Brevet FR2637334A1 — publié le 19900406

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un éIéent de transmission d'un couple et assurant l'absorption de vibrations. Elle se rapporte également aux éléments de transmission obtenus à l'aide de ce procédé tels plus particulièrement mais non exclusivement les arbres de colonne de direction. La colonne de direction comprend généralement deux arbres associés entre eux à l'une de leurs extrémités par une articulation ou un montge télescopique et portant à leur autre extrémité l'un le volant et l'autre la fourche d'un joint de cardan par lequel la colonne est reliée à un mécanisme de direction tel un pignon logé dans un boîtier de direction et coopérant avec une crémaillère. Les vibrations engendrées par le passage d'un véhicule sur les irrégularités de la route sont retransmises dans l'ensemble du système de direction et donc vers la colonne de direction. Pour le confort du conducteur et la longévité de la colonne de direction ces vibrations doivent être absorbées le plus prés possible du boitier de direction et notamment entre la fourche du point de cardan et l'extrémité de l'arbre qui la porte. A cet effet, voire même, pour certains d'entre eux, pour accessoirement permettre un certain coulissement axial en cas de choc, il est connu (FR-A-1.508.456, 2.045.617, 2.149.144 et US-A-3.486.396) de faire appel à un manchon en matériau amortisseur de vibrations et notamment en élastomère et à deux tronçons d'arbre coaxiaux tels le moyeu de la fourche de cardan et la base de l'arbre de direction ou un élément rapporté sur celle-ci. Au moins l'un des tronçons a son extrémité qui coopère avec celle de l'autre tronçon par l'entremise du manchon qui est tubulaire pour coiffer cette extrémité de l'autre tronçon d'arbre de ce fait dit intérieur. De manière connue (FR-A-2.149.144, 2.464.404), cet élément de transmission assure en outre une liaison mécanique rigide - au delà d'un certain angle de rotation d'un tronçon relativement à l'autre afin de garantir l'entrainement en rotation, voire même, - au delà d'une certaine amplitude de translation axiale d'un tronçon relativement à l'autre de manière à éviter un désaccouplement des tronçons l'un de l'autre. Dans ces realisations connues, le tronçon d'arbre dit intérieur présente au moins à son extrémité qui coopère avec le manchon une forme externe différente d'une forme de révolution telle par exemple une forme rectangulaire ou ovale ou semblable à celle qui résulterait de l'exécution de deux méplats parallèles entre eux sur une forme initialement cylindrique. Le manchon est généralement moulé sur cette extrémité afin d'y adhérer fermement. L'extrémité du tronçon d'arbre coiffant le manchon et de ce fait dit extérieur peut quant à lui présenter toute forme externe y compris de révolution et être alors lié en rotation avec le manchon par exemple par l'adhérence résultant de la compression radiale qu'il inflige à ce manchon ou également par moulage in situ ou collage. Afin d'assurer une liaison mécanique rigide au delà d'un certain angle de rotation d'un tronçon relativement à l'autre les extrémités de tronçon d'arbre intérieur et extérieur présentent des moyens complémentaires comprenant - soit une clef calée en rotation sur le tronçon d'arbre intérieur et présentant deux dents diametralement opposées engagées avec jeu chacune dans un des lares créneaux découpés à cet effet dans le bord de l'extrémité du tronçon d'arbre extérieur (FR-A-2.236.711, 2.212.871, 2.391.390), - soit (FR-A-2.544.816 figures 6, 11, 17) par une cle calée en rotation sur le tronçon d'arbre extérieur tandis que le tronçon d'arbre intérieur traverse une ouverture prévue de la dite clef et dont la section droite lui permet en cas de détérioration du manchon se traduisant par la tolérance d'un angle de rotation excessif de cooperer avec la dite section pour assurer l'entraînement en rotation ; par exemple, cette section de l'ouverture comprendra (FR-A-2.544.816 figures 6, 11 et 17) deux côtés en vé largement ouvert tournant leur pointe l'une vers l'autre en réservant entre elles un écartement inférieur à la plus grandie dimension transversale de l'arbre intérieur mais au moins légèrement supérieur à sa plus petite dimension transversale et dont les branches se prolongent suffisamment pour offrir à la face externe du tronçon de l'arbre intérieur un large appui en vue de leur éventuelle cooperation, - soit par des onglets fixés sur le tronçon d'arbre intérieur (FR-A-2.544.816 figure 14) dont pour chacun d'eux les bords tournés vers l'axe de l'arbre réalisent les branches d'un des vés largement ouverts précités, - soit par rabattement au moins local et vers l'extérieur du bord du tronçon d'arbre intérieur pour réaliser les