FR2970231A1 - Steering control device for motor vehicle having steering wheel at level with symmetry axis of vehicle, has additional bearing arranged on housing, where bearing is adjustable transversely to longitudinal axis of housing - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE COMMANDE DE DIRECTION A CREMAILLERE POUR VEHICULE L'invention a trait à un dispositif de commande de direction à crémaillère pour véhicule, notamment pour véhicule automobile. L'invention a trait également à un véhicule équipé dudit dispositif de commande de direction. Un dispositif de commande de direction classique, tel que celui illustré au document de brevet FR 2 760 219 A1, comprend habituellement un carter généralement allongé selon un axe longitudinal logeant un barreau à crémaillère monté mobile en translation dans le carter. Le carter comprend également habituellement une roue dentée engrenant avec la partie crémaillère du barreau. Cette roue dentée est portée par un axe de commande auquel le volant du véhicule est relié en rotation, notamment via une liaison du type à cardan. La rotation de l'axe de commande va alors déplacer le barreau à crémaillère en translation dans le carter. Ce dernier est généralement monté fixe au véhicule et les deux extrémités du barreau à crémaillère dépassant de part et d'autre du carter sont reliées, respectivement, aux leviers de direction des roues avant. La roue dentée et son axe de commande sont habituellement disposés à une extrémité du carter ou à tout le moins à proximité d'une extrémité, plus précisément l'extrémité du carter qui correspond au côté du conducteur dans le véhicule. Pour la majorité des pays européens comme notamment la France, le conducteur est assis à la gauche du véhicule, ce qui veut dire que dans ce cas la roue dentée et son axe de commande sont du côté gauche du carter lorsque ce dernier est considéré dans sa position de montage dans le véhicule. Un poussoir est habituellement disposé au niveau du carter à hauteur de la roue dentée de manière à exercer une pression sur le barreau en direction de la roue dentée et à annuler le jeu éventuel qu'il pourrait y avoir entre la crémaillère et la roue dentée. Le barreau est alors maintenu en position dans le carter à une extrémité par la roue dentée et le poussoir, à la manière d'un palier, et à l'autre extrémité par un palier classique du type à guidage linéaire. Le barreau est ainsi guidé aux deux extrémités du carter. The invention relates to a rack-and-pinion steering device for a vehicle, particularly for a motor vehicle. The invention also relates to a vehicle equipped with said steering control device. A conventional steering control device, such as that illustrated in the patent document FR 2 760 219 A1, usually comprises a casing generally elongate along a longitudinal axis housing a rack bar mounted movably in translation in the housing. The housing also usually comprises a gear meshing with the rack portion of the bar. This toothed wheel is carried by a control shaft to which the steering wheel of the vehicle is connected in rotation, in particular via a connection of the cardan type. The rotation of the control shaft will then move the rack bar in translation in the housing. The latter is generally mounted fixed to the vehicle and the two ends of the rack bar protruding from both sides of the housing are connected respectively to the steering levers of the front wheels. The gear wheel and its control pin are usually arranged at one end of the housing or at least near one end, more precisely the end of the housing which corresponds to the driver's side in the vehicle. For the majority of European countries such as France, the driver sits to the left of the vehicle, which means that in this case the gear wheel and its control pin are on the left side of the housing when the latter is considered in its mounting position in the vehicle. A pusher is usually disposed at the housing at the height of the gear so as to exert pressure on the bar in the direction of the toothed wheel and to cancel any play that may exist between the rack and the toothed wheel. The bar is then held in position in the casing at one end by the toothed wheel and the pusher, in the manner of a bearing, and at the other end by a conventional bearing linear guide type. The bar is thus guided to both ends of the housing.
Dans une application où le conducteur, et donc le volant, est en position centrale, la roue dentée engrenant avec la crémaillère doit être positionnée approximativement centralement sur la longueur du carter. Le guidage peut alors se faire sur toute la longueur du carter en observant une tolérance dimensionnelle serrée au niveau de l'alésage formé dans le carter ainsi qu'au niveau du barreau. Dans le cas de fabrication en grand nombre de pièces, il est souhaitable que le dispositif soit robuste à une certaine dispersion des cotes de fabrication. In an application where the driver, and therefore the steering wheel, is in the central position, the toothed gear meshing with the rack must be positioned approximately centrally over the length of the housing. Guiding can then be done over the entire length of the housing observing a tight dimensional tolerance at the bore formed in the housing and at the bar. In the case of manufacturing in large numbers of parts, it is desirable that the device is robust to a certain dispersion of the manufacturing dimensions.
