WO2004020877A1 - Poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile - Google Patents

Poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile Download PDF

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Philippe Beauchamp
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Koyo Steering Europe (K.S.E.)
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    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/26—Racks
    • F16H55/28—Special devices for taking up backlash
    • F16H55/283—Special devices for taking up backlash using pressure yokes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B62D3/123—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by pressure yokes

Definitions

  • the present invention relates, in general, to steering systems for motor vehicles. It relates, more particularly, to the mechanical rack-and-pinion directions, provided with a device known as a "push line" which ensures permanent contact of the rack with the steering pinion, by compensating for the play. Even more specifically, the invention is concerned with the structure of the pusher proper of such a device, that is to say the part which, urged by elastic means, comes to bear against the back of the rack, to apply it against the steering gear, said pusher being guided in sliding in the steering casing, or in a tubular part integral with this steering casing.
  • the pusher itself has a cylindrical, smooth side face which cooperates with the steering casing or with a tubular part integral with this steering casing.
  • the present invention aims to avoid these drawbacks, therefore to eliminate the radial clearance between the pusher and the steering casing, so as to reduce noise, by a simple and economical technical solution.
  • the invention essentially relates to a pusher for rack-and-pinion steering of a motor vehicle, as specified in the introduction, which pusher is provided, at its periphery, with elastic support tabs, which cooperate with the inner wall of the steering casing, or of the tubular part integral with this casing, in which said pusher is guided in sliding.
  • the elastic support tabs are made in one piece, in particular by molding, with the body of the pusher.
  • These elastic support tabs preferably comprise a first series of tabs distributed around the pusher, towards its end remote from the rack, and a second series of tabs distributed around the pusher, towards its end resting on the rack.
  • Each of the two series of elastic support tabs advantageously comprises tabs regularly distributed around the pusher, for example four tabs, distributed at regular angular intervals of 90 °, the pusher being in this case provided, in total, with eight tabs '' elastic support.
  • each elastic support tongue takes place, at least partially, in a corresponding recess hollowed out in the body of the pusher, the tongue having, due to its elasticity, mobility relative to the corresponding recess, allowing it to be more or less pressed into this recess.
  • each recess advantageously presenting itself as a groove formed at the periphery of the pusher, parallel to its axis, the corresponding tongue comprises an arm attached to one end of the groove and extending in the longitudinal direction of this groove, and an enlarged head formed at the free end of the arm, this head cooperating with the inner wall of the steering casing or of the tubular part integral with this casing.
  • the support tabs pressed elastically against the inner wall of the steering casing, eliminate the radial clearance between the pusher and the casing, and therefore avoid noise due to the lateral movements of the pusher.
  • the support tabs are more or less strongly constrained, which slows down the axial movement of the pusher, and also reduces noise. generated by this axial displacement.
  • the noise reduction is obtained without any additional part.
  • the number and arrangement of the support tabs ensure balanced, centered and precise mounting and guidance of the pusher.
  • Figure 1 is an axial sectional view of a rack pusher direction line
  • Figure 2 is a side view of the pusher according to the invention, on a larger scale
  • Figure 3 is an end view of the pusher of Figure 2;
  • Figure 4 is a partial sectional view of this pusher, on an even larger scale, showing the detail of a support tab, in the free state;
  • Figure 6 is a view similar to Figure 4, but showing the tongue in the bent state, bearing on the steering housing.
  • FIG. 1 partially represents a rack-and-pinion steering of a motor vehicle, and it shows in particular the casing 2 housing the steering pinion 3 and the rack 4, the toothing of which 4a engages the pinion 3, coupled to the steering column (not shown).
  • the steering casing 2 has a tubular part 2a, open towards the outside, the central axis A of which extends orthogonally to the respective axes of the pinion 3 and the rack 4.
  • the tubular part 2a has a cylindrical inner wall 2b, smooth.
  • the elements of the pusher line, described below, are housed inside the tubular part 2a of the casing 2.
  • These elements include a pusher proper 5, guided in sliding along the axis A in the tubular part 2a.
  • a pusher proper 5 guided in sliding along the axis A in the tubular part 2a.
  • the pusher 5 comes into contact with this back 4b directly, or by means of a support pad.
  • the tubular part 2a of the casing 2 is closed by an adjusting screw
  • a spring 7, or other elastic element, is compressed between the adjusting screw 6 and the pusher 5, the spring 7 being partially housed in a central recess 8 of the pusher 5.
  • the pusher 5 has a cylindrical lateral surface 9, which extends between a planar end 10, remote from the rack 4, and a concave profile end 11, adapted to the back 4b of the rack 4 and supported on this rack 4 by the thrust of the spring 7.
  • the cylindrical lateral surface 9 of the pusher 5 has a diameter d, slightly less than the inside diameter D of the part tubular 2a of the casing 2.
  • a radial clearance e is thus present between the body of the pusher 5, on the one hand, and the inner wall 2b of the tubular part 2a, on the other hand - see in particular Figure 6.
  • the central recess 8 of the pusher 5 opens onto the flat end 10 of this pusher 5.
  • the pusher 5 is provided, at its periphery, with several elastic tongues 12 which, when this pusher 5 is mounted, cooperate with the inner wall 2b of the tubular part 2a of the casing 2, coming to bear against this wall 2b.
  • the elastic support tongues 12 are a total of eight; they include a first series of four tabs 12, distributed around the pusher 5 towards its end 10 remote from the rack 4, and a second series of four tabs 12, distributed around the pusher 5 towards its end 11 supported on the back 4b of the rack 4. In each series, the four tabs 12 are distributed at regular angular intervals of 90 °.
  • each tongue 12 takes place, partially, in a corresponding recess 13 which is hollowed out in the body of the pusher 5.
  • Each recess 13 is in the form of a short groove of rectangular section (see in particular Figures 3 and 5), which extends parallel to the axis A of the pusher 5.
  • the recesses 13 are thus hollowed out in the cylindrical lateral surface 9 of the pusher 5, four of these recesses 13 also opening at the end 10 of the pusher 5, and the other four recesses 13 emerging at the opposite end 11 of the pusher 5.
  • Each tongue 12 comprises, as shown in Figures 4 and 6, an arm 12a terminated by an enlarged head 12b.
  • the arm 12a is attached to the body of the pusher 5, at one end of the groove (recess) 13, and it extends in the longitudinal direction of this groove 13, that is to say substantially parallel to the axis of the pusher 5.
  • the enlarged head 12b formed at the free end of the arm 12a, has a rounded profile, which is turned towards the outside (radially) of the pusher 5.
  • a gap 14 remains between each tongue 12 and the wall of the corresponding recess 13, to authorize the bending of this tongue 12.
  • the tongue 12 In the free state, as shown in FIG. 4, the tongue 12 extends parallel to the axis of the pusher 5, the gap 14 between this tongue 12 and the bottom of the groove (recess) 13 then having its value Max.
  • the movement of the pusher 5 according to the axis A is more or less braked, which also reduces the noise generated by this axial movement.

