Brevet FR2602557A1 — publié le 19880212

Cette invention se rapporte à un élément d'accouplement destiné à absorber le couple dans une colonne de direction de véhicule, ainsi qu'à un ensemble colonne de direction de véhicule. Certaines colonnes de direction de véhicules comprennent des éléments d'accouplement d'un type capable d'absorber les vibrations et les défauts d'alignement de la caisse du véhicule. Une forme connue d'élément d'accouplement se 10 présente sous la forme d'un disque et est faite de caoutchouc dur, le disque présentant quatre bossages qui font saillie sur chaque face du disque, chaque bossage contenant un rivet, les rivets de deux bossages diamétralement opposés fixant un adaptateur à une face du disque et 15 l'adaptateur étant luimême fixé rigidement à l'extrémité d'une longueur de la colonne de direction. Sur l'autre face du disque, les rivets des deux autres bossages diamétralement opposés fixent un flasque cannelé à l'autre face du disque, le flasque cannelé étant destiné à fixer 20 l'élément d'accouplement à un autre composant de l'ensemble colonne de direction. Deux bossages diamétralement opposés font saillie plus fortement sur une face du disque que sur l'autre face du disque, tandis que l'inverse est vrai pour les deux autres bossages diamétralement oppo25 sés. Chaque bossage comprend une tige cylindrique destinée au renforcement et un tissu ou un câblé de nylon noyé dans le disque en caoutchouc est enroulé serré autour des tiges et entre les tiges, c'est-à-dire autour des régions o les rivets traversent l'élément d'accouplement et entre ces régions. Ce câblé est conçu pour absorber le couple et travaille de telle manière que le couple de rotation transmis dans la colonne de direction, et qui réagit contre le composant auquel le flasque cannelé est 35 relié, tende à tendre le câblé noyé dans le disque de caoutchouc entre deux bossages adjacents tandis que le 2 2602557 câblé compris entre l'un de ces bossages et son autre bossage adjacent tend alors à se détendre, des effets symétriques se produisant sur le côté diamétralement opposé du disque. Dans certaines applications, le câblé est en outre enroulé autour d'un manchon central de l'élément d'accouplement. En tant qu'éléments de sécurité po4r ce type connu d'élément d'accouplement dans le cas de rupture du caoutchouc, il est prévu deux bandes métalliques, l'une de ces bandes métalliques étant rivetée à la paire de bossages opposés qui fixent l'adaptateur à l'élément d'accouplement, mais sur la face du disque qui est à l'opposéde l'adaptateur. L'autre bande métallique est rivetée aux deux autres bossages, qui fixent le flasque cannelé à 15 l'élément d'accouplement et; ici également, cette bande métallique est fixée sur la face du disque qui est à l'opposé du flasque cannelé. Le résultat est qu'une bande métallique est fixée à chaque face du disque, l'une perpendiculairement à l'autre. Les accouplements en caoutchouc tels que ceux décrits peuvent être relativement coûteux et impliquent un coût d'outillage élevé. En outre, dans certaines circonstances, les câblés peuvent être mis à jour et, de cette façon, devenir sensibles aux variations d'humidité, 25 par exemple. Ceci peut modifier les caractéristiques de l'élément d'accouplement, en ce qui concerne son aptitude à absorber le couple. Selon la présente invention, on réalise un élément d'accouplement destiné à absorber le couple dans une 30 colonne de direction de véhicule, l'élément d'accouplement étant formé par un disque, avec des bossages qui font saillie sur chaque face du disque, et avec une découpe dans ledit disque, entre les bossages adjacents, chaque découpe s'étendant sensiblement dans une direction 35 radiale dudit disque et servant à permettre à l'élément d'accouplement de se déformer pendant son utilisation. Dans une forme de réalisation préférée, l'élément d'accouplement est fait d'une matière thermoplastique et il est moulé sous la forme d'un élément d'un seul tenant en matière plastique massive. L'élément d'accouplement peut comporter quatre bossages uniformément espacés