Brevet FR2585096A1 — publié le 19870123

ARBRE DE DIRECTION A LONGUEUR VARIABLE POUR DISPOSITIFS DE DIRECTION DE VEHICULES AUTOMOBILES L'invention concerne un arbre de direction à longueur variable pour dispositifs de direction de véhicules automobiles, comportant au moins deux profilés s'écartant de la forme circulaire, disposés co-axialement, l'un au moins de ces profilés étant constitué sous la forme de pièce tubulaire, dans laquelle l'autre profilé, qui y est introduit par son extrémité et monté de façon à pouvoir s'y déplacer, est cependant enserré par liaison par la forme pour la transmission d'un couple de rotation, le contour du pourtour extérieur du profilé intérieur et le contour du pourtour intérieur du profilé extérieur étant conformés de façon à correspondre l'un à l'autre au moins par tronçons, et un manchon coulissant, fabriqué en matériau macromoléculaire, étant monté entre les tronçons appariés l'un avec l'autre des profilés pour favoriser leur déplacement axial et étant solidaire de l'un des profilés. Des arbres de ce type sont connus (brevets anglais 1328200 et 1542127). Il existe des constructions de véhicules automobiles dans lesquelles de tels arbres sont utilisés comme arbres ou barres de direction. L'un des profilés de l'arbre de direction y est monté sur la structure du véhicule, par exemple sur le tablier d'auvent, l'autre profilé sur la sellette d'essieu du véhicule. Au cours du montage final du véhicule ces deux éléments sont assemblés. Lors de la mise en service, ces éléments de l'arbre de direction se déplacent axialement l'un envers l'autre, car la sellette d'essieu, d'une part, et la structure du véhicule, d'autre part,exécutent un mouvement relatif l'une par rapport à l'autre. Afin qu'alors cet arbre de direction, c'est-à-dire aussi bien les profilés constituant l'arbre de direction, puissent être assem- blés sans dépense particulière et sans l'aide d'outils spéciaux lors du montage final, et afin que les éléments ainsi assemblés puissent se déplacer l'un par rapport à l'autre, lors de la mise en service, sans pertes par friction particulière, il faut qu'il existe un certain jeu entre ces éléments appariés, ne serait-ce que très faible. Ce jeu est cependant préjudiciable aux bonnes conditions de direction du véhicule. Cela est ég=lement le cas pour la colonne de direction à vibrations amorties connue d'après le Brevet US 22 72 900. Le pivot axial du mécanisme de direction et le pivot axial de la colonne de direction sont maintenus dans une pièce d'assemblage. Celle-ci est constituée par un tube comportant une partie médiane dont le diamètre est rétréci. Du c8té de son extrémité, des embouts de caoutchouc formant manchons sont placés dans ce tube, qui sont solidaires sur leur face extérieure de gaines de métal. Les faces intérieures des manchones de caoutchouc sont constituées profilées et sont recouvertes et revêtues d'un tissu, qui est imprégné d'un lubrifiant. Il est prévu, reçue par ce manchon de caoutchouc, une douille, dont la surface extérieure est constituée de façon à correspondre au profilage de la face intérieure du manchon de caou- tchouc. La douille peut se déplacer axialement dans le manchon de caoutchouc, en étant cependant empêchée de tourner par le type du profilage des surfaces appariées l'une avec l'autre. Dans la douille sont enfichés les pivots des axes et ils y sont fixés par une cannelure. Afin que cette possibilité de mouvement axial soit assurée effectivement, il faut qu'il existe nécessairement, entre la face extérieure de la douille et la face intérieure du manchon un certain jeu, ne serait-ce que très faible. Ce jeu doit ici, dans le cas de cette construction connue, exister de plus pour les deux parties de manchons, donc aux deux extrémités de l'organe intermédiaire amortissant les vibrations. Un tel jeu est cependant préjudiciable aux bonnes conditions de la direction du véhicule, et il n'est pas possible de se rendre compte comment ce problème peut être ici résolu de toute façon. Le brevet US 27 72 104 décrit une articulation élastique comportant un manchon intérieur, un manchon extérieur, et un embout à élasticité de caoutchouc s'intercalant entre ces manchons. L'embout non-chargé présente une surface extérieure profilée; ici, sur la face extérieure, le profilage mentionné peut s'étendre aussi bien longitudinalement que transversalement et peut être constitué par des traverses ou des saillies. Lorsque les éléments formant liarticulation sont assemblés, le profilage extérieur subit alors une d4fomation poussée à un point tel, que la surface extérieu- de l'embout à élasticité de caoutchouc devient