Brevet FR2228175A1 — publié le 19741129

La présente invention concerne un dispositif d'accouplement sans jeu entre deux arbres ou deux parties d'un arbre, de préférence entre les deux parties de l'arbre d'une colonne de direction dite de sécurité ou "télescopique". Pans ce type de colonne de direction, l'arbre comporte au moins deux parties qui, lorsqu'une valeur de seuil est dépassée, se télescopent l'une dans l'autre. les dispositifs d'accouplement connus ne peuvent transmettre sans jeu dans les deux sens le couple de rotation appliqué sur le volant en raison des tolérances de fabrication inévitables des éléments de liaison et des parties de l'arbre. Xtant donné que le moindre jeu se manifeste sous forme de bruit et d'une course à vide sensible, on a imaginé de remplir l'espace vide entre les pièces accouplées par injection d' une masse plastique, d'en annuler l'effet au moyen d'une cheville, ou de provoquer le serrage des pièces à l'aide d'une vis ou d' un écrou conique. Des essais de longue durée sous une charge alternée ont démontré qu'il ne s'agit là que de palliatifs qui enlèvent aux éléments du dispositif d'accouplement leur fonction de liaison et que la transmission du couple ne a'effectue plus que par 1' intermédiaire de la matière plastique, de la cheville ou par un contact linéaire entre les éléments de liaison. Comme les éléments de rattrapage de jeu sont très faiblement dimensionnés pour permettre un déplacement axial des parties accouplées de I' arbre, ils subissent une pression très élevée par unité de surface et s'usent par conséquent très vite. L'invention a donc pour bbjet de remédier à ces inconvénients et de réaliser un dispositif d'accouplement du type pré- cité qui, après assemblage des parties de l'arbre fabriquées avec les tolérances d'ajustage habituelleE transmet sans aucun jeu, dans les deux sens, le couple de rotation appliqué sur une des parties de l'arbre et ce, malgré l'usure qui se produit normalement après un certain temps de fonctionnement. À cet effet, dans le dispositif d'accouplement selon l'invention, au moins une partie d'arbre, ou une zone ou un elément de cette partie, est,après application d'un couple de rotation prédéterminé, déformée de telle manière que les deux parties d'arbre peuvent être accouplées à la fois de façon positive et par adhérence et que, dans le cadre de cette déformation, l'angle de rotation nécessaire pour rattraper le jeu entre les parties d'arbre est dépassé de façon à obtenir une force de réaction élastique supérieure au couple de rotation à transmettre. Dans une forme d'exécution avantageuse de ce dispositif d'accouplement, au moins une zone ou un élément d'une des parties de l'arbre subit, au niveau de la liaison positive, une déformation permanente résultant de l'application d'une force de torsion.Cette déformation permanente est rendue possible et subie par la présence d'une zone de moindre résistance mécanique dans la partie intérieure ou la partie extérieure de la liaison positive, zone qui peut avoir, par exemple, la forme d'une gorge formée sur l'une ou l'autre des parties précitées. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schéma- tique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif Figure 1estune vue elcoupe axiale de l'arbre dune colonne de direction télescopique Figure 2 est une vue en élévation et en partie en coupe axiale de l'extrémité supérieure de l'arbre de figure I Figure 3 est une vue en coupe de la zone de liaison positive d'une autre forme d'exécution du dispositif selon 1' invention Figure 4 est une vue en coupe suivant IV - lv de figure 3 Figure 5 est une vue en coupe suivant V-V de figure 3 Figure 6 est une vue en coupe de la zone de liaison positive de deux parties d'un arbre de direction munies de cannelures Figure 7 est une vue en coupe d'une variante de réalisation du dispositif d'accouplement Figure 8 est une vue en coupe axiale de la partie extérieure du dispositif de figure 7, après déformation permanente de la zone affaiblie par la présence d'une gorge Figure 9 est une vue en élévation de la partie extérieure du dispositif de figure 7. L'arbre de direction représenté aux figures 1 et 2 comporte deux parties 1, 2, accouplées de façon positive et par adhérence dans une zone désignée par la référence générale 3. À son extrémité inférieure, la partie 1 présente une douille 4, dont