'élément dit "poussoir" d'une telle direction et elle se rapporte, plus spécialement encore, à un dispositif de rattrapage de jeu radial pour le poussoir. The present invention relates, in a general manner, to the rack-and-pinion directions of motor vehicles. More particularly, this invention is concerned with the so-called "pusher" element of such a direction and it relates, more especially still, to a device for compensating for radial play for the pusher.

Dans un système de direction à crémaillère, un pignon de direction est lié en rotation avec la colonne de direction, manoeuvrée à l'aide du volant de conduite du véhicule, le pignon venant en prise avec une crémaillère montée coulissante dans un carter de direction. Les deux extrémités de la 10 crémaillère, extérieures au carter, sont accouplées à des biellettes de direction associées respectivement aux roues directrices droite et gauche du véhicule. In a rack-and-pinion steering system, a steering pinion is rotatably connected to the steering column, operated with the vehicle steering wheel, the pinion engaging a rack slidably mounted in a steering cover. The two ends of the rack, external to the casing, are coupled to steering rods respectively associated with the right and left steering wheels of the vehicle.

Ainsi, la rotation du volant dans un sens ou dans l'autre, donc la rotation correspondante du pignon de direction, est convertie en une translation correspondante de la crémaillère qui, par l'intermédiaire des biellettes, 15 provoque elle-même l'orientation des roues directrices du véhicule, pour un braquage à droite ou à gauche. Thus, the rotation of the steering wheel in one direction or the other, and therefore the corresponding rotation of the steering pinion, is converted into a corresponding translation of the rack which, by means of the rods, causes the steering itself. steering wheels of the vehicle, for steering right or left.

De manière assez habituelle, dans ce type de direction, la crémaillère est maintenue en contact d'engrènement permanent contre le pignon à l'aide d'un organe mécanique désigné comme "poussoir", qui est 20 monté coulissant, dans une partie de carter ou dans un autre carter auxiliaire avec paroi intérieure cylindrique, suivant un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la crémaillère, et qui est sollicité élastiquement de manière à s'appuyer sur le dos de la crémaillère, par une partie terminale de forme adaptée, en particulier de profil concave, à l'opposé du pignon de 25 direction. Grâce à un tel poussoir, les défauts d'engrènement de la crémaillère avec le pignon sont compensés, et ledit poussoir assure également le guidage de la crémaillère. In a typical manner, in this type of steering, the rack is kept in permanent meshing contact with the pinion by means of a mechanical member designated as a "push", which is slidably mounted, in a crankcase portion. or in another auxiliary casing with cylindrical inner wall, along an axis substantially perpendicular to the longitudinal axis of the rack, and which is resiliently biased so as to rest on the back of the rack, by a terminal portion of adapted shape , in particular of concave profile, opposite the direction pinion. Thanks to such a pusher, meshing defects of the rack with the pinion are compensated, and said pusher also ensures the guidance of the rack.

Pour permettre le mouvement de coulissement du poussoir, en direction du dos de la crémaillère, un jeu radial doit être prévu entre la 30 périphérie de ce poussoir, d'une part, et la paroi intérieure de la partie cylindrique du carter ou du carter auxiliaire, d'autre part. To allow the sliding movement of the pusher, towards the back of the rack, a radial clearance must be provided between the periphery of this pusher, on the one hand, and the inner wall of the cylindrical portion of the housing or the auxiliary casing , on the other hand.

Lors du fonctionnement de la direction, la crémaillère coulisse dans la partie terminale de forme adaptée du poussoir, en se déplaçant dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du volant de direction. Lors d'une 35 inversion du sens de rotation du volant, donc du sens de coulissement de la crémaillère, et compte tenu du jeu radial précédemment mentionné, le poussoir est entraîné latéralement par la crémaillère, jusqu'à venir buter d'un côté ou de l'autre contre la paroi intérieure cylindrique de la partie de carter correspondante ou du carter auxiliaire. Ce phénomène engendre des bruits. During the operation of the steering, the rack slides in the end of the appropriate shape of the pusher, moving in one direction or the other in the direction of rotation of the steering wheel. During an inversion of the direction of rotation of the steering wheel, therefore of the sliding direction of the rack, and taking into account the radial clearance previously mentioned, the pusher is driven laterally by the rack, until it abuts on one side or against the cylindrical inner wall of the corresponding housing part or the auxiliary housing. This phenomenon generates noises.

