Brevet FR2493791A1 — publié le 19820514

ARBRE DE DIRECTION TELESCOPIQUE La présente invention se rapporte à un arbre de direc- tion télescopique pour un véhicule automobile. Un arbre de direction télescopique,lorsqu'il est incorporé à la colonne de direction d'un véhicule automobile,permet au conducteur du véhicule de déplacer le volant de direction axialement par rapport à la colonne de direction. La plupart des véhicules automobiles sont munis d'un siège réglable de sorte que le conducteur peut parvenir à se placer dans une position confortable par rapport aux pédales de commande du véhicule, d'une manière qui est déterminée par la longueur de ses jambes. Cependant, si la colonne de direction ne peut pas être également réglée, la position du volant de direction par rapport aux pédales a de fortes chances de ne pas être satisfaisante. Ainsi, un conducteur qui a de longues jambes peut, après avoir poussé le siège vers l'arrière, trouver que le volant de direction est trop éloigné pour son confort. D'autre part, un conducteur qui a des jambes courtes, après avoir réglé le siège à une posi- tion avant, peut trouver que le volant de direction touche son corps. Par conséquent, l'un des buts de la présente invention est de réaliser un arbre de direction qui permet un déplace- ment axial du volant de direction d'un véhicule automobile. On connait déjà une colonne de direction axialement mo- bile du fait du brevet des EUA no 3.434.368 au nom de Runkle suivant lequel la colonne de direction comprend une paire d'arbres télescopiques.L'un des arbres a une section trans- versale polygonale. L'autre arbre est tubulaire et comporte un alésage polygonal qui coïncide avec la section transver- sale du premier arbre. Le volant de direction est fixé à l'un des arbres. Un mécanisme de direction est accouplé à l'autre arbre. Par conséquent, les arbres télescopiques sont capables de transmettre le couple entre le volant de direc- tion et le mécanisme de direction d'un véhicule automobile. En outre, l'arbre intérieur polygonal comporte un certain nombre de pattes élastiques disposées à l'intérieur de l'alé- sage de l'arbre tubulaire. Un organe formant coin est reçu entre les pattes pour repousser les pattes en appui à frotte- ment contre les parois de l'alésage polygonal. Une tige allon- gée s'étend dans un alésage axial formé dans l'arbre polygo- nal et porte un levier disposé adjacent au volant de direc- tion. La tige est vissée dans le coin de sorte qu'un conduc- teur du véhicule peut appliquer les pattes à force contre les parois de l'alésage polygonal ou les écarter de ces pa- rois en faisant tourner la tige allongée au moyen du levier. Par conséquent, le conducteur peut déplacer à son gré les arbres télescopiques l'un par rapport à l'autre pour posi- tionner axialement le volant comme il le désire. En outre, il peut rendre les arbres solidaires l'un de l'autre afin de maintenir une position axiale choisie du volant de direction. Avec une colonne de direction télescopique du type re- présenté dans le brevet Runkle, la fabrication de la colonne de direction nécessite le façonnage de l'arbre polygonal. En outre, du fait que les produits tubulaires ne sont pas en gé- néral disponibles avec un alésage polygonal, une opération de brochage est requise pour convertir l'alésage circulaire d'un tube à paroi épaisse en un alésage polygonal qui coïncide avec la section transversale de l'arbre polygonal. L'arbre ex- térieur tubulaire de la paire d'arbres télescopiques est fa- briqué à partir d'un tel tube à paroi épaisse. Ainsi, la fa- brication d'une colonne de direction selon l'invention de Runkle nécessite de nombreuses opérations d'usinage onéreuses. La présente invention, telle que revendiquée, est desti- née à éviter les inconvénients des colonnes de direction té- lescopiques connues en réalisant un arbre de direction téles- copique dont les principaux éléments sont fabriqués en tube rond. L'invention a pour objet un arbre de direction télesco- pique ayant un premier arbre rond qui est reçu à l'intérieur d'un alésage rond formé dans le second arbre. Afin d'accou- pler les deux arbres en rotaion, l'arbre intérieur comporte un certain nombre de pattes élastiques situées à l'intérieur de l'alésage de l'arbre extérieur. Un organe formant coin est monté mobile entre les pattes pour les repousser en appui de frottement contre la paroi de l'alésage. Le coin comporte un certain nombre de nervures ou clavettes solidaires qui font saillie radialement vers l'extérieur entre les pattes de l'arbre intérieur. Les extrémités radialement extérieures des clavettes sont reçues dans des rainures de clavette s'étendant axialement formées dans l'alésage de l'arbre ex- térieur. L'un des arbres est raccordé à un