la face cylindrique externe est cannelée. A l'intérieur de la douille 4 se trouvc un manchon 5, dans lequel tourne librement une tige désignée par la référence générale 6, dont l'extrémité supérieure 7 est fixée à la partie i de l'arbre par une vis sans tête 8 ou encore par soudage. L'extrémité inférieure de la tige 6 porte une douille 9, dont la face cylindrique externe est également munie de cannelures. Dans la zone 3, la face interne de la partie 2 de 1' arbre est cannelée. Pour accoupler les parties 1 et 2 de l'arbre de direction, on introduit tout d'abord la douille 9 dans la partie cannelée de la zone d'accouplement 3. La partie 2 de l'arbre étant immobilisée en rotation, on exerce alors, à l'aide d'un outil appliqué sur une partie striée Il de la partie supérieure 1, un effort de torsion qui a pour effet de déformer la tige 6.Cette déformation en torsion est suffisante pour que, d'une part, lorsque les cannelures de la douille 4 viennent s'engager dans celles de la zone 3, il n'y ait aucun jeu entre les dites cannelures et pour que, d'autre part, il en résulte en outre une force de réaction élastique en torsion, qui est supérieure au couple de rotation à transmettre et fournit une force de frottement dont la valeur correspond à la valeur de seuil au-delà de laquelle les parties 1 et 2 de l'arbre peuvent se télescoper l'une dans 1' autre. Dans le dispositif représenté à la figure, l'angle de torsion initiale correspond à un multiple du pas des cannelures. Pour obtenir un réglage sans paliers, il est prévu à l'extrémité supérieure de la tige 6 une empreinte à six pans 10 dans laquelle on engage un outil pour exercer une torsion sur la tige dont la douille 9 est déjà engrenée dans les cannelures de la zone 5. Lorsque l'aigle de torsion désiré est obtenu, on immobilise la tige 6 relativement à la partie wi à l'aide d'une vis sans tête 8. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 1 et 2, la partie i est munie d'un collet Il qui, présentant des stries parallèles à l'axe de l'arbre, sert au montage du volant. Dans la variante de réalisation représentée aux figures 3 à 5, la zone de liaison positive Sa de la partie 2a de l'arbre définit intérieurement une lumière de section hexagonale. La partie la de l'arbre présente, à son extrémité inférieure, deux têtes à six pans fui2, l7 séparées l'une de 1' autre par une portion de plus faible section 15 laissée par une gorge 14. Pour accoupler les parties la et 2a de l'arbre, on enfonce tout d'abord la tête 13 dans la lumière delta zone 3a. Puis on exerce sur la portion intermédiaire 15 un effort de torsion suffisant pour que l'angle de torsion qui en résulte compense le jeu entré les parties d'arbre à accoupler. En exerçant sur la partie la une poussée axiale, on enfonce ensuite la tête 12 dans la lumière hexagonale de la zone 3a, de sorte 'il en résulte entre les deux parties d'arbre une force de réaction supplémentaire en torsion, qui est supérieure au couple de rotation à transmettre, dans les deux sens. la liaison positive entre les parties la et 2a de 1' arbre peut être obtenue autrement que par des éléments de section polygonale. On peut utiliser, par exemple, des éléments dont le profil est défini par une courbe fermée autre qu'un cercle, dont la section est ovale ou elliptique. Dans la forme d'exécutiqn représentée à la figure 6, la partie lb de l'arbre présente à son extrémité inférieure deux épaulements cylindriques 16, fui7, dont la face de révolution est munie de cannelures 18, 19. Ces épaulements sont reliés l'un à l'autre par une partie étranglée 20 laissée par une gorge 21. la zone de liaison positive 3b de la partie 2b de l'arbre présente des cannelures 22 sur sa face interne. On immobilise tout d'abord en rotation la partie 2b de l'arbre et, après avoir introduit l'épaulement 12 dans la zone 3b, on applique à la partie lb un couple de rotation qui déforme en torsion la partie 20. Âu cours de cette torsion, la limite d'élasticité est dépassée, de sorte qu'il en résulte une déformation permanente de la partie étranglée 20. À la suite de cette déformation, il se produit un décalage des cannelures 18 de 1' épaulement 16 relativement à celles 19 de l'épaulement 17, les dites cannelures restant toutefois parallèles à l'axe commun des parties lb et 2b.Lors de l'introduction de l'épaulement 16 dans la zone 3b, ce décalage fournit le