Brevet FR2572044A1 — publié le 19860425

L'invention concerne une liaison d'entraî- nement entre un arbre et un moyeu, notamment une liaison d'entraînement entre des arbres et des moyeux cannelés de colonnes de direction de sécurité, du type corres- pondant au préambule de la revendication 1. Une telle liaison d'entraînement est connue du brevet américain n 3.318.170. Dans ce mode d'exécution connu, l'absence de jeu est obtenue par le fait qu'un arbre hexagonal est engagé radialement dans le moyeu complémentaire. Afin de pouvoir introduire dans l'arbre hexagonal le couple nécessaire à cet effet, des rouleaux cylindriques disposés diamétralement s'appuient dans la zone des angles de deux faces latérales opposées, et sont serrés sur le moyeu par une douille annulaire qui est chargée par un ressort de torsion. Toutefois, cette conception ne peut être appliquée que lorsque l'arbre employé présente un profil à plusieurs angles, avec des faces latérales suffisamment larges. Avec des liaisons d'entraînement par arbre et moyeu cannelés ou encore striés, cette conception n'est pas applicable. En outre, la liaison d'entraînement sans jeu connue fait appel à des techniques de fabrication très coûteuses. L'invention a pour objectif d'améliorer la liaison d'entraînement du type présenté en introduc- tion, de manière à ce qu'elle puisse être employée quel que soit le type de profilage existant entre l'arbre et le moyeu, les coûts de fabrication et de montage devant être maintenus à un niveau le plus bas possible. L'invention atteint cet objectif comme indiqué dans la partie caractérisante de la revendi- cation 1. Des configurations supplémentaires avan- tageuses de l'invention ressortent des revendications secondaires. La description qui suit explicite l'inven- tion à l'aide de plusieurs exemples de réalisation représentés sur le dessin annexé, lequel montre: 10. à la Figure 1, la coupe longitudinale d'un moyeu cannelé, à la Figure 2, une vue frontale du moyeu cannelé selon la Figure 1, à la Figure 3, la coupe longitudinale d'une liaison d'entraînement entre un arbre et un moyeu, à la Figure 4, une vue en élévation du ressort selon la Figure 3, à la Figure 5, la coupe longitudinale d'une variante de liaison d'entraînement, à la Figure 6, une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la Figure 5, à la Figure 7, une forme de réalisation modifiée de la liaison d'entraînement selon la Figure 5, -à la Figure 8, une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la Figure 7, à la Figure 9, une autre variante de liaison d'entraînement entre un arbre et un moyeu, 30. à la Figure 10, une vue en coupe selon la ligne X-X de la Figure 9, à la Figure 11, une forme de réalisation modifiée de la liaison d'entraînement selon la Figure 9, et 3: à la Figure 12, une vue en coupe selon la ligne XII-XII de la Figure 11. Les Figures 1 et 2 présentent en vue séparée un moyeu cannelé 1 qui est réalisé en plusieurs pièces. Il comprend un moyeu principal 2 sur lequel sont formés un collet 2a et une bride 2b, ainsi qu'un moyeu auxiliaire 3 et un ressort à branches 4. Le tronçon en déport du moyeu principal 2 est muni d'un filetage extérieur sur lequel est vissé un écrou de serrage 3a du genre écrou-raccord, réalisé en une pièce avec le moyeu auxiliaire 3. Le ressort à branches 4, qui présente ici une section ronde, est positionné axialement entre le côté terminal de l'écrou de serrage 3a et le collet 2a. Le ressort à branches 4 choisi ici peut également être remplacé par un ressort à fil de section rectangulaire et/ou à une ou plusieurs spires. Toutefois, on notera alors que, à l'état relâché, le ressort circulaire en fil métallique doit être encore suffisamment soutenu entre le collet 2a et l'écrou de serrage 3a. Une des branches du ressort à branches 4 est coudée à environ 90 et s'engage dans un évidement du collet 2a, jouant ainsi un rôle de verrouillage contre la torsion. La deuxième extrémité libre du ressort à branches 4 est croisée en direction de l'écrou de serrage 3a, et s'engage dans un évidement