De plus, le jeu radial entre le poussoir et ladite partie de carter, 5 ou le carter auxiliaire, peut engendrer des vibrations qui remontent, le long de la colonne de direction, jusqu'au volant de conduite. In addition, the radial clearance between the pusher and said crankcase portion or the auxiliary crankcase can generate upward vibrations along the steering column to the steering wheel.

Des solutions techniques ont déjà été envisagées, pour supprimer le jeu radial du poussoir et ses effets gênants. En particulier, selon le document EP 1 084 933 A1, il a été proposé que le poussoir soit maintenu sans jeu 10 radial, dans son logement cylindrique du carter, au moyen d'un joint torique disposé une gorge annulaire du poussoir, cette gorge annulaire étant excentrée par rapport à l'axe du poussoir, de telle manière que le poussoir soit appliqué contre un côté de son logement cylindrique. Technical solutions have already been envisaged, to suppress the radial play of the pusher and its troublesome effects. In particular, according to the document EP 1 084 933 A1, it has been proposed that the pusher is held without radial clearance, in its cylindrical housing of the housing, by means of an O-ring disposed an annular groove of the pusher, this annular groove. being eccentric with respect to the axis of the pusher, so that the pusher is applied against one side of its cylindrical housing.

Comme on le comprend aisément, cette solution connue nécessite 15 une fabrication spéciale du poussoir, avec une gorge excentrée, dont l'excentration doit être réalisée selon une position angulaire adaptée, position dont il faut aussi tenir compte lors du montage du poussoir. As is easily understood, this known solution requires a special manufacture of the pusher, with an eccentric groove, whose eccentricity must be performed in a suitable angular position, a position which must also be taken into account when mounting the pusher.

La présente invention vise à fournir un dispositif de rattrapage de jeu perfectionné, facilitant la fabrication et le montage du poussoir. The present invention aims to provide an improved game clearance device, facilitating the manufacture and assembly of the pusher.

A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de rattrapage de jeu radial pour poussoir de direction à crémaillère de véhicule automobile, le poussoir étant monté coulissant, suivant un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de coulissement de la crémaillère, dans une partie de carter ou dans un carter auxiliaire avec paroi intérieure cylindrique, et ce poussoir 25 étant sollicité élastiquement, de manière à s'appuyer sur le dos de la crémaillère, par une partie terminale de profil concave, à l'opposé du pignon de direction venant en prise avec la crémaillère, ce dispositif de rattrapage de jeu comprenant une gorge annulaire ménagée de façon excentrée dans la partie de carter ou dans le carter auxiliaire logeant le poussoir, la gorge annulaire 30 excentrée débouchant sur la paroi intérieure cylindrique de la partie de carter ou du carter auxiliaire, et un joint élastique annulaire, notamment torique étant placé dans cette gorge excentrée, le joint annulaire étant appliqué contre la surface latérale cylindrique du poussoir. For this purpose, the subject of the invention is a device for compensating for radial play for a steering pusher of a motor vehicle, the pusher being slidably mounted along an axis substantially perpendicular to the longitudinal axis of sliding of the rack, in a housing part or in an auxiliary casing with cylindrical inner wall, and this pusher 25 being elastically biased, so as to rest on the back of the rack, by an end portion of concave profile, opposite the pinion of direction coming into engagement with the rack, this play compensating device comprising an annular groove eccentrically arranged in the housing portion or in the auxiliary casing housing the pusher, the eccentric annular groove 30 opening on the cylindrical inner wall of the part of crankcase or auxiliary casing, and an annular elastic seal, in particular ring-shaped being placed in this excenter groove The annular seal is applied against the cylindrical lateral surface of the pusher.