Le document de brevet DE 10 2008 041 112 Al divulgue un palier avec compensation radiale et fonction d'amortissement. Ce palier trouve son application dans une transmission d'un dispositif de commande de direction d'un véhicule. Il comprend un anneau intérieur destiné à recevoir notamment un roulement tournant, cet anneau étant disposé dans une cavité de diamètre supérieur de manière à avoir du jeu. Des moyens élastomères sont disposés entre l'anneau intérieur et la cavité de manière à pouvoir se déformer sous l'action d'efforts et de permettre un déplacement de l'anneau intérieur. L'élastomère est reçu dans un passage de la cavité et comprend un volume interne destiné à recevoir une quantité déterminée d'un autre matériau élastomère montrant des caractéristiques différentes. Cette solution permet de régler la raideur du jeu radial ainsi que d'amortir certaines vibrations. De par le déplacement radial qu'elle autorise, cette solution n'assure pas un maintien rigide mais bien un maintien élastique. Cette solution ne semble pas particulièrement adaptée au guidage du barreau à crémaillère d'un dispositif de commande de direction. DE 10 2008 041 112 A1 discloses a bearing with radial compensation and damping function. This bearing finds its application in a transmission of a steering control device of a vehicle. It comprises an inner ring intended to receive in particular a rotating bearing, this ring being arranged in a cavity of greater diameter so as to have play. Elastomeric means are arranged between the inner ring and the cavity so as to be able to deform under the action of efforts and allow movement of the inner ring. The elastomer is received in a passage of the cavity and includes an internal volume for receiving a determined amount of another elastomeric material having different characteristics. This solution makes it possible to adjust the stiffness of the radial clearance as well as to dampen certain vibrations. Due to the radial displacement that it allows, this solution does not provide a rigid support but an elastic support. This solution does not seem particularly suitable for guiding the rack bar of a steering control device.
L'invention a pour objectif de proposer un dispositif de commande de direction d'un véhicule palliant au moins un des inconvénients sus mentionnés. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un dispositif de commande de direction adapté pour un véhicule dont le volant est approximativement au niveau de l'axe de symétrie du véhicule et économique à produire. The object of the invention is to propose a steering device for a vehicle that overcomes at least one of the disadvantages mentioned above. More specifically, the invention aims to provide a steering control device adapted for a vehicle whose steering wheel is approximately at the axis of symmetry of the vehicle and economic to produce.
L'invention a pour objet un dispositif de commande de direction d'un véhicule, comprenant un carter généralement allongé selon un axe longitudinal; un barreau à crémaillère monté coulissant dans le carter selon son axe longitudinal; un axe de commande monté transversalement sur le carter et coopérant avec le barreau à crémaillère; un premier palier disposé sur le carter d'un côté de l'axe de commande et destiné à supporter en translation le barreau à crémaillère; remarquable en ce qu'il comprend, en outre, un deuxième palier disposé sur le carter de l'autre côté de l'axe de commande, le deuxième palier étant apte à être ajusté transversalement à l'axe longitudinal du carter. En référence au dispositif de commande de direction à crémaillère du type connu décrit précédemment, le fait d'éloigner la roue dentée de commande du barreau à crémaillère de l'extrémité du carter vers le centre rend la présence d'un palier à cette extrémité intéressante. En effet, le barreau va sinon être en porte-à-faux depuis la roue dentée et son poussoir jusqu'à son extrémité. Le barreau va ainsi être guidé par trois paliers, à savoir les deux paliers d'extrémités et la roue dentée avec le poussoir jouant notamment le rôle d'un palier. Il en résulte une hyperstaticité du barreau. Les efforts du poussoir sur le barreau en direction de la roue dentée, et plus particulièrement l'usure de la roue dentée et de la crémaillère proprement dite risquent de faire fléchir le barreau et d'augmenter les efforts de coulissement du barreau au-delà de valeurs acceptables. Le fait de prévoir un deuxième palier flottant ou encore apte à être réglé avec immobilisation en fin de fabrication après le réglage du poussoir de direction permet de garantir un parfait alignement des trois guidages sans toutefois avoir à ajuster (par façonnage) des éléments du dispositif. Le deuxième palier est conçu pour être monté flottant de manière à pouvoir être ajusté et ensuite fixé rigidement au carter une fois l'ajustement opéré. La capacité d'ajustement peut être de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, voire de quelques millimètres. Selon un mode avantageux de l'invention, le deuxième palier est à une extrémité du carter. Selon un autre mode avantageux de l'invention, le premier palier est à une extrémité du carter. The invention relates to a steering device of a vehicle, comprising a casing generally elongate along a longitudinal axis; a rack bar slidably mounted in the housing along its longitudinal axis; a control shaft mounted transversely on the housing and cooperating with the rack-and-pinion; a first bearing disposed on the casing on one side of the control shaft and intended to support in translation the rack bar; remarkable in that it comprises, in addition, a