cunéiforme 6 de l'écrou de serrage 3a. De la sorte, l'écrou de serrage 3a ne peut être tourné dans le sens de desserrage par rapport au moyeu principal 2 qu'à l'encontre de la contrainte de ressort radiale du ressort à branches 4. Le pré-assemblage du moyeu cannelé 1 s'effectue en enfilant le ressort à branches 4 sur le moyeu principal 2, et en vissant l'écrou de Serrage 3a jusqu'à ce que la branche croisée du ressort à branches 4 s'enclenche dans l'évidement 6. Pour démonter le moyeu cannelé 1, la branche croisée du ressort à branches 4 est comprimée vers le collet 2a à l'aide d'un tourne- vis ou autre outil similaire, de sorte qu'on peut dévisser l'écrou de serrage 3a et déposer le ressort à branches 4. Le montage du moyeu cannelé 1 pré-assemblé sur un arbre cannelé correspondant s'effectue en enfi- lant le moyeu auxiliaire 3 du moyeu cannelé 1 sur l'arbre cannelé jusqu'à la transition du profil cannelé du moyeu entre le moyeu principal 2 et le moyeu auxiliaire 3, en tournant le moyeu principal 2 par rapport au moyeu auxiliaire, en étirant le ressort à branches 4 jusqu'à ce que la précontrainte de ressort souhaitée soit obtenue, et en enfilant le moyeu principal 2 sur l'arbre cannelé, le ressort à branches 4 étant maintenant à l'état chargé. Lorsque le moyeu cannelé 1 est en place sur l'arbre cannelé, - un équilibre de couples s'établit entre le moyeu prin- cipal 2 et le moyeu auxiliaire 3, attendu que le moyeu principal 2 et le moyeu auxiliaire 3 sont chargés par ressort dans des sens de rotation mutuellement opposés. Comme les profils cannelés du moyeu princi- pal 2 et du moyeu auxiliaire 3 s'appuient ici sur des flancs profilés mutuellement opposés de l'arbre cannelé, on obtient une absence de jeu en ce qui concerne le déplacement axial entre l'arbre cannelé et le moyeu cannelé 1. En outre, la liaison d'entraînement présente également une absence de jeu dans le sens radial, jusqu'à la valeur du couple appliqué par le ressort à branches 4. En cas d'introduction dans la liaison d'entraînement d'un couple supérieur au couple de précontrainte, la liaison d'entraînement est totale- ment sans jeu dans un sens de rotation, et présente un jeu dans l'autre sens de rotation, opposé au couple de précontrainte. Même dans ce dernier cas, le jeu existant n'est subjectivement pas ressenti, attendu qu'il faudrait pour cela que le couple de précon- trainte du ressort à branches 4 soit surmonté par l'angle de rotation du jeu. Les Figures 3 et 4 présentent une liaison d'entraînement entre un arbre cannelé 7 et un moyeu cannelé 8, o le moyeu cannelé 8 est assemblé rigidement à un corps tubulaire 9 qui coopère télescopiquement avec l'arbre cannelé 7. Le moyeu cannelé 8 comprend un moyeu principal 9a, un manchon élastique nervuré 10, et un moyeu auxiliaire 10Oa qui est formé en une pièce sur le manchon élastique nervuré 10. Ce dernier est constitué par un corps de manchon en un matériau élastique, dont la périphérie est évidée selon plusieurs cannelures longitudinales 11 réparties régulièrement sur la circonférence, de sorte que des lames de ressort séparées 10b subsistent entre les cannelures 11. Le manchon élastique nervuré 10 est ainsi transformé en un ressort de torsion. Pour supporter le couple entre le moyeu principal 9a et le moyeu auxiliaire 10a, l'extrémité du manchon élastique nervuré 10 qui est opposé au moyeu auxi- liaire 10a doit être fixée sans rotation sur le moyeu principal 9a. La fixation peut s'effectuer par une des techniques d'assemblage amovible ou inamovible connues. De même que pour les exemples de réalisation décrits plus loin, le montage du moyeu cannelé 8 sur l'arbre cannelé 7 s'effectue comme pour le moyeu can- nelé 1. Cette similiture vaut également pour les con- séquences du couple de précontrainte en matière d'absence de jeu des liaisons d'entraînement. Dans la variante selon les Figures 5 et 6, un moyeu cannelé 12 est placé sur l'arbre cannelé 7. Le moyeu cannelé 12 est constitué d'un moyeu principal 13, d'un moyeu auxiliaire 14 sur lequel est formé un corps de manchon 