sur le tour de sa périphérie, chacun des bossages faisant saillie sensiblement perpendiculairement sur les deux faces du disque, les deux bossages diamétralement opposés faisant saillie plus for10 tement sur une face du disque que sur l'autre face du disque, les deux autres bossages diamétralement opposés sont de préférence agencés dans une disposition inverse, en ce sens qu'ils font saillie plus fortement sur l'autre face du disque que sur la première face. Les bossages sont des15 tinés à recevoir chacun un rivet épaulé, ce qui élimine la nécessité de prévoir un tube métallique dans l'accouplement, les rivets assemblant l'élément d'accouplement à des composants de la colonne de direction. Pour satisfaire les courbes de charge spécifiées, 20 la matière de l'accouplement doit être capable de fléchir initialement et, ensuite, à un couple plus élevé, les faces de butée sont comprimées, ce qui accroit le couple nécessaire pour faire fléchir l'accouplement. C'est à cet effet que l'accouplement est muni des découpes. Les décou25 pes peuvent s'étendre d'une zone située entre deux bossages adjacents, jusqu'à la périphérie extérieure du disque, en formant ainsi des encoches, ou encore elles peuvent s'étendre sensiblement radialement vers l'intérieur à partir de zones comprises entre les bossages de façon à 30 se réunir les unes aux autres dans un trou axial central du disque. Dans chaque cas, les découpes peuvent avoir chacune une configuration presque circulaire, dans le disque vu en plan, dans la région située directement entre les bossages adjacents, cette configuration circulaire se 35 terminant dans une encoche.à bords sensiblement parallèles lorsque l'accouplement n'est pas sous contrainte. Il peut être prévu, sur chaque face du disque, une plaque de déformation dite de sécurité qui est agencée pour absorber la poussée en réagissant contre les bossages opposés dans une application de l'accouplement à 5 des conditions de forte charge. Un manchon en nylon ou en métal pourrait être fixé à chaque bossage de l'accouplement, ce manchon étant destiné à porter contre la plaque de déformation sous la contrainte, et servant à empêcher la plaque d'entailler le côté extérieur du bossage. La 10 plaque pourrait être plane ou être munie d'un bord recourbé sur chaque partie destinée à porter contre un bossage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre,. d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en plan schématique d'une première forme de l'élément d'accouplement selon l'invention, destiné à absorber le couple dans un ensem20 ble colonne de direction; la figure 2 est une vue schématique en plan d'une deuxième forme de l'élément d'accouplement selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe prise selon la 25 ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en plan schématique d'une partie de l'élément d'accouplement représenté sur la figure 2, qui montre l'état de l'élément d'accouplement lorsqu'un couple lui est appliqué; la figure 5 est une vue en plan schématique, en partie découpée, qui montre une plaque de déformation de sécurité montée sur l'élément d'accouplement; la figure 6 est une vue de côté de la plaque représentée sur la figure 5; la figure 7 est une vue de côté, en partie en coupe, d'une forme préférée de rivet destiné à être utili- sé avec l'élément d'accouplement; la figure 8 est une vue en perspective prise d'un côté de l'élément d'accouplement représenté sur la figure 2 et qui montre cet élément fixé à une colonne de direction et à un autre composant; la figure 9 est une vue en perspective prise de l'autre côté de l'élément d'accouplement et qui montre cet élément fixé aux mêmes composants que ceux représentés sur la figure 8; et la figure 10 est un graphique illustrant un test typique de déformation appliqué à l'élément d'accouplement de la figure 2 et qui montre l'angle de déformation qui résulte de l'application d'une charge ou d'un couple à l'élément d'accouplement. Les dessins représentent un élément d'accouplement destiné à absorber le couple dans une colonne de