second bearing disposed on the housing on the other side of the control shaft, the second bearing being adapted to be fitted transversely to the longitudinal axis of the housing. With reference to the rack-and-pinion steering device of the known type described above, moving the control gear from the rack-and-pinion bar from the end of the casing towards the center makes the presence of a bearing at this end interesting. . Indeed, the bar will otherwise be cantilevered from the toothed wheel and its pusher to its end. The bar will thus be guided by three bearings, namely the two end bearings and the toothed wheel with the pusher playing in particular the role of a bearing. This results in a hyperstaticity of the bar. The forces of the pusher on the bar in the direction of the gear wheel, and more particularly the wear on the gear wheel and the rack itself, may bend the bar and increase the sliding forces of the bar beyond acceptable values. The fact of providing a second floating bearing or still able to be adjusted with immobilization at the end of manufacture after the adjustment of the steering pusher ensures a perfect alignment of the three guides without having to adjust (by shaping) the elements of the device. The second bearing is designed to be mounted floating so that it can be adjusted and then fixed rigidly to the housing once the adjustment is made. The adjustment capacity can be of the order of a few tenths of a millimeter, or even a few millimeters. According to an advantageous embodiment of the invention, the second bearing is at one end of the housing. According to another advantageous embodiment of the invention, the first bearing is at one end of the housing.
Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, l'axe de commande est à distance des premier et deuxième paliers, préférentiellement approximativement à mi-chemin entre les premier et deuxième paliers. La distance entre l'axe de commande et les premier et deuxième paliers est typiquement supérieure ou égale à un quart de la longueur du carter. According to another advantageous embodiment of the invention, the control shaft is remote from the first and second bearings, preferably approximately halfway between the first and second bearings. The distance between the control shaft and the first and second bearings is typically greater than or equal to a quarter of the length of the housing.
Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la tige de commande comprend une roue dentée coopérant directement avec la crémaillère et le carter comprend des moyens élastiques pressant la crémaillère contre la roue dentée. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le deuxième palier comprend une première bride et le carter comprend une deuxième bride au niveau du deuxième palier, apte à coopérer avec la première bride. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la première et/ou la deuxième bride comprend un ou plusieurs trous dont la taille et/ou la forme permettent un ajustement transversalement à l'axe longitudinal du carter. According to another advantageous embodiment of the invention, the control rod comprises a gear wheel cooperating directly with the rack and the casing comprises elastic means pressing the rack against the gear wheel. According to another advantageous embodiment of the invention, the second bearing comprises a first flange and the housing comprises a second flange at the second bearing, adapted to cooperate with the first flange. According to another advantageous embodiment of the invention, the first and / or second flange comprises one or more holes whose size and / or shape allow an adjustment transverse to the longitudinal axis of the housing.
Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le deuxième palier est ajustable par rapport au carter dans un plan généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal du carter. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le premier palier est ajustable transversalement à l'axe longitudinal du carter. Notamment en cas de tolérance de réalisation assez large, il est envisageable de prévoir que le premier palier soit lui aussi ajustable, similairement au deuxième palier. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le deuxième palier comprend des moyens de fixations d'un soufflet de protection de l'intérieur du carter. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : La figure 1(a) est une vue en projection d'un dispositif de commande de direction conforme à l'invention. La figure 1(b) est une vue en coupe selon B-B d'un dispositif de commande de direction conforme à l'invention. According to yet another advantageous embodiment of the invention, the second bearing is adjustable relative to the housing in a plane generally perpendicular to the longitudinal axis of the housing. According to yet another advantageous embodiment of the invention, the first bearing is adjustable transversely to the longitudinal axis of the housing. In particular, in the case of a fairly wide implementation tolerance, it is conceivable to provide that the first bearing is also adjustable, similarly to the second level. According to yet another advantageous embodiment of the invention, the second bearing comprises means for attaching a bellows for protecting the inside of the casing. Other features and advantages of the present invention will be better understood from the description and the drawings, of which: FIG. 1 (a) is a projection view of a steering control device according to the invention . Figure 1 (b) is a sectional view along B-B of a steering control device according to the invention.