rattrapage de Jeu recherché entre les deux parties de l'arbre et la force de réaction supplé-mentaire pour transmettre sans jeu, dans les deux sens, le couple de rotation d'une partie à l'autre de l'arbre. La variante de réalisation représentée aux figures 7 à 9 diffère de celle qui vient d'être décrite en référence à la figure 6 en ce que la gorge 23 qui entoure la portion 2-4 de moindre résistance ;mécanique est prévue sur la partie 2c de 1' arbre. Dans la zone de liaison positive 3c, cette partie 2c présente deux portions cannelées 25, 26, séparées l'une de 1' autre par la portion 24. Outre ces cannelures extérieures, la zone 3c présente des cannelures intérieures 27. La partie d'arbre lc présente à son extrémité inférieure une tête 28 munie de cannelures extérieures. les cannelures exterieures des portions 25, 36 servent à appliquer à la partie 2c un couple de torsion qui, après dépassement de la limite d'élasticité, produit une déformation permanente de la portion intermédiaire 24. On obtient ainsi le décalage représenté à la figure 8 des cannelures de la portion 25 par rapport à celles de la portion 26. lorsqu'on introduit la tête 28 de la partie d'arbre lc dans la zone 3c de liaison positive, ce décalage a pour effet de compenser le jeu dû aux tolérances de fabrication et de créer en outre une force de réaction élastique en torsion entre les parties d'arbre à accoupler. ssEVENDICATIONS 1. - Dispositif d'accouplement, en particulier entre les deux parties de l'arbre d'une colonne de direction télescopique qui, lorsqu'une valeur seuil est dépassée, se déplacent axialement l'une vers l'autre, caractérisé en ce qu'au moins une des parties de l'arbre, ou une zone ou un élément de cette partie, est, après application d'un couple de rotation prédétérminé, déformée en torsion de telle manière que les deux parties peuvent être accouplées à la fois de façon positive et par adhérence et que, dans le cadre de cette déformation, l'angle de rotation nécessaire au rattrapage du jeu entre les parties est dépassé de façon à obtenir une force de réaction élastique supérieure au couple de rotation à transmettre. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'arbre possède une zone ou un élément qui subit, au niveau de la liaison positive, une dnéforma- tion permanente résultant de l'application d'une force de torsion et en ce que les faces d'appui respectives des parties d'arbre l'une sur l'autre sont décalées dans le sens périphérique avals accouplement. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie intérieure ou iapartie extérieure de la liaison~positive entre les parties d'arbre présente une portion de moindre résistance mécanique pour permettre et subir la déformation permanente. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion de moindre résistance mécanique est définie par une gorge. 5. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prevu sur au moins une des parties de l'arbre des moyens pour l'application du couple de rotation nécessaire à la déformation en torsion. 6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force de torsion entre les deux parties de l'arbre est réglable. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties de l'arbre présentent, au moins dans la zone de la liaison positive, une section polygonale ou une section définie par une courbe fermée autre qu' un cercle, par exemple une section ovale. 8. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties de l'arbre présentent des cannelures dans la zone de leur accouplement. 9. - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie intérieure de la liaison positive comporte deux douilles munies de cannelures sur leur face extérieure, qui sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une tige de torsion. 10. - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tige de torsion, qui porte à son extrémité inférieure une des douilles cannelées, est-montée libre en rotation dans l'autre douille cannelée, s'étend à l'intérieur de la partie d'arbre supérieure reliée à cette dernière douille et est immobilisée en rotation relativement à cette partie d'arbre. 11. - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les douilles cannelées ne forment qu'une seule pièce avec une partie de l'arbre et sont séparées l'une de l'autre par une gorge qui définit une portion intermédiaire de faible section.