Brevet FR2582751A1 — publié le 19861205

La présente invention est relative aux colon- nes de direction pour véhicules automobiles et se rappor- te plus particulièrement aux dispositifs de blocage à li- mitation de couple pour colonne de direction. On connait des dispositifs de blocage sans limitation de couple qui comportent une serrure de blocage en rotation de la colonne par immobilisation de celle-ci à l'aide d'un pêne coopérant avec une gâche solidaire de la colonne. Les dispositifs de ce type ont le défaut d'être détruits si le couple appliqué au volant porté par la co- lonne est suffisant pour provoquer la torsion ou la ruptu- re du pêne de la serrure, ou encore le dégagement du pêne hors de la gâche. Avec les dispositifs sans limitation de cou- ple, il est donc possible de libérer l'arbre de direction et, par conséquent, le volant du véhicule. De plus, la destruction du dispositif de blo- cage provoque dans les pièces de celui-ci des déformations qui risquent de causer un blocage intempestif de la colonne de direction. Afin de remédier à ces inconvénients on a proposé des dispositifs de blocage à limitation de couple qui autorisent-la rotation de l'arbre sans destruction des pièces, à partir d'un certain couple de rotation appliqué au volant, ce couple étant toutefois suffisamment élevé pour interdire la conduite du véhicule. Parmi les dispositifs de blocage de ce second type,on connatt les dispositifs à friction comportant un manchon pourvu d'une fente pour l'introduction d'un pêne de blocage. Le manchon est monté sur l'arbre de la colonne de direction par l'intermédiaire d'une troisième pièce telle qu'un ressort, des rondelles élastiques,etc..qui détermi- ne la valeur de l'effort de friction à vaincre pour pouvoir tourner l'arbre par rapport au manchon. On connaît également les dispositifs de bloca- ge à désaccouplement de secteurs dentés. Un tel dispositif comporte une douille liée à l'arbre de la colonne de direction et comportant à l'une de ses extrémités des dents radiales qui coopèrent avec des dents radiales correspondantes prévues sur un manchon fixe en rotation entourant l'arbre. Un ressort assure le maintien en contact des dentures de la douille et du man- chon. Lorsque le couple appliqué à l'arbre atteint une valeur prédéterminée, les efforts sur les dentures ont une composante axiale qui provoque le déplacement axial du man- chon et le désaccouplement de la colonne avec celui-ci pen- dant l'application de ce couple. L'invention vise à perfectionner les dispositifs de blocage à limitation de couple en créant un tel dispo- sitif dont la construction nécessite un nombre de pièces inférieur au nombre de pièces entrant dans la construction des dispositifs connus. Elle a donc pour objet un dispositif de blocage en rotation à limitation de couple pour colonne de directioni de véhicule automobile, comprenant monté sur la colonne de direction, un manchon dans la surface extérieure duquel sont ménagés des logements destinés à recevoir le pêne d'une serrure de blocage de ladite colonne, caractérisé en ce que le manchon est monté sur la colonne avec un serrage provo- quant la déformation de l'une au moins des deux pièces jus- qu'au dépassement de la limite élastique du matériau dont elle est constituée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et sur les- quels: - la Fig.1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de blocage à limitation de couple suivant l'in- vention; - la Fig.2 est une vue en élévation et en coupe du manchon entrant dans la construction du dispositif de bloca- ge suivant l'inVention; - la Fig.3 est une vue en bout du manchon de la Fig.2; - la Fig.4 est un graphique montrant la courbe du couple de frottement en fonction de la déformation; - la Fig.5 est une vue en coupe d'un manchon pour- vu d'un insert en matériau de friction, monté sur une por- tion d'arbre plein de section constante; - la Fig.6 est une vue en coupe d'un manchon pour- vu d'une garniture intérieure en matériau de friction monté- sur une portion de section réduite d'un arbre plein de co- lonne de direction; - les Fig. 