FR2962707A1 - Device for balancing air pressure inside and outside rack-and-pinion steering gear of motor vehicle, has air clearing hole whose side outlet is maintained in place against side surface of input shaft - Google Patents

Abstract

The device (1) has an air clearing hole (20) formed in an input shaft (8), where the device ensures balancing between pressure of air inside a rack-and-pinion steering gear and pressure of air outside the rack-and-pinion steering gear. The clearing hole is in contact with an axial channel of the input shaft and emerged on a side surface of the input shaft, in a point located outside the gear. A side outlet of the hole is closed by a hydrophobic and air permeable element of type respiration tab and maintained in a place against the side surface of the input shaft.

Description

La présente invention concerne, d'une façon générale, les systèmes de direction à crémaillère des véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un dispositif d'équilibrage de pression pour une direction à crémaillère, dispositif qui assure un équilibrage entre la pression d'air à l'intérieur de la direction et la pression d'air à l'extérieur de la direction. 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, ou d'autres éléments extérieurs, à l'intérieur de la direction et en particulier du carter de direction. Ceci pose toutefois des problèmes de surpression ou de dépression dans la direction, en fonction de l'augmentation ou de la baisse de la température environnante, la surpression ou dépression entraînant une déformation exagérée des soufflets de la direction, situés autour des extrémités de la crémaillère, avec pour conséquence une détérioration ou même une destruction de ces soufflets. En particulier, des changements brutaux de la température ambiante peuvent avoir des effets désastreux sur les soufflets, et pour éviter ces effets, il convient de faire « respirer » la direction, c'est-à-dire de créer une circulation d'air entre l'intérieur de la direction et l'extérieur de la direction. Dans ce but, il a été envisagé de réaliser des directions pourvues de soufflets « respirants », qui permettent une entrée ou une sortie d'air. Toutefois, cette solution nécessite une fabrication spéciale, donc complexe et coûteuse, des soufflets eux-mêmes. II est ici fait référence aux documents de brevets US 3 927 576 et DE 199 17 392. Une autre solution connue, évitant d'utiliser des soufflets spéciaux, consiste à prévoir, dans le carter de direction lui-même, au moins une ouverture dans laquelle est insérée une pastille en une matière perméable à l'air mais hydrophobe. Dans ce cas, c'est le carter lui-même qui nécessite une fabrication particulière. Il est ici fait référence aux documents de brevets FR 2 830 505 et EP 1 300 319. Dans les cas précédemment indiqués, le dispositif de « respiration » se trouve directement exposé à l'eau par exemple lors d'un passage de gué et il doit donc empêcher toute entrée d'eau dans la direction. The present invention relates, in general, rack steering systems of motor vehicles. More particularly, this invention relates to a pressure balancing device for a rack-and-pinion steering, which provides a balance between the air pressure inside the direction and the air pressure outside the direction. The direction. A rack-and-pinion steering of a motor vehicle is usually carried out in a completely watertight manner, in order to prevent any undesirable entry of water or moisture, or other external elements, inside the steering and in particular the crankcase. direction. This, however, causes problems of overpressure or depression in the direction, depending on the increase or decrease of the surrounding temperature, the overpressure or depression resulting in excessive deformation of the bellows of the direction, located around the ends of the rack , resulting in deterioration or even destruction of these bellows. In particular, sudden changes in the ambient temperature can have disastrous effects on the bellows, and to avoid these effects, it is necessary to "breathe" the direction, that is to say to create an air flow between inside the direction and outside of the direction. For this purpose, it has been envisaged to provide directions provided with "breathable" bellows, which allow entry or exit of air. However, this solution requires a special manufacture, so complex and expensive, the bellows themselves. Reference is made here to the patent documents US Pat. No. 3,927,576 and DE 199 17,392. Another known solution, avoiding the use of special bellows, consists in providing, in the steering gear itself, at least one opening in which is inserted into a pellet in an air permeable but hydrophobic material. In this case, it is the casing itself which requires a particular manufacture. Reference is here made to patent documents FR 2 830 505 and EP 1 300 319. In the cases previously indicated, the "breathing" device is directly exposed to water, for example during a fording passage, and must therefore prevent any entry of water in the direction.