14a, et d'un ressort-à branches 15. Le corps de manchon 14a est enfilé sur le moyeu prin- cipal 13, et le ressort à branches 15 est enroulé autour de sa surface latérale extérieure. Une des branches libres du ressort à branches 15 est coudée et s'engage dans un perçage radial 16 du corps de manchon 14a, tandis que la deuxième branche libre du ressort à branches 15 s'engage dans un des perçages radiaux 17 situés sur un plan circonférentiel du moyeu principal 13. Le ressort à branches 15 prend ici en charge le rôle de blocage du déplacement axial du moyeu auxiliaire 14 par rapport au moyeu principal 13. Dans le mode de réalisation modifié selon les Figures 7 et 8, le blocage du déplacement axial entre un moyeu auxiliaire 18 et un moyeu principal 19 est réalisé en adjoingnant un joint à baïonnette. A cet effet, on a prévu sur le moyeu principal 19 un collet 19a sur lequel s'appuie un côté terminal d'un corps de manchon 18a assemblé en une pièce avec le moyeu auxiliaire 18, et un évidement à baïonnette 20 est pratiqué dans une bride annulaire 19b située du côté du moyeu principal, évidement dans lequel s'engage un crochet à baïonnette 21 qui fait saillie du corps de manchon 18a, et qui retient ainsi par l'arrière la bride annulaire 19b. Les Figures 9 et 10 présentent une variante de liaison d'entraînement, o le ressort de torsion est formé par une douille 22 en caoutchouc élastique. La douille en caoutchouc élastique 22, qui peut être réalisée en un matériau élastomère, est ici assemblée "à plat" entre la circonférence extérieure d'un moyeu auxiliaire 23 et la circonférence intérieure d'un manchon tubulaire 24a qui fait saillie d'un moyeu principal 24. Comme procédé d'assemblage, on peut employer ici des procédés de collage ou encore de vulcanisation connus. Grâce à l'emploi de telles techniques d'assemblage, la douille 22 peut remplir le rôle non seulement de ressort de torsion, mais encore de support axial par rapport au moyeu principal 24. Cela n'est pas le cas dans le mode de réalisation selon les Figures 11 et 12. Ici, la douille 22 présente une denture intérieure 22a et une denture extérieure 22b, et elle est maintenue par complémentarité de forme entre un profil extérieur d'un moyeu principal 25 et un profil intérieur d'un prolongement tubulaire 26a faisant saillie du moyeu auxiliaire 26. Le blocage du déplacement axial du moyeu auxiliaire 26 par rapport au moyeu principal 25 s'effectue au moyen d'un ergot 26b situé du côté du prolongement tubulaire, ergot qui s'engage dans une rainure annulaire 27 du moyeu principal 25. Avant le montage du moyeu auxiliaire 26, l'ergot 26b se situe en alignement avec le prolongement tubulaire 26a et, à la suite de l'enfilage de la douille 22 et du pro- longement tubulaire 26a, il est courbé pour remplir une fonction d'organe d'arrêt. REVENDICATIONS i - Liaison d'entraînement entre un arbre et un moyeu, notamment liaison d'entraînement entre des arbres et des moyeux cannelés de colonnes de direction de sécuri- té, o l'arbre et le moyeu peuvent être déplacés axiale- ment sans jeu l'un par rapport à l'autre suite à un couple de précontrainte agissant entre eux, et o le couple de précontrainte est produit par un ressort de torsion monté entre l'arbre et le moyeu, caractérisée par le fait qu'un moyeu principal (2, 9a, 13, 19, 24, 25) et un moyeu auxiliaire (3, 10a, 14, 18, 23, 26) sont disposés sur l'arbre (arbre cannelé 7), et que le moyeu principal (2, 9a, 13, 19, 24, 25) est assemblé au moyeu auxiliaire (3, 1Oa, 14, 18, 23, 26) par le ressort de torsion de telle sorte que le moyeu principal (2, 9a, 13, 19,-24, 25) et le moyeu auxiliaire (3, 10a, 14, 18, 23, 26) soient chargés par ressort dans des sens de rotation mutuellement opposes. 2 - Liaison d'entraînement selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un tronçon terminal du moyeu principal (2) est muni d'un filetage extérieur, sur lequel on peut visser un écrou de serrage (3a) dont l'extrémité opposée à la partie filetée est conçue comme moyeu auxi- liaire (3), et que le ressort de torsion charge l'écrou de serrage (3a) dans le sens du vissage. 