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" PERFECTIONNEMENTS APPORTES AU MECANISME DE DIRCTION
DES VEHICULES A MOTEUR "
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La présente invention a pour objet un mécanis- me de direction pour véhicule à moteur, du type à cré- maillère et à pignon, autrement dit, un mécanisme de ' direction comprenant des bras \de direction sur les en- sembles d'essieu de roue porteuse-avant, une crémaillè- re montée de manière à pouvoir prendre un mouvement de va-et-vient transversal par rapport au véhicule, une paire de bielles transversales à poussée et à'traction formant des liaisons entre la crémaillère et les bras de direction, chaque bielle portant des liaisons à pi- vot aux deux extrémités,-une colonne de direction et un pignon denté engrenant avec la crémaillère,
ce pi-' gnon pouvant tourner sous l'action de la colonne de di rection, et la disposition étant telle que, quand le conducteur du véhicule fait tourner la colonne de direc- tion d'un certain angle, le pignon déplace la crémail., lère dans une mesure correspondante et que le mouvement de la crémaillère soit transmis par les bielles sous forme de poussée à l'un des bras de direction et sous forme 'de¯ traction à l'autre.
La colonne de direction et le mécanisme à crémaillère¯et à pignon sont montés sur le châssis du véhicule et le châssis est suspendu aur ressort de ma- nière à pouvoir monter et descendre relativement'aux roues porteuses.
L'invention a pour objet un mécanisme de di. rection du type indiqué, fait pour servir sur un véhi- .cule à moteur dont le moteur et la boîte de vitesses sont disposés de telle façon que le seul emplacement utilisable pour le mécanisme à crémaillère et ,à pignon
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se trouve à l'avant des ensembles d'essieu de roues por- teuses avant.
D'après ce qui précède,.il est'évident que les bielles à poussée et à tractiondu mécanisme de direc- tion constituent des liaisons entre'les éléments de ce- lui-ci qui se.trouvent sur le châssis suspendu sur res- sorts et les éléments qui se trouvent sur les ensembles d'essieu de roues porteuses, et il est évident aussi qu'il faut prendre des mesures pour faire en sorte que le mouvement relatif entre le châssis et les ensembles d'essieu de roues porteuses ne détermine la'transmission ni d'une poussée ni d'une traction aux bras de directiot par l'intermédiaire des bielles .agissant par poussée et traction.
L'invention consiste en un mécanisme de direc tion pour véhicule à moteur, du type indiqué, dans le- quel l'action de direction par crémaillère et pignon se produit en un endroit situé latéralement au delà de la liaison à pivot-intérieure de la bielle, agissant par poussée et traction, correspondante et dans lequel un organe de liaison transversal relie entre elles les deux bielles agissant par poussée et traction, et est relié à la crémaillère, de manière à transmettre les mouvements de celle-ci aux bras de direction par l'in- termédiaire des bielles.
Un organe de liaison trans- versal de ce genre peut être réglé de telle façon que, dans la position centrale du mécanisme de direction, le milieu de l'organe de liaison se trouve dans le plan médian avant-arrière du véhicule ; peu importe dans quelle mesure le mécanisme à crémaillère et à pignon e; excentré par rapport à ce plan. Ainsi, les liaisons pivot intérieures des bielles agissant par poussée et traction peuvent être disposées de façon conforme aux
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circonstances, sans être gênées par le décalage au mé- canisme à crémaillère et à pignon.
L'organe de liaison peut être complètement supporté par des paliers sur le châssis, ce qui décharge la crémaillère des forces de réaction obliques provenant des bielles agissant par poussée et traction. Ces pa- lier.s peuvent être à graissage automatique.
La crémaillère et le pignon, à l'endroit où ils coopèrent,¯peuvent être emboîtés dans un support contenant du lubrifiant, ce qui assure à ces pièces un montage lubrifié simplement mais efficacement.
.La crémaillère et l'organe de liaison consti- tuent un ensemble qui peut être monté à l'intérieur d'un carter transversal lequel peut être avantageusement construit sous forme d'entretoise avant, incorporée au châssis.
L'invention est applicable spécialement, mais non exclusivement, à un véhicule à moteur à quatre roues motrices. Autrement dit, les ensembles.d'essieu de roues porteuses avant et les dispositifs de suspension associas sont disposés à proximité des éléments rota- tifs commandés par le moteur, comportant des arbres qui se rendent a ces ensembles, venant d'un différentiel' avant qui transmet la force motrice à ces arbres...