volant de direc- tion. L'autre arbre est accouplé à un mécanisme de direction. Par conséquent, le couple est transféré entrele volant de di- rection et le mécanisme de direction par l'intermédiaire des clavettes s'étendant radialement en appui contre les pattes de l'arbre intérieur et contre les rainures de clavette de l'arbre extérieur. Une tige allongée est raccordée au coin. La tige s'étend dans un alésage axial formé dans l'arbre in- térieur et se termine par une extrémité filetée adjacente au volant de direction. Un levier ayant un alésage fileté est vissé sur l'extrémité filetée de la tige. Le levier est en appui contre l'extrémité de l'arbre intérieur opposée àcelle o est disposé le coin. Il en résulte que le coin peut être déplacé axialement entre les pattes élastiques de l'arbre in- térieur par la rotation du levier sur la tige filetée. Afin d'empêcher que l'arbre intérieur puisse être retiré de l'arbre extérieur, l'extrémité de l'arbre extérieur adjacente au vo- lant de direction comporte une paire de rainures circonféren- tielles qui s!étendent radialement vers l'intérieur à partir de la surface extérieure de l'arbre.Les rainures sont posi- tionnées radialement à l'extérieur par rapport aux rainures de clavette s'étendant axialement. La profondeur des rainures circonférentielles est telle que le fond de chacune de ces rainures intersecte une rainure de clavette s'étendant axia- lement. Une bague élastique en forme de C est reçue dans la paire de rainures circonférentielles de sorte que les parties radialement intérieures de la bague coupent transversalement la paire de rainures de-clavette. Il en résulte que les cla- vettes s'étendant radialement peuvent venir en appui contre la bague en forme de C pour empêcher que l'arbre intérieur puisse être retiré axialement de l'intérieur de l'arbre ex- térieur. Les avantages offerts par l'invention sont esentielle- ment le fait que les éléments principaux de l'arbre télesco- pique sont fabriqués en tubes ayant une section transversale circulaire; l'arbre intérieur est accouplé en rotation à l'arbre extérieur par des clavettes qui s'étendent radiale- ment vers l'extérieur entre les pattes de l'arbre intérieur et sont engagées dans des rainures de clavette formées sur l'arbre extérieur. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation spécifique représenté sur le dessin annexé dans lequel: la Fig. 1 est une vue partielle, en coupe, d'un arbre de direction télescopique selon l'invention; la Fig. 2 est une vue partielle, en coupe, prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; les Fig. 3 et 4 sont des vues en coupe prises respective- ment suivant les lignes 3-3 et 4-4 de la Fig. 1. Comme représenté sur la Fig. 1 à laquelle on se référera, un arbre de direction télescopique comprend un arbre exté- - rieur allongé 12 qui comporte un alésage 14. Un arbre inté- rieur allongé 16 est reçu à coulissement dans l'alésage 14. L'extrémité supérieure de l'arbre 16 porte un volant de di- rection 18 auquel elle est fixée. L'extrémité inférieure de l'arbre 12 peut être accouplée au mécanisme de direction (non représenté) d'un véhicule automobile. Afin de raccorder de manière opérante le volant de di- rection à l'arbre intérieur 16, l'arbre intérieur 16 comporte un partie 20 de grand diamètre qui coopère avec le reste de l'arbre pour former un épaulement 22. La partie 20 de grand diamètre comporte une région cannelée 24 s'étendant axiale- ment et une queue filetée 26. Le moyeu 28 du volant de direc- tion 18 comporte un alésage conique 30 dont une partie com- porte des cannelures 32 qui s'engagent entre les cannelures 24 de l'arbre 16. Le moyeu 28 du volant de direction 18 est reçu à coulissement sur la partie 20 de l'arbre intérieur 16. Un écrou 34 est vissé sur la queue 26 pour retenir le volant de direction 18 sur l'arbre 16. On notera en considérant les Fig. 3 et 4 que l'arbre intérieur 16 et l'alésage 14 formé dans l'arbre extérieur 12 ont une section transversale approximativement circulaire. L'arbre intérieur 13 comporte un alésage traversant 36. L'ex- trémité inférieure de l'arbre 16, comme on peut le voir sur les Fig. 1 à 4, comporte quatre pattes élastiques 38 s'éten- dant axialement espacées les unes des autres qui sont axiale- ment effilées sur leur surface radialement intérieure 40 de sorte que les pattes 38 sont capables de fléchir axialement. Cependant, les pattes sont essentiellement inflexibles ou ri- gides dans la direction circonférentielle.Les pattes 38 coo- pèrent pour former un évidement ou partie d'alésage 42 à section axialement croissante, en forme de cône, comme on peut le voir sur la Fig. 1. Un organe 44 formant coin ayant la forme d'un cône est reçu à coulissement dans l'évidement 42. L'organe 44 