La figure 2 est une vue agrandie de l'extrémité gauche de la figure 1(b). Le dispositif de commande de direction illustré aux figures 1(a) et 1(b) comprend un carter 4 généralement allongé et cylindrique selon un axe longitudinal. Le carter 4 est traversé par un barreau 8 selon l'axe longitudinal, le barreau sortant de part et d'autre du carter. Il comporte deux extrémités 14 et 16 destinées, chacune, à être reliée à un bras de direction d'une roue avant. Le barreau est de section généralement circulaire. Il est pourvu d'une denture du type crémaillère s'étendant sur une partie généralement centrale du barreau. Le carter 4 comprend approximativement en son milieu également un palier supportant un axe de commande 6 et une roue dentée 18 rigidement liée à l'axe de commande 6. Cette roue dentée 18 est en prise avec la partie crémaillère du barreau 4. Un logement 20 est prévu dans le carter, à hauteur de la roue dentée 18 et du côté du barreau opposé à celui de la roue dentée 18. Un poussoir est destiné à être monté dans le logement 20 de sorte à pouvoir exercer un effort élastique sur le barreau en direction de la roue dentée 18. Cette mesure a pour objectif d'annuler tout jeu entre la roue dentée 18 et la crémaillère. La présence d'un jeu à ce niveau est susceptible en effet de générer un sentiment d'imprécision de la direction notamment lors d'inversion du sens de rotation du volant et, partant, de la tige de commande 6. Le carter 4 comprend un premier palier 10 à une extrémité et un deuxième palier 12 à l'autre extrémité. Le premier palier 10 est fixe par rapport au carter 4. Il comprend une bague de guidage 22 logée dans le palier 10. Cette bague est dans un matériau compatible d'un point de vue tribologique avec le barreau de manière à assurer un guidage précis sans usure ni forces de frottement importantes. Le deuxième palier 12 est rapporté sur le carter 4 de manière à permettre un ajustement dans un plan généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif. La partie gauche du dispositif de commande de direction de la figure 1(b) est illustrée de manière agrandie à la figure 2. On peut y observer que le palier 12 comprend une première face de montage 24 et que le carter 4 comprend une deuxième face de montage 26 destinée à venir en contact avec la première face 24. Figure 2 is an enlarged view of the left end of Figure 1 (b). The steering control device illustrated in Figures 1 (a) and 1 (b) comprises a casing 4 generally elongated and cylindrical along a longitudinal axis. The housing 4 is traversed by a bar 8 along the longitudinal axis, the bar out on either side of the housing. It has two ends 14 and 16 each intended to be connected to a steering arm of a front wheel. The bar is of generally circular section. It is provided with a toothed rack type extending over a generally central portion of the bar. The housing 4 comprises approximately in its middle also a bearing supporting a control shaft 6 and a gear 18 rigidly connected to the control shaft 6. This gear 18 is engaged with the rack portion of the bar 4. A housing 20 is provided in the housing, at the level of the toothed wheel 18 and the side of the bar opposite that of the gear wheel 18. A pusher is intended to be mounted in the housing 20 so as to exert an elastic force on the bar in direction of the gear wheel 18. This measure aims to cancel any clearance between the toothed wheel 18 and the rack. The presence of a game at this level is likely to generate a sense of inaccuracy of the steering, especially when reversing the direction of rotation of the wheel and, therefore, the control rod 6. The casing 4 comprises a first bearing 10 at one end and a second bearing 12 at the other end. The first bearing 10 is fixed relative to the casing 4. It comprises a guide ring 22 housed in the bearing 10. This ring is made of a tribologically compatible material with the bar so as to ensure precise guidance without wear or significant frictional forces. The second bearing 12 is attached to the casing 4 so as to allow adjustment in a plane generally perpendicular to the longitudinal axis of the device. The left part of the steering control device of FIG. 1 (b) is illustrated in an enlarged manner in FIG. 2. It can be seen that the bearing 12 comprises a first mounting face 24 and that the housing 4 comprises a second face. mounting 26 intended to come into contact with the first face 24.