Un exemple de mécanisme de direction réalisant l'invention est représenté sur les dessins ci-joints, dans le cas .d'application à un véhicule à moteur muni de quatre roues motrices,. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue en plan, partielle- ment en coupe, de l'ensemble d'essieu de roue porteuse avant, du c8té droit du véhicule; - la figure 2 est une vue en élévation latéra-
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le cor@osphondante, le mécanisme de direction étant re- présente en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3 -3 de la figure 1, montrant l'organe de liaison et la crémaillère;
- la figure 4 est une vue'en coupe approxima- tivement suivant la ligne 4-4 de la figure 3, montrant l'organe de liaison et. la crémaillère plus en détail que sur les autres figures; - la figure 5 est une vue en coupe verticale transversale prise sur l'axe de l'un des arbres qui transmettent la force motrice aux roues porteuses avant, vue par l'avant du véhicule; - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5, montrant un détail de construc. tion ; - la figure 7 est un schéma montrant des élé- ments du mécanisme de direction et du dispositif de suspension, du côté droit du véhicule, vus en élévation par l'avant.
Les ensembles dits de "demi-essieux" avant, comprenant les arbres par lesquels la force motrice est transmise aux roues porteuses avant, et les dispositifs de suspension associés, sont identiques, des deux côtés du plan médian du véhicule, et par suite, sur le dessin, ces pièces sont représentées seulement du côté droit, où le mécanisme de direction est situé, dans l'exemple.
Le véhicule comprend un châssis, qui présente une paire de pièce coulées, 10 (dont une seulement est représentée), fixées aux poutres maîtresses usuelles de châssis avant et arrière 9 (figure 5). Le moteur (non représenté) est supporté par les pièces coulées 10, et tout le châssis est suspendu, relativement aux ensem-
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bles de demi-essieu de roues avant, comme on le décrira.
Le véhicule est de ceux où le moteur se trouve au-dessus des ensembles de demi-essieu avant, de façon telle qu'il empêche de placer le mécanisme de direction du véhicule dans la position ordinaire à l'arrière de ces ensembles.
A titre de référence, sur la figure 1, le plan vertical médian du moteur est indiqué par la ligne 14 et le plan médian avant-arrière du véhicule est indiqué par la ligne 16.
Les ensembles de demi-essieu avant partent d'un différentiel avant (non représenté), dont l'un des deux arbres secondaires est indiqué en 18. L'arbre 18 porte un disque annulaire 22, pour former un frein à disque de toute construction connue appropriée, dont les autres partiel ne sont pas représentées. Sur le disque 22 est boulonné un joint universel qui est logé dans un creux foré dans la pièce coulée 10 et qui peut être de toute construction appropriée ; un joint "Hooke" classique conviendrait. Le joint est représenté sur la figure 1 comme comprenant un disque élastique 26,,fait par exemple en caoutchouc, un croisillon de commande 28 et des boulons 27 qui relient les branches du croisil- lon et le disque 'de frein commandé 22 àu disque élasti- que intermédiaire 26.
Le centre du joint universel, autour duquel peut pivoter le croisillon 28, est indi- qué par des lignes croisées en 29.
L'ensemble de demi-essieu 12 comprend un arbre Ou demi-essieu 30 et une boîte de demi-essieu 30a, et la partie extérieure de cet arbre est montée sur un palier du type à alignement automatique 31 (figure 5) porté par l'extrémité intérieure d'un élément intérieur de joint sphérique 32, qui se trouve sur la botte 30a, et qui, en coopérant avec un élément extérieur de joint
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sphérique 34, forme un joint universel creux de roue porteuse avant, 36. Le centre de ce joint est indiqué en 36a.
La roue porteuse avant 3 est montée sur un ensemble de fusée 40, qui comprend un manchon non tour- nant 39 servant à monter la roue, le manchon faisant corps avec l'élément extérieur de joint sphérique 34 du joint universel 36. Un palier de fusée approprié, 41 (figure 5), est compris dans l'ensemble 40, pour le moyeu de roue avant 42, sur le manchon non tournant 39.
L'arbre tournant 30, à son extrémité intérieure, porte une liaison, à clavette ou autre liaison coulissante avec le croisillon de joint universel 28, de sorte que l'on tient compte d'un léger allongement ou d'une légère contraction ae la longueur effective de l'arbre 30.