Ainsi, I'idée à la base de l'invention consiste à ménager une gorge 35 annulaire excentrée dans la partie de carter ou dans le carter auxiliaire qui loge et guide le poussoir, la gorge excentrée recevant un joint annulaire qui, en raison de l'excentration de cette gorge, se trouve luimême excentré, de sorte qu'il s'applique élastiquement sur un côté du poussoir, et appuie le côté diamétralement opposé de ce poussoir contre la paroi intérieure cylindrique de la partie de carter ou du carter auxiliaire. Comme on le comprend aisément, 5 tout le dispositif de rattrapage de jeu est fixe et lié au carter, et le poussoir luimême ne nécessite aucun aménagement particulier. Thus, the idea underlying the invention is to provide an eccentric annular groove in the housing portion or in the auxiliary housing which houses and guides the pusher, the eccentric groove receiving an annular seal which, because of the The eccentricity of this groove is itself eccentric, so that it is elastically applied to one side of the pusher, and supports the diametrically opposite side of this pusher against the cylindrical inner wall of the housing part or the auxiliary housing. As is readily understood, the entire play-catching device is stationary and connected to the casing, and the pusher itself does not require any special arrangement.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la disposition excentrée de la gorge annulaire, sur la partie de carter ou sur le carter auxiliaire, est telle que le diamètre reliant le point le plus profond de la gorge à 10 son point le moins profond soit sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la crémaillère. In a preferred embodiment of the invention, the eccentric arrangement of the annular groove, on the housing portion or on the auxiliary housing, is such that the diameter connecting the deepest point of the groove to its least point deep is substantially parallel to the longitudinal axis of the rack.

Avantageusement, au point le plus profond de la gorge annulaire excentrée, la profondeur de cette gorge est sensiblement égale au diamètre de la section du joint torique. Il est ainsi garanti un appui direct du poussoir contre 15 paroi intérieure cylindrique de la partie du carter ou du carter auxiliaire, sur la côté où le poussoir se trouve repoussé par le joint torique. Advantageously, at the deepest point of the eccentric annular groove, the depth of this groove is substantially equal to the diameter of the section of the O-ring. It is thus guaranteed a direct support of the pusher against the cylindrical inner wall of the part of the casing or the auxiliary casing, on the side where the pusher is pushed back by the O-ring.

L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme de réalisation de ce dispositif de rattrapage de jeu 20 radial pour direction à crémaillère: Figure 1 est une vue partielle en coupe d'une direction à crémaillère de véhicule automobile, dans la région comportant le poussoir et son dispositif de rattrapage de jeu radial; Figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de figure 1, c'est-à- dire 25 au niveau de la gorge annulaire excentrée (le joint étant omis). The invention will in any case be better understood with the aid of the description which follows with reference to the appended schematic drawing showing, by way of example, an embodiment of this device for compensating radial clearance for rack and pinion steering: Figure 1 is a partial sectional view of a rack-and-pinion direction of a motor vehicle, in the region comprising the pusher and its device for compensating radial clearance; Figure 2 is a sectional view along II-II of Figure 1, i.e. at the eccentric annular groove (the seal being omitted).

La figure 2 représente partiellement une direction à crémaillère de véhicule automobile, recevant un poussoir 2. Cette figure montre le carter 3 logeant le pignon de direction (non représenté) et la crémaillère 4, dont la denture vient en prise avec le pignon de direction, ce dernier étant accouplé à 30 la colonne de direction. FIG. 2 partially shows a rack-and-pinion steering of a motor vehicle, receiving a pusher 2. This figure shows the casing 3 housing the steering pinion (not shown) and the rack 4, the toothing of which engages with the steering pinion, the latter being coupled to the steering column.

Le carter 3 de la direction possède une partie tubulaire 3a, ouverte vers l'extérieur, dont l'axe central A s'étend orthogonalement à l'axe longitudinal de coulissement B de la crémaillère 4. La partie tubulaire 3a possède une paroi intérieure 3b cylindrique. The casing 3 of the direction has a tubular part 3a, open towards the outside, the central axis A extends orthogonally to the longitudinal axis of sliding B of the rack 4. The tubular portion 3a has an inner wall 3b cylindrical.

Le poussoir 2 est monté à l'intérieur de la partie tubulaire 3a du carter 3, et il est guidé en coulissement suivant l'axe A de cette partie tubulaire 3a. Une extrémité du poussoir 2 se présente comme une face 5 de profil général cocave, adaptée au dos 4a de la crémaillère 4. Un ressort 6 exerce une poussée sur le poussoir 2, dans la directiin de l'axe 1, pour appuyer la face terminale 5 de profil concave de ce poussoir 2 contre le dos 4a de la 5 crémaillère. Le ressort 6 est ici un ressort de compression hélicoïdal, en appui sur un bouchon fileté 7, vissé dans un taraudage formé vers l'entrée de la partie tubulaire 3a du carter 3. The pusher 2 is mounted inside the tubular portion 3a of the housing 3, and is slidably guided along the axis A of this tubular portion 3a. One end of the pusher 2 is in the form of a generally cocave profile face 5 adapted to the back 4a of the rack 4. A spring 6 exerts a push on the pusher 2, in the direction of the axis 1, to support the end face. 5 concave profile of this pusher 2 against the back 4a of the rack. The spring 6 is here a helical compression spring, bearing on a threaded plug 7, screwed into a thread formed towards the inlet of the tubular portion 3a of the casing 3.