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Abstract

Le poussoir (5), sollicité par un ressort (7) ou autre élément élastique, vient en appui contre le dos (4b) de la crémaillère (4), pour l'appliquer contre le pignon de direction (3), ce poussoir (5) étant guidé en coulissement dans le carter de direction (2), ou dans une partie tubulaire (2a) solidaire du carter (2). Selon l'invention, le poussoir (5) est pourvu, à sa périphérie, de languettes d'appui élastiques (12) qui coopèrent avec la paroi intérieure (2b) du carter (2) ou de sa partie tubulaire (2a). Les languettes (12) suppriment le jeu radial entre le poussoir (5) et la paroi (2b), et elles évitent ainsi les bruits dus aux mouvements latéraux du poussoir (5).

Description

Poussoir pour 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 mécaniques à crémaillère, pourvues d'un dispositif dit "ligne poussoir" qui assure un contact permanent de la crémaillère avec le pignon de direction, en compensant les jeux. Encore plus spécialement, l'invention s'intéresse à la structure du poussoir proprement dit d'un tel dispositif, c'est-à- dire la pièce qui, sollicitée par des moyens élastiques, vient en appui contre le dos de la crémaillère, pour l'appliquer contre le pignon de direction, ledit poussoir étant guidé en coulissement dans le carter de direction, ou dans une partie tubulaire solidaire de ce carter de direction.
De manière généralement connue, pour assurer une transmission régulière, précise et silencieuse du mouvement entre la colonne de direction et le mécanisme à crémaillère de la direction, on prévoit une telle ligne poussoir. Des exemples de lignes poussoir connues sont donnés par la demande de brevet N° FR 2663284, et par les demandes de brevets N° EP 0758605, N° EP 0860345 et N° EP 1136342.
Habituellement, le poussoir lui-même possède une face latérale cylindrique, lisse, qui coopère avec le carter de direction ou avec une partie tubulaire solidaire de ce carter de direction.
Il en résulte un jeu radial, entre le poussoir, d'une part, et la paroi intérieure du carter de direction ou de la partie tubulaire solidaire de ce carter, d'autre part. En raison de ce jeu radial, le poussoir effectue des mouvements latéraux, eux-mêmes générateurs de bruits indésirables, notamment lors d'un changement de sens de déplacement de la crémaillère.
La présente invention vise à éviter ces inconvénients, donc à supprimer le jeu radial entre le poussoir et le carter de direction, de manière à réduire les bruits, par une solution technique simple et économique. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile, tel que précisé en introduction, lequel poussoir est pourvu, à sa périphérie, de languettes d'appui élastiques, qui coopèrent avec la paroi intérieure du carter de direction, ou de la partie tubulaire solidaire de ce carter, dans lequel est guidé en coulissement ledit poussoir. Avantageusement, les languettes d'appui élastiques sont réalisées d'une seule pièce, notamment par moulage, avec le corps du poussoir.
Ces languettes d'appui élastiques comprennent, de préférence, une première série de languettes réparties autour du poussoir, vers son extrémité éloignée de la crémaillère, et une seconde série de languettes réparties autour du poussoir, vers son extrémité appuyée sur la crémaillère. Chacune des deux séries de languettes d'appui élastiques comprend avantageusement des languettes régulièrement réparties autour du poussoir, par exemple quatre languettes, réparties à des intervalles angulaires réguliers de 90°, le poussoir étant dans ce cas pourvu, au total, de huit languettes d'appui élastiques.
Selon un mode de réalisation particulier, chaque languette d'appui élastique prend place, au moins partiellement, dans un évidement correspondant creusé dans le corps du poussoir, la languette possédant, du fait de son élasticité, une mobilité relativement à l'évidement correspondant, lui permettant d'être plus ou moins enfoncée dans cet évidement.