L'arbre tournant 30 est réuni, à son extrémité extérieu- re, à l'intérieur de la cavité du joint universel 36, avec une fusée tournante 44, grâce à un joint universel de transmission 45, du type à votesse constante. Ce joint 45 a le même centre 36a que le joint enveloppant 36. La disposition est telle que tout l'ensemble de demi-essieu peut osciller autour du centre 29 du joint universel intérieur 26 - 28, et que l'ensemble de roue avant peut osciller autour du centre commun des autres joints universels 36 et 45.
De chaque c8té du véhicule, un ressort'à bou- din 46 disposé verticalement est' interposé entre une saillie verticale 46a de la botte de demi-essieu 32a et un renflement dirigé vers le bas 46b situé sur le châssis, au-dessus de la pièce coulée 10, comme on le voit sur la figure 7. De plus, un amortisseur du type à fluide, (non représenté), monté sur le châssis et as-
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socié au ressort 46, est relié de façon articulée à la saillie 46a grâce à une barre 47. Le ressort et l'amor- tisseur fournissent un support anti-choc pour l'avant du châssis, sur l'ensemble de demi-essieu.
L'ensemble de roue porteuse.avant comprend aussi un dispositif à pivot de boggie, comprenant un bras 48 qui est radial par rapport au joint universel 36, et dont l'axe 48a est incliné vers le bas et vers l'extérieur par rapport à l'élément de joint 34 sur le manchon 39 duquel la roue, ) est montée. Le bras 48 se termine par une rotule à joint ùniversel 48b, qui peut tourner dans tous les sens autour d'un centre 48c de 1! axe 48a. Le dispositif à pivot de boggie est relié au bas de la pièce coulée 10 par une liaison inférieure constituée par une bielle double extérieure 49 (voir aussi figure 6), une chape 50, et une bielle intérieure simple 51.
Les bielles 49 et 5i sont articulées l'une sur l'autre et sur la chape grâce à une cheville-pivot
50a. La chape 50 est suspendue à une cheville-pivot
52a qui relie la chape à un palier 52 soudé à la botte de ..demi-essieu 30a. La bielle extérieure double 49 est fixée, à son extrémité extérieure, par des boulons 49a, à la rotule à joint universel 48b'de l'extrémité du pivot de' boggie. La bielle intérieure simple 51 est reliée, à son extrémité intérieure, par une cheville- pivot 51a et, à un niveau inférieur, à la pièce coulée
10 qui fait partie du bhâssis.
Le dispositif de suspension avant comprend aussi, notamment, une bielle oscillant verticalement, constituée par une fourche support de châssis, 56, in- terposée entre la pièce coulée 10 et la boite de demi- essieu 30a. Cette fourchette 56 comprend un corps 57 qui enserre la botte de demi-essieu 30a adjacente à la
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rotule 5C et qui est soudé à cette boîte, et une paire de branches écartées latéralement 58, qui sont reliées par pivot, en des points espacés, à la pièce coulée 10, par des chevilles pivots 59. ces chevilles 59 ont un axe avant-arrière commun 59a qui traverse nécessairement le centre 29 du joint universel intérieur de transmis- sio,n 26-28 de l'ensemble de demi-essieu.
Ainsi, la fourche oscillante 56 constitue une bielle oscillante qui possède une liaison à pivot 59 à son extrémité in- térieure avec 'le châssis du véhicule, 9, 10, de sorte que la bielle peut osciller vers le haut et vers le bas autour de l'axe avant-arrière de la liaison à pivot, la bielle oscillante étant fixée, à son extrémité exté- rieure, à l'élément non tournant de demi-essieu, 30a, 32, à proximité de la roue porteuse associée 38. De plus, la liaison à pivot 59 est nécessairement espacée latéralement par rapport au plan médian avant-arriè- re 16 du véhicule, en direction de la roue porteuse.
Pour diriger la roue porteuse avant, on fait pivoter l'élément extérieur de joint universel 34.au- tour de l'axe 48a du dispositif de pivot de boggie 48.
Un bras de direction 60 est boulonné à une patte 62 de l'élément de-joint universel 34, et le bras 60 est relié par pivot, à son extrémité, à une bielle transversale à poussée et à traction, 63, grâce à un joint universel à rotule et à douille, en 64.
Le mécanisme de direction 68 du véhicule com- prend un ensemble à crémaillère et à pignon situé en avant des ensembles de demi-essieu avant 12, et pourtant disposé de telle façon, relativement au dispositif de suspension avant, qu'aucun mouvement de direction invo- lontaire ne soit communiqué au véhicule par suite de la
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montée et de la descente du châssis relativement aux roues porteuses quand le véhicule passe sur des bosses et des obstacles de la route. Le mécanisme de direc- tion 68 comprend aussi une colonne tubulaire 70 (figura 2), qui est décalée d'un côté par rapport à la pièce coulée associée 10, pour s'adapter à la position du mo- teur du véhicule. La colonne 70 pénètre, vers le haut . dans la cabine du conducteur du véhicule.
