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Le boîtier de direction d’une voiture

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Les voitures anciennes et certains 4 x 4 tout-terrain rustiques possèdent parfois un système de direction par boîtier à vis globique et galet ou bien secteur denté.

Principes de fonctionnement

L’arbre d’entrée du boîtier de direction reçoit l’extrémité de la colonne de direction par un emmanchement cannelé et une bride de serrage boulonnée. Cet arbre tourne de 3 à 4 tours environ sur lui-même. Le boîtier de direction démultiplie ce mouvement en une rotation d’environ 1/4 de tour, de l’arbre de sortie placé perpendiculairement au premier.

 

Le levier, ou bras de direction, est fixé sur l’arbre de sortie et son extrémité décrit 1/4 de circonférence environ. Depuis que les voitures ont des roues indépendantes à l’avant, les biellettes de direction doivent être de longueurs sensiblement égales aux triangles de suspension et à peu près parallèles à ceux-ci pour des raisons de géométrie de train avant. Le boîtier ne pouvant être placé entre les axes de triangles de suspension, le levier de sortie reçoit rarement la biellette gauche, bien que ce montage soit retenu sur certaines voitures.

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Côté droit, la biellette de direction doit être fixée à son extrémité sur un relais qui comporte un axe et un levier exactement semblables à l’axe et au levier de sortie du boîtier, mais pouvant tourner fou sur lui-même. L’axe du relais et l’axe du boîtier sont exactement parallèles, placés symétriquement. L’extrémité du levier de boîtier et du levier de relais est reliée par la barre d’accouplement articulée sur ceux-ci. La barre est généralement légèrement prolongée vers l’extérieur et reçoit les rotules des extrémités intérieures des biellettes de direction à ses extrémités.


Le boîtier à vis et pignons

C’est probablement le plus ancien. L’extrémité de l’axe du volant porte une vis sans fin qui s’engrène sur un pignon dont les dents sont à taille oblique et dont l’axe porte le levier de direction. Dans ce système, il n’y a pas de rattrapage de jeu, mais il est possible de monter le levier dans plusieurs positions, et il suffit de tourner le volant jusqu’à ce qu’une partie non usée du pignon arrive en contact avec la vis. Le boîtier à vis et secteur est une version un peu plus évoluée que le boîtier précédent puisque la partie inutilisée du pignon a été supprimée. Seul un secteur subsiste et s’engrène avec la vis sans fin. Les boîtiers les plus évolués comportent une vis globique ; un plus grand nombre de filetages est ainsi en contact avec les dents du secteur, d’où une plus grande précision et une usure moins rapide du mécanisme.


Le boîtier à vis et doigt

Il est en fait comparable à un boîtier du type précédent dont le secteur n’aurait plus qu’une seule dent s’engrenant dans un filet du pas de vis. En pratique, il s’agit d’une sorte de pion conique, placé à l’extrémité d’un court levier et qui s’engage à fond dans le filetage de la vis sans fin.

 

Le boîtier à vis et galet comporte une vis sans fin globique, sur laquelle une vis très courte à deux filets environ, s’engrène. Cette vis tourne dans une chape fixée à l’axe de sortie du boîtier. Elle se déplace le long de la vis globique lorsque celle-ci tourne.


Le boîtier à vis globique

C’est une forme évoluée du précédent. La vis globique est « géante » et ne comporte qu’un seul tour de filet. Le galet porte deux roulements à billes qui s’appuient dans le creux du filet de la vis globique, réduisant ainsi les frottements.

 

Tous ces types de boîtier de direction sont aujourd’hui abandonnés à part les deux derniers, à galet et à vis globique, qui sont encore quelquefois utilisés. Ils sont remplacés par les boîtiers à écrou ou à recirculation de billes, beaucoup plus précis et plus doux.

 

Le boîtier à vis et écrou comprend toujours une vis sans fin, non globique, sur laquelle coulisse un gros écrou prenant sur plusieurs filets. Cet écrou comporte, sur une de ses faces extérieures, un pion qui s’engage dans une fourche solidaire de l’arbre de sortie du boîtier. Lorsque l’on tourne l’arbre d’entrée et la vis, l’écrou se déplace le long de la vis et fait tourner l’arbre de sortie.


Le boîtier à recirculation de billes

Il est semblable au boîtier à vis et écrou, mais une série de billes est interposée entre le filetage de la vis et le filetage de l’écrou qui forme une piste pour celle-ci. À la sortie de l’écrou, un tuyau dont le diamètre intérieur est égal à celui des billes, ramène celles-ci vers l’entrée de l’écrou pour leur permettre d’effectuer un circuit complet. L’écrou peut comporter un pion engagé dans une fourche de l’axe de sortie, ou une de ses faces peut être crantée et recevoir un secteur cranté, fixé à l’arbre de sortie. Ce type de boîtier est très précis et offre un fonctionnement très doux, puisque les frottements sont extrêmement réduits.

 



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