Pour éviter ces complications, il a déjà été proposé de réaliser une communication entre l'intérieur de la direction et l'extérieur de celle-ci au niveau de l'arbre d'entrée de la direction, c'est-à-dire de l'arbre qui est lié en rotation au pignon de direction venant en prise avec la crémaillère, cet arbre prolongeant en quelque sorte le pignon vers l'extérieur de la direction, notamment vers l'habitacle du véhicule concerné. Dans une réalisation particulière, un alésage est percé radialement dans l'arbre d'entrée de la direction, l'alésage présentant, au niveau de son débouché à l'extrémité extérieure de l'arbre d'entrée, un élargissement dans lequel est mis en place un tampon en une matière perméable à l'air mais hydrophobe. Il est ici fait référence au document de brevet FR 2 833 554. To avoid these complications, it has already been proposed to make a communication between the inside of the direction and the outside thereof at the level of the input shaft of the direction, that is to say of the shaft which is rotatably connected to the pinion gear engaging the rack, the shaft extending somehow the pinion out of the direction, in particular to the passenger compartment of the vehicle concerned. In a particular embodiment, a bore is drilled radially in the input shaft of the direction, the bore having, at its outlet to the outer end of the input shaft, an enlargement in which is placed in place a pad made of an air permeable but hydrophobic material. Reference is here made to patent document FR 2 833 554.

