WO2003093088A1 - Direction à crémaillère de véhicule automobile - Google Patents

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Grégory Guillard
Rémy Gambert
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Koyo Steering Europe (K.S.E)
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
    • B62D1/20Connecting steering column to steering gear
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • B62D3/12Steering gears mechanical of rack-and-pinion type

Definitions

  • the present invention relates, in general, to steering systems for motor vehicles. It relates, more particularly, to rack and pinion directions, with a steering pinion engaging with the rack, the assembly being housed in a steering housing. Even more
  • the invention is concerned with a device which, for this type of steering, ensures a balancing between the air pressures inside the steering and the outside of the latter.
  • This invention is applicable to manual steering, as well as to hydraulically or electrically assisted steering.
  • a rack-and-pinion steering system for a motor vehicle is usually implemented in a completely sealed manner, in order to avoid any undesirable entry of water or moisture inside the steering system.
  • the object of the present invention is to provide a rack-and-pinion steering with a device for balancing the pressures between the inside and the outside of the steering, in order to avoid deformation and deterioration of the bellows, this device being obtained by a particularly simple and economical adaptation of the management structure.
  • the subject of the invention is a rack and pinion steering of a motor vehicle, comprising a steering pinion engaged with the rack and pinion, the assembly being housed in a steering casing, this direction being essentially characterized in that the casing of direction, or a part of the casing, is shaped and / or extended so as to reach the passenger compartment of the vehicle concerned, or at least the wall of this passenger compartment, and in that at least one communication authorizing the passage of air is carried out in a point of the steering casing or of said casing part reaching the passenger compartment, so that a communication allowing air circulation is carried out between the interior of the steering and the passenger compartment of the vehicle.
  • the inventive idea here consists in making a rack-and-pinion steering which is not entirely watertight, but the interior of which communicates only with the passenger compartment of the vehicle, that is to say the compartment reserved for passengers, which does not is not subject to bad weather and splashes of various liquids, nor to the risk of immersion during a fording.
  • a casing part so that it adjoins this passenger compartment, and to slightly modify said casing part, in particular by making a simple bore which crosses it over its entire thickness, and which thus allows air circulation between the passenger compartment and the interior of the steering.
  • the solution proposed by the present invention to make the steering "breathable" proves, in this way, particularly simple and economical.
  • the part of the casing reaching the passenger compartment is the part of the casing traversed by the input shaft of the steering, that is to say the shaft externally coupled to the column steering, and internally to the steering gear.
  • the communication authorizing the passage of air is carried out in the form of a bore or other similar duct, formed in said casing part on the side of the input shaft.
  • the casing part reaching the passenger compartment is an auxiliary casing part, such as the casing of a torque sensor, or the casing of a reduction gear, this in particular for an electrically assisted steering.
  • the bore or other similar duct, formed in the casing part reaching the passenger compartment can receive a sealing element, such as 'a pellet or pad, made of a porous material permeable to air but hydrophobic. It may also be desirable for the management to oppose the entry of dust from the passenger compartment.
  • the bore or other similar duct, formed in the part of the casing reaching the passenger compartment can receive a sealing element such as a pad or a pad, made of a porous material permeable to air and possibly with water, but barring dust.
  • Figure 1 is a general exterior view of a rack-and-pinion steering according to the invention
  • Figure 2 is a partial view on a larger scale of this direction, along the arrow F of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view along line iii -in of Figure 2.
  • Figure 1 externally shows a rack and pinion steering, and more particularly an electric power steering, fitted to a motor vehicle.
  • This figure indicates the engine compartment 2 of the vehicle, and its passenger compartment or compartment 3, compartments which are separated from each other by a wall 4.
  • the steering itself comprises a tubular central casing 5, in which the rack 6 is slidably mounted (see also Figure 3).
  • the right and left ends of the rack 6, external to the casing 5, are coupled to connecting rods 7.
  • the rack 6 is engaged with a steering pinion 9 (see FIG. 3), linked in rotation to an input shaft of the movement 10.
  • the input shaft 10 passes through a part 5A of the casing 5, the external part of this shaft 10 being coupled to the steering column with steering wheel (not shown).
  • an electric power steering this further comprises an electric assistance motor 11, which by means of a mechanical reducer 12 acts here in the region of the steering pinion 9.
  • the housing part 5A crossed by the input shaft 10, is adjusted so as to reach the passenger compartment 3, or at least the wall 4 bordering this passenger compartment 3, with the interposition of a seal 16.
  • the shaft inlet 10 thus reaches the passenger compartment 5, through an opening 13 formed in the separating wall 4.
  • the casing part 5A has, on the side of the shaft inlet 10, a bore 14 which passes through it over its entire thickness, and which opens into the opening 13, so that the inside of the casing part 5A, therefore the inside of the steering, is in communication with the passenger compartment 3, therefore with the exterior.
  • the material constituting the obturation element 15 can be a porous fluoropolymer resin, such as that sold under the name "PERMEON” (registered trademark), or any other equivalent material.
  • the steering is thus made “breathable”, that is to say that an air circulation is made possible between the inside of the steering and the outside, by the bore 14, and also taking advantage of the usually existing communication between the two bellows 8.
  • This direction remains watertight, and possibly dust or other solid particles, thanks to the closure element 15 which allows in particular this direction to resist projections from water or liquids.
  • the double arrow F1 in FIG. 3 symbolizes this "breathing" of the management.
  • the closure element 15 can be eliminated.
  • a closure element 15 of any shape and in any suitable material, according to the requirements specific to each application case (resistance to water and / or dust ), this obturation element capable of being retained by any means in the bore or similar conduit; by taking advantage, depending on the type of steering concerned, any part of the casing which can be brought closer to the passenger compartment, in particular the casing of a torque sensor, or the casing of the reduction gear 12 in the case of a power steering electric; by using the same "breathing" device for rack and pinion directions of all types, whether manual or hydraulic or electric power steering.