Chaque évidement se présentant avantageusement comme une rainure ménagée à la périphérie du poussoir, parallèlement à son axe, la languette correspondante comprend un bras rattaché à une extrémité de la rainure et s'étendant dans la direction longitudinale de cette rainure, et une tête élargie formée à l'extrémité libre du bras, cette tête coopérant avec la paroi intérieure du carter de direction ou de la partie tubulaire solidaire de ce carter.
Les languettes d'appui, pressées élastiquement contre la paroi intérieure du carter de direction, suppriment le jeu radial entre le poussoir et le carter, et donc évitent les bruits dus aux mouvements latéraux du poussoir. De plus, en ajustant la différence entre le diamètre extérieur du poussoir et le diamètre intérieur du carter de direction, on contraint plus ou moins fortement les languettes d'appui, ce qui freine le déplacement axial du poussoir, et permet de réduire aussi les bruits engendrés par ce déplacement axial.
Dans la mesure où les languettes d'appui sont réalisées d'une seule pièce avec le corps du poussoir, la réduction des bruits est obtenue sans aucune pièce supplémentaire.
Le nombre et la disposition des languettes d'appui assurent un montage et un guidage équilibrés, centrés et précis du poussoir.
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 ce poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile :
La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une ligne poussoir de direction à crémaillère ; La figure 2 est une vue de côté du poussoir conforme à l'invention, à plus grande échelle ;
La figure 3 est une vue en bout du poussoir de la figure 2 ;
La figure 4 est une vue partielle en coupe de ce poussoir, à encore plus grande échelle, montrant le détail d'une languette d'appui, à l'état libre ; La figure 6 est une vue similaire à la figure 4, mais montrant la languette à l'état fléchi, en appui sur le carter de direction.
La figure 1 représente partiellement une direction à crémaillère de véhicule automobile, et elle montre notamment le carter 2 logeant le pignon de direction 3 et la crémaillère 4, dont la denture 4a vient en prise avec le pignon 3, accouplé à la colonne de direction (non représentée).
Le carter de direction 2 possède une partie tubulaire 2a, ouverte vers l'extérieur, dont l'axe central A s'étend orthogonalement aux axes respectifs du pignon 3 et de la crémaillère 4. La partie tubulaire 2a possède une paroi intérieure 2b cylindrique, lisse. Les éléments de la ligne poussoir, décrits ci-après, sont logés à l'intérieur de la partie tubulaire 2a du carter 2.
Ces éléments comprennent un poussoir proprement dit 5, guidé en coulissement suivant l'axe A dans la partie tubulaire 2a. De forme adaptée au profil du dos 4b de la crémaillère 4, le poussoir 5 vient en contact avec ce dos 4b directement, ou par l'intermédiaire d'un patin d'appui.
La partie tubulaire 2a du carter 2 est fermée par une vis de réglage
6, qui est vissée dans un taraudage de cette partie tubulaire 2a. Un ressort 7, ou autre élément élastique, est comprimé entre la vis de réglage 6 et le poussoir 5, le ressort 7 étant logé partiellement dans un évidement central 8 du poussoir 5.
Représenté plus en détails aux figures 2 et suivantes, le poussoir 5 possède une surface latérale cylindrique 9, qui s'étend entre une extrémité plane 10, éloignée de la crémaillère 4, et une extrémité à profil concave 11 , adaptée au dos 4b de la crémaillère 4 et appuyée sur cette crémaillère 4 par la poussée du ressort 7. La surface latérale cylindrique 9 du poussoir 5 possède un diamètre d, légèrement inférieur au diamètre intérieur D de la partie tubulaire 2a du carter 2. Un jeu radial e est ainsi présent entre le corps du poussoir 5, d'une part, et la paroi intérieure 2b de la partie tubulaire 2a, d'autre part - voir en particulier la figure 6. L'évidement central 8 du poussoir 5 débouche sur l'extrémité plane 10 de ce poussoir 5. Le poussoir 5 est pourvu, à sa périphérie, de plusieurs languettes élastiques 12 qui, lorsque ce poussoir 5 est monté, coopèrent avec la paroi intérieure 2b de la partie tubulaire 2a du carter 2, en venant en appui contre cette paroi 2b.