7 et 8 sont des vues en coupe de varian- tes respectives des agencements des Fig.5 et 6 appIiquée à des arbres tubulaires; - les Fig.9 et 10 sont des vues en coupe de varian- tes respectives des agencements des Fig.7 et 8 à inserts rapportés; - la Fig.11 est une vue en coupe d'un dispositif suivant l'invention pourvu d'un manchon à deux portées de friction. Le dispositif de blocage à limitation de couple re- présenté à la Fig.1 comporte monté sur une portion tubulai- re 1 d'un arbre de colonne de direction un manchon 2 en métal massif, de l'acier par exemple, pourvu dans sa sur- face extérieure de rainures 3 destinées à recevoir le pêne 4 d'une serrure 5 de blocage de la colonne en rotation. Le manchon 2 est monté serré sur l'arbre 1 de ma- nière à créer un frottement entre les deux pièces. Le cou- ple de frottement est alors proportionnel au serrage qui est fonction des tolérances des pièces. Mais, lorsque le couple de frottement désiré doit être compris dans un in- tervalle de valeurs très proches, les tolérances de fabri- cation des deux pièces doivent être très serrées, ce qui n'est pas compatible avec une fabrication de grande série - 35 économique. Afin que le couple de frottement obtenu ne soit pas fonction des tolérances des pièces, suivant l'invention, les cotes de l'alésage interne du manchon 2 et de la sec- tion extérieure de la portion d'arbre 1 destiné à le rece- voir, sont telles que le serrage provoque la déformation de la portion d'arbre 1 par le manchon massif 2 jusqu'à une valeur dépassant sa limite élastique, le serrage rési- duel restant alors constant et dépendant uniquement de l'élas- ticité résiduelle du matériau constituant l'arbre et de la longueur du manchon en contact avec ledit arbre. Pour obtenir la dispersion minimale sur le couple de frottement,la longueur du manchon 2 peut être modulée en fonction des caractéristiques du matériau de l'arbre 1. Bien entendu, on peut également choisir la solution complémentaire qui consiste à provoquer la déformation plas- tique du manchon 2, alors que la cote de la portion d'ar- bre sur laquelle il est monté reste constante. Sur la Fig.4, on a représenté une courbe représen- tant la valeur du couple de frottement en fonction de la déformation obtenue de la manière décrite ci-dessus. Dans l'agencement représenté à la Fig.1, l'élasticité résiduel- le de l'arbre 1 permet d'assurer un frottement par serrage élastique entre l'arbre 1 et le manchon 2. Lorsque l'arbre 1 de la colonne est réalisé plein, on provoque la déformation du manchon monté sur celui-ci. Pour permettre de réaliser un montage à emmanche- ment serré, avec un serrage au-delà de la limite élastique de l'une des pièces, il est nécessaire que le diamètre ex- térieur de l'arbre 1, avant emmanchement, soit supérieur au diamètre intérieur de l'alésage 6 du manchon 2 d'une valeur au-delà des tolérances serrées normales. Pour faciliter l'introduction du manchon 2 et sur- tout pour conserver un maximum d'élasticité résiduelle, celui-ci présente, comme représenté à la Fig.2, un cône d'entrée intérieur 7 de faible pente, par exemple inférieur à 15 , ou une combinaison de cônes et/ou de rayons de telle sorte que le raccordement avec l'alésage satisfasse cette condition. Afin que le cône d'entrée 7 du manchon 2 ne per- turbe pas le fonctionnement du système et ne participe pas au couple de frottement, la mise en place du manchon est réalisée de la manière suivante. Tout d'abord, on emmanche le manchon 2 sur l'arbre 1 de la colonne jusqu'à une posi- tion déterminée, puis on le recule légèrement, par exemple de 5 mm. Ce recul permet de ne plus avoir de contact entre le cône d'entrée 7 du manchon, et l'arbre 1 de la colonne. Sur la Fig.5, on a représenté en coupe un dispo- 18 sitif de blocage suivant l'invention comprenant une portion d'arbre plein et de section constante d'une colonne de di- rection sur laquelle est monté un manchon 9 pourvu de deux rebords d'extrémité rentrants 10 et délimitant ainsi avec la surface extérieure de l'arbre 8 une chambre annulaire 11- Dans la surface latérale du manchon 9 sont ménagés des