direction, l'élément d'accouplement étant conçu pour absorber le couple transmis dans la colonne de direction et qui résulte des vibrations et d'un défaut d'alignement de 20 la caisse du véhicule. Les deux formes d'élément d'accouplement représentées sur les figures 1 et 2 respectivement sont faites d'une matière thermoplastique et sont moulées sous la forme d'un élément unique en matière plastique massive. La 25 matière est de préférence celle qui est connue et vendue sous le nom de "Hytrel". Chaque élément d'accouplement comprend un disque I présentant deux faces la et lb et muni de quatre bossages 2 espacés uniformément autour de la périphérie 30 du disque 1. Chaque bossage fait saillie sensiblement perpendiculairement sur les deux faces du disque I et deux des bossages 2a sont diamétralement opposés et font saillie plus fortement sur une première face la du disque 1 que sur son autre face lb. Les deux autres bossages 2b 35 sont eux aussi diamétralement opposés et, à l'inverse, ils font saillie plus fortement sur l'autre face lb du disque I que sur sa première face la. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, le disque I présente une périphérie extérieure qui est conformée de façon à se renfler autour de la sur5 face externe de chaque bossage 2 et elle est en outre renflée dans la région entre deux bossages 2. Une découpe 3 est prévue dans le disque 1 dans chaque intervalle entre deux bossages adjacents et chaque découpe 3 s'étend sensiblement radialement vers l'intérieur à partir d'une ré10 gion comprise entre deux bossages 2 adjacents, toutes les découpes 3 se rejoignant dans un trou axial central 4. Les parties extrêmes extérieures des découpes 3, c'est-àdire les parties situées entre les bossages 2, ont une forme presque circulaire, dans une vue en plan. Avec la forme de réalisation représentée sur la figure 2, une découpe 5 est prévue dans chaque intervalle entre deux bossages 2 adjacents mais, dans ce cas, la découpe s'étend sensiblement radialement vers l'extérieur, d'une zone comprise entre deux bossages adjacents jusqu'à 20 la périphérie extérieure du disque 1. Les extrémités extrêmes intérieures 5a des découpes 5 ont chacune une forme presque circulaire, vu en plan. Avec la forme de réalisation représentée sur la figure 2, il peut être prévu dans le disque 1 un trou central 6 qui se comporte comme 25 une partie affaiblie du disque et qui, en outre, réduit les coûts en matière. La construction des deux formes de réalisation est telle que, si les deux bossages 2a sont fixés rigidement sur une face la du disque I et qu'un couple est ap30 pliqué aux deux autres bossages 2b, situés sur la face opposée lb du disque, l'élément d'accouplement se déforme pour absorber le couple. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, par exemple si les bossages 2a sont retenus et 35 qu'un couple est appliqué aux bossages 2b, dans le sens de la flèche, on observera une tendance du renflement com- 7 2602557 pris entre chaque bossage 2b et le bossage 2a suivant, dans le sens des aiguilles d'une montre, vu sur le dessin, à prendre une forme plus prononcée, tandis que les renflements compris entre un bossage 2a et le bossage 2b 5 suivant, vu dans le sens des aiguilles d'une montre, tendront à devenir moins prononcés. Les découpes 3 se déforment elles aussi d'une façon correspondante. Avec la forme de réalisation représentée sur la figure 2, un exemple type de déformation du disque 1 est 10 représenté sur la figure 4. L'application initiale du couple amène la matière plastique à se déformer jusqu'à ce qu'on ait atteint le point représenté sur la figure 4, o les pointes extrêmes extérieures 5b de deux des découpes opposées 5 entrent en contact entre elles et exercent une 15 pression l'une contre l'autre, tandis que les deux autres découpes 5 opposées s'ouvrent. Les figures 5 et 6 illustrent une forme de ce qu'on appelle une plaque de déformation de sécurité 7 qui est montée sur l'élément d'accouplement pour absorber un 20 couple plus fort, au-delà de celui qui produit la situation représentée sur la figure 4. Les