Dans l'exemple illustré au dessin, les languettes d'appui élastiques 12 sont au nombre total de huit ; elles comprennent une première série de quatre languettes 12, réparties autour du poussoir 5 vers son extrémité 10 éloignée de la crémaillère 4, et une seconde série de quatre languettes 12, réparties autour du poussoir 5 vers son extrémité 11 appuyée sur le dos 4b de la crémaillère 4. Dans chaque série, les quatre languettes 12 sont réparties à des intervalles angulaires réguliers de 90°.
Les différentes languettes d'appui élastiques 12 sont réalisées d'une seule pièce, notamment par moulage, avec le corps du poussoir 5, l'ensemble étant constitué en une matière moulable possédant une élasticité appropriée. Plus particulièrement, chaque languette 12 prend place, partiellement, dans un évidement correspondant 13 qui est creusé dans le corps du poussoir 5. Chaque évidement 13 se présente comme une courte rainure de section rectangulaire (voir en particulier les figures 3 et 5), qui s'étend parallèlement à l'axe A du poussoir 5. Les évidements 13 sont ainsi creusés dans la surface latérale cylindrique 9 du poussoir 5, quatre de ces évidements 13 débouchant aussi à l'extrémité 10 du poussoir 5, et les quatre autres évidements 13 débouchant à l'extrémité opposée 11 du poussoir 5.
Chaque languette 12 comprend, comme le montrent les figures 4 et 6, un bras 12a terminé par une tête élargie 12b. Le bras 12a est rattaché au corps du poussoir 5, à une extrémité de la rainure (évidement) 13, et il s'étend dans la direction longitudinale de cette rainure 13, c'est-à-dire de façon sensiblement parallèle à l'axe du poussoir 5. La tête élargie 12b, formée à l'extrémité libre du bras 12a, possède un profil arrondi, qui est tourné vers l'extérieur (radialement) du poussoir 5. Un interstice 14 subsiste entre chaque languette 12 et la paroi de l'évidement 13 correspondant, pour autoriser la flexion de cette languette 12. A l'état libre, comme le montre la figure 4, la languette 12 s'étend parallèlement à l'axe du poussoir 5, l'interstice 14 entre cette languette 12 et le fond de la rainure (évidement) 13 ayant alors sa valeur maximale.
Par contre, lorsque le poussoir 5 est monté à l'intérieur de la partie tubulaire 2a du carter 2, comme le montre la figure 6, la tête 12b de la languette 12 étant appuyée contre la paroi intérieure 2b de cette partie tubulaire 2a, le bras 12a de la languette 12 est fléchi élastiquement, en se rapprochant du fond de la rainure (évidement) 13, l'interstice 14 se trouvant alors réduit. Le même genre de flexion étant obtenu pour toutes les (huit) languettes 12, celles-ci suppriment le jeu radial e entre le corps du poussoir 5 et la paroi intérieure 2b de la partie tubulaire 2a, et évitent ainsi les bruits dus aux mouvements latéraux du poussoir 5. De plus, selon la différence entre le diamètre intérieur D de la partie tubulaire 2a et le diamètre extérieur d du corps du poussoir 5, et en fonction de l'élasticité des languettes 12, le déplacement du poussoir 5 suivant l'axe A se trouve plus ou moins freiné, ce qui réduit aussi les bruits générés par ce déplacement axial.
La ligne poussoir, précédemment décrite, est applicable à des directions à crémaillères manuelles, et aussi à des directions assistées. L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées :
- en réalisant le poussoir avec des languettes d'appui élastiques en nombre différent de celui indiqué dans l'exemple décrit et illustré ;
- en modifiant la structure de la ligne poussoir, en ce qui concerne les éléments autres que le poussoir proprement dit, par exemple en remplaçant le ressort hélicoïdal par des moyens élastiques de tout type, ou en remplaçant la vis de réglage par un moyen de réglage quelconque ;
- en réalisant la partie tubulaire, logeant la ligne poussoir, non pas d'une seule pièce avec le carter de direction, mais comme un carter secondaire, fixé solidairement au carter de direction.