Le poussoir 2 possède une surface latérale cylindrique lisse 8, dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre de la paroi intérieure 3b 10 cylindrique de la partie tubulaire 3a du carter 3. Ainsi, le poussoir 2 possède, à l'origine, un jeu radial à l'intérieur de la partie tubulaire 3a. The pusher 2 has a smooth cylindrical lateral surface 8 whose diameter is slightly smaller than the diameter of the cylindrical inner wall 3b of the tubular portion 3a of the casing 3. Thus, the pusher 2 has, initially, a radial clearance inside the tubular portion 3a.

Le dispositif décrit ci-après, en se référant aussi à la figure 2, vise à rattraper le jeu radial du poussoir 2. The device described below, with reference also to FIG. 2, aims to compensate for the radial play of the pusher 2.

Une gorge annulaire 9 est ménagée dans la partie tubulaire 3a du 15 carter 3, en regard de la surface latérale cylindirque 8 du poussoir 2. La gorge annulaire 9 est excentrée, c'est-à-dire que son centre est légèrement décalé, par rapport à l'axe central A de la partie tubulaire 3a du carter 3. Cette gorge annulaire 9 débouche sur la paroi intérieure 3b cylindrique de la partie tubulaire 3a et, compte tenu de son excentration, la profondeur de ladite gorge annulaire 20 9 est variable le long de sa circonférence. An annular groove 9 is formed in the tubular portion 3a of the casing 3, facing the cylindrical side surface 8 of the pusher 2. The annular groove 9 is eccentric, that is to say that its center is slightly offset, by relative to the central axis A of the tubular portion 3a of the housing 3. This annular groove 9 opens on the cylindrical inner wall 3b of the tubular portion 3a and, given its eccentricity, the depth of said annular groove 20 is variable along its circumference.

Plus particulièrement, comme le montre la figure 1, la gorge annulaie 9 possède un point P1 où la profindeur de cette gorge 9 est maximale (à gauche sur la figure 1), et un point P2 où la profondeur de la même gorge 9 est minimale (à droite sur la figure 1), ces deux points étant diamétralement 25 oppisés. Le diamètre qui relie les deux points P1 et P2 est parallèle à l'axe longitudinal B de la crémaillère 4. More particularly, as shown in Figure 1, the annular groove 9 has a point P1 where the depth of this groove 9 is maximum (left in Figure 1), and a point P2 where the depth of the same groove 9 is minimal (right in FIG. 1), these two points being diametrically oppised. The diameter connecting the two points P1 and P2 is parallel to the longitudinal axis B of the rack 4.

Dans la gorge annulaire 9 excentrée est mis en place un joint torique 10, en matière élastiquement déformable, qui possède ainsi une position de base elle aussi excentrée. Le diamètre de la section du joint torique 30 10, à l'état libre, est sensiblement égal à la profondeur maximale de la gorge annulaire 9 excentrée, c'est-à-dire sa profondeur au point P1. In the annular groove 9 eccentric is set up an O-ring 10, of elastically deformable material, which thus has a base position also eccentric. The diameter of the section of the O-ring 30 10, in the free state, is substantially equal to the maximum depth of the annular groove 9 eccentric, that is to say its depth at point P1.

Lorsque le poussoir 2 est monté dans la partie tubulaie 3a du carter 3, le joint torique 10 s'applique contre la paroi latérale cylindrique 8 du poussoir 2. En particulier, du côté du point, P2 où la profondeur de la gorge annulaire 9 35 excentrée est minimale, le joint torique 10 est écrasé, et par effet de réaction ce joint torique 10 repousse le poussoir 2 vers le côté opposé, donc vers le point P1 où la profondeur de la gorge annulaire 9 excentrée est maximale. Le poussoir 2 est ainsi pressé contre la paroi intérieure cylindrique 3b de la partie tubulaire 3a du carter 3, dans la zone de la génératrice passant par le point P1. When the pusher 2 is mounted in the tubular portion 3a of the housing 3, the O-ring 10 is applied against the cylindrical side wall 8 of the pusher 2. In particular, on the point side, P2 where the depth of the annular groove 9 eccentric is minimal, the O-ring 10 is crushed, and by reaction effect this O-ring 10 pushes the pusher 2 to the opposite side, so to the point P1 where the depth of the annular groove 9 eccentric is maximum. The pusher 2 is thus pressed against the cylindrical inner wall 3b of the tubular portion 3a of the casing 3, in the region of the generator passing through the point P1.