parties actives d'une clef qui à la manière de la lef rapportée et solidarisée en rotation sur le tronçon d'arbre intérieur coopère avec de larges créneaux découpés dans le bord du tronçon extérieur (FR-A-2.464.404 figure 1), - soit enfin par rabatternent au moins local et vers l'intérieur du bord du tronçon d'arbre extérieur pour réaliser au moins des fractions angulaires d'une collerette interne plane ou tronconique (FR-A-2.149.144, 2.464.404, 2.555.537 et 2.556.429). Afin d'assurer en outre une liaison mécanique rigide en cas de la translation axiale au delà d'une certaine amplitude et au moins dans le sens d'un désaccouplement, de manière connue au moins l'un des moyens complémentaires de liaison mécanique rigide en rotation, lequel comme indiqué plus haut est solidaire de l'un des tronçons d'arbre coopere avec au moins une butée axiale que presente à cet effet en bonne place l'autre tronçon d'arbre (FR-A-2.149.144, 2.212.871, 2.464.404). Dans le cas ou les moyens complémentaires de liaison mécanique rigide sont constitués comme évoqué plus haut par un rabattement du bord de l'un des tronçons, la butée axiale presentée par l'autre tronçon consiste en une gorge ou fenêtre découpée dans cet autre tronçon pour recevoir avec jeu l'extrémité du rabattement du premier tronçon d'arbre (FR-A-2.149.144, 2.464.404). Outre que le montage avec engagement de l'extrémité du rabattement est trés difficile à realiser - cette gorge ou cette fenêtre crée une amorce de rupture et, - lors d'efforts axiaux le rabattement est sollicité dans le sens de son redressement et la force qu'il oppose est donc limitée. Le recours, pour une liaison mécanique rigide en rotation, à une clef rapportée ou ou à des pièces rapportées présente quant à lui l'inconvénient d'exiger leur fabrication séparée, leur stockage puis leur montage ce qui bien entendu augmente le prix de revient. Parmi ces solutions, l'invention vise un élément de transmission dans lequel afin qu'au delà d'un certain angle de rotation d'un tronçon d'arbre par rapport à l'autre, à la liaison elastique du manchon se substitue une liaison mecanique rigide, les tronçons d'arbre intérieur et extérieur présentent des formes complementaires comprenant l'une la face externe du tronçon d'arbre intérieur et l'autre l'ouverture centrale délimitée par une deformation du tronçon d'arbre extérieur et traversée par le tronçon d'arbre intérieur et dont deux côtés opposés ont une forme telle qu'ils reduisent localement sa dimension transversale à une valeur inférieure à la plus grande dimension transversale dc tronçon d'arbre intérieur mais au moins égale à la plus petite dimension transversale de ce tronçon d'arbre intérieur. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est un procédé de fabrication qui conduise à un élément de transmission d'un couple qui soit d'un prix de revient modéré. Un des autres résultats que l'invention vise à obtenir est un procédé de fabrication qui conduise à un élement de transmission d'un couple qui assure également une liaison rigide en translation et qui résiste à des efforts axiaux importants. A cet effet, elle a pour objet un procéde du type précité notamment caractérisé en ce qu'au delà d'au moins l'une des extrémités du manchon, on réalise dans le tronçon d'arbre exterieur deux saignées radiales partielles opposées délimitant chacune dans le tronçon, une languette s'étendant sur une fraction angulaire de la périphérie du tronçon puis au montage par déformation radiale permanente, on repousse la partie mediane de chaque languette vers le tronçon d'arbre intérieur jusqu'à donner aux faces en vis à vis des languettes opposées la forme requise pour les côtés de l'ouverture. Elle a également pour objet les éléments de transmission pourvus de ces moyens et notamment les colonnes de direction. L'invention sera bien comprise l'aide de la description ci-apres faite a titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1 : l'élément de transmission vu en coupe radiale par un plan passant devant l'extrémité du tronçon d'arbre extérieur, - figure 2 : une coupe selon II-II de la figure 1, - figure 3 : une coupe selon iII-III de la figure 1, - figure 4 : une variante-de réalisation de l'élément vu en coupe radiale, - figure 5 : une coupe selon V-V de la figure 4, - figure 6 : une coupe selon VI-VI de la figure 4, - figure 7 : une autre variante de réalisation de l'élément vu en coupe axiale, - figure 8 : une coupe selon VIII-VIII de la figure 7, - figure 9 : une coupe selon IX-IX de la figure 7. En se reportant au dessin, on voit que l'élément de transmission 1 comprend deux tronçons d'arbres coaxiaux 2, 3, l'un 2 ci-apres dit intérieur et l'autre 3 ci-apres dit extérieur du fait qu'au moins ce dernier 3 est au moins