FR2505952A1

FR2505952A1 - Multiple rotary steering joint - has hemi-spherical housings for shafts which hinge about common axis

Info

Publication number: FR2505952A1
Application number: FR8109762A
Authority: FR
Inventors: Jean-Claude Amalberti; Norbert Gauthier
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1982-11-19
Also published as: FR2505952B1

Abstract

The rotary joint is mounted on one end of the rack (2) of a rack and pinion steering. The joint housing (11) has a spherical bore which carries two hemispherical bearing shells (7a,b). The shafts (3a,b) each have a part-spherical bearing surface which rotate in the shells. The end of one shaft has a ripple of hemispherical form engaging in a housing (10) in the end of the second shaft. This ensures a common pivot axis for the two shafts. Dust gaiters (13,14) protect the moving parts.

Description

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositifThe present invention essentially relates to a device

d'articulation à rotule entre au moins deux éléments tels que par exemple deux tiges ou bielles ball joint between at least two elements such as for example two rods or connecting rods

de transmission de mouvement.of motion transmission.

Elle îiée également un système de commande>par bielles et crémaillèrede la direction d'un véhicule automobile, ledit système étant équipé d'au moins un It also has a control system> by connecting rods and rack for the steering of a motor vehicle, said system being equipped with at least one

dispositif d'articulation conforme à l'invention. articulation device according to the invention.

On sait que dans les directions de véhicule commandées par une crémaillère actionnant des bielles, ces dernières doivent pouvoir assurer d'une manière très précise et conjuguée le déplacement angulaire des roues afin de contr 8 ler la trajectoire du véhicule tout en laissant par contre complètement libre le débattement vertical et indépendant des roues de façon à réaliser une bonne suspension Par ailleurs, le débattement libre et vertical des roues ne doit pas engendrer de variation angulaire des roues sous peine d'instabilité dans la trajectoire It is known that in the vehicle directions controlled by a rack actuating connecting rods, the latter must be able to ensure in a very precise and combined manner the angular displacement of the wheels in order to control the trajectory of the vehicle while leaving on the other hand completely free the vertical and independent travel of the wheels so as to provide a good suspension Furthermore, the free and vertical travel of the wheels must not cause angular variation of the wheels under penalty of instability in the trajectory

du véhicule sur mauvaise route.of the vehicle on a bad road.

Or, on a constaté que les meilleurs résultats sont obtenus avec des bielles de direction possédant une However, it has been found that the best results are obtained with steering rods having a

longueur maximum, c'est-à-dire des bielles dont l'arti- maximum length, i.e. connecting rods whose

culation représente un encombrement minimum, ce qui était culation represents a minimum footprint, which was

loin d'être le cas jusqu'à présent. far from the case so far.

Aussi, la présente invention a pour but d'atteindre l'objectif ci-dessus en tirant parti au mieux de la place laissée libre entre les roues pour implanter des bielles de direction qui soient les plus longues possiblesen étant articulées à l'aide d'un nouveau dispositif d'articulation à rotule multiple qui est Also, the object of the present invention is to achieve the above objective by making the most of the space left free between the wheels for installing steering rods which are as long as possible by being articulated using a new multiple ball joint device which is

très compact et, au surplus, d'une grande fiabilité. very compact and, moreover, very reliable.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'articulation à rotule entre au moins deux éléments, tels que par exemple deux bielles de transmission de mouvement, caractérisé en ce que les embouts adjacents des éléments articulés sont réunis dans un seul et même bottier pour former une rotule multiple maintenue assemblée To this end, the subject of the invention is a ball and socket articulation device between at least two elements, such as for example two movement transmission rods, characterized in that the adjacent end pieces of the articulated elements are combined in a single and same case to form a multiple ball joint held together

2505952 '2505952 '

dans le logement au moins en partie sphérique que forme in the housing at least partly spherical that forms

ledit bottier.said bootmaker.