Malgré ses avantages, cette solution nécessite encore un usinage assez complexe de l'arbre d'entrée de la direction, en particulier dans le cas où cet arbre d'entrée possède une longueur relativement importante. Il est aussi à noter que sont récemment apparues des « étiquettes respirantes » de faible épaisseur, susceptibles de remplacer les pastilles ou 15 tampons actuels, tels que précédemment évoqués. Au vu de cet état de la technique, la présente invention se propose de simplifier encore et de rendre ainsi plus économique la fonction de « respiration » d'une direction de véhicule automobile, en localisant toujours cette fonction au niveau de l'arbre d'entrée de la direction. 20 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'équilibrage de pression pour une direction à crémaillère de véhicule automobile, la direction comprenant un pignon en prise avec une crémaillère et un arbre d'entrée prolongeant le pignon vers l'extérieur, et le dispositif assurant un équilibrage entre la pression d'air à l'intérieur de la direction et la pression d'air à l'extérieur 25 de la direction, ce dispositif étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il comprend, ménagé dans ledit arbre d'entrée, au moins un trou de passage d'air qui est en communication avec un canal axial de l'arbre d'entrée et qui débouche sur la surface latérale de cet arbre d'entrée, en un point situé à l'extérieur de la direction, le débouché latéral du ou de chaque trou de passage 30 d'air étant obturé par un élément perméable à l'air mais hydrophobe, du genre « étiquette respirante », maintenu en place contre la surface latérale de l'arbre d'entrée. Ainsi, l'idée à la base de la présente invention consiste à placer l'élément « respirant » non plus à l'extrémité extérieure de l'arbre d'entrée de la 35 direction, avec nécessité d'un usinage spécifique de cette extrémité, mais sur le côté de l'arbre d'entrée, ce qui permet aussi d'appliquer une simple « étiquette respirante » remplaçant la pastille ou le tampon habituel. L'étiquette respirante peut être simplement collée contre la surface latérale, habituellement cylindrique, de l'arbre d'entrée, au niveau du trou de passage d'air, de préférence avec utilisation d'une colle permettant sa tenue durant toute la durée de vie du véhicule. En variante, cette étiquette respirante peut être enroulée sur au moins un tour complet autour de l'arbre d'entrée, et être collée sur elle-même, au niveau du trou de passage d'air. Avantageusement, l'étiquette respirante est placée, avec le débouché du trou de passage d'air, dans une zone de l'arbre d'entrée située à l'intérieur de l'habitacle du véhicule concerné. Ainsi disposée, cette étiquette respirante interdit l'intrusion d'humidité dans la direction ; par contre, du fiat qu'elle se situe dans l'habitacle qui est déjà une zone protégée, son rôle n'est pas d'être étanche à l'eau en cas d'immersion. Dans un mode de réalisation de l'invention, le trou de passage d'air est en communication avec le canal axial de l'arbre d'entrée qui loge au moins partiellement une barre de torsion, liant cet arbre d'entrée au pignon. Ainsi, non seulement ce canal ne nécessite pas d'usinage spécifique, mais encore le dispositif met à profit un canal de toute façon existant dans l'arbre d'entrée. La solution objet de la présente invention devient alors particulièrement simple et économique, puisqu'elle se limite à l'aménagement du trou de passage d'air et au collage de l'étiquette respirante sur le débouché de ce trou vers l'extérieur. On notera aussi que, quelle que soit la longueur même importante de l'arbre d'entrée de la direction, la solution « latérale » proposée par la présente invention reste appropriée, sans nécessité de modification, le canal axial de l'arbre d'entrée n'ayant pas à être réalisé de manière différente. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme de réalisation de ce dispositif d'équilibrage de pression pour direction à crémaillère de véhicule automobile. Despite its advantages, this solution still requires a fairly complex machining of the input shaft direction, especially in the case where the input shaft has a relatively large length. It should also be noted that recently appeared "breathable labels" thin, likely to replace the current pellets or buffers, as previously mentioned. In view of this state of the art, the present invention proposes to further simplify and thus make more economical the function of "breathing" of a motor vehicle steering, always locating this function at the level of the shaft of the vehicle. entrance to the direction. To this end, the subject of the invention is a pressure balancing device for a rack-and-pinion steering system of a motor vehicle, the steering comprising a pinion engaged with a rack and an input shaft extending the pinion towards the outside. , and the device ensuring a balancing between the air pressure inside the direction and the air pressure outside the direction, this device being essentially characterized by the fact that it comprises, formed in said input shaft, at least one air passage hole which is in communication with an axial channel of the input shaft and which opens on the lateral surface of this input shaft, at a point located at the outside the direction, the lateral outlet of the or each air passage hole being closed by an air permeable but hydrophobic element, of the "breathable label" type, held in place against the lateral surface of the input shaft. Thus, the idea underlying the present invention is to place the "breathing" element no longer at the outer end of the input shaft of the direction, with the need for specific machining of this end. , but on the side of the input shaft, which also allows to apply a simple "breathable label" replacing the usual pad or pad. The breathable label can be simply glued against the generally cylindrical side surface of the input shaft at the air passage hole, preferably with the use of an adhesive allowing it to be held for the duration of the vehicle life. Alternatively, this breathable label can be wound on at least one complete turn around the input shaft, and be glued on itself, at the air passage hole. Advantageously, the breathable label is placed, with the outlet of the air passage hole, in an area of the input shaft located inside the cabin of the vehicle concerned. So arranged, this breathable label prohibits the intrusion of moisture in the direction; on the other hand, fiat it is located in the cockpit which is already a protected area, its role is not to be waterproof in case of immersion. In one embodiment of the invention, the air passage hole is in communication with the axial channel of the input shaft which at least partially houses a torsion bar, connecting this input shaft to the pinion. Thus, not only this channel does not require specific machining, but still the device takes advantage of a channel anyway existing in the input shaft. The solution object of the present invention then becomes particularly simple and economical, since it is limited to the arrangement of the air passage hole and the sticking of the breathable label on the outlet of this hole to the outside. It will also be noted that, regardless of the very large length of the input shaft of the direction, the "lateral" solution proposed by the present invention remains appropriate, without the need for modification, the axial channel of the shaft. entry does not have to be made differently. In any case, the invention will be better understood from the description which follows, with reference to the appended schematic drawing showing, by way of example, an embodiment of this pressure balancing device for rack and pinion steering. of a motor vehicle.