lisse; ceci a pour effet que les éléments reliés l'un à l'autre se trouvent fortement serrés, de telle sorte qu'ils ne peuvent se déplacer l'un envers l'autre, ni-en direction axiale, ni en direction périphérique. L'arbre de direction pour véhicules automobiles est, par contre, à longueur variable; il se présente là deux profilés passant l'un dans l'autre, qui ont des sections transversales profilées et entre lesquels est prévu un manchon coulissant. Ce manchon coulissant doit assurer une faculté de dépla- cement facile des deux abres profilés l'un envers l'autre. Cette faculté de déplacement des éléments constituant l'arbre de direction l'un envers l'autre doit remplir plusieurs objectifs. En cas de collision, l'arbre de direction doit se raccourcir et ne pas pénétrer dans l'espace occupé par les passagers; un seul et même arbre de direction doit convenir pour différents modèles de véhicules automobiles; également, lors du montage de l'arbre de direction, il est important que les éléments formant cet arbre de direction puissent être déplacés l'un envers l'autre. Malgré le manchon coulissant en question, rendant possible la faculté de déplacement axial, et qui est fabriqué en un matériau à très faible résistance au frottement, il existe entre les éléments appariés, notamment entre le manchon coulissant, d'une part, et l'arbre creux extérieur, d'autre part, un certain jeu, ne serait-ce que très faible, qui nuit aux bonnes conditions de la direction. Cette influence préjudiciable est déterminée par le jeu mentionné entre les éléments. Lorsque le volant est manoeuvré, celui-ci tourne pratiquement à vide, c'est-à-dire patine, sur quelques degrés de courbe, jusqu'à ce qu'une résistance se fasse sentir au volant. Cela est indésirable. On doit bien plutôt pouvoir escompter et exiger que, lors de chaque manoeuvre du volant, une résistance au volant se fasse sentir indépendamment du chemin ou fraction de cercle parcouru en l'actionnant et indépendamment du sens dans lequel il est actionné. L'invention a ainsi pour but d'améliorer un arbre de direction à longueur variable pour véhicule de manière à obtenir que le conducteur du véhicule manoeuvrant la direction ne ressente plus le jeu - qui existe nécessairement et dont il a été question. L'invention concerne, à cet effet, un arbre de direction à longueur variable - du type indiqué dans le préambule - qui est caractérisé en ce que le manchon coulissant comporte, Sp la face située directement vis-à-vis du profilé susceptible d'être déplacé axialement par rapport à lui, des bandes en forme de lèvres disposées par paires à distance l'une de l'autre et s'étendant en direction longitudinale du manchon coulissant, bandes qui passent dans un espace libre s'étendant en direction axiale de l'arbre, laissé vide entre les éléments appariés, et qui s'appliquent en se déformant contre la paroi de cet espace libre. En dehors de l'amélioration ainsi obtenue des bonnes conditions de direction pour le conducteur, l'invention crée également une possibilité de réglage simple et sans jeu du volant, en hauteur et/ou en longueur, ce qui permet de se passer des dentures profilées très coûteuses utilisées jusqu'ici. Les bandes en forme de lèvres faisant saillie radialement, qui lors du montage des éléments sont déformées -elles sont recourbées - agissent comme des ressorts à lames allongés, et cela en raison de leur disposition par paires dans les deux sens de rotation du volant. De cette manière, le jeu existant entre les éléments appariés n'est à vrai dire pas diminué, mais lors de la mise en action de la colonne de direction, ce jeu existant n'est plus ressenti comme tel par le conducteur; ces bandes agissant comme ressorts, et déformées élastiquement lors d'un montage effectué comme il se doit, compensent pour ainsi dire le jeu en question; également, grâce à la déformation élastique des bandes, les vibrations en direction longitudinale et transversale se trouvent amorties. Sous ce rapport, il convient aussi de signaler un dispositif de protection connu, en plusieurs éléments, monté sur des abres de transmission articulés de machines agricoles, tel qu'il est décrit et représenté dans le DE-A-2925398 ou dans le brevet US 43 26 392 dont le contenu est le même. L'arbre articulé dont il y est fait mention est utilisé pour des machines agricoles qui sont soumises à de très rudes conditions de service. Afin d'éviter des accidents, l'arbre articulé est enveloppé d'un dispositif de protec- tion en plusieurs éléments, c'est-à-dire aussi bien l'arbre est placé dans ce dispositif de protection. Le dispositif de protection en question est constitué par deux