Claims

REVENDICATIONS
1. Poussoir pour direction à crémaillère de véhicule automobile, ce poussoir (5) étant sollicité par des moyens élastiques (7) et venant en appui contre le dos (4b) de la crémaillère (4), pour l'appliquer contre le pignon de direction (3), ledit poussoir (5) étant guidé en coulissement dans le carter de direction (2), ou dans une partie tubulaire (2a) solidaire de ce carter de direction (2), caractérisé en ce qu'il est pourvu, à sa périphérie (9), de languettes d'appui élastiques (12) qui coopèrent avec la paroi intérieure (2b) du carter de direction (2), ou de la partie tubulaire (2a) solidaire de ce carter (2), dans lequel est guidé en coulissement ledit poussoir (5).
2. Poussoir pour direction à crémaillère selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les languettes d'appui élastiques (12) sont réalisées d'une seule pièce, notamment par moulage, avec le corps du poussoir (5).
3. Poussoir pour direction à crémaillère selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les languettes d'appui élastiques (12) comprennent une première série de languettes (12) réparties autour du poussoir (5), vers son extrémité (10) éloignée de la crémaillère (4), et une seconde série de languettes (12) réparties autour du poussoir (5), vers son extrémité (11) appuyée sur la crémaillère (4).
4. Poussoir pour direction à crémaillère selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des deux séries de languettes d'appui élastiques (12) comprend des languettes (12) régulièrement réparties autour du poussoir (5), par exemple quatre languettes (12), réparties à des intervalles angulaires réguliers de 90°, le poussoir (5) étant dans ce cas pourvu, au total, de huit languettes d'appui élastiques (12).
5. Poussoir pour direction à crémaillère selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque languette d'appui élastique (12) prend place, au moins partiellement, dans un évidement (13) correspondant, creusé dans le corps du poussoir (5), la languette (12) possédant, du fait de son élasticité, une mobilité relativement à l'évidement (13) correspondant, lui permettant d'être plus ou moins enfoncée dans cet évidement (13).
6. Poussoir pour direction à crémaillère selon l'ensemble des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que chaque évidement (13) se présente comme une rainure ménagée à la périphérie (9) du poussoir (5), parallèlement à son axe (A), et en ce que la languette (12) correspondante comprend un bras (12a) rattaché à une extrémité de la rainure (13) et s'étendant dans la direction longitudinale de cette rainure (13), et une tête élargie (12b) formée à l'extrémité libre du bras (12a), cette tête (12b) coopérant avec la paroi intérieure (2b) du carter de direction (2) ou de la partie tubulaire (2a) solidaire de ce carter (2).
7. Poussoir pour direction à crémaillère selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tête élargie (12b) de chaque languette d'appui élastique (12) possède un profil arrondi, qui est tourné vers l'extérieur du poussoir (5).
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