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Abstract

La direction comprend un pignon (9) en prise avec la crémaillère (6), l'ensemble étant logé dans un carter de direction (5). Une partie (5A) de ce carter est conformée et/ou prolongée de manière à atteindre l'habitacle (3) du véhicule concerné. Dans la partie de carter (5A) est ménagée une communication (14) autorisant le passage de l'air entre l'intérieur de la direction et l'habitacle (3). Ainsi, l'air peut circuler entre l'intérieur de la direction et l'extérieur, pour éviter la déformation des soufflets de la direction. La communication est réalisable par un alésage (14) de la partie de carter (5A), qui reçoit un élément d'obturation (15) en matière poreuse perméable à l'air, mais hydrophobe. L'invention s'applique aux directions manuelles et aux directions assistées hydrauliques et électriques.

Description

Direction à crémaillère de véhicule automobile
La présente invention concerne, de façon générale, les systèmes de direction pour véhicules automobiles. Elle se rapporte, plus particulièrement, aux directions à crémaillère, avec un pignon de direction venant en prise avec la crémaillère, l'ensemble étant logé dans un carter de direction. Encore plus
""spécialement, l'invention s'intéresse èr un dispositif qui, pour ce genre de direction, assure un équilibrage entre les pressions d'air à l'intérieur de la direction et l'extérieur de celle-ci. Cette invention est applicable aux directions manuelles, ainsi qu'aux directions à assistance hydraulique ou électrique.
Une direction à crémaillère de véhicule automobile est habituellement réalisée de façon totalement étanche, afin d'éviter toute entrée indésirable d'eau ou d'humidité à l'intérieur de la direction.
Ceci pose toutefois des problèmes de surpression ou de dépression dans la direction, en fonction de l'augmentation ou de la baisse de température environnante. En particulier, en cas de changements brutaux de la température, la surpression ou dépression entraîne une déformation exagérée des soufflets de la direction, situés autour des extrémités de la crémaillère, avec pour conséquence une détérioration ou une destruction de ces soufflets. Pour éviter cette déformation des soufflets, il a été déjà envisagé de réaliser des directions avec soufflets "respirants", qui permettent une circulation d'air entre l'intérieur de la direction et l'extérieur, donc une sortie ou une entrée d'air, selon le cas (surpression ou dépression). Cette solution connue nécessite toutefois une fabrication spéciale, donc complexe et coûteuse, des soufflets. De plus, elle ne permet pas la "respiration" de la direction lors d'une immersion (par exemple au passage d'un gué), et une dépression qui se forme alors peut déformer et détériorer les soufflets.
La présente invention a pour but de fournir une direction à crémaillère avec dispositif d'équilibrage des pressions entre l'intérieur et l'extérieur de la direction, en vue d'éviter la déformation et la détérioration des soufflets, ce dispositif étant obtenu par une adaptation particulièrement simple et économique de la structure de la direction.
A cet effet, l'invention a pour objet une direction à crémaillère de véhicule automobile, comprenant un pignon de direction en prise avec la crémaillère, l'ensemble étant logé dans un carter de direction, cette direction étant essentiellement caractérisée en ce que le carter de directiion, ou une partie de carter, est conformé et/ou prolongé de manière à atteindre l'habitacle du véhicule concerné, ou du moins la paroi de cet habitacle, et en ce qu'au moins une communication autorisant le passage de l'air est réalisée en un point du carter de direction ou de ladite partie de carter atteignant l'habitacle, de telle sorte qu'une communication autorisant une circulation de l'air est réalisée entre l'intérieur de la direction et l'habitacle du véhicule.
Ainsi, rïdée inventive consiste ici à réaliser une direction à crémaillère qui n'est pas entièrement étanche, mais dont l'intérieur communique seulement avec l'habitacle du véhicule, c'est-à-dire le compartiment réservé aux passagers, lequel n'est pas soumis aux intempéries et aux projections de liquides divers, ni au risque d'immersion lors d'un passage à gué. Pour atteindre l'habitacle, il suffit d'ajuster une partie de carter pour qu'elle jouxte cet habitacle, et de modifier légèrement ladite partie de carter, notamment en réalisant un simple alésage qui la traverse sur toute son épaisseur, et qui permet ainsi une circulation d'air entre l'habitacle et l'intérieur de la direction. La solution proposée par la présente invention pour rendre la direction "respirante" s'avère, de la sorte, particulièrement simple et économique.