tubes cylindriques pouvant se déplacer l'un dans l'autre et qui sont reliés l'un à l'autre par une force appliquée. Pour cette liaison par la force, il est prévu des colliers de freinage élastiques répartis régulièrement sur le pourtour extérieur du tube de protection intérieur à section transversale circulaire; ces colliers élastiques, partant du pourtour extérieur du tube intérieur, s'étendent en directions périphériques opposées l'une par rapport à l'autre, sur la face intérieure du tube de protection extérieur et s'appuient contre celui-ci. De cette manière, vis-à-vis d'autres dispositifs de protection connus de ce type, luas u tce constituiat le dispositif de protection sont a&u:imnt teaus "a pOSition centrée l'un par rapport à l'autre. Etant donné, en outre, que ces -coulisses s'appliquent par des contacts de lignes contre le tube extérieur et que, grâce au centrage des deux tubes, il ne se produit d'ailleurs pas de contact de grande surface, la liaison par force d'application des deux tubes constituant le dispositif de protection subit moins l'influence préjudiciable de salissures. Pour empêcher les tubes de tourner, il suffit du raccordement d'un tube à une chaine de maintien, étant donné que l'autre tube de protection se trouve fermement maintenu par la force d'adhérence. Ce dispositif de protection, déjà connu pour des arbres de transmission de machines agricoles, ne saurait cependant suggérer la solution conforme à l'invention, ni l'antérioriser, car des tubes à section circulaire et reliés l'un à l'autre exclusivement par une force d'application sont tout à fait impropres à la réalisation d'un arbre de direction; de plus, il ne s'agit pas non plus, pour de tels arbres de direction, de veiller à éviter de quelconques influences préjudi- ciables fonctionnelles de salissures, et encore moins de centrer, l'un par rapport à l'autre, les deux profilés formant l'arbre longitudinal. Pour toutes ces raisons, ce dispositif de protection en plusieurs éléments déjà connu à monter sur des arbres de transmission pour machines agricoles ne peut antérioriser, ni suggérer l'invention revendiquée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face longitudinale d'un arbre de direction conforme à l'invention; - la figure 2 en est une vue analogue en coupe; - la figure 3 en est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, suivant la ligne de coupe III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe transversale du manchon couliseant; - la figure 5 en est une vue de coté; et - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe transversale d'arbres de direction dont les profilés présentent une autre forme de section transversale que les profilés des figures 1 à 3. L'arbre de direction selon les figures 1 à 3 comporte un premier profilé I à section transversale pleine, qui porte à l'une de ses extrémités une pièce moulée 3, à laquelle sont fixés d'autres éléments - non essentiels ici pour l'invention - du dispositif de direction. Le profilé 1, du genre d'une barre, est laminé à partir de matérieu plein, étiré ou extrudé à froid, et sa section transversale est visible en figure 3. Cette section transversale présente des zones de coins arrondies, entre lesquelles sont ménagées par pressage des gorges 5; zones de coins, arrondies et gorges se continuent toujours les unes les autres alternativement. Le second profilé 2, qui porte également à son extrémité une pièce articulée 6, est constituée sous forme de tube et, concernant la forme de sa section transversale visible en figure 3, présente une conformation correspondant-à peu près à celle du profilé 1 décrit en premier lieu; ceci d'autant que ce profilé creux 2 comporte également des zones de coins arrondies et, entre celles-ci, des gorges obtenues par impression par pressage. Les dimensions intérieures du profilé extérieur 2 et les dimensions extérieures du profilé intérieur 1 sont assez différentes pour qu'il se présente entre ces deux éléments un jeu non négligeable. En vue de ponter ce jeu et de favoriser la capacité de glissement des éléments l'un par rapport à l'autre, il est fixé au profilé intérieur I un manchon coulissant 7 fabriqué en un matériau à base de matière synthétique appropriée à très faible coefficient de frottement; en ce qui concerne le contour du pourtour de ce manchon 7, il correspond à celui du profilé 1 qui le porte. L'épaisseur de paroi S (figure 4) du manchon coulissant 7 est calculée de telle manière, qu'il recouvre le jeu mentionné plus haut entre les profilés appariés 1 et 2; toutefois, ce manchon 7 porté par la pièce profilée 1 et lié à celle-ci ne s'applique que par tronçons