On comprend donc déJà que ce sont les extrémités We already understand that these are the ends

elles-m*mesdes éléments articulés qui réalisent l'arti- themselves * articulated elements which realize the arti-

culation entre les bielles de direction, lesquelles, de ce fait, peuvent présenter une longueur maximm pour ainsi conférer à la direction et au guidage des roues du culation between the steering rods, which, therefore, may have a maximum length to thereby confer on the steering and guiding of the wheels of the

véhicule, la meilleure précision possible. vehicle, the best possible accuracy.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les embouts adjacents précités sont articulés entre eux à partir d'un seul ou de plusieurs centres de rotation et According to another characteristic of the invention, the abovementioned adjacent end pieces are hinged together from one or more centers of rotation and

sont également articulés vis-à-vis du bottier précité. are also articulated with respect to the aforementioned boot maker.

Suivant un exemple de réalisation, l'un des embouts comporte un tétoen ou analogue sphérique ceoopérant avec une pertée sphérique concave de l'autre embout, les deux embouts formant à leur périphérie ue portée sphérique coopérant dans un logement sphérique correspondant du According to an exemplary embodiment, one of the end pieces comprises a tetoen or similar spherical ceoopant with a concave spherical portion of the other end, the two end pieces forming at their periphery a spherical bearing cooperating in a corresponding spherical housing of the

bottier précit 4.said case 4.

Suivant un autre mode de réalisation, une bille According to another embodiment, a ball

est interposée entre les embouts précités. is interposed between the aforementioned tips.

Selon encore un autre mode de réalisation, chaque embout précité se termine par une extrémité sphérique, les extrémités sphériques des embouts étant en contact à l'intérieur du bottier, ou bien un coussinet ou analogue According to yet another embodiment, each aforementioned end piece ends in a spherical end, the spherical ends of the end pieces being in contact inside the case, or else a pad or the like.

étant prévu entre lesdites extrémités. being provided between said ends.

Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le bottier précité se compose de deux coupelles ou analogues insérées dans un même support, lesdites coupelles renfermant par exemple les embouts de deux bielles montées According to yet another characteristic of the invention, the aforementioned case consists of two cups or the like inserted in the same support, said cups containing, for example, the ends of two rods mounted

on opposition suivant sensiblement le même axe. on opposition along substantially the same axis.

L'invention vise encore un système de commande de la direction d'un véhicule dont la crémaillère comporte au voisinage de l'une de ses extrémités un dispositif d'articulation de bielles de direction répondant aux The invention also relates to a system for controlling the direction of a vehicle, the rack of which comprises, near one of its ends, a device for articulation of steering rods responding to the

caractéristiques susmentionnées.above features.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention Other advantages and characteristics of the invention

apparattront mieux dans la description détaillée qui will appear better in the detailed description which

suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique et en plan d'une commande classique de direction d'un véhicule comprenant une crémaillère avec bielle à chaque extrémité; la figure 2 est également une vue schématique et en plan d'une commande de direction à crémaillère et bielles longues reliées toutes les deux symétriquement à l'une des extrémités de la crémaillère; la figure 3 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation de bielles de direction accouplées par un dispositif d'articulation à rotule multiple conforme à l'invention; la figure 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'accouplement de bielles selon les principes de l'invention; les figures 5 à 8 illustrent très schématiquement et en coupe divers modes de réalisation d'accouplement articulé de deux bielles selon les principes de l'invention;et les figures 9 et 10 illustrent schématiquement et en coupe deux modes de réalisation d'accouplement de trois bielles, On se reportera tout d'abord aux figures I et 2 qui montrent respectivement deux systèmes de commande follows and refers to the appended drawings given solely by way of example and in which: FIG. 1 is a schematic and plan view of a conventional steering control of a vehicle comprising a rack with rod at each end; Figure 2 is also a schematic and plan view of a rack and pinion steering control both connected symmetrically at one end of the rack; Figure 3 is a sectional view of an exemplary embodiment of steering rods coupled by a multiple ball joint device according to the invention; Figure 4 is a sectional view of another embodiment of connecting rods according to the principles of the invention; Figures 5 to 8 illustrate very schematically and in section various embodiments of articulated coupling of two connecting rods according to the principles of the invention; and Figures 9 and 10 illustrate schematically and in section two embodiments of coupling of three connecting rods, We will first refer to Figures I and 2 which respectively show two control systems

de direction d'un véhicule automobile. steering of a motor vehicle.