La colonne porte un arbre inférieur aligné, 71, qui lui est relié par un joint universel 72. Le support principal de la colonne de direction 70 est fourni par un carter de- crémaillère 74, creux, en'forme de T dans lequel se trouvent les paliers de l'arbre de colonne de direction 71; et qui possède une portion transversale 74a fixée rigidement à la pièce.coulée associée 10 grâce à un prolongement tubulaire'76. Ce prolongement tubulaire; passe, vers l'intérieur, par une ouverture appropriée de la pièce coulée 10, à laquelle il est fixé par des boulons 77 (figure 4).
A l'extrémité inférieure de l'arbre-de direc- tion 71 se trouve un pignon 78 qui engrène avec une cré- maillère 80 disposée transversalement par rapport au véhicule et qui peut se déplacer à travers la portion transversale 74a du carter de crémaillère. Pour empê- cher le jeu qui se produirait autrement avec l'usure des dents de la crémaillère et du pignon:, la crémaillère 80 est maintenue en coopération continue avec le pignon 78 par'un poussoir 82 monté dans une saillie supérieure 83 du carter de crémaillère 74.
Le poussoir 82 est maintenu en contact coulissant avec la surface supérieu- re.lisse de la crémaillère 80 par un ressort de compres- sion 84 interposé entre le haut du poussoir 82 et un
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chapeau qui ferme la saillie supérieure 83. Le car- ter de crémaillère 74 forme aussi un bain d'huile pour les pièces qui se trouvent à l'intérieur, car il est muni de presse-étoupe appropriés à ses diverses ouver- tures. Comme on le voit, l'extrémité extérieure de la crémaillère 80 est munie d'un joint en accordéen 86, qui; part du carter de crémaillère 74 et qui enferme com- plètement la portion de crémaillère sortant du carter.
Le joint 86 est appuyé, en 90, sur l'extrémité extérieu- re de la portion transversale de carter 74a.
A cause de l'écartement latéral de la colonne de direction 70 par rapport à la pièce coulée centrale 10, il serait impossible de relier directement la bielle à poussée et à traction 66 aux extrémités de la crémeil- lère 80. En conséquence, on a prévu des moyens pour relier entre eux mécaniquement des éléments 66, 80, ces moyens comprenant un organe de liaison transversal 92 constitué par une longue barre à section tubulaire dis- posée symétriquement en tant qu'élément rigide de l'en-. semble de direction mobile transversalement à crémail- lère et à pignon.
L'extrémité intérieure de la crémail lère 80 traverse le bras tubulaire 76 et pénètre dans un carter à section ovale 94 qui est fixé par les bou- lons 77 aux deux pièces coulées écartées 10 du châssis, et les réunit, formant ainsi non seulement une enveloppa pour la crémaillère mais encore une entretoise solide pour l'extrémité avant du châssis. L'organe de liaison 92 est"disposé essentiellement à l'intérieur du carter entretoise 94.
L'organe de liaison est disposé plus ou moins en dessous de la crémaillère 80, et peut coulissa axialement près de chacune de ses extrémités à travers un palier à alignement automatique et à graissage auto., matique 96, disposé dans un creux approprié formé à l'in
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térieur de chaque pièce coulée 10. Un support solide, fixe le milieu de la barre de liaison 92 à l'extré- mité intérieure de la crémaillère 80 (figures 1, 3 et- 4). Le support 98 est fixé à la crémaillère 80 par une liaison qui comprend un coussinet en caoutchouc 99 (fi- gure 4). Le support 98 porte un manchon 98a dans le- quel l'organe de liaison 92 est fixé par des vis 98b.
La construction est telle que l'ensemble comprenant la crémaillère 80, l'organe de liaison transversal 92 et le support 98, forme une unité qui peut prendre un mou- vement de va-et-vient transversalement au véhicule.
Comme on le voit sur la figure 1, le milieu de l'organe de liaison transversal 92 coïncide, dans la position centrale du mécanisme de direction, avec le plan médian avant-arrière 16 du véhicule.
