Brevet FR2544271A1 — publié le 19841019

La présente invention concerne un axe de volant pour colonne de direction de véhicule automobile. En effet, pour satisfaire aux normes de sécurité, les colonnes de direction sont actuellement réalisées en deux parties articulées entre elles et comportent ainsi un axe de volant reliant le volant à un joint du type cardan, et un axe de direction allant de ce joint de car- dan au boîtier de direction des roues avant. En conséquence, l'axe de volant doit remplir trois fonctions Il doit recevoir un volant afin d'en transmet- tre la rotation au boîtier de direction, assurer l'arti- culation c'est-à-dire porter une fourche du joint de car- dan, et être capable de coopérer avec un verrou d'antivol de façon à assurer l'immobilisation en rotation du volant. Ces trois fonctions sont remplies par trois pièces diffé- rentes, de sorte que l'axe de volant comporte une tige, ou tube, dont l'une des extrémités est conformée en vue de la réception du volant, et sur laquelle sont montés une fourche de cardan et un manchon percé d'une fente et formant gâche de verrouillage. Une telle construction présente l'inconvénient d'être compliquée à fabriquer Les tentatives de simpli- fication se sont heurtées aux exigences de poids, les or- ganes d'un véhicule devant être le plus légers possible et présenter le plus faible encombrement possible Or le manchon de verrouillage doit obligatoirement avoir un dia- mètre relativement important et être suffisamment épais pour coopérer avec le verrou et résister aux efforts de cisaillement exercés par celui-ci. La présente invention a pour but de résoudre ce problème en réalisant un axe de volant d'une seule pièce qui, à la fois, soit susceptible de remplir les trois fonctions ci-dessus et de résister aux efforts de verrouil- lage, sans présenter un poids prohibitif. Cette invention a en effet pour objet un axe de volant qui est formé par un tube d'une seule pièce dont l'épaisseur de paroi et le diamètre varient sur sa lon- gueur, et qui comporte, entre une extrémité élargie for- mant une fourche de cardan et une extrémité étroite de réception du volant, au moins une fente formant gâche pour un dispositif de verrouillage. De préférence, la paroi du tube est amincie par étirage avec allongement entre la fourche de cardan et le voisinage de la fente, tandis qu'elle est rendue plus épaisse à l'extrémité étroite de support du volant. Un tel tube combine ainsi les qualités de résis- tance aux efforts auxquels il est soumis, et de légèreté exigées d'un organe de ce type. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention Sur ces dessins: la fig 1 est une vue en perspective d'un axe de volant selon l'invention; la fig 2 est une vue en coupe axiale de ce même tube. L'axe de volant représenté est constitué d'une seule pièce par un tube 1, dont l'une des extrémités est élargie et fendue pour former les deux branches 2 et 4 d'une four- che 5 de cardan Dans les branches 2 et 4 de ce cardan sont tirés des canons 24 et 24 ' qui permettront le montage d'un croisillon et de douilles et qui, en outre, augmen- tent la résistance de la fourche en torsion et en flexion. Ces canons sont réalisés, par exemple, par fluoperçage et, de toutes façons, sans apport de matière. A son extrémité opposée, le tube est conformé de façon à permettre le support du volant Par exemple, dans le mode de réalisation représenté ce tube est terminé par une partie 6 de petit diamètre, filetée extérieurement pour permettre le montage d'un écrou de maintien du vo- lant La partie filetée 6 est suivie par une portion tronconique 8 reliée à une partie cylindrique cannelée 9 permettant de transmettre le couple de rotation - Le tube 1 comporte ensuite au moins une portion cy- lindrique de plus grand diamètre que la partie cannelée 9 et, dans le mode de réalisation, deux portions cylindri- ques, respectivement 10 et 12, qui sont reliées entre elles et à la partie cannelée 9 par des troncs de cône, respectivement 14 et 16, le cône 14 jouant le rôle de bu- tée d'appui du volant Par ailleurs, le corps principal du tube 1 est constitué par une portion cylindrique 18 de plus grand diamètre que les précédentes, qui, au voisinage d'un cône 20 de liaison aux portions cylindriques 12 et 10, est percée d'au moins une fente longitudinale 22, ou éven- tuellement de deux fentes diamétralement opposées comme le montre la figure 2. Les différentes parties du tube 1 ont des parois d'épaisseurs différentes Ainsi, comme le montre la figure 2, le tube cylindrique 18 a une épaisseur relativement faible par rapport à celle des branches 2 et 4 de la four- che de cardan ou à celle de la portion 23 de ce tube qui est percée des fentes 