Lorsque l'espace entre les roues 1 d'un véhicule le permet, on peut envisager un système de commande de direction comprenant essentiellement une crémaillère 2 à chaque extrémité de laquelle sont articulées des bielles 3 raccordées aux roues 1, comme on le voit bien sur la figure 1 La crémaillère 2 est bien entendu attaquée par un pignon 4 solidaire d'une colonne de When the space between the wheels 1 of a vehicle allows, one can envisage a steering control system essentially comprising a rack 2 at each end of which are articulated connecting rods 3 connected to the wheels 1, as can be seen on Figure 1 The rack 2 is of course attacked by a pinion 4 secured to a column of

direction 5 àctionnable en rotation par un volant 6. steering 5 can be rotated by a steering wheel 6.

Dans le cas de petites voitures équipées d'un tel système à crémaillère, la place est comptée en largeur et on comprend qu'il est alors difficile de disposer des bielles longues d'une manière symétrique de part et In the case of small cars equipped with such a rack and pinion system, the space is counted in width and it is understood that it is then difficult to have long connecting rods in a symmetrical manner on the part and

d'autre de la crémaillbre, comme on l'a décrit précédemment. on the other side of the rack, as described above.

Aussi, dans ce cas là, comme on le voit sur la figure 2, la commande des bielles de direction 3 est effectuée non pas à partir de chacune des extrémités de la crémaillère 2, mais à partir d'une seule extrémité de ladite crémaillbre, cette dernière étant décentrée latéralement comme l'est d'ailleurs le conducteur par rapport à Also, in this case, as can be seen in FIG. 2, the control of the steering rods 3 is carried out not from each of the ends of the rack 2, but from a single end of said rack, the latter being offset laterally as the driver is also relative to

l'axe de symétrie du véhicule.the axis of symmetry of the vehicle.

Ainsi, la présente invention propose une nouvelle Thus, the present invention provides a new

articulation à rotule multiple o toute la place dispo- multiple ball joint where all the space available

nible en largeur entre les roues 1 est réservée à la plus grande longueur des bielles de direction 3, laquelle articulation sera maintenant décrite en détail en se reportant aux figures 3 et suivantes qui sont des vuestrès agrandies de la partie encadrée II visible sur la figure 2 Mais il est bien entendu ici que l'articulation conforme à l'invention pourrait tout aussi bien être prévue à un endroit quelconque entre deux width in width between the wheels 1 is reserved for the greatest length of the steering rods 3, which articulation will now be described in detail with reference to FIGS. 3 and following which are very enlarged views of the framed part II visible in FIG. 2 But it is understood here that the articulation according to the invention could just as easily be provided at any place between two

tiges ou bielles quelconques, sans sortir du cadre- any rods or rods, without going outside the frame-

de l'invention.of the invention.

Suivant le mode de réalisation illustré sur la figure 3, les embouts ad Jacents 3 a et 3 b des éléments According to the embodiment illustrated in FIG. 3, the end caps ad 3 a and 3 b of the elements

articulés ou bielles 3 sont réunis dans un seul et some bol- articulated or connecting rods 3 are combined in one and some bol-

tier 7 pour former une rotule multiple maintenue assemblée dans le logement sphérique que forme le bottier 7 Plus précisément, les embouts 3 a et 3 b comportent chacun une surface de portée sphérique 8 coopérant avec une surface correspondante du logement sphérique formé tier 7 to form a multiple ball joint held assembled in the spherical housing formed by the case 7 More precisely, the end pieces 3 a and 3 b each have a spherical bearing surface 8 cooperating with a corresponding surface of the spherical housing formed

par le bottier 7 dans lequel ils sont retenus. by the bootmaker 7 in which they are retained.