Chaque extrémité de l'organe de liaison 92 est réunie à l'extrémité adjacente de la bielle agissant par poussée et traction associée, 63, grâce à un joint uni- versel à rotule ;et à douille 100. Ici encore, on utili- se un joint en accordéon pour loger l'extrémité de l'or- gane de liaison,92 et le joint 100. Le joint 102 s'é- tend entre des colliers supports 104, 106, prévus res- pectivement sur la bielle agissant par 'poussée et trac*. tion 66 et sur la pièce coulée 10, à proximité de l'or- gane de liaison 92.
La disposition est telle que l'organe 'de liai*. son 92,, les deux bielles agissant par poussée et trac- tion 63, et les deux bras de direction 60 forment un ensemble qui est symétrique par rapport au plan médian du véhicule, 16, dans la position centrale du mécanisme de direction, tandis que l'ensemble à crémaillère et pignon 78, 80, est considérablement décalé latéralement
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Les limites du mouvement de direction sont dé- terminées par une paire de vis d'arrêt réglables, dont l'une est indiquée en 108, ces vis étant montées trans- versalement sur les pièces coulées 10 à l'intérieur du carter à section ovale 94, et étant disposées pour arrê- ter le mouvement du support d'organe de liaison 98 quand chaque limite de braquage est atteinte.
Comme on l'a déjà dit ici, il faut faire en sorte que le mouvement relatif de montée et de aescente entre le châssis et les roues porteuses ne cause aucun mouvement appréciable des'bielles agissant-par poussée et traction 63, et cela est assuré par une disposition dêformable approximativement en parallélogramme des quatre points reliés entre eux et représentés par le centre 36a du joint 36 d'ensemble de demi-essieu, les centres des joints 64, 100 de bielle agissant par pous- sée et traction, et l'axe transversal 59a des liaisons à pivot 59 de bielle oscillante, le tout lorsqu'on re- garde d'avant en arrière, comme indiqué par le schéma de la figure 7. Sur ce schéma, ces quatre centres sont indiqués par de gros points noirs, et les quatre côtés du parallélogramme sont représentés par des lignes en traits et points.
Dans la disposition géométrique théo- riquement idéale, le centre 100 serait placé de .telle façon que sa distance par rapport au pivot extérieur 64 serait égale à la distance entre les centres inté- rieur et extérieur 59a et 36a de la structure à bielle oscillante 56,30a. Ainsi, la position théorique du centre 100 est déterminée par les deux centres exté- rieurs 36a et 64, et par la position des liaisons 59, avec leur axe 59a passant par le centre 29, tous ces centres étant déterminés par le plan général de tout le mécanisme, de sorte que; pour une bonne disposition
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pratique, le pivot intérieur 100 doit être situé comme indiqué, notablement du côté intérieur de la colonne de direction 70.
En conséquence, il.'serait'pratiquement impossible de relier directement les bielles agissant par poussée et traction 63 aux extrémités de la crémail.. lère 80. Donc, le problème consistant à fournir des liaisons à pivot appropriées entre la crémaillère 80 et les deux bielles agissant par poussée et traction 63 est résolu de façon satisfaisante si l'on prévoit l'or- gane de liaison à disposition symétrique 92, comme élé- ment de l'ensemble à crémaillère mobile transversalement 80, 92, 98.
On voit que l'ensemble 80, 92, 98, a pour avantage que la barre 92 est entièrement supportée par les paliers 96 dans les deux pièces coulées espacées de châssis 10. En conséquence, la crémaillère 80 elle- même est soumise uniquement à une poussée axiale, à savoir l'action du pignon,78, et elle est protégée con- tre les forces de réaction obliques provenant des biel- les agissant par poussée et traction 63. Le travail du ressort 84, pour maintenir une coopération complète et continue entre la crémaillère et le pignon, en est donc réduit au minimum.
Il y a lieu de noter aussi que le système .inférieur de bielles 49, 50, 51 coopère avec l'ensemble de demi-essieu associé pour former une autre articula- tion approximativement en parallélogramme, comme indi- qué sur les figures 5 et 7. Sur la figure 7, les an- gles de ceparallélogramme approximatif sont représenté sous forme de gros points noirs, constituant les quatre centres de pivotement, à savoir les deux centres inté- rieur et extérieur 29 et 36a des joints universels de transmission de demi-essieu, 26-28 et 45 (le centre
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intérieur se trouvant sur l'axe de bielle oscillante 59a),
le pivot intérieur 51a de la bielle 51 et le pivot- extérieur en 48c de la bielle 49. Les c8tés du parallé logramme sont représentés par -des lignes en traits et points. '
Le' dispositif de suspension est de façon géné- rale à peu près le même que l'on a décrit dans le bre- vet n 534.175.