localement tubulaire pour coiffer l'extrémité du précédent 2 à laquelle extrémité il est relié au moins indirectement par un manchon élastique 4 en matériau amortisseur des vibrations et notamment en élastomère, généralement comprimé radialement entre les faces en vis à vis 5, 6 des deux tronçons 2, 3. Sur au moins l'une de ses faces interne 7 et externe 8, le manchon élastique 4 peut presenter une chemise 9 en matériau plus rigide. Par exemple, dans l'application à un arbre de colonne de direction, pour amortir les vibrations au plus prés du boîtier de direction, le tronçon d'arbre extérieur 3 pourra directement être constitué par le moyeu 10 de la fourche 11 d'un joint de cardan 12 de liaison à un boitier de direction 13 tandis que le tronçon d'arbre interieur 2 pourra alors être directement constitué par la base ou l'extrémité de l'arbre de direction 14. Pour assurer l'adhérence du manchon 4 sur le tronçon d'arbre intérieur, le manchon élastique 4 est de préférence surmoulé sur le tronçon d'arbre intérieur 2 qui présente par ailleurs une face externe 6 de forme différente de celle d'une forme de révolution et par exemple une forme rectangulaire ou ovale ou de préférence une forme semblable à celle qui résulterait de l'exécution de deux méplats parallèles entre eux 15, 16 sur une forme initialement cylindrique de sorte que les deux méplats précités 15, 16 sont relies entre eux par des portions 17, 18 de surface cylindrique. Le tronçon d'arbre intérieur 2 peut évidemment être tubulaire. Le tronçon d'arbre extérieur 3 coiffant le manchon élastique 4 peut quant à lui avoir une face interne 5 de toute forme y compris de révolution et par exemple cylindrique sous réserves d'entre lie en rotation avec le manchon élastique 4 par exemple par suite de la compression radiale qu'il inflige à ce manchon ou également par moulage in situ ou collage. A cet effet, ces deux côtés d'ouverture peuvent avoir des formes arrondies tournant leur convexité l'une vers l'autre mais de préférence ces deux côtes ont une forme en vé largement ouvert tournant leur pointe 23 l'une vers l'autre et dont les branches 24 se prolongent suffisamment pour offrir à la face externe 6 du tronçon d'arbre intérieur 2 un large appui à partir d'un déphasage égal à la limite fixée. Dans le cas où le tronçon d'arbre intérieur 2 a une section présentant deux méplats parallèles entre eux 15, 16, la zone de l'ouverture ayant sa dimension transversale D réduite se situe au regard de la partie médiane des meplats 15, 16. Afin d'assurer en outre une liaison mécanique rigide en cas de translation axiale depassant une certaine amplitude et ce au moins dans le sens d'un désaccouplement, l'un des tronçons d'arbre interieur 2 et extérieur 3 porte une butée axiale 25 coopérant avec une butée complémentaire de l'autre tronçon d'arbre. Au lieu que la déformation 20 du tronçon d'arbre extérieur 3 résulte d'un rabattement vers l'intérieur pour réaliser deux fractions d'une collerette interne plane ou tronconique, selon une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention, au delà d'au moins l'une des extrémités 26, 27 du manchon 4, on réalise dans le tronçon d'arbre extérieur 3 deux saignes radiales partielles 28 opposées délimitant chacune dans le tronçon, une languette 29 s'étendant sur une fraction angulaire de la périphérie du tronçon puis au montage par déformation radiale permanente, on repousse la partie médiane de chaque languette 29 vers le tronçon d'arbre intérieur 2 jusqu'à donner aux faces en vis à vis 21, 22 des languettes opposes la forme requise pour les côtes de l'ouverture 19. De préférence, or déforme la languette 29 pour lui donner une section radiale en vé largement ouvert. Ces saignées et les languettes qu'elles délimitent peuvent être formées à l'une et/ou à l'autre des extrémités du tronçon d'arbre exterieur et donc aussi bien (figures 1 à 3 et 7 à 9) à l'extrémité par laquelle le tronçon d'arbre intérieur est introduit qu'à l'extrémité opposée (figures 4 à 6) qui dans l'exemple représente est celle portant la fourche 11 de liaison au joint de cardan 12. Gracie au procédé de fabrication, objet de l'invention, les côtés de l'ouverture appuient par toute la largeur L des languettes 29 contre la face externe 6 du tronçon d'arbre interieur 2 ce qui est plus favorable à la transmission d'un couple important qu'un appui par une simple arête de collerette tout en donnant aux dits côtés plus de souplesse qu'avec une ouverture dans une clef massive de sorte que même lorsque le tronçon intérieur est en appui sur les languettes une partie des vibrations est encore amortie. Au lieu que pour la liaison mécanique rigide en translation l'un des tronçons doive présenter une gorge ou découpe logeant une déformation