contre la paroi du profilé extérieur 2; il reste, par suite, ici des espaces libres 8 laissés vides entre la paroi extérieure du manchon et la paroi intérieure du profilé extérieur 2. L'épaisseur de paroi S du manchon coulissant est, en outre, calculée de manière, que ne soit pas exercée sur celui-ci, de pression rela- tivement forte, agissant en direction radiale, par le profilé récepteur. Le manchon coulissant 7 inséré ici, représenté aux figures 4 et 5 en coupe transversale et en vue latérale, comporte, en des endroits diamétralement opposés, des bandes 9 formant lèvres, disposées par paires, qui s'étendent en direction axiale du manchon et sur. toute sa longueur L, et dont les faces frontales 10 sont chanfreinées. La hauteur h de ces bandes 9 mesurée en direction radiale du manchon 7 est légèrement supérieure à la hauteur de l'espace libre 8 laissé vide par la paroi extérieure du manchon 7 et la paroi inté- rieure du profilé extérieur 2, de telle sorte que lorsque le profilé 1 avec le manchon 7 est introduit dans le profilé creux 2, ces bandes 9 du genre de lèvres se déforment (figure 3) et constituent ainsi un ressort ayant une même action dans les deux sens de rotation (flèche 11); ce genre de ressort a pour effet que la personne actionnant la direction n'a plus la sensation qu'il existe un jeu entre les éléments ici appariés et assemblés. L'épaisseur de paroi S du manchon coulissant 7 est déterminée de manière à ce qu'il recouvre assurément le jeu existant entre les profilés 1 et 2, sans toutefois être sollicité de ce fait en direction radiale, il faut, en effet, être assuré que les profilés 1 et 2, enfilés l'un dans l'autre, 1f5 puissent se déplacer l'un envers l'autre sans dépense d'énergie particulière et sans pertes par friction particulière. L'effet décrit est encore amélioré du fait qu'avant l'assemblage des profilés 1 et 2, il est inséré, entre deux bandes 9 formant une paire, un cordon 12 en matériau à élasticité permanente, par exemple un cordon de caoutchouc, à section transversale pleine. Grâce aux chanfreins 10 que présentent du c8té frontal les bandes 9, ce cordon peut être inséré conjoin- tement avec le profilé qui les porte sans complication particulière et sans l'aide d'outils spéciaux. La section transversale de ce cordon de caoutchouc 12 est avantageusement choisie de manière à être légèrement plus grande que la distance entre deux bandes 9 constituant une paire lorsque celles- ci sont non-chargées (figure 4), de telle sorte que le cordon de caoutchouc introduit entre ces bandes 9 non- chargées s'y trouve maintenu bien serré. L'invention n'est pas limitée à la forme de profile que montre la figure 3. C'est ainsi 1 1 que la figure 6 montre une autre forme de section transver- sale, le manchon coulissant 7 étant monté ici aussi sur l'élément logé intérieurement 1. La figure 7 montre une autre variante de réalisation. Ici, les bandes 9 prévues par paires sont disposées sur la face intérieure d'un manchon coulissant 7, et celui-ci est lui-même relié à la paroi intérieure du profilé creux 2. Un tel agencement est également concevable et remplit le but recherché, quand bien même les deux formes de réalisation décrites en premier lieu - assemblage du manchon 7 avec le profilé à recevoir 1 - ont la préférence, en raison d'un montage plus léger. Dans ce qui précède, l'invention a été décrite an regard d'un arbre de direction pour un dispositif de direction de véhicules automobiles. L'invention n'est cependant pas limitée à cette application; elle est à mettre en oeuvre avantageusement partout o un arbre dont la longueur doit varier, ainsi un arbre télescopique, et doit presenter un jeu aussi faible que possible. Même si, en outre, dans les exemples de réalisation commentés ci-dessus, le profilé 1 en forme de barre a été représenté avec, chaque fois, une section transversale pleine, il est à remarquer ici qu'il est possible, en principe, d'utiliser pour ce profilé 1 un profilé creux, surtout lorsque l'arbre présente une grande dimension, par exemple dans le cas de dispositifs de direction pour de gros camions. Dans la paroi du manchon coulissant 7, il peut être prévu des évidements. ou aussi des perforations ou des percements, dans lesquels, avant l'assemblage des éléments, il est introduit du lubrifiant et/ou un agent anticorrosif. De plus, il est possible de réaliser les formes de sections transversales des éléments 2585096' de telle manière, que ces éléments ne peuvent être assemblés que dans un positionnement radial déterminé à l'avance. On peut aussi orienter la réalisation du manchon coulissant dans ce but, en prévoyant que sa paroi, vue en