L'un 3 b des embouts comporte un téton ou analogue sphérique 9 coopérant avec une portée sphérique concave ménagée dans l'autre embout 3 a Ainsi, on comprend que les embouts 3 a et 3 b sont articulés entre eux à partir d'un seul et mnme centre de rotation et sent One 3 b of the end pieces comprises a spherical stud or the like 9 cooperating with a concave spherical bearing formed in the other end piece 3 a. It is therefore understood that the end pieces 3 a and 3 b are articulated together from a single and my center of rotation and feels

également articulés vis-à-vis du bottier 7. also articulated with respect to the bootmaker 7.

Ce dernier est de préférence constitué de deux coupelles, demi-coquilles ou analogues 7 a et 7 b insérées dans un même support 11 auquel est attelée la crémaillère 2, comme on l'a montré en 12 On voit donc que, suivant le montage qui vient d'être décrit, les bielles 3 sont montées en opposition suivant sensiblement le même axe, les embouts 3 a et 3 b desdites bielles rotulant dans les coupelles 7 a et 7 b du bottier 7, de façon à constituer une articulation à rotule multiple qui est avantageusement compacte et préserve aux bielles 3 leur longueur maximum, ce qui est requis notamment dans les systèmes de commande de direction des véhicules On a montré en 13 des soufflets d'étanchéité montés entre le support 11 et les bielles 3 de façon à assurer une bonne étanchéité de l'articulation à rotule ci-dessus décrite, et on a montré en 14 une partie du soufflet d'étanchéité The latter preferably consists of two cups, half-shells or the like 7 a and 7 b inserted in the same support 11 to which the rack 2 is coupled, as shown in 12 It can therefore be seen that, depending on the mounting which has just been described, the connecting rods 3 are mounted in opposition along substantially the same axis, the end pieces 3 a and 3 b of said connecting rods swiveling in the cups 7 a and 7 b of the case 7, so as to constitute a multiple ball joint which is advantageously compact and preserves the connecting rods 3 their maximum length, which is required in particular in vehicle steering control systems At 13 have been shown sealing bellows mounted between the support 11 and the connecting rods 3 so as to ensure good sealing of the ball joint described above, and part 14 of the sealing bellows has been shown

prévu au niveau de la crémaillère 2. provided at the rack 2.

La figure 4 montre une articulation à rotule similaire à celle de la figure 3 et selon laquelle les bielles 3 sont montées en opposition suivant sensiblement le mème axe, tandis que les embouts 3 a et 3 b ratulent à l'intérieur du bottier 7, Mais ici, au lieu de prévoir un toton sphérique FIG. 4 shows a ball joint similar to that of FIG. 3 and according to which the connecting rods 3 are mounted in opposition along substantially the same axis, while the end pieces 3 a and 3 b pass inside the shoemaker 7, but here, instead of providing a spherical stud

9 coopérant avec une portée concave sphérique correspon- 9 cooperating with a corresponding concave spherical bearing

dante 10, on prévoit tout simplement, suivant ce mode de réalisation, une bille 15 interposée entre les embouts 3 a et 3 b qui comportent chacun à leurs extrémités un logement sphérique 16 susceptible de recevoir la dante 10, there is simply provided, according to this embodiment, a ball 15 interposed between the end pieces 3 a and 3 b which each have at their ends a spherical housing 16 capable of receiving the

bille 15.ball 15.

Les figures 5 à 10 représentent divers modes de réalisation d'articulation à rotule multiple conformes aux principes de l'invention, et dans lesquels les embouts adjacents des bielles 3 sont pourvus chacun d'une extrémité sphérie 17 rotulant dans un seul et même bottier Figures 5 to 10 show various embodiments of multiple ball joint according to the principles of the invention, and in which the adjacent ends of the connecting rods 3 are each provided with a spherical end 17 swiveling in a single housing

7 formant un logement au moins en partie sphérique ren- 7 forming a housing at least partly spherical,

fermant les extrémités 17 des bielles 3. closing the ends 17 of the connecting rods 3.