formant coin comporte une paire de clavettes solidaires ou nervures 46 s'étendant radialement qui s'é- tendent radialement vers l'extérieur entre les pattes 38. Les clavettes 46 se terminent par des extrémités 48 qui sont re- çues dans des rainures de clavette 50 s'étendant axialement qui sont formées dans l'alésage 14 de l'arbre extérieur 12. Par conséquent, le couple est transmis de l'arbre intérieur 16 aux clavettes 46 par l'intermédiaire des pattes 38 circon- férentiellement rigides 38. Les clavettes 46 transmettent le couple à l'arbre extérieur 12 par l'intermédiaire des rai- nures 50 de clavette s'étendant axialement. Une tige allongée 52 est formée en une seule pièce avec l'organe 44 formant coin. La tige 52 s'étend axialement dans l'alésage 36 et se termine par une extrémité filetée 54 qui s'étend au-delà de l'extrémité supérieure de l'arbre 16 adja- cente au volant de direction 18, en considérant la Fig. 1. Un écrou 56 est vissé sur l'extrémité filetée 54 de la tige 52. En outre, l'écrou 56 peut venir en appui contre un épau- lement 58 formé à l'extrémité supérieure de l'arbre 16. Il en résulte que l'on peut tirer l'organe 44 formant coin axia- lement vers le haut en considérant la Fig. 1, entre les pattes 38 radialement flexibles en faisant tourner l'écrou 56 sur la tige 52. Un levier 60 est raccordé de manière opé- rante à l'écrou 56 de sorte qu'un conducteur du véhicule peut déplacer l'organe 44 formant coin entre les pattes 38 en faisant pivoter le levier 60 autour de la tige 52, en con- sidérant la Fig. 1. Il apparaîtra clairement qu'en déplaçant l'organe 44 formant coin axialement vers le haut entre les pattes 38 on repousse les pattes 38 radialement flexibles en appui à frottement contre l'alésage 14. Par conséquent, un con- ducteur peut bloquer l'arbre 16 dans une position axiale choi- sie par rapport à l'arbre extérieur 12 en faisant pivoter le levier 60 de façon à tirer l'organe 44 formant coin vers le haut. Inversement, lorsqu'on fait tourner le levier 60 dans l'autre sens, les pattes élastiques provoquent le déplacement axial vers le bas, en considérant les Fig. 1 et 2, de l'or- gane 44 formant coin et de la tige 52, de sorte que les pattes 38 s'écartent de l'alésage 14. Par conséquent, le volant de direction 18 et l'arbre 16 peuvent être déplacés axialement par rapport àlrarbre extérieur 12. La distance sur laquelle l'arbre 16 peut être déplacée axialement dans l'arbre 12 est limitée par la venue de l'épau- lement 22 en contactavec une butée 62 qui est formée à l'ex- trémité supérieure de l'arbre extérieur 12. En outre, l'arbre extérieur 12 comporte une paire de rainures 64 adjacentes à la butée 62. Les rainures sont perpendiculaires à l'axe de l'arbre 12. En outre, les rainures 64 sont disposées circon- férentiellement, en considérant les Fig. 3 et 4, de sorte que le fond 66 de chacune des rainures coupe transversalement l'une des rainures 50 de clavette. Une bague de retenue élas- tique 68 en forme de C est reçue dans les rainures 64. La bague 68 comporte des branches élastiques 70 espacées l'une de l'autre qui s'étendent circonférentiellement dans les rai- nures 64 et se terminent par des extrémités 72 s'étendant ra- dialement. Les extrémités 72 s'étendant radialement de la bague 68 sont en appui contre l'arbre 12 de sorte que la bague 68 est retenue dans les rainures 64. Les branches 70 de la bague 68 s'étendent radialement vers l'intérieur en travers des rainures 50 de clavette. Par conséquent, les clavettes 46 s'étendant radialement de l'organe 44 formant coin sont susceptibles de venir en butée contre les branches de la bague 68 de façon à limiter le mouvement axial vers le haut de l'arbre 16 par rapport à l'arbre 12. Naturellement, la bague 68 peut être retirée des rainures 64 de façon à per- mettre de retirer axialement l'arbre 16 de l'arbre 12. Il apparaîtra aux spécialistes du domaine technique au- quel appartient invention,à la lecture de la description qui précède,que l'arbre intérieur 16 et l'arbre extérieur 12 peuvent être fabriqués dans des tubes ayant une section trans- versale circulaire. Les rainures 50 de clavette peuvent être formées dans le tube qui doit devenir l'arbre extérieur 12 par une simple opération de brochage. Les rainures 50 de cla- vette enlèvent beaucoup moins de matière du tube que la quan- tité qui serait enlevée pour former un alésage polygonal comme ceci est nécessaire dans le cas de l'invention de Runkle. Par conséquent, la résistance à la torsion du tube 12 n'est pas diminuée de manière significative par les rainures de clavette. En outre, l'opération de brochage qui est né- cessaire pour former les rainures 50 de clavette est relative- ment simple et bon marché du fait de la faible quantité de matière qui