Figure 1 est une vue d'ensemble, de face, d'une direction à crémaillère, avec localisation du dispositif objet de la présente invention; Figure 2 est une vue de détail, en coupe, passant par le dispositif de la présente invention. La figure 1 représente extérieurement une direction à crémaillère de véhicule automobile. La direction comprend un carter central tubulaire 2, dans lequel est montée coulissante en direction longitudinale une crémaillère 3, symbolisée ici par son axe longitudinal. Les extrémités droite et gauche de la crémaillère 3, extérieures au carter 2, sont accouplées à des biellettes 4. Deux soufflets 5, raccordés respectivement aux deux extrémités du carter 2, recouvrent et protègent les zones d'extrémité de la crémaillère 3. Figure 1 is an overall view, front, a rack-and-pinion direction, with location of the device object of the present invention; Figure 2 is a detail view, in section, through the device of the present invention. Figure 1 shows externally a rack-and-pinion steering of a motor vehicle. The steering comprises a tubular central casing 2, in which is slidably mounted in a longitudinal direction a rack 3, symbolized here by its longitudinal axis. The right and left ends of the rack 3, external to the casing 2, are coupled to rods 4. Two bellows 5, respectively connected to the two ends of the casing 2, cover and protect the end zones of the rack 3.

La crémaillère 3 est en prise avec un pignon de direction 6 (voir aussi figure 2), lui-même lié en rotation par une interface 7 avec une colonne de direction non représentée, aboutissant au volant de conduite. De manière connue en soi, et comme le montre plus en détail la figure 2, le pignon de direction 6 est prolongé axialement par un arbre d'entrée 8, lequel traverse, avec interposition d'un joint à lèvre 9, un tablier 10 qui sépare la compartiment « moteur » 11 du véhicule concerné e l'habitacle 12 de ce même véhicule. Le tablier 10 comporte lui-même un revêtement étanche 13. D'une manière également connue, l'arbre d'entrée 8 est lié en rotation au pignon de direction 6 par l'intermédiaire d'une barre de torsion 14, disposée axialement et reçue partiellement dans un canal axial 1 de l'arbre d'entrée 8. Cet arbre d'entrée 8 comporte ainsi une partie située dans le compartiment « moteur » Il, et une partie située, avec l'interface 7, dans l'habitacle 12. Cette partie « extérieure » de l'arbre d'entrée 8, dans laquelle est localisé le dispositif de l'invention, est indiquée en A sur la figure 1 (sur laquelle n'apparaît pas le tablier). Dans l'exemple illustré, s'agissant d'une direction assistée électrique, on note aussi la présence d'un moteur électrique d'assistance 16, actionnant le pignon de direction 6 par l'intermédiaire d'un réducteur à vis sans fin 17 et roue tangente 18, ainsi que d'un capteur de couple 19 placé autour de l'arbre d'entrée 8, du côté du compartiment « moteur » 11, la direction assistée étant pilotée à partir du signal issu du capteur de couple 19 (et aussi à partir d'autres paramètres). Selon l'invention, une communication est réalisée entre l'intérieur et l'extérieur de la direction, et plus particulièrement entre l'intérieur du carter 2 d'une part et l'habitacle 11 d'autre part, de manière à autoriser une circulation d'air entre l'intérieur et l'extérieur de la direction pour éviter une déformation excessive des soufflets 5, tout en interdisant l'intrusion d'humidité. Cette communication résulte d'un trou de passage d'air 20, ménagé radialement dans l'arbre d'entrée 8, entre le canal axial 15 de cet arbre et sa surface latérale 21 cylindrique. Le trou de passage d'air 20 débouche ainsi à l'extérieur de la direction, dans l'habitacle 12 du véhicule, entre le tablier 10 et l'interface 7 avec la colonne de direction. Le débouché du trou de passage d'air 20, sur la surface latérale 21 de l'arbre d'entrée 8, est obturé par l'apposition d'une « étiquette respirante » 22, maintenue en place par collage contre la surface latérale 21 de l'arbre d'entrée 8. L'étiquette respirante 22 est par exemple réalisée en une matière textile du type « GORE-TEX » (marque enregitrée). La direction est ainsi rendue « respirante », c'est-à-dire qu'une circulation d'air est rendue possible, notamment en cas de forte variation de la température, entre l'intérieur de la direction et l'extérieur de celle-ci, au travers de l'étiquette respirante 22, du trou de passage d'air 20 et du canal axial 15, ainsi que des communications existantes à l'intérieur de la direction, dans le carter 2 et jusqu'aux deux soufflets 5. Cette direction reste toutefois étanche à l'intrusion d'humidité, grâce aux propriétés hydrophobes de l'étiquette respirante 22. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif d'équilibrage de pression qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. The rack 3 is engaged with a steering gear 6 (see also Figure 2), itself linked in rotation by an interface 7 with a steering column not shown, leading to the steering wheel. In a manner known per se, and as shown in more detail in Figure 2, the steering pinion 6 is extended axially by an input shaft 8, which passes through, with interposition of a lip seal 9, an apron 10 which separates the "engine" compartment 11 of the vehicle concerned and the passenger compartment 12 of the same vehicle. The apron 10 itself comprises a waterproof coating 13. In a manner also known, the input shaft 8 is rotatably connected to the steering pinion 6 by means of a torsion bar 14, arranged axially and partially received in an axial channel 1 of the input shaft 8. This input shaft 8 thus has a portion located in the "engine" compartment II, and a portion located with the interface 7, in the passenger compartment 12. This "outer" part of the input shaft 8, in which the device of the invention is located, is indicated at A in FIG. 1 (on which the apron does not appear). In the illustrated example, with regard to an electric power steering, there is also the presence of an electric assist motor 16, actuating the steering gear 6 by means of a worm gear 17 and a tangential wheel 18, as well as a torque sensor 19 placed around the input shaft 8, on the side of the "engine" compartment 11, the power steering being controlled from the signal coming from the torque sensor 19 ( and also from other parameters). According to the invention, a communication is made between the inside and the outside of the direction, and more particularly between the inside of the casing 2 on the one hand and the passenger compartment 11 on the other hand, so as to allow a air circulation between the inside and the outside of the direction to avoid excessive deformation of the bellows 5, while prohibiting the intrusion of moisture. This communication results from an air passage hole 20, formed radially in the input shaft 8, between the axial channel 15 of this shaft and its cylindrical side surface 21. The air passage hole 20 thus opens out of the direction, in the passenger compartment 12 of the vehicle, between the deck 10 and the interface 7 with the steering column. The outlet of the air passage hole 20, on the lateral surface 21 of the input shaft 8, is sealed by the affixing of a "breathable label" 22, held in place by gluing against the lateral surface 21 of the input shaft 8. The breathable label 22 is for example made of a textile material of the type "GORE-TEX" (registered trademark). The steering is thus made "breathable", that is to say that an air flow is made possible, especially in case of strong temperature variation, between the inside of the direction and the outside of that here, through the breathable label 22, the air passage hole 20 and the axial channel 15, as well as existing communications inside the direction, in the case 2 and up to the two bellows 5 However, this direction remains moisture-proof due to the hydrophobic properties of the breathable label 22. As is obvious, the invention is not limited to the sole embodiment of this device. pressure balancing which has been described above, by way of example; it embraces, on the contrary, all variants of implementation and application respecting the same principle.

C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - En réalisant la fixation de l'étiquette respirante sur l'arbre d'entrée, au niveau du débouché du trou de passage d'air, par tout moyen approprié; - En réalisant cette étiquette respirante en toute matière appropriée ; - En prévoyant dans l'arbre d'entrée des trous de passage d'air plus nombreux, par exemple deux trous diamétralement opposés; - En appliquant le dispositif à une direction à crémaillère dont l'arbre d'entrée serait lié de manière différente au pignon de direction, ou dont l'arbre d'entrée serait directement solidaire de ce pignon, du moment que cet arbre d'entrée est raccordé à la colonne de direction en un endroit situé à l'extérieur de la direction et notamment dans l'habitacle du véhicule ; 5 - En destinant ce dispositif à une direction à crémaillère de tout type : direction manuelle donc sans assistance, direction assistée hydraulique, direction assistée électrique avec moteur d'assistance pouvant agir au niveau de la colonne de direction ou au niveau du pignon de direction ou encore au niveau de la crémaillère. Thus, in particular, that one would not move away from the scope of the invention: - By performing the fixing of the breathable label on the input shaft, at the outlet of the passage hole d air, by any appropriate means; - By making this breathable label in any suitable material; - By providing in the input shaft of the air passage holes more numerous, for example two diametrically opposed holes; - By applying the device to a rack-and-pinion direction whose input shaft is connected differently to the steering gear, or whose input shaft is directly integral with this pinion, as long as this input shaft is connected to the steering column at a place outside the direction and in particular in the passenger compartment of the vehicle; 5 - By targeting this device to a steering rack of any type: manual steering and therefore without assistance, hydraulic power steering, power steering with assistance engine that can act at the steering column or at the steering pinion or still at the rack level.

