Brevet FR2586987A1 — publié le 19870313

Il est de plus en plus fréquent de réaliser les co- lonnes de direction de véhicule automobile au moyen d'un sous-ensemble télescopique susceptible, en cas de choc, de se rétracter axialement afin d'éviter que des bles- sures importantes ne soient apportées à la poitrine du conducteur. Or ces colonnes doivent obligatoirement trans- mettre, de manière sore et fidèle, les mouvements de ro- tation du volant. Pour concilier ces deux exigences, les colonnes de direction actuelles comportent souvent un sous-ensemble formé par deux arbres montés télescopiquement l'un à l'intérieur de l'autre et reliés par une ou plusieurs pièces intermédiaires destinées à rattraper les jeux et à doser les efforts axiaux, de sorte que la rétractation de la colonne ne s'effectue que sous un effort déterminé. Ce système complique considérablement la réalisation de la colonne de direction, de sorte qu'il est coûteux et délicat à mettre en place. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un sous-ensemble télesco- pique qui n'utilise pas de pièce intermédiaire et per- mette cependant, à la fois un entraînement sOr en rota- tion et une rétractation sous l'effet d'un choc important. Cette invention a en effet pour objet un sous- ensemble télescopique comportant deux arbres dont les extrémités sont emboîtées l'une dans l'autre, dans lequel les surfaces en regard des deux arbres sont en contact d'emmanchement à force avec déformation élastique con- jointe, dans deux zones étroites situées de part et d'au- tre de deux sommets diamétralement opposés, tandis qu'un jeu sépare ces surfaces sur tout le reste de leur pour- tour. Les deux arbres sont ainsi rendus solidaires en ro- tation par le contact étroit des deux zones opposées, mais sous l'effet d'un choc important, suffisant pour contre- carrer l'effort de contact entre les zones emmanchées, ils peuvent se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ar- bre intérieur a, dans les zones de contact, une plus grande largeur que sur le reste de son pourtour. De préférence, la cavité de l'arbre extérieur com- porte des parties plus étroites qui correspondent aux zones de contact. _ Selon un mode de réalisation-préféré, les deux ar- bres sont en contact sur une certaine longueur et forment, au-delà, une zone de dégagement. La description ci-dessous de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avan- tages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins: - la fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un sousensemble de colonne de direction suivant l'invention; - la fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la fig. 3 est une vue analogue à la figure 2, d'une variante de réalisation; - la fig. 4 est une vue en coupe transversale de l'arbre extérieur avant l'assemblage du sous-ensemble; - la fig. 5 est une vue analogue à la figure 4 montrant l'arbre intérieur avant son assemblage. Le sous-ensemble représenté sur la figure 1 est formé par deux arbres, respectivement 1 et 2, qui, dans le mode de réalisation représenté, sont chacun terminés par une fourche 4 de support d'un joint de cardan 6. Les arbres 1 et 2 sont emboités l'un dans l'autre de manière à pouvoir se déplacer télescopiquement l'un par rapport à l'autre. Toutefois l'arbre 2, qui comme le montre la figure 2 a une surface extérieure cylindrique, comporte une surface interne de forme polygonale. L'arbre intérieur 1 est également tubulaire, sa surface interne étant cylindrique, mais a une surface extérieure qui est également polygonale. Les polygones formés par les surfaces en regard des deux arbres 1 et 2 ne sont pas réguliers, de sorte que ces deux arbres sont en contact étroit entre eux dans des zones 8, 10 et 12, 14 situées au voisinage de deux som- mets diamétralement opposés 16, 18. De préférence, comme le montre la figure 2, les surfaces de contact entre les deux arbres 8, 10 ou 12, 14 sont disposées de manière symétrique par rapport à l'axe passant par les sommets 16 et 18. Ces surfaces de contact correspondent à une portion de plus grande largeur de l'arbre intérieur 1, qui correspond à une partie rétrécie de la cavité interne 20 de l'arbre extérieur 2. De part et d'autre des surfaces 8, 10 et 12, 14 les deux arbres sont séparés par un jeu étroit 22. En pratique, le sous-ensemble est réalisé au moyen d'un arbre extérieur 2 qui, avant son assemblage, comporte une surface intérieure polygonale dont quatre por- tions 28, 30, 32, 34, sont plus rapprochéesde son centre que le reste des côtés 36. La cavité intérieure 20 de cet arbre est donc plus étroite au voisinage des deux sommets opposés 16 et 18. A l'inverse, l'arbre intérieur 1 comporte,en deux points opposés,des portions 38, 40, 42, 44, en surépais- seur qui sont plus larges que la cavité 20 et plus parti- culièrement que les portions 28, 32 - 30, 36 de cette cavité. Par suite, lorsque les deux arbres sont emmanchés à force l'un dans l'autre, ils se déforment mutuellement les surfaces 38, 40, 42, 44 de l'arbre interne 1 tendant repousser vers l'extérieur les faces 28, 30, 32, 34 de la cavité 20 de l'arbre extérieur 2, tandis que ce der- nier tend à repousser vers l'intérieur les faces corres- pondantes de l'arbre interne. Il se produit alors ue déformation simultanée des deux arbres qui réduit l'épais- seur de l'arbre interne 1 au voisinage des deux sommets diamétralement opposés 16, 18, tandis qu'elle augmente légèrement la largeur de la cavité 20 au point correspon- dant. On obtient ainsi un emmanchement à force très im- portant des deux arbres, dont les surfaces en contact sont parallèles entre elles et étroitement liées. Pour obtenir un coulissement relatif des