figures 5 et 6 montrent que la plaque de déformation 7 possède une partie centrale 7a qui s'étend entre deux des bossages opposés 2, par exemple sur la face 25 la et qu'elle est rivetée à ces bossages par des rivets 8, et possède deux parties de portée d'extrémités 7b qui font saillie respectivement sur la partie centrale 7a, et contre lesquelles les deux autres bossages 2 de la face la peuvent porter. Dans la forme de réalisation de la pla30 que de déformation 7 représentée, les parties de portée 7b sont constituées par des parties recour-ées mais, à l'inverse, la plaque de déformation 7 pourrait être sensiblement plate sur toute son étendue, de sorte que les parties de portée 7b seraient simplement constituées par les 35 bords d'extrémités de la plaque 7. Ainsi qu'on l'a représenté le plus clairement sur les figures 8 et 9, il est prévu deux plaques de déformation 7, une sur chaque face du disque 1. L'une des plaques de déformation 7 est rivetée sur les deux bossages opposés 2a et permet aux deux autres bossages opposés 5 2b, situés sur la même face du disque, de porter contre cette plaque de déformation 7, tandis que l'autre plaque de déformation 7 est rivetée au bossage 2b de l'autre face du disque 1, de sorte que les bossages 2a de cette face du disque I peuvent porter contre cette autre plaque 10 de déformation 7. Les figures 8 et 9 montrent en outre une extrémité d'une colonne de direction 9 à laquelle est fixé rigidement un adaptateur 10 qui est essentiellement sous la forme d'une bande métallique couvrant le diamètre du dis15 que 1. L'adaptateur 10 possède un collet 10a qui reçoit l'extrémité de la colonne de direction 9 et il présente une ouverture à chaque extrémité, les ouvertures étant alignées sur les deux bossages 2a opposés et s'ajustant sur ces bossages, qui font saillie plus fortement sur la 20 face la du disque I que sur l'autre. La plaque de déformation 7 prévue sur la face la du disque 1 est en conséquence montée sous l'adaptateur 10 sur les deux autres bossages opposés 2b, qui sont ceux qui ne font pas saillie aussi loin sur la face la du disque que les bossages 2a aux25 quels l'adaptateur 10 est fixé. Sur la face opposée lb du disque 1, c'est-àdire sur la face qui est la plus éloignée de la colonne de direction 9, la plaque de déformation correspondante 7 est fixée aux deux bossages 2 auxquels l'adaptateur 10 est fixé. Un flasque cannelé 11 est monté par dessus cette plaque de déformation 7 et est fixé aux deux autres bossages 2b, le flasque cannelé 11 étant destiné à être relié à un autre composant de l'ensemble colonne de direction. On verra donc que les deux plaques de déformation 7 se croisent mutuellement sensiblement à angle 9 2602557 droit, l'adaptateur 10 s'étendant par dessus l'une des deux plaques, tandis que le flasque cannelé Il s'étend par dessus l'autre plaque. L'ensemble complet est assemblé par rivetage, 5 au moyen de quatre rivets 8, un rivet 8 passant à travers chaque bossage 2. La figure 7 illustre une forme préférée de réalisation de rivet, qui est épaulée de façon à éliminer la nécessité de prévoir un manchon métallique dans chaque bossage. On verra que les plaques de déformation 7 absorbent la poussée en réagissant contre les bossages 2 opposés lorsqu'un couple est appliqué à l'élément d'accouplement après que des pointes 5b de découpes 5 opposées ont été amenées à porter l'une contre l'autre. Lorsque l'élé15 ment d'accouplement est destiné à être utilisé dans des conditions de forte charge ou grand couple, un manchon en nylon ou métal 12 (représenté sur la figure 5) peut être monté sur chacun des bossages 2 qui devront porter contre les plaques de déformation 7 sous la contrainte. Les man20 chons 12 servent à empêcher les parties de portée 7b des plaques 7 d'entailler les bossages 2. On remarquera que les plaques de déformation 7 sont orientées de telle manière que leurs parties de portée 7b regardent dans le même sens angulaire sur les deux 25 faces de l'élément d'accouplement, de manière que la réaction soit absorbée par les plaques de déformation 7, quel que soit