Claims (5)

REVENDICATIONS1. Dispositif d'équilibrage de pression pour une direction à crémaillère de véhicule automobile, la direction comprenant un pignon (6) en prise avec une crémaillère (3) et un arbre d'entrée (8) prolongeant le pignon (6) vers l'extérieur, et le dispositif assurant un équilibrage entre la pression d'air à l'intérieur de la direction et la pression d'air à l'extérieur de la direction, caractérisé en ce qu'il comprend, ménagé dans ledit arbre d'entrée (8), au moins un trou de passage d'air (20) qui est en communication avec un canal axial (15) de l'arbre d'entrée (8) et qui débouche sur la surface latérale (21) de cet arbre d'entrée (8), en un point situé à l'extérieur de la direction, le débouché latéral du ou de chaque trou de passage d'air (20) étant obturé par un élément perméable à l'air mais hydrophobe, du genre « étiquette respirante »( 22), maintenu en place contre la surface latérale (21) de l'arbre d'entrée (8). REVENDICATIONS1. Pressure balancing device for a rack-and-pinion steering of a motor vehicle, the steering comprising a pinion (6) engaged with a rack (3) and an input shaft (8) extending the pinion (6) outwards , and the device ensuring a balancing between the air pressure inside the direction and the air pressure outside the direction, characterized in that it comprises, formed in said input shaft ( 8), at least one air passage hole (20) which is in communication with an axial channel (15) of the input shaft (8) and which opens onto the lateral surface (21) of this shaft. inlet (8), at a point outside the direction, the lateral outlet of the or each air passage hole (20) being closed by an air permeable but hydrophobic element, of the type " breathable label "(22) held in place against the side surface (21) of the input shaft (8). 2. Dispositif d'équilibrage de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étiquette respirante (22) est collée contre la surface latérale (21) de l'arbre d'entrée (8), au niveau du trou de passage d'air (20). Pressure-balancing device according to Claim 1, characterized in that the breathable label (22) is glued against the lateral surface (21) of the input shaft (8) at the through-hole. of air (20). 3. Dispositif d'équilibrage de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étiquette respirante (22) est enroulée sur au moins un tour complet autour de l'arbre d'entrée (8) et est collée sur elle-même, au niveau de trou de passage d'air (20). Pressure balancing device according to claim 1, characterized in that the breathable label (22) is wound on at least one complete turn around the input shaft (8) and is glued on itself. at the air passage hole (20). 4. Dispositif d'équilibrage de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étiquette respirante (22) est placée, avec le débouché du trou de passage d'air (20), dans une zone de l'arbre d'entrée (8) située à l'intérieur de l'habitacle (12) du véhicule concerné. 35 Pressure balancing device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the breathable label (22) is placed with the opening of the air passage hole (20) in a zone of the input shaft (8) located inside the passenger compartment (12) of the vehicle concerned. 35 5. Dispositif d'équilibrage de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le trou de passage d'air (20) est en communication avec le canal axial (15) de 10 15 20 25 30l'arbre d'entrée (8) qui loge au moins partiellement une barre de torsion (14), liant cet arbre d'entrée (8) au pignon (6). Pressure balancing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the air passage hole (20) is in communication with the axial channel (15) of the input shaft (8) which at least partially accommodates a torsion bar (14), connecting this input shaft (8) to the pinion (6).