Brevet FR2531395A1 — publié le 19840210

La présente invention concerne les colonnes de direction des véhicules à moteur et plus précisément un tel arbre de colonne de direction. Habituellement, une première extrémité (appe- lée extrémité inférieure dans la suite du présent mémoire) de l'arbre de la colonne de direction d'un véhicule est couplée à l'arbre porte-pignon d'un mécanisme à pignon et crémaillère, souvent par l'intermédiaire d'un joint universel L'arbre de direction est en général tubulaire et son extrémité tubulaire a des cannelures internes qui sont en prise avec des cannelures externes d'un bout mâle formant la partie d'entrée du joint universel Habituel- lement, l'extrémité inférieure de l'arbre de direction et le bout mâle ont des gorges afin qu'un raccord permanent puisse être réalisé par introduction d'un boulon dans les trous alignés, le boulon étant fixé par un écrou Bien que cette disposition constitue un accouplement de solidi- té satisfaisante, il est coûteux et sa réalisation est longue. L'invention concerne une construction d'arbre de direction qui facilite le montage et en particulier qui évite l'utilisation d'une vis de serrage, Plus précisément, l'invention concerne notam- ment un arbre de colonne de direction d'un véhicule à mo- teur dont l'extrémité inférieure est tubulaire et a une configuration interne non circulaire afin qu'il se loge sur un bout mâle de forme complémentaire faisant partie d'un joint ou accouplement universel dont l'autre partie se trouve du côté d'entrée d'un mécanisme de direction, par exemple à pignon et crémaillère, et un mécanisme de blocage est placé entre l'extrémité inférieure de l'arbre et la partie de l'accouplement de sorte que ces deux parties ne peuvent pas être séparées par traction ou ne peuvent être séparées par traction qu'avec-une force con- sidérable, le mécanisme de blocage ayant une gorge péri- phérique formée sur le bout mâle, une encoche transversale formée à l'extrémité inférieure de l'arbre au niveau de la gorge, et un ressort fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre et ayant un tronçon de blocage qui se loge dans l'encoche et dans la gorge. Dans un mode de réalisation avantageux dans lequel le bout mâle peut être introduit à l'extrémité in- férieure de l'arbre avant le montage du ressort, ce der- nier a avantageusement un tronçon formant un prolongement qui peut être accroché autour de l'arbre de direction afin qu'il maintienne élastiquement ce tronçon de blocage dans l'encoche et la gorge et qu'il maintienne le ressort sur l'arbre de direction. L'invention concerne aussi un arbre de colonne de direction d'un véhicule à moteur dont l'extrémité infé- rieure est tubulaire et qui a une configuration interne non circulaire afin qu'il puisse se loger sur un bout mâle de forme complémentaire faisant partie d'un joint ou accouplement universel dont l'autre partie constitue l'entrée d'un mécanisme de direction, par exemple à pignon et crémaillère, et un verrou à enclenchement est placé entre l'extrémité inférieure de l'arbre et la-partie de l'accouplement afin que ces deux éléments puissent être repoussés l'un vers l'autre et se bloquent l'un sur l'au- tre si bien qu'ils ne peuvent pas être séparés par traction ou seulement par application d'une force considérable. Le dispositif de blocage par enclenchement comporte avantageusement un ressort qui entoure au moins en partie l'extrémité tubulaire inférieure de l'arbre et qui a une partie passant dans un trou formé à cette extré- mité inférieure afin qu'elle coopère avec une gorge périphé- rique formée dans le bout mâle de l'accouplement universel lorsque les deux éléments sont enclenchés l'un sur l'autre. Le bout mâle de l'accouplement universel a de préférence une extrémité tronconique ou évasée afin qu'il guide le ressort. La configuration interne de l'extrémité infé- rieure de l'arbre peut comporter des dents ou cannelures mais elle peut aussi avoir une forme ovale ou polygonale. 2 531395 Diverses combinaisons de ces diverses configurations sont aussi possible. La colonne de direction est normalement de type télescopique et l'arbre de direction comporte norma- lement des parties supérieure et inférieure qui ne peuvent pas tourner l'une par rapport à l'autre mais qui sont tel- les que l'une peut s'enfoncer télescopiquement dans l'autre. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'exemples de réalisation et en se réfé- rant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'un arbre de colonne de direction d'un mode de réalisation de l'invention, sui- vant la ligne I-I de la figure 2; la figure 2 est une coupe de l'arbre de la figure 1 suivant la ligne II-Il; là figure 3 est une élévation partielle de l'extrémité inférieure de l'arbre de colonne de direction de la figure 1 mais à plus grande échelle la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, la figure 5 est analogue à la figure 3 mais représente le ressort mis en place; la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5, la figure 7 est une coupe partielle représen- tant l'extrémité inférieure de l'arbre logée sur le bout mâle d'un accouplement universel; les figures 8 et 9 sont des coupes suivant les lignes VIII-VIII et IX-IX de la figure 2; la figure 10 est une élévation de l'extrémité inférieure d'un arbre de colonne de direction selon un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 11 est une élévation partielle du bout mâle du joint universel destiné à être fixé à l'arbre de direction; la figure 12 est une coupe suivant la ligne XII-XII de la figure 10; et la figure 13 est une coupe analogue repré- sentant le ressort non serré. Les figures 1 et 2 représentent un arbre de colonne de direction d'un véhicule à moteur Cet arbre a une partie tubulaire supérieure 10 et une partie tubu- laire inférieure 12 La partie supérieure 10 a une extré- mité pleine 14 en saillie ayant un tronçon cannelé 16 des- tiné à coopérer avec des cannelures complémentaires d'un volant de direction et une extrémité filetée 18 destinée à coopérer avec un écrou qui maintient le volant en place. Le volant a une partie tronconique qui vient se coincer sur un tronçon 20 de forme complémentaire formé à l'extré- mité 14 de l'arbre de direction. Le-tronçon tubulaire inférieur 22 de l'arbre a un diamètre plus faible et comporte des dents ou canne- lures intérieures 24 comme indiqué clairement sur les fi- gures 4 et 6. Les figures 3 et 4 indiquent que l'extrémité inférieure 22 de l'arbre comporte, près de son extrémité, une encoche transversale 26 suffisamment profonde pour qu'elle débouche à l'intérieur de l'extrémité tubulaire. Comme l'indiquent les figures 5 et 6, un ressort 28 ayant une forme en G peut être enclenché en place autour de l'ex- trémité 22 de l'arbre, une partie courbe 30 du ressort étant placée sur l'extérieur de l'extrémité 22 et une partie rec- tiligne 32 du ressort pénétrant dans l'encoche 26 Le res- sort 30 est ainsi maintenu captif sur l'extrémité -22 et la partie 32 du ressort dépasse à l'intérieur de l'extré- mité de l'arbre. Comme l'indique la figure 7, l'extrémité de l'arbre est destiné à se loger sur un bout mâle 36 for- mant l'élément d'entrée d'un accouplement universel dont le reste n'est pas représenté La partie de sortie de l'ac- couplement universel est fixée au pignon d'un mécanisme de direction à pignon et crémaillère ou à la partie d'en- trée d'un-mécanisme équivalent de direction Le bout mâle 36 a des dents extérieures ou cannelures complémentaires des dents ou cannelures 24 si bien que l'arbre de di- rection peut être poussé sur le bout mâle Ce dernier a une gorge p Périphérique 38 disposée de manière que le tron- çon ou la branche 32 du ressort s'enclenche dans la gorge 38 lorsque l'arbre de direction a été poussé en place. Le bout mâle 36 a, à son extrémité libre, un chanfrein ou une partie trongonique 40 de guidage destiné à venir au contact de la branche 32 du ressort et-à permettre ainsi à l'extrémité du bout mâle d'écarter le ressort lorsque le bout mâle pénètre dans l'extrémité 22 de l'arbre. Lors du montage du véhicule à moteur, il suf- fit que l'arbre de direction soit enfoncé sur le bout mâle pour que le raccordement de l'arbre et de l'accouplement universel soit assuré Aucun usinage ou aucun serrage de vis n'est nécessaire ultérieurement. Les avantages présentés sont la transmission totale du couple exercé entre l'arbre et le bout mâle 36 par les dents ou cannelures si bien que le ressort 30 n'est pas soumis à des contraintes Ainsi, le couple que peut transmettre l'articulation ne dépend pas du tout du ressort Comme les bords de la gorge annulaire 38 formés sur le bout mâle n'ont pas de chanfrein ou de partie tronco- nique, l'extraction de l'arbre de direction du bout mâle est difficile par simple application d'une force axiale. Mis à part les avantages précités de l'accou- plement à blocage par enclenchement, d'autres avantages sont la grande légèreté et le