le sens dans lequel le couple est appliqué. En dehors de leur rôle d'éléments de sécurité après défaillance, dans lequel elles maintiennent l'ensemble assemblé 30 dans le cas de rupture de l'élément d'accouplement, les plaques de déformation 7 ont pour effet de renforcer l'ensemble en usage normal. La figure 10 est un graphique qui illustre les résultats d'un essai typique de déformation exécuté en utilisant un élément d'accouplement selon l'invention et on verra que, lorsque la charge (le couple) s'accrolt, on 2602557 a constaté que le degré de variation de l'angle de déformation décroît. La courbe optimum est obtenu en "accordant" l'élément d'accouplement et en utilisant les formes conformées de l'élément d'accouplement pour en tirer le 5 meilleur parti. Dans le même but, on peut utiliser des matières plastiques de différentes duretés. En ce qui concerne les configurations arrondies 5a, ces configurations permettent une déformation initiale au moment de l'application initiale du couple et elles servent aussi à éviter 10 la déchirure des découpes 5. Un couple plus fort amène les pointes extrêmes extérieures 5b à porter l'une contre l'autre et un couple encore plus fort fait porter les bossages 2 contre les plaques de déformation 7, l'ensemble agissant en réaction sur lui-même. Dans certaines conditions, il peut être préférable de prévoir un manchon à l'intérieur de chaque bossage afin de réduire l'usure sur la face interne des bossages, les rivets passant alors à travers les manchons. Bien entendu, diverses modifications pourront 20 être apportées par l'hommre de l'art au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. i! R E V E N D I C A T I ON S I - Elément d'accouplement destiné à absorber un couple dans une colonne de direction de véhicule, caractérisé en ce qu'il présente la forme d'un disque (1) muni de bossages (2) qui font saillie sur les deux 5 faces (la, lb) du disque, une découpe (3; 5) étant ménagée dans chaque intervalle entre deux bossages adjacents, chaque découpe s'étendant dans une direction sensiblement radiale du disque et servant à permettre à l'élément d'accouplement de se déformer dans son utilisa10 tion. 2 - Elément d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède quatre bossages (2) uniformément espacés le long de la périphérie du disque (1), chaque bossage faisant saillie sensiblement per15 pendiculairement sur les deux faces (la, lb) du disque, deux bossages (2a) étant diamétralement opposés et faisant saillie plus fortement sur une face (la) du disque que sur son autre face (lb). 3 - Elément d'accouplement selon la revendica20 tion 2, caractérisé en ce que les deux autres bossages (2b) sont diamétralement opposés et font saillie plus fortement sur ladite autre face (lb) dudit disque que sur sa première face (la). 4 - Elément d'accouplement selon l'une des re25 vendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que chacune desdites découpes (3) s'étend radialement vers l'intérieur dudit disque (1), à partir d'un point compris entre deux bossages adjacents, et en ce que toutes les découpes se réunissent entre elles dans un trou axial central (4) du 30 disque. - Accouplement selon une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que chacune desdites découpes (5) s'étend d'un point situé entre deux bossages adjacents jusqu'à la périphérie extérieure du disque. 12 2602557 6 - Elément d'accouplement selon une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chacune desdites découpes (3; 5) présente une configuration presque circul'aire lorsque le disque est vu en plan, dans la région siS tuée directement entre deux bossages (2) adjacents, cette configuration circulaire se terminant par une encoche à bords sensiblement parallèles lorsque l'accouplement n'est pas sous contrainte. 7 - Elément d'accouplement selon les revendica10 tions 5 et 6, caractérisé en ce que chacune desdites encoches s'ouvre sur la périphérie extérieure dudit disque (1). 