de l'autre élément, selon une autre caractéristique du procedé selon l'invention, pour realiser la butee axiale 25, on forme une excroissance sur le tronçon d'arbre intérieur 2 dans une position longitudinale qui apres montage du tronçon d'arbre intérieur 2 la placera prés de la face radiale de languettes 29 qui est tournée du côte opposé au sens où se produirait le désaccouplement. De ce fait, la butée n'affaiblit pas le tronçon d'arbre qui la porte. Par exemple, cette excroissance sera constituée par une bague 30 rapportée sur le tronçon d'arbre intérieur par exemple par soudure (figures 1 à 3) ou par deformation d'au moins certaines fractions d'une collerette 31 à 1 'extrémité du tronçon d'arbre interieur (figures 4 à 6) mais de préférence cette excroissance est formée par expansion radiale puis compression axiale d'une partie médiane du tronçon d'arbre intérieur pour créer une double collerette 32 (figures 7 à 9). Avantageusement, lors du moulage de l'élastomère, on recouvrira cette double collerette 32. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un élément de transmission d'un couple et assurant l'absorption de vibrations comprenant deux tronçons d'arbres coaxiaux (2, 3), l'un (2) ci-apres dit intérieur et l'autre (3) ci-apres dit extérieur du fait qu'au moins ce dernier (3) est au moins localement tubulaire pour coiffer l'extrémité du precedent (2) à laquelle extrémité il est relie au moins indirectement par un manchon élastique (4) en matériau amortisseur des vibrations et notamment en élastomère, généralement comprimé radialement entre les faces en vis à vis (5, 6) des deux tronçons (2, 3), - le tronçon d'arbre intérieur (2) présente une face externe (6) de forme différente de celle d'une forme de révolution et par exemple une forme rectangulaire ou ovale ou de préférence une forme semblable à celle qui résulterait de l'exécution de deux méplats parallèles entre eux (15, 16) sur une forme initialement cylindrique de sorte que les deux méplats précites (15, 16) sont reliés entre eux par des portions (17, 18) de surface cylindrique, - afin qu'au delà d'un certain angle (A) de rotation d'un tronçon d'arbre par rapport à l'autre, à la liaison élastique du manchon se substitue une liaison mécanique rigide, les tronçons d'arbre intérieur et extérieur présentent des formes complémentaires (6, 19) comprenant l'une (6) la face externe (6) du tronçon d'arbre intérieur (2) et l'autre (19) une ouverture centrale delimitée par une deformation (20) du tronçon d'arbre exterieur et traversée par le tronçon d'arbre intérieur dont deux cotés opposes (21, 22) ont une forme telle qu'ils réduisent localement sa dimension transversale (D) à une valeur inferieure à la plus grande dimension transversale (X) du tronçon d'arbre intérieur mais au moins égale à la plus petite dimension transversale (Y) de ce tronçon d'arbre intérieur (2), - afin d'assurer en outre une liaison mécanique rigide en cas de translation axiale dépassant une certaine amplitude, au moins dans le sens d'un désaccouplement, l'un des tronçons d'arbre intérieur (2) et extérieur (3) porte une butée axiale (25) coopérant avec une butée complémentaire de l'autre tronçon d'arbre, ce procédé etant CARACTERISE en ce qu'au delà d'au moins l'une des extrémités (26, 27) du manchon (4), on réalise dans le tronçon d'arbre extérieur (3) deux saignées radiales partielles (28) opposées délimitant chacune dans le tronçon, une languette (29) s'étendant sur une fraction angulaire de la périphérie du tronçon puis au montage par déformation radiale permanente, on repousse la partie médiane de chaque languette vers le tronçon d'arbre intérieur jusqu'à donner aux faces en vis à vis des languettes opposees la forme requise pour les côtés de l'ouverture (19). 2. Procedé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on deforme la languette (29) pour lui donner une section radiale en vé largement ouvert. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, pour réaliser la butee axiale (25), on forme une excroissance sur le tronçon d'arbre intérieur dans une position longitudinale qui après montage du tronçon d'arbre intérieur la placera prés de la face radiale des languettes (29) qui est tournée du côté oppose au s-ens où se produirait le désaccouplement. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que cette excroissance est formée par expansion radiale puis compression axiale d'une partie médiane du tronçon d'arbre intérieur pour créer une double collerette (32). 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que lors du moulage de l'élastomère, on recouvre la double collerette (32). 6. Elément de transmission caractérisé en ce qu'il est obtenu à l'aide du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.