faible coût et l'absence d'éléments ayant du jeu Tout jeu axial entre l'arbre 22 de direction et le bout mâle 36 n'a en général pas de con- séquences Le jeu angulaire peut être réduit au minimum par utilisation de dents ou cannelures de dimension con- venable. On peut-noter sur les figures 1, 2, 8 et 9 que l'arbre de direction a la construction classique en deux parties,comme dans toute colonne de direction de type télescopique La partie supérieure 10 a des dimensions suffisamment grandes pour qu'elle loge la partie infé- rieure 12 L'arbre de direction a un tronçon intermédiaire de section non circulaire comme l'indiquent les figures 8 et 9 Ainsi, la partie inférieure 12 a ce qu'on peut appeler un "tronçon ovale" 42 dont l'extrémité supérieure se loge dans une partie inférieure élargie 44 du tronçon supérieure 10, la partie 44 ayant aussi ce qu'on peut ap- peler une section ovale Comme indiqué précisément, cha- cune de ces sections ovales a deux arcs de courbe raccordés à leurs extrémités par deux segments de droite. Des tronçons supérieur et inférieur 10 et 12 sont fixés l'un à l'autre par un amortisseur de choc 46 qui comprend un manchon 48 de caoutchouc disposé entre les manchons interne et externe 50 et 52 et collé à ceux- ci Comme l'indique la figure 9, le manchon externe 50 se loge par emmanchement à force dans l'extrémité élargie 44 de la partie supérieure 10 avec une forme complémen- taire Comme l'indiquent les figures 8 et 9, le manchon interne 52 peut glisser autour de l'extrémité supérieure élargie 42 de la partie inférieure 12 de l'arbre Le frot- tement entre ces parties est accru par un ressort 54 si bien que l'arbre de direction ne se replie pas pendant le montage Le frottement n'est cependant pas important au point d'empêcher l'enfoncement télescopique de l'arbre en cas d'accident. La figure 10 représente l'extrémité inférieure d'un arbre 60 d'une colonne de direction de véhicule à moteur, selon un autre mode de réalisation de l'invention. Cet arbre 60 a des partiètubulairessupérieure et infé- rieure comme décrit en référence aux 1, 2, 8 et 9 et comme représenté sur ces figures Le tronçon tubulaire infé- rieur 62 de l'arbre 60 a des cannelures internes comme l'indique la figure 12, et a, près de son extrémité, une encoche transversale 66 analogue à l'encoche 26 représentée sur les figures 3 et 4, cette encoche étant suffisamment profonde pour qu'elle débouche à l'intérieur du tronçon tubulaire 62 Ce dernier est destiné à se loger sur un bout mâle 76 représenté aussi sur la figure 11 et formant l'élément d'entrée d'un accouplement universel dont l'élé- ment de sortie est fixé au pignon d'un mécanisme de direc- tion-à pignon et crémaillère ou à l'élément d'entrée d'un mécanisme équivalent de direction Comme l'indique la fi- gure 11, le bout mâle 76 a des dents ou cannelures externes complémentaires des dents ou cannelures internes du tronçon 62 si bien que l'arbre de direction peut être repoussé sur le bout mâle comme représenté sur la figure 10 Le bout mâle 76 a une gorge périphérique 78 disposée de ma- nière qu'elle se trouve en face de l'encoche 66 lorsque le bout mâle 76 est repoussé sur l'extrémité 62. Lorsque le bout mâle 76 a été poussé dans l'ex- trémité 62 de l'arbre, les deux éléments sont bloqués l'un par rapport à l'autre par un ressort 68 Celui-ci a un tronçon 72 d'extrémité qui se loge dans la gorge 66 et dans la gorge 78 comme indiqué sur les figures 10 et 12, et a un tronçon 70 de serrage placé de l'autre côté du tronçon 72 et qui se loge dans une gorge peu profonde 72 formée dans le tronçon d'extrémité 62 de l'arbre, en position sensiblement diamétralement opposée à l'encoche 66 Le ressort 68 a une longue branche 69 et une extrémité 71 en forme de crochet qui est accrochée sur le tronçon 62 d'extrémité-comme représenté sur les figures 10 et 12. Le ressort 68 a, à l'état libre, une forme telle que représentée en traits mixtes par la référence 68 a sur la figure 10 et en traits pleins sur la figure 13. Pendant le montage du véhicule à moteur, l'ar- bre 60 de direction est enfoncé sur le bout mâle 76 et le ressort 68 est repoussé en place dans le sens de la flèche A de la figure 13 si bien que le tronçon 72 d'ex- trémité se loge dans l'encoche 66 et dans la gorge 78 et le tronçon 70 est positionné dans la gorge peu profonde 67 comme représenté sur la figure 13 La branche 68 est ensuite tournée vers le haut et vers le côté par rapport au tronçon 62 d'extrémité comme indiqué par