doit être enlevée pour former les rainures 50 de clavette. Une autre caractéristique de l'invention résulte du fait que les clavettes 46 s'étendant radialement sont utili- sées pour limiter le déplacement axial vers le haut de l'arbre intérieur 16 par rapport à l'arbre extérieur 12, en considé- rant les Fig. 1 et 2. Un autre avantage-de fabrication résulte de la formation en une seule pièce de l'organe 44 forment coin et de la tige 52. La tige 52 et l'organe 44 formant coin, avec les clavettes 46, peuvent être fabriquées à partir d'une ma- tière en barres peu onéreuse par un procédé de façonnement de tête à froid. Compte-tenu de toutes ces caractéristiques, l'invention fournit un arbre de direction télescopique qui est d'une fa- brication peu onéreuse. Par conséquent, les avantages de l'invention peuvent être offerts à un plus grand secteur de la clientèle que ne pouvaient l'être les arbres de direction télescopiques de la technique antérieure. REVENDICATIONS 1 - Un arbre de direction télescopique (10) comprenant un premier arbre (12) comportant un alésage intérieur (14) ap- proximativement circulaire s'étendant axialement, un second arbre circulaire allongé (16) reçu à coulissement dans cet alésage (14), des moyens (38, 46, 50) pour accoupler en rota- tion les premier (12) et second (16) arbres tout en permet- tant un mouvement axial desdits arbres (12, 16) l'un par rap- port à l'autre, et des moyens (38, 44) pour solidariser par frottement le premier arbre (12) et le second arbre (16) de façon à empêcher pratiquement tout mouvement axial relatif desdits arbres (12, 16!, caractérisé enceque les moyens d'accouplement en rotation (38, 46, 50) comportent au moins une paire de pattes élastiques (38) s'étendant axialement es- pacées l'une de l'autre formées sur le second arbre (16) à l'intérieur de l'alésage (14), une rainure (50) de clavette s'étendant axialement formée dans le premier arbre (12) adja- cente au second arbre (16) et une clavette (46) s'étendant radialement entre lapaire de pattes (38) espacées l'une de l'autre et axialement mobile dans la rainure (50) de clavette, les moyens de solidarisation par frottement (38, 44) compor- tant un organe (44) formant coin axialement mobile suscep- tube de venir en appui contre les pattes (38) pour repousser les pattes élastiques (38) radialement vers l'extérieur en appui à frottement contre le premier arbre (12) et des moyens (52, 54, 56, 58, 60) pour déplacer axialement l'organe for- mant coin. 2 - Arbre de direction télescopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (44) formant coin porte la clavette (46). 3 - Arbre de direction télescopique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pattes (38) ont une section axialement décroissante et coopèrent entre elles pour former un évidement (42) à section axiale- ment croissante sur le second arbre (16). 4 - Arbre de direction télescopique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'évidement (42) à section croissante a approximativement la forme d'un cône. - Arbre de direction télescopique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe (44) formant coin a approximativement la forme d'un cône. 6 - Arbre de direction télescopique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (52, 54, 56, 58, 60) servant à déplacer l'organe (44) formant coin comprennent une tige allongée (52) qui s'étend axiale- ment dans un alésage traversant (36) s'étendant axialement formé dans le second arbre (16), cette tige (52) étant raccor- dée à une extrémité à l'organe (44) formant coin et compor- tant à son autre extrémité des moyens (54, 56, 60) pour coo- pérer avec le second arbre (16) au niveau d'un épaulement (58) de ce dernier afin de déplacer la tige (52) par rapport à ce second arbre (16). 7 - Arbre de direction télescopique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le second arbre (16) comporte une partie (20) de grand diamètre coopé- rant avec le reste de ce second arbre (16) pour former sur lui un épaulement (22), le premier arbre (12) comportant une butée (62) susceptible de venir en appui contre cet épaule- ment (22) pour limiter le mouvement axial du second arbre (16) dans l'alésage (14) du premier arbre(12). 8 - Arbrede direction télescopique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier abre (12) comporte une rai- nure (64) s'étendant circonférentiellement intersectant la rainure (50) de clavette, une bague (68) en forme de C ayant une branche (70) reçue dans la rainure (64), cette branche s'étendant radialement vers l'intérieur transversalement à la rainure (50) de clavette et étant susceptible d'êtreheurtée par la clavette (46) pour limiter le déplacement axial du se- cond arbre (16) hors de l'alésage (14) du premier arbre (12).