trous 12 par lesquels est injectée une matière plasti- que formant une garniture de friction 13. L'élasticité du manchon 9 fait office de ressort et la matière plastique sert à obtenir un coefficient de frottement constant. Sur la Fig.6 on a représenté un dispositif de blo- cage analogue à celui de la Fig.5 et dans lequel la portion d'arbre plein 14 de la colonne de direction comporte une portion 15 de section réduite sur laquelle est disposé un manchon 16 dépourvu de rebords d'extrémité, le manchon 16 et la surface extérieure de la partie de diamètre réduit de l'arbre 14 délimitant une chambre 17 dans laquelle une matière plastique de friction est injectée par des trous 18 ménagés dans la surface latérale du manchon 16. La matière plastique injectée forme ainsi une garniture de friction 19. Ici encore l'élasticité du manchon 16 fait office de ressort et la matière plastique de la garniture sert à obtenir un coefficient de frottement constant. Le dispositif représenté à la Fig.7 est analogue à celui de la Fig.5, à l'exception du fait que le manchon 9 est monté sur une portion d'arbre 20 tubulaire. L'élas- ticité est alors obtenue paf la déformation du tube provo- quée par l'injection dans la chambre annulaire 11 de la matière plastique constituant la garniture 13. Le dispositif de la Fig.8 est analogue à celui de la Fig.6 à l'exception du fait que le manchon 16 est monté sur une portion de section réduite 21, d'un arbre tubulaire 22. Ici encore, l'élasticité est obtenue par la déformation de la portion tubulaire provoquée par l'injection de la garniture de friction 19. Le dispositif représenté à la Fig.9 est une varian- te de celui de la Fig.7 dans laquelle sur un arbre tubulaire 20 de section constante on dispose un manchon métallique 23 ouvert à l'une de ses extrémités et pourvu à son extrémité opposée d'un rebord rentrant 24. Entre le manchon 23 et l'arbre 20, on met en place un insert en matière plastique dont le rôle est analogue à celui des garnitures 13 des modes de réalisation des Fig.5 et 7. Le dispositif de la Fig.10 est une variante du dis- positif de la Fig.8 dans laquelle sur la partie 21 de sec- tion réduite d'un arbre tubulaire 22 est disposé un manchon 26, un insert rapporté 27 en matière plastique étant dispo- sé dans la cavité délimitée par la surface extérieure de la partie rétrécie 21 de l'arbre et le manchon 26. L'insert 27 peut avantageusement être constitué par une pièce tubulaire fendue pour faciliter sa mise en place sur la portion rétrécie 21 de l'arbre. Le dispositif représenté à la Fig.11 est constitué d'un manchon 28 monté directement sur un arbre 29 de sec- tion constante. Le manchon 28 comporte deux zones de por- tée 30 par lesquelles le manchon est engagé sur l'arbre 29 avec un serrage provoquant la déformation de l'arbre 29 dépassant sa limite élastique et une portion centrale 31 de plus grand diamètre dans laquelle sont ménagées des fentes 32 régulièrement réparties à la périphérie du man- chon et destinées à recevoir le pêne de la serrure de blocage en rotation de la colonne (non représenté). On voit donc que dans tous les modes de réalisation décrits ci-dessus, on obtient par déformation de la portion d'arbre de la colonne de direction ou par celle du manchon monté avec serrage sur une portion d'arbre, un couple de frottement entre ces deux pièces qui, comme le montre la Fig.4 est déterminé par ladite déformation de manière à être pratiquement constant. On obtient donc, grâce à l'in- vention, un dispositif de blocage pour colonne de direction qui, tout en faisant appel à un nombre de pièces réduit au minimum permet d'assurer le blocage de la colonne et d'au- toriser la rotation de celle-ci au-delà d'un couple exercé sur le volant qui peut être déterminé avec précision. - REVENDICATIONS - 1 - Dispositif de blocage de rotation à limitation de couple pour colonne de direction de véhicule automobile comprenant monté sur la colonne de direction, un manchon (2; 9; 16; 23; 26; 28) dans la surface extérieure duquel sont ménagés des logements (3; 32) destinés à recevoir le pêne (4) d'une serrure (5) de blocage de ladite colonne, caractérisé en ce que le manchon est monté sur la colonne avec un serrage provoquant la déformation de l'une au moins des deux pièces jusqu'au dépassement de la limite élasti- que du matériau dont elle est constituée. 