direction périphérique, présente des épaisseurs différentes. Alors que dans ce qui précède on a indiqué que l'effet recherché est amélioré par l'insertion d'un cordon 12 en caoutchouc, entre les bandes 9 en forme de lèvres, il convient de mentionner en complément qu'au lieu d'un tel cordon de caoutchouc présentant un profil plein en section trans- versale, on peut insérer une bande en acier à ressorts présentant une section transversale en forme de U, en forme de S ou par exemple en forme de W. Egalement, il peut être prévu entre les deux bandes en forme de lèvres, une ou plusieurs traverses transversales, auxquelles corres- pondent des orifices ménagés dans la bande en acier à ressorts; ces traverses transversales et les orifices de la bande élastique qui leur correspondent garantissent alors le maintien très sûr de la bande élastique - insérée. Il est cependant possible aussi de ne disposer chaque fois que dans la zone d'extrémité des bandes 9 une traverse transversale, de telle sorte que ces bandes 9 et les traverses transversales du c8té de leur extrémité forment une sorte d'auge du genre d'une goulotte, dans laquelle la bande élastique peut être insérée. REVENDICATIONS 1- Arbre de direction à longueur variable pour dispositifs de direction de véhicules automobiles, comportant au moins deux profilés s'écartant de la forme circulaire, disposés co-axialementl'un au moins de ces profilés étant cons- titué sous la forme de pièce tubulaire, dans laquelle l'autre profilé, qui y est introduit par son extrémité et monté de façon à pouvoir s'y déplacer, est cependant enserré par liaison par la forme pour la transmission d'un couple de rotation, le contour du pourtour extérieur du profilé intérieur et le contour du pourtour intérieur du profilé extérieur étant conformés de façon à correspondre l'un à l'autre au moins:par tronçons, et un manchon coulissant, fabriqué en matériau macromoléculaire, étant monté entre les tronçons appariés l'un avec l'autre des profilés pour favoriser leur déplacement axial et étant solidaire de l'un des profilés, arbre de direction caractérisé en ce que le manchon coulissant (7) comporte, sur la face située directement vis-à- vis du profilé (1, 2) susceptible d'être déplacé axialement par rapport à lui, des bandes (9) en forme de lèvres disposées, par paires à distance l'une de l'autre et s'étendant en direction longitudinale du manchon coulissant (7), bandes qui passent dans un espace libre (8) s'étendant en direction axiale de l'arbre, laissé vide entre les éléments appariés (1, 2), et qui's'appliquent en se déformant contre la paroi de cet espace libre. 2- Arbre de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes (9) en forme de lèvres sont prévues sur la face extée- rieure du manchon coulissant (7). 3- Arbre de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes (9) en forme de lèvres sont prévues sur la face intérieure du manchon coulissant (7). 4- Arbre de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu des bandes (9) disposées par paires en plusieurs endroits du contour du pourtour du manchon coulissant (7). 5- Arbre de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bandes (9) disposées par paires sont prévues en des points diamétralement opposés du manchon coulissant (7). 6- Arbre de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que, entre deux bandes (9) formant une paire, une garniture d'insertion est disposée, constituée par un matériau à élasticité permanente, par exemple un cordon (12) en caoutchouc ou une bande élastique. 7- Arbre de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités (10), situées du côté frontal, des bandes (9) sont chanfreinées. 8- Arbre de direction selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre du cordon de caoutchouc (12) est supérieur de très peu à la distance entre deux bandes (9) formant une paire, de telle sorte que ces bandes (9) enserrent fortement le cordon, à élasticité de caoutchouc, disposé entre elles. 9- Arbre de direction selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans la zone d'extrémité des bandes (9), des traverses transversales sont prévues, qui forment conjointement avec les bandes (9) une goulotte en forme d'auge, dans laquelle une bande élastique peut être insérée. - Arbre de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le manchon coulissant (7) présente, vu sur son pourtour, des épaisseurs de paroi (S) différentes. 11- Arbre de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la paroi du manchon coulissant (7), des évidements ou percements sont prévus, dans lesquels est introduit du lubrifiant ou un agent anticorrosif.