Le jeu radial du poussoir 2 se trouve ainsi rattrapé, de façon permanente, ce qui évite les bruits et vibrations qui sont la conséquence habituelle de ce jeu. The radial play of the pusher 2 is thus caught up permanently, which avoids the noises and vibrations that are the usual consequence of this game.

De plus, par suite de l'application du joint torique 10 contre la surface latérale cylindrique 8 du poussoir 2, le déplacement du poussoir 2 suivant son axe A se trouve plus ou moins freiné, ce qui réduit aussi les bruits pouvant être engendrés par un tel mouvement axial. In addition, as a result of the application of the O-ring 10 against the cylindrical lateral surface 8 of the pusher 2, the displacement of the pusher 2 along its axis A is more or less braked, which also reduces the noise that can be generated by a such axial movement.

Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de rattrapage de jeu radial pour poussoir de direction à crémaillère qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemmle; 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 15 pas du cadre de l'invention: -en utilisant un joint non pas torique, mais d'une autre forme, toujours globalement annulaire; - en réalisant le joint annulaire en toute matière appropriée, c'est- àdire permettant audit joint d'être monté dans la gorge annulaire excentrée, et 20 de remplir sa fonction; - en appliquant le même dispositif au rattrapage de jeu radial pour des poussoirs de toute configuration, pleine ou creuse, logés soit dans une partie du carter principal de la direction, soit dans un carter auxiliaire fixé rigidement au carter principal, à ces poussoirs pouvant être associés des 25 moyens à ressort de tout type; - en destinant ce dispositif à toutes directions à crémaillère, qu'il s'agisse de directions manuelles ou de directions assistées. It goes without saying that the invention is not limited to the sole embodiment of this rack-and-pinion rack-and-pinion play retraction device which has been described above, as an example; it embraces, on the contrary, all variants of implementation and application respecting the same principle. Thus, in particular, one would not depart from the scope of the invention: -using a non-toric seal, but another form, still generally annular; by making the annular seal of any suitable material, that is to say allowing said seal to be mounted in the eccentric annular groove, and to fulfill its function; applying the same device to compensate for radial clearance for pushpieces of any configuration, solid or hollow, housed either in a portion of the main casing of the direction, or in an auxiliary casing rigidly fixed to the main casing, to these push-buttons which can be associated spring means of any type; - by targeting this device to all rack directions, whether manual or assisted steering.

Claims

1. Device for compensating for radial play for a steering pusher of a motor vehicle rack, the pusher (2) being slidably mounted along an axis (A) substantially perpendicular to the longitudinal axis of sliding (B) of the rack ( 4), in a housing part (3a) or in an auxiliary housing with cylindrical inner wall (3b), and this pusher (2) being elastically biased, so as to rest on the back (4a) of the rack (4), by an end portion of concave profile (5), opposite the steering pinion engaging with the rack (4), characterized in that it comprises an annular groove (9) arranged off-center in the housing part (3a) or in the auxiliary housing housing the pusher (2), the eccentric annular groove (9) opening on the cylindrical inner wall (3b) of the housing part (3a) or the auxiliary housing, and an annular elastic seal (10), in particular a ring, It is located in this annular groove (9) eccentrically, the annular seal (10) being applied against the cylindrical lateral surface (8) of the pusher (2).

2. Device for compensating radial clearance according to claim 1, characterized in that the eccentric arrangement of the annular groove (9), on the housing portion (3a) or the auxiliary housing, is such that the diameter connecting the point (P1) the deepest of the groove (9) at its point (P2) shallower than substantially parallel to the longitudinal axis (B) of the rack (4).

3. Radial clearance compensating device according to claim 1 or 2, characterized in that at the deepest point (P1) of the eccentric annular groove (9), the depth of this groove (9) is substantially equal to diameter of the O-ring section (10).