22 En outre, les cylindres 10 et 12 de même que les parties cannelée 9 et filetée 6 ont des parois encore plus épaisses Grâce à cette disposition le tube ne présente qu'un poids relativement faible tout en ayant une résistance importante, et notamment une résis- tance au cisaillement suffisante au voisinage des fentes de verrouillage 22. De préférence, l'axe de volant est réalisé à partir d'un tube cylindrique d'épaisseur de paroi constante et de diamètre constant, qui est d'abord déformé ou plus exactement élargi et fendu pour réaliser les deux branches 2 et 4 de la fourche 5 sans modifier l'épaisseur du tube initial Ce tube 1 est ensuite étiré de façon à allonger la partie destinée à constituer le cylindre 18 en amin- cissant sa paroi, la zone destinée à former le cylindre 23 percé des fentes 22 conservant pratiquement son épais- seur de paroi initiale, de sorte que ces fentes peuvent être pratiquées dans un tube présentant une résistance -importante Le tube ainsi conformé est muni d'une extré- -mité de support du volant grâce -à une opération de ré- traint étirant sa paroi tout en la soumettant à une com- pression latérale qui allonge le tube en accroissant l'épaisseur de sa paroi L'étirement, de même que la com- pression, sont différents dans les différentes zones 12, , 9 et 6 du tube métallique. L'axe de volant ainsi obtenu a des résistances va- riables dans ses différentes parties L'extrémité étroite ayant une épaisseur importante supporte facilement le vo- lant qui est monté sur elle La portion 23 de'grand diamè- tre et d'épaisseur moyenne résiste aux efforts de cisail- lement exercés par le verrou, tandis que la partie cylin- drique 18 de faible épaisseur joue essentiellement le rôle de transmission du déplacement en rotation-du volant à la fourche 5 du cardan. On constaté que malgré la réduction d'épaisseur et la déformation qu'a subie le tube initial 1, c'est-à-dire notamment-un allongement qui peut atteindre 50 %, l'axe de volant réalisé fournit, lors d'essais en torsion, des résultats plus favorables que les axes de volant en trois pièces actuellement réalisés En outre, la partie 23 per- cée des fentes 22 présente une résistance au cisaillement nettement supérieure à celle exigée par les normes de sécurité. Cet axe de volant d'une seule pièce répond ainsi aux exigences de la pratique en étant d'une fabrication simple et peu coûteuse. Bien que l'axe ait été représenté avec une extré- 2544271 ' mité de support du volant comportant une partie filetée 6 suivie d'une portion cannelée 9, il est bien évident que ceci n'est donné qu'à titre indicatif et que cette partie extreme du volant pourrait être constituée par une portion cylindrique de diamètre constànt, la fixation du volant étant effectuée par soudage ou par tout autre moyen approprié. o REVENDICATIONS - 1 Axe de volant pour colonne de direction de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est formé par un tube ( 1) d'une seule pièce, dont l'épaisseur de paroi et le diamètre varient sur sa longueur et qui com- porte, entre une extrémité élargie formant une fourche ( 5) de cardan et une extrémité étroite ( 10, 9, 6) de fixa- tion du volant, au moins une fente ( 22) formant gâche de verrouillage. 2 Axe de volant suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le tube comporte deux fentes ( 22) diamétralement opposées. 3 Axe de volant suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube ( 1) comporte une partie cylindrique ( 18) à paroi amincie entre la fourche ( 5) de cardan et la portion ( 23) voisine des fentes ( 22). 4 Axe de volant suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube ( 1) présente une paroi amincie dans la partie étroite de petit diamè- tre ( 12, 10, 9, 6) de support du volant. 5 Axe de volant suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un tube ( 1) cylindrique, de diamètre et d'épaisseur constants, qui est simplement élargi à une extrémité pour former la fourche ( 5) de cardan, mais est allongé et aminci par étirage dans sa partie ( 18), entre la fourche ( 5) et la portion ( 23) percée des fentes ( 22). 6 Axe de volant suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est formé à partir d'un tube ( 1) qui a été à la fois étiré et comprimé pour former plusieurs portions de diamètre de plus-en plus faible et d'épaisseur de paroi de plus en plus grande ( 12, 10, 9, 6) à l'extrémité de support du volant. 7 Axe de volant suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourche ( 5) formée à l'une des extrémités du tube comporte, dans chacune de ses branches ( 2, 4), des canons ( 24, 24 ') destinés au mon- tage du croisillon et de ses douilles et au renforcement de la solidité de la fourche.