2 - Dispositif de blocage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit serrage provoquant la défor- mation de l'une des pièces jusqu'au dépassement de la limi- te élastique du matériau dont elle est constituée est obte- nu par un choix des cotes de la section intérieure du man- chon (3; 29) et de la section extérieure de la portion de colonne (1; 29) destinée à le recevoir tel que la sec- tion intérieure dudit manchon soit inférieure à la section extérieure de ladite portion de colonne d'une valeur au-delà des tolérances serrées normales. 3 - Dispositif de blocage suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface intérieure du man- chon 2)possède une combinaison de c8nes et/ou de rayons de faible valeur. 4 - Dispositif de blocage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit serrage provoquant la défor- mation plastique de l'une des pièces jusqu'au dépassement de la limite élastique du matériau dont elle est constituée est obtenu par interposition entre le manchon (9; 16; 23, 27) d'une garniture de friction (13; 19; 25; 27) qui déter- mine la valeur du couple de frottement du manchon sur l'ar- bre (8; 14; 20; 22) correspondant. - Dispositif de blocage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite garniture de friction (13; 19)est une garniture en matière plastique injectée dans une chambre (11; 17) délimitée par le manchon (9; 16) et la portion de l'arbre (8; 14; 20; 22) de la colonne qui le porte. 6 - Dispositif de blocage suivant la revendica- tion 4, caractérisé en ce que ladite garniture de friction (25; 27) est constituée par un insert rapporté introduit entre le manchon (23; 26) et la portion de l'arbre (20; 22) de la colonne qui le porte. 7 - Dispositif de blocage suivant l'une des reven- dications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit manchon (9) comporte deux rebords rentrants (10) et délimite avec l'ar- bre de section constante (8; 20) de la colonne sur lequel il est monté une chambre annulaire recevant ladite garni- ture (13) par injection de matière plastique par des trous (12) prévus dans la surface latérale dudit manchon. 8 - Dispositif de blocage suivant l'une des reven- dications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit manchon (16) délimite avec une portion rétrécie (15; 21) de l'arbre de la colonne sur lequel il est monté une chambre annulaire recevant ladite garniture (19) par injection de matière plastique par des trous (18) prévus dans la surface laté- rale dudit manchon. 9 - Dispositif de blocage suivant la revendica- tion 6, caractérisé en ce que ledit insert (25) est dispo- sé entre ledit manchon (23) et une portion d'arbre (20) de section constante de la colonne. - Dispositif de blocage suivant la revendica- tion 6, caractérisé en ce que ledit insert (27) est inter- posé entre ledit manchon (26) et une portion rétrécie (21) de l'arbre (22) de la colonne. 11 - Dispositif de blocage suivant l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit manchon (28) comporte deux portées d'extrémité (30) par lesquelles il est monté serré sur ladite portion d'arbre (29) de la colonne et une portion (31) de plus grand diamètre dans laquelle sont ménagées des fentes (32) de réception du pêne de la serrure de blocage. 12 - Dispositif de blocage suivant l'une des reven- dications précédentes,caractérisé en ce que ladite portion d'arbre (1; 20; 22; 29) de la colonne est tubulaire et su- bit ladite déformation plastique. 13 - Dispositif de blocage suivant l'une des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que ladite por- tion d'arbre (8,14) de la colonne est pleine, le manchon (9; 16) subissant ladite déformation plastique. 14 - Dispositif de blocage suivant l'une des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la longueur du manchon est modulée en fonction des caractéristiques de l'arbre de colonne.