deux arbres il est donc nécessaire d'exercer sur la colonne de direc- tion un effort important, fonction bien entendu de cette déformation. Par contre, toute rotation de l'un des arbres est automatiquement transmise intégralement à l'autre. De préférence, comme le montre la figure 1, l'arbre 2 comporte, au-delà de sa zone d'emboîtement avec l'arbre intérieur 1, une portion de dégagement 50 dans laquelle sa cavité interne est plus large que la cavité 20. En conséquence, lors d'une rétractation du sous-ensemble, l'arbre intérieur 1 en arrivant dans cette zone ne frotte plus contre l'arbre extérieur 2. Toute contrainte est alors supprimée entre les deux arbres. Par suite, l'effort nécessaire pour le coulissement décroît progressivement au fur et à mesure de la pénétration de l'arbre 1 à l'in- térieur de la zone de dégagement 50. De même, l'arbre 1 peut comporter, au-delà de sa portion de contact avec l'arbre 2, une dimension exté- rieure légèrement réduite, de sorte que sa surface exté- rieure en ce point n'entre pas en contact avec la surface interne de la cavité de l'arbre 2 et que la zone de résis- tance au coulissement axial des deux arbres est limitée à une longueur bien déterminée, dans laquelle les surfaces en regard sont en contact entre elles. Bien entendu, les surfaces en regard peuvent avoir toute forme appropriée, le polygone représenté n'étant donné qu'à titre d'exemple. s De même, l'arbre intérieur 1 peut être tubulaire, comme représenté sur les figures 1 et 2, ou être plein, comme le montre la figure 3. Sur cette figure, en outre, l'arbre extérieur 52 a une forme prismatique, sa surface extérieure ayant la forme d'un polygone analogue à celui de sa surface interne. Dans ce cas, l'arbre inté- rieur 51 ayant une résistance supérieure à celle de la paroi de l'arbre extérieur 52, cette paroi est pratique- ment seule à être déformée, c'est-à-dire élargie, tandis que l'arbre 51 conserve sensiblement sa forme initiale. Bien entendu, cet arbre 51 comporte, de la même ma- niêre que l'arbre 1, des portions plus larges destinées à former les surfaces de contact avec l'arbre extérieur 52, la cavité de ce dernier comportant, elle, des por- tions plus étroites. Selon une variante de réalisation, l'arbre creux 2 comporte, comme le montrent les figures 2 et 4, en deux points diamétralement opposés qui constituent les sommets 16 et 18, une dent 54 destinée à coopérer avec une enco- che 56 ménagée dans la surface extérieure de l'arbre in- terne 1, aux points diamétralement opposés correspondants. Grâce à cette disposition, le centrage des deux arbres l'un par rapport à l'autre, lors de leur assemblage, est facilité mais surtout toute rotation involontaire de ces deux arbres l'un par rapport à l'autre est empêchée. Il est ainsi impossible que, sous l'effet d'une manoeuvre exceptionnelle, ou même d'une tentative de vol, on obtienne un petit déplacement angulaire relatif de l'ar- bre extérieur 2 par rapport à l'arbre intérieur 1. Un tel déplacement, qui apparemment n'a pas de conséquence puis- qu'il est limité à un angle très faible, risque en effet d'être gênant pour le conducteur qui doit ensuite provo- quer un autre déplacement en sens inverse de l'un des arbres seul, avant d'obtenir leur rotation simultanée. Ce jeu dans la direction est évité par la présence des dents 54 et encoches 56. - REVENDICATIONS - 1 - Sous-ensemble télescopique pour colonne de di- rection comportant deux arbres dont les extrémités sont emboîtées l'une dans l'autre, caractérisé en ce que les surfaces en regard des deux arbres sont en contact d'em- manchement à force,avec déformation élastique conjointe, dans des zones étroites (8, 10 - 12, 14) situées de part et d'autre de deux sommets (16, 18) diamétralement opposés tandis qu'un jeu (22) sépare ces surfaces sur tout le reste de leur pourtour. 2 - Sous-ensemble suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que l'arbre intérieur (1) a, dans les zones de contact (8, 10 - 12, 14) une plus grande largeur que sur le reste de son pourtour. 3 - Sous-ensemble suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que sur l'arbre extérieur (2) les zones de contact (8, 10 - 12, 14) correspondent à des parties plus étroites de la cavité interne (20) de l'ar- bre. 4 - Sous-ensemble suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre intérieur (1) comporte une portion de dégagement de plus faible dimen- sion extérieure, au-delà de son extrémité emboitée dans l'arbre extérieur (2). - Sous-ensemble suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre extérieur (2) comporte une portion de dégagement (50) intérieurement élargie, qui prolonge son extrémité emmanchée sur l'ar- bre intérieur (1). 6 - Sous-ensemble suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités de cha- cun des arbres (1, 2) sont chanfreinées. 7 - Sous-ensemble suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre intérieur (1) comporte, au voisinage de deux sommets diamétralement op- posés (16, 18), des portions circonférencielles qui ont, avant l'assemblage, une largeur supérieure à celle de la cavité intérieure (20) de l'arbre extérieur (2), dé sorte que l'emmanchement des deux arbres provoque à la fois une réduction de cette largeur extérieure et un élargissement local de la cavité (20). 8 - Sous-ensemble suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces en regard des deux arbres ont des formes polygonales. 9 - Sous-ensemble suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface interne de l'arbre extérieur comporte, au droit des deux sommets diamétralement opposés (16, 18), des crans (54) qui coo- pèrent avec des encoches correspondantes (56) de l'arbre intérieur (1).