8 - Elément d'accouplement selon les revendications 2 et 7, agencé de telle manière que, lorsqu'un cou15 ple est appliqué audit disque par l'intermédiaire desdits bossages (2), deux encoches opposées se resserrent jusqu'à ce que les pointes (5b) des encoches portent l'une contre l'autre, tandis que les deux autres encoches s'écartent dans une mesure correspondante. 9 - Elément d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, sauf la revendication 4, caractérisé en ce que ledit disque (1) est muni d'un trou axial central (6). - Elément d'accouplement selon l'une quelcon25 que des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit disque est formé d'une matière thermoplastique. 11 - Elément d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est muni d'une plaque de déformation (7) sur chaque face 30 dudit disque (1), ladite plaque de déformation étant agencée pour absorber la poussée en prenant appui contre des bossages (2) opposés lorsqu'un couple est appliqué par l'intermédiaire desdits bossages. 12 - Elément d'accouplement selon les revendica35 tions 2, 3 et 11, caractérisé en ce que chaque plaque de déformation (7) est fixée à deux bossages (2) diamétrale- 13 2602557 ment opposés, sur la face correspondante du disque,et présente des parties (7b) contre lesquelles les deux autres bossages (2) diamétralement opposés situés sur cette face du disque peuvent porter, lesdites parties (7b) des deux 5 plaques de déformation (7) regardant dans le même sens angulaire sur le disque. 13 - Elément d'accouplement selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacune desdites plaques de déformation (7) est sensiblement plane, ladite partie 10 (7b) de chaque plaque de déformation étant constituée par un bord libre de la plaque. 14 - Elément d'accouplement selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacune desdites plaques de déformation (7) est sensiblement lDiane mais que chacu15 ne desdites parties (7b) est formée par une partie recourbée sur un bord libre de la plaque. - Elément d'accouplement selon l'une des revendications 12, 13 et 14, caractérisé en ce qu'une desdites plaques de déformation (7) est fixée à une desdites 20 paires de bossages (2), sur une première face dudit disque (1), et que l'autre desdites plaques de déformation est fixée à l'autre desdites paires de bossages (2), sur l'autre face dudit disque. 16 - Elément d'accouplement selon l'une quelcon25 que des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un adaptateur fixé auxdits bossages (2) et agencé pour recevoir une extrémité d'une longueur d'une colonne de direction (9). 17 - Elément d'accouplement selon la revendica30 tion 16, rattachée à la revendication 12, caractérisé en ce que ledit adaptateur (10) est agencé pour surmonter l'une desdites plaques de déformation (7) de manière que cette plaque de déformation se trouve entre ledit disque (1) et ledit adaptateur (10), ledit adaptateur étant fixé 35 aux bossages (2) auxquels ladite plaque de déformation (7) n'est pas fixée. 14 2602557 18 - Elément d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un flasque cannelé (11) fixé audit disque (1), ledit flasque cannelé servant à assem5 bier l'élément d'accouplement à un autre composant de la colonne de direction. 19 - Elément d'accouplement selon les revendications 17 et 18, caractérisé en ce que ledit flasque cannelé (11) est fixé à la face du disque (1) à laquelle ledit 10 adaptateur (10) n'est pas fixé, ledit flasque cannelé surmontant ladite autre plaque de déformation (7) et étant fixé aux bossages (2) auxquels cette plaque de déformation n'est pas fixée. - Elément d'accouplement selon les revendica15 tions 17, 18 et 19, caractérisé en ce que lesdites plaques de déformation (7), l'adaptateur (10) et le flasque cannelé (11) sont fixés audit disque (1) au moyen de rivets (8) qui passent à travers des bossages correspondants (2) dudit disque. 21 - Elément d'accouplement selon la revendication 20, caractérisé en ce que chacun desdits rivets (8) est un rivet épaulé. 22 - Ensemble colonne de direction de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un élément d'accouple25 ment selon l'une quelconque des revendications précédentes.