la flèche B de la figure 13, et le crochet 71 d'extrémité est alors accroché sur le tronçon 62 de l'arbre comme indiqué sur la figure 12 et, en traits pleins, sur la figure 10 Au- cun usinage ultérieur n'est nécessaire et aucun serrage de vis n'est non plus nécessaire. Comme dans le mode de réalisation précédent, le couple exercé entre l'arbre de direction et le bout mâle est totalement transmis par les dents ou cannelures si bien que le ressort 68 ne subit aucune contrainte sup- plémentaire L'effet de rappel du ressort 68 sur le bout mâle 76 provoque l'application d'une force dans la direc- tion de la flèche C de la figure 10, suffisante pour qu'il n'existe aucun j-eu entre le tronçon tubulaire 62 d'extré- mité et le bout mâle si bien que le raccordement est fiable et peu bruyant La configuration en demi-boucle formée par le crochet 71 constitue un dispositif commode pour le montage à la main du ressort 68 et un dispositif sûr de fixation du ressort sur le tronçon tubulaire d'extré- mité Le ressort peut être facilement retiré par soulèvement du crochet 71 au-dessus du tronçon tubulaire 62 de la co- lonne de direction. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 9, REVENDICATIONS 1 Arbre pour colonne de direction d'un véhicule à moteur, dont l'extrémité inférieure ( 22) est tubulaire et a une configuration interne non circulaire afin que cette extrémité se loge sur un bout mâle ( 36) de forme ccmplémentaire d'un organe d'un accouplement universel dont un autre organe se trouve du côté d'entrée d'un méca- nisme de direction, par exemple à crémaillère et pignon, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de blocage disposé entre l'extrémité inférieure ( 22) de l'arbre et l'organe d'accouplement ( 32) afin que ces deux éléments ne puissent pas être séparés par une force de traction ou seulement par une force considérable, le mécanisme de blocage comportant une gorge périphérique ( 38 > formée dans le bout mâle ( 36), une encoche transversale ( 26) formée à l'extrémité inférieure ( 22) de l'arbre en face de la gorge ( 38), et un ressort ( 28) fixé à l'extrémité infé- rieure ( 22) de l'arbre et ayant un tronçon de blocage ( 32) qui se loge dans l'encoche et dans la gorge. 2 Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort ( 28) comporte un tronçon ( 30) formant un prolongement qui peut être accroché autour de l'arbre afin qu'il tienne élastiquement le tronçon de blocage dans l'encoche et dans la gorge et maintienne le ressort sur l'arbre de direction. 3 Arbre pour colonne de direction d'un véhicule à moteur, ayant une extrémité inférieure ( 22) de forme tubulaire ayant une configuration interne non circulaire afin qu'elle se loge sur un bout mâle ( 36) de forme cor- respondante d'un organe d'un accouplement universel dont un autre organe est placé du côté d'entrée d'un mécanisme de direction, par exemple à crémaillère et pignon, caracté- risé en ce qu'il comporte un dispositif de blocage par enclenchement ( 28) placé entre l'extrémité inférieure ( 22) de l'arbre et l'organe d'accouplement ( 36) afin que ces deux éléments puissent être repoussés l'un sur l'autre et se bloquent afin de ne plus pouvoir être séparés par application d'une force de traction ou seulement par ap- plication d'une force considérable. 4 Arbre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de blocage par enclenchement com- prend un ressort ( 28) qui entoure au moins en partie l'ex- trémité tubulaire inférieure ( 22) de l'arbre et qui a un tronçon passant dans un trou ( 26) formé à l'extrémité tubulaire inférieure afin qu'il coopère avec une gorge périphérique ( 38 > du bout mâle ( 36) de l'accouplement universel lorsque les deux éléments sont enclenchés élas- tiquement. Arbre selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le bout mâle ( 38) de l'accouplement universel a une extrémité tronconique ( 40) des Einéeà gui- der le ressort. 6 Arbre selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le ressort ( 28) a une forme générale en G. 7 Arbre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la configuration interne de l'extrémité inférieure ( 20) de l'arbre est sous forme de dents ou de cannelures. 8 Arbre selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à une colonne de direction de type télescopique, caractérisé en ce que l'arbre a des parties supérieure et inférieure ( 10, 12) qui ne peuvent pas tourner l'une par rapport à l'autre mais qui peuvent coulisser l'une dans l'autre.