Ces deux faces sont conçues pour permettre un ajustement dans un plan généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal du carter et du dispositif. Les deux faces de montage 24 et 26 sont préférentiellement des brides de montage avec des trous (non visibles) destinés à recevoir des vis de fixation permettant un ajustement des deux brides l'une par rapport à l'autre dans leur plan de contact. Le palier 12 comprend également une partie en forme de manchon 28 dirigé vers l'extrémité correspondante 14 du barreau, destiné à recevoir un soufflet de protection de l'intérieur du dispositif. These two faces are designed to allow adjustment in a plane generally perpendicular to the longitudinal axis of the housing and the device. The two mounting faces 24 and 26 are preferably mounting flanges with holes (not visible) for receiving fixing screws allowing adjustment of the two flanges relative to each other in their contact plane. The bearing 12 also comprises a sleeve-shaped portion 28 directed towards the corresponding end 14 of the bar, intended to receive a bellows for protecting the inside of the device.
Les mesures décrites de réglage du deuxième palier 12 permettent un alignement précis du premier palier 10, du support du barreau assuré par la roue dentée 18 et son poussoir et du deuxième palier 12. En effet, ces trois paliers ou supports du barreau forment une hyperstaticité susceptible, en cas de léger désalignement de ces trois éléments, de générer des efforts de flexion au barreau et, partant, des efforts de frottement au niveau des paliers et de la roue dentée et de son poussoir. Ces efforts sont susceptibles de générer des efforts de commande trop importante et également une usure prématurée des paliers. Lors de l'assemblage du dispositif de commande de direction, le deuxième palier est monté flottant et n'est fixé au carter qu'en fin d'assemblage lorsque le barreau est en position dans le premier palier et sur la roue dentée et son poussoir. De la sorte les trois éléments constitués par le premier palier, la roue dentée et son poussoir et le deuxième palier sont parfaitement alignés. Il est à noter que le montage flottant et ajustable du deuxième palier peut être réalisé de plusieurs manières. En effet, le plan d'ajustement ne doit pas nécessairement être parfaitement perpendiculaire à l'axe longitudinal. En effet, il lui suffit d'être transversal audit axe. Le montage du palier au moyen des brides de fixation peut être réalisé d'autres manières équivalentes, comme par exemple par un système à excentrique. The described measures of adjustment of the second bearing 12 allow precise alignment of the first bearing 10, the support of the bar provided by the toothed wheel 18 and its pusher and the second bearing 12. In fact, these three bearings or supports of the bar form a hyperstaticity susceptible, in case of slight misalignment of these three elements, to generate bending forces to the bar and, therefore, the friction forces at the bearings and the toothed wheel and its pusher. These efforts are likely to generate excessive control efforts and also premature wear bearings. When assembling the steering control device, the second bearing is mounted floating and is fixed to the housing at the end of assembly when the bar is in position in the first bearing and on the gear wheel and its pusher . In this way the three elements constituted by the first bearing, the toothed wheel and its pusher and the second bearing are perfectly aligned. It should be noted that the floating and adjustable mounting of the second bearing can be achieved in several ways. Indeed, the adjustment plan does not necessarily have to be perfectly perpendicular to the longitudinal axis. Indeed, it is sufficient for it to be transversal to said axis. The mounting of the bearing by means of the clamps can be achieved in other equivalent ways, such as for example by an eccentric system.
Il est également à noter que l'axe de commande (6) ne doit pas nécessairement être disposé au milieu du carter. En effet, l'hyperstaticité est susceptible d'être générée par toute position de l'axe de commande, et donc de la roue dentée de commande de la crémaillère et de son poussoir, intermédiaire entre les deux paliers d'extrémité. It should also be noted that the control shaft (6) need not be placed in the middle of the housing. Indeed, the hyperstaticity is likely to be generated by any position of the control shaft, and therefore the toothed control wheel of the rack and its pusher, intermediate between the two end bearings.
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