Comme on le voit sur les figures 5 à 8, les bielles peuvent être au nombre de deux et les extrémités sphériques 17 sont soit en contact direct, ou bien on peut encore prévoir un coussinet ou analogue 18 entre les extrémités As can be seen in FIGS. 5 to 8, the connecting rods can be two in number and the spherical ends 17 are either in direct contact, or else a cushion or the like 18 can also be provided between the ends

sphériques 17, come on le voit bien sur la figure 7. spherical 17, as can be seen in FIG. 7.

Les bielles 3 peuvent également être soit montées en opposition suivant sensiblement le mime axe, come on le voit sur les figures 5, 6 et 7, soit former entre The connecting rods 3 can also be either mounted in opposition along substantially the same axis, as seen in Figures 5, 6 and 7, or form between

elles un certain angle, come on le voit sur la figure 8. they have a certain angle, as seen in Figure 8.

On pout également prévoir une articulation à rotule multiple de trois bielles 3 conformément aux principes de l'invention, come on le voit bien sur les figures 9 et 10, les extrémités sphériques 17 des trois bielles We can also provide a multiple ball joint of three rods 3 in accordance with the principles of the invention, as can be seen in Figures 9 and 10, the spherical ends 17 of the three rods

étant enfermées et rotulant dans un seul et même botier 7. being enclosed and swiveling in a single housing 7.

Les extrémités sphériques 17 peuvent être directement en contact, come on le voit sur la figure 9, ou bien un coussinet ou analogue 19 peut être interposé entre les extrémités sphériques 17, come cela est bien visible sur la figure 10 Il est donc permis, come on le comprend, de réaliser, à l'aide de l'articulatien à rotule selon l'invention, une multiplicité de modes The spherical ends 17 can be in direct contact, as seen in FIG. 9, or else a pad or the like 19 can be interposed between the spherical ends 17, as is clearly visible in FIG. 10 It is therefore permitted, as it is understandable, to achieve, using the ball joint according to the invention, a multiplicity of modes

de réalisation d'agencements de bielles ou tiges quelconques. for making arrangements of any rods or rods.

Dès lers, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été From then on, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have not been

dondés qu' titre d'exemple.as an example.

C'est dire que l'invention comprend tous les équiva- This means that the invention includes all the equiva-

lents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit et nises en ouvre dans le cadre de la protection slow techniques of the means described as well as their combinations if these are carried out according to his spirit and implemented in the context of protection

revendiquée ci-après.claimed below.

250595 Z'250 595 Z '

Claims

1 ball joint device between at least two elements, such as for example two movement transmission rods, characterized in that the adjacent ends of the articulated elements are combined in a single housing to form a multiple ball joint held assembled in housing at least in part

spherical that said bootmaker.

2 Device according to claim 1, characterized in that the abovementioned adjacent ends are articulated with one another from one or more centers of rotation and are also articulated with respect to the aforementioned boot maker. 3 Device according to claim 1 or 2, characterized in that one of the end pieces comprises a spherical stud or the like cooperating with a concave spherical part of the other end piece, 4 Device according to claim 1 or 2, characterized in that a connecting rod is interposed between the aforementioned ends. 5 Device according to claim I or 2, characterized in that each aforementioned tip ends in a spherical end, the spherical ends of the tips being in contact inside the boot, or a

pad or the like being provided between said ends.

6 Device according to one of the preceding claims -

teeth, characterized in that the aforementioned case consists of two cups or the like inserted in the same support, said cups containing for example the ends of two connecting rods mounted in opposition according to

substantially the same axis.

7 System for controlling the direction of a vehicle, the rack of which comprises, near one of its ends, a device for articulating the connecting rods

steering according to any one of the claims

previous.