Selon une forme de réalisation de l'invention, la partie de carter atteignant l'habitacle est la partie de carter traversée par l'arbre d'entrée de la direction, c'est-à-dire l'arbre couplé extérieurement à la colonne de direction, et intérieurement au pignon de direction. Dans ce cas, la communication autorisant le passage de l'air est réalisée sous la forme d'un alésage ou d'un autre conduit analogue, ménagé dans ladite partie de carter sur le côté de l'arbre d'entrée. Cette forme de réalisation est plus particulièrement applicable à une direction manuelle, ou à une direction avec assistance agissant sur la colonne de direction.
Selon une autre possibilité, la partie de carter atteignant l'habitacle est une partie de carter auxiliaire, telle que la carter d'un capteur de couple, ou le carter d'un réducteur, ceci notamment pour une direction à assistance électrique.
S'il est souhaité que la direction résiste aux éventuelles projections d'eau survenant dans l'habitacle, l'alésage ou autre conduit analogue, ménagé dans la partie de carter atteignant l'habitacle, peut recevoir un élément d'obturation, tel qu'une pastille ou un tampon, en une matière poreuse perméable à l'air mais hydrophobe. Il peut aussi être souhaité que la direction s'oppose à l'entrée de poussières en provenance de l'habitacle. Dans ce cas, l'alésage ou autre conduit analogue, ménagé dans la partie de carter atteignant l'habitacle, peut recevoir un élément d'obturation tel qu'une pastille ou un tampon, en une matière poreuse perméable à l'air et éventuellement à l'eau, mais faisant barrage aux poussières.
Enfin, on notera que la partie de carter atteignant ^habitacle peut être appliquée contre la paroi de cet habitacle avec interposition d'un joint.
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 cette direction à crémaillère de véhicule automobile.
Figure 1 est une vue générale, extérieure, d'une direction à crémaillère conforme à l'invention ;
Figure 2 est une vue partielle à plus grande échelle de cette direction, suivant la flèche F de figure 1 ;
Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne iii -in de figure 2.
La figure 1 représente extérieurement une direction à crémaillère, et plus particulièrement une direction assistée électrique, équipant un véhicule automobile. Cette figure indique le compartiment moteur 2 du véhicule, et son habitacle ou compartiment passagers 3, compartiments qui sont séparés l'un de l'autre par une paroi 4.
La direction elle-même comporte un carter central tubulaire 5, dans lequel est montée coulissante la crémaillère 6 (voir aussi figure 3). Les extrémités droite et gauche de la crémaillère 6, extérieures au carter 5, sont accouplées à des biellettes 7. Deux soufflets 8, raccordés respectivement aux deux extrémités du carter 5, recouvrent et protègent les zones d'extrémité de la crémaillère 6.
La crémaillère 6 est en prise avec un pignon de direction 9 (voir figure 3), lié en rotation à un arbre d'entrée du mouvement 10. L'arbre d'entrée 10 traverse une partie 5A du carter 5, la partie extérieure de cet arbre 10 étant couplée à la colonne de direction avec volant de conduite (non représentée).
S'agissant ici d'une direction assistée électrique, celle-ci comprend encore un moteur électrique d'assistance 11 , qui par l'intermédiaire d'un réducteur mécanique 12 agit ici dans la région du pignon de direction 9. La partie de carter 5A, traversée par l'arbre d'entrée 10, est ajustée de manière à atteindre l'habitacle 3, ou du moins la paroi 4 limitrophe de cet habitacle 3, avec interposition d'un joint 16. L'arbre d'entrée 10 atteint ainsi l'habitacle 5, par une ouverture 13 ménagée dans la paroi séparatrice 4. En se référant à la figure 2 et surtout à la figure 3, la partie de carter 5A présente, sur le côté de l'arbre d'entrée 10, un alésage 14 qui la traverse sur toute son épaisseur, et qui débouche dans l'ouverture 13, de sorte que l'intérieur de la partie de carter 5A, donc l'intérieur de la direction, est en communication avec l'habitacle 3, donc avec l'extérieur. Dans l'exemple illustré, un élément d'obturation 15, en forme de pastille ou de tampon, réalisé en une matière poreuse perméable à l'air mais hydrophobe, est mis en place dans l'alésage 14. La matière constitutive de l'élément d'obturation 15 peut être une résine polymérique fluorée poreuse, telle que celle commercialisée sous la dénomination "PERMEON" (marque enregistrée), ou toute autre matière équivalente.