3 - Liaison d'entraînement selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'on a formé sur le moyeu princi- pal (2) un collet (2a) qui, conjointement avec une face terminale de l'écrou de serrage (3a), positionne axiale- ment un ressort à branches (4) dont une des branches est coudée et s'engage dans un évidement (5) du collet (2a), et dont l'autre branche est croisée en direction de l'écrou de serrage de telle sorte que, lors du dévissage de l'é- crou (3a), cette branche soit verrouillée dans un évidement cunéiforme (6) pratiqué dans la face terminale de l'écrou de serrage (3a). 4 - Liaison d'entraînement selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'on a formé sur le moyeu auxiliaire (14) un corps de manchon (14a) qui peut être enfilé télescopiquement sur une extrémité du moyeu principal (13), les spires d'un ressort à branches (15) passant sur la surface latérale extérieure du corps de manchon (14a), et une des branches libres du ressort à branches (15) s'engageant dans un perçage radial (16) du corps de manchon (14a), tandis que la deuxième branche libre du ressort à branches (15) s'engage dans un perçage radial (17) situé sur un plan circonférentiel du moyeu principal (13). - Liaison d'entraînement selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'on a prévu un joint à baïonnette pour assurer le blocage du déplacement axial du moyeu auxiliaire (18) par rapport au moyeu principal (19). 6 - Liaison d'entraînement selon la revendication , caractérisée par le fait qu'une face terminale du mo- yeu auxiliaire (18) s'appuie contre une face terminale du moyeu principal (19), qu'on a prévu sur le moyeu principal (19) une bride annulaire (19b) qui présente au moins un évidement à baïonnette (20), et qu'on a prévu sur le moyeu auxiliaire (18) au moins un crochet à baïonnette (21) correspondant, qui s'engage dans l'évidement à baïonnette (20) et qui retient par l'arrière la bride annulaire (19b) sous la précontrainte d'un ressort à branches (15) monté entre le moyeu principal (19) et le moyeu auxiliaire (18). 7 - Liaison d'entraînement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le ressort de torsion est constitué par un manchon élastique nervuré (10), le moyeu principal (9a) et le moyeu auxiliaire (10a) étant assemblés par des lames de ressort (10b) qui sont disposées concen- triquement par rapport aux deux pièces en question. 8 - Liaison d'entraînement selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le manchon élastique nervuré (10) est formé par un corps de manchon en un matériau élastique, dont la périphérie est évidée selon plusieurs cannelures longitudinales (11) réparties régulièrement sur la circonférence. 9 - Liaison d'entraînement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le ressort de torsion est formé par une douille (22) en caoutchouc élastique. - Liaison d'entraînement selon la revendication 9, caractérisée par le fait que la douille (22) est en élastomère. 11 - Liaison d'entraînement selon la revendica- tion 9 ou 10, caractérisée par le fait que la douille (22) est fixée entre la périphérie extérieure du moyeu auxiliaire (23) et la périphérie intérieure d'un manchon tubulaire (24a) qui fait saillie du moyeu principal (24) et qui entoure concentriquement le moyeu auxiliaire (23). 12 - Liaison d'entraînement selon la revendica- tion 11, caractérisée par le fait que la douille (22) est collée entre le manchon tubulaire (24a) et le moyeu auxiliaire (23). 13 - Liaison d'entraînement selon la revendication 12, caractérisée par le fait que les faces latérales de la douille (22) sont vulcanisées sur les faces correspondantes du manchon tubulaire (24a) et du moyeu auxiliaire (23). 14 - Liaison d'entraînement selon la revendication 9, caractérisée par le fait que la douille (22) est mainte- nue par complémentarité de forme entre un profil extérieur du moyeu principal (25) et un profil intérieur d'un prolon- gement tubulaire (26a) faisant saillie du moyeu auxiliaire (26).