La direction est ainsi rendue "respirante", c'est-à-dire qu'une circulation d'air est rendue possible entre l'intérieur de la direction et l'extérieur, par l'alésage 14, et en mettant aussi à profit la communication habituellement existante entre les deux soufflets 8. Cette direction reste toutefois étanche à l'eau, et éventuellement aux poussières ou autres particules solides, grâce à l'élément d'obturation 15 qui permet en particulier à cette direction de résister aux projections d'eau ou de liquides. La double flèche F1 de la figure 3 symbolise cette "respiration" de la direction.
Dans le cas d'une direction à réaliser de façon particulièrement économique, et si le débouché de l'alésage 14 se trouve dans une zone de l'habitacle 3 protégée de l'humidité, l'élément d'obturation 15 peut être supprimé.
L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées : - en remplaçant l'alésage 14 par tout conduit ou toute traversée équivalente, permettant la communication désirée ;
- en plaçant ou non, dans cet alésage ou conduit analogue, un élément d'obturation 15 de toute forme et en toute matière appropriée, en fonction des exigences particulières à chaque cas d'application (résistance à l'eau et/ou aux poussières), cet élément d'obturation pouvant être retenu par tout moyen dans l'alésage ou conduit analogue ; en mettant à profit, selon le type de direction concernée, toute partie de carter pouvant être rapprochée de l'habitacle, en particulier le carter d'un capteur de couple, ou le carter du réducteur 12 dans le cas d'une direction à assistance électrique ; en destinant le même dispositif de "respiration" à des directions à crémaillère de tous types, qu'il s'agisse d'une direction manuelle ou d'une direction assistée hydraulique ou électrique.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Direction à crémaillère de véhicule automobile, comprenant un pignon de direction (9), en prise avec la crémaillère (6), l'ensemble étant logé dans un carter de direction (5), caractérisée en ce que le carter de direction (5), ou une partie (5A) de ce carter, est conformé et/ou prolongé de manière à atteindre l'habitacle (3) du véhicule concerné, ou du moins la paroi (4) de cet habitacle (3), et en ce qu'au moins une communication (14) autorisant le passage de l'air est réalisée en un point du carter de direction (5) ou de ladite partie de carter (5A) atteignant l'habitacle (3), de telle sorte qu'une communication autorisant une circulation de l'air est réalisée entre l'intérieur de la direction et l'habitacle (3) du véhicule.
2 - Direction à crémaillère selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la partie de carter atteignant l'habitacle (3) est la partie de carter (5A) traversée par l'arbre d'entrée (10) de la direction.
3 - Direction à crémaillère selon la revendication 2, caractérisée en ce que la communication autorisant le passage de l'air est réalisée sous la forme d'un alésage (14) ou d'un autre conduit analogue, ménagé dans ladite partie de carter (5A) sur le côté de l'arbre d'entrée (10).
4 - Direction à crémaillère selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'alésage (14) débouche dans une ouverture (13) de la paroi (4) de l'habitacle (3), par laquelle l'arbre d'entrée (10) atteint l'habitacle (3).
5 - Direction à crémaillère selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la partie de carter atteignant l'habitacle (3) est une partie de carter auxiliaire, telle que le carter d'un capteur de couple, ou le carter d'un réducteur (12) d'une direction à assistance électrique.
6 - Direction à crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'alésage (14) ou autre conduit analogue, ménagé dans la partie de carter (5A) atteignant l'habitacle (3), reçoit un élément d'obturation (15), tel qu'une pastille ou un tampon, en une matière poreuse perméable à l'air mais hydrophobe.
7 - Direction à crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'alésage (14) ou autre conduit analogue, ménagé dans la partie de carter (5A) atteignant l'habitacle (3), reçoit un élément d'obturation (15), tel qu'une pastille ou un tampon, en une matière perméable à l'air et éventuellement à l'eau, mais faisant barrage aux poussières.
8 - Direction à crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie de carter (5) atteignant l'habitacle (3) est appliquée contre la paroi (4) de cet habitacle avec interposition d'un joint (16).
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