Brevet FR2655110A1 — publié le 19910531

La présente invention a pour objet un dispositif de filtrage de vibrations entre deux arbres, notamment entre deux parties d'une colonne de direction. La demande de brevet français 2 526 101 décrit une liaison élastique de transmission de couple applicable aux joints de cardan. Ce document décrit un organe de liaison intermédiaire entre deux cardans, qui comprend une partie extérieure et une partie intérieure reliées entre elles par un élément élastique, tel qu'un manchon en élastomère, interposé entre cette partie extérieure et cette partie intérieure, les trois éléments étant coaxiaux. Selon un mode de réalisation préférentiel, le manchon en élastomère est adhérisé à l'une ou l'autre des parties ou aux deux. D'autre part, les parties extérieure et intérieure de l'organe de liaison intermédiaire ont des sections transversales non circulaires, notamment en forme de rectangle curviligne afin d'éviter la rotation de l'une des parties par rapport à l'autre. De façon complémentaire, des butées solidaires de l'une et de l'autre des extrémités font saillie de façon à venir l'une et l'autre en appui sur la partie opposée des pièces de liaison, limitant ainsi le débattement d'une partie par rapport à l'autre, et limitant par là même une déformation excessive du manchon en élastomère ce qui lui garantit une grande longévité. Un tel organe de liaison reste complexe à monter car il nécessite soit une adhérisation soit une insertion à force. De plus, le montage concentrique des trois éléments augmente inévitablement l'en- combrement. Le manchon élastomère est soumis à un effort de cisaillement entre sa périphérie extérieure et sa périphérie intérieure ce qui nécessite des butées mécaniques rigides qui évitent la détérioration de ce manchon en élastomère. Enfin pour résister aux effets de couple complémentaire, l'organe intermédiaire décrit dans cette demande de brevet comprend une pièce annulaire en matériau rigide de façon à pouvoir transmettre des couples importants sous des angles de transmission importants. Dans la demande de brevet français N" 83 19165, l'axe de colonne de direction revendiqué comprend deux tubes coaxiaux dont les extrémités ont des sections aplaties qui sont emboîtées l'une dans l'autre de façon concentrique, la plus grande dimension du tube interne étant supérieure à la plus petite dimension du tube externe de façon à limiter la rotation des deux tubes l'un par rapport à l'autre, un manchon élastique amortisseur étant interposé entre les deux portions de section aplatie. De façon à retenir le manchon élastique amortisseur, le tube externe comporte un bord recourbé vers l'intérieur, tandis que le tube interne est épanoui vers l'extérieur à son extrémité. Le manchon élastique travaille en cisaillement entre sa paroi extérieure et sa paroi intérieure ce qui peut provoquer une détérioration prématurée de la liaison. Quant au montage il s'effectue par adhérisation du manchon sur l'un, sur l'autre ou sur les deux tubes et par insertion à force entre les deux parois. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de filtrage de vibrations entre deux arbres, dont le montage est mécanique, simple, en évitant toute opération d'adhérisation de l'élément élastique, dont l'optimisation de la raideur de transmission du couple est facile. Ce dispositif de filtrage offre toutes les garanties quant aux déplacements en translation, et sa bague en matériau élastomère travaille à la compression et à la traction dans des conditions satisfaisantes. A cet effet, le dispositif de filtrage de vibrations entre deux arbres selon l'invention, notamment entre deux parties d'une colonne de direction, telles qu'une fourchette de cardan et un axe de colonne de direction comprend une première tulipe munie de doigts, solidaire du premier arbre et une seconde tulipe, également munie de doigts et solidaire du second arbre, ainsi qu'une bague en matériau élastomère interposée entre les doigts des deux tulipes, et des moyens de liaison entre les doigts et la bague. Selon une caractéristique particulière les tulipes ont des diamètres identiques et sont montées avec un décalage angulaire de façon que leurs doigts respectifs s'imbriquent les uns dans les autres. Les moyens de liaison entre les doigts et la bague comprennent des éléments de blocage en translation et des éléments de blocage en rotation. Selon l'invention, les éléments de blocage en translation comprennent une première et une seconde plaque disposées de part et d'autre de la bague et des moyens de liaison des doigts des tulipes avec ces plaques. Selon un mode de réalisation préféré, chaque plaque comprend des pattes déformables fixées par sertis sage dans des logements ménagés aux extrémités des doigts des tulipes. Les éléments de blocage en translation selon une variante do l'invention comprennent des clavettes solidaires des doigts des tulipes qui pénètrent dans des logements radiaux débouchant à la périphérie de la bague. Les clavettes ont des dimensions supérieures à celles des logements radiaux de façon à mettre la bague en précontrainte. L'invention est décrite ci-après en regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en élévation latérale du dispositif de filtrage selon l'invention entre une fourchette de cardan et un axe de colonne de direction, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure I, - la figure 3 est une section suivant la ligne 3-3 de la figure 2, - la figure 4 est une vue de face d'une plaque de l'élément de blocage en translation, - la figure 5 et une vue détaillée en coupe longitudinale d'une tulipe et des doigts, - la figure 6 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du dispositif de filtrage selon l'invention, et - la figure 7 est une vue en éclaté d'un dispositif de filtrage sensiblement identique à celui du mode de réalisation principal dans lequel le mode de fixation des plaques sur les doigts est modifié. La figure I représente un dispositif de filtrage de vibrations 10 selon l'invention, interposé entre un axe de colonne de direction 12 et une fourchette de cardan 14 d'une articulation à la cardan (non représentée). Le dispositif de filtrage de vibrations 10 comprend deux tulipes 16 et 18, ainsi que cela est également représenté à la figure 2, serties respectivement sur l'axe de colonne de direction 12 et sur la fourchette de cardan 14. Le sertissage de l'axe de colonne de direction sur la tulipe 16 est obtenu par épanouissement de l'extrémité 20 de cet axe, tandis que la fourchette de cardan 14 comprend un ergot 22 en saillie qui pénètre dans un logement correspondant 24 ménagé dans la tulipe 18, cet ergot étant serti dans le logement 24. De façon à éviter toute rotation entre l'axe de colonne de direction et la tulipe 16 cette dernière, ainsi que cela est représenté sur la figure 5, comprend des cannelures 26 correspondant aux cannelures 28 prévues sur l'axe de colonne de direction. De même, afin d'éviter la rotation entre la fourchette de cardan 14 et la tulipe 18, le logement 24 et l'ergot 22 ont un profil muni de pans, de façon connue. La tulipe 16 comprend une partie sous forme de flasque 30 et des doigts 32, au nombre de trois dans l'exemple représenté, et disposés à 1200 l'un de l'autre. La tulipe 18 comprend un flasque 34 et des doigts 36, dans l'exemple représenté au nombre de trois disposés également à 1200 l'un de l'autre. Les tulipes et les flasques ont les mêmes dimensions. Rinsi que cela est mieux représenté sur la figure 5, les doigts tels que 32 sont munis de logements 38 ménagés à leurs extrémités, ces logements se présentant sous la forme d'une découpe en "U". Cette découpe fait apparaître deux branches latérales 40 de part et d'autre du logement. Le dispositif de filtrage comprend également une bague 42 en matériau élastomère, de forme cylindrique afin de pouvoir être insérée entre les doigts 32 et 36 des tulipes 16 et 18. La bague 42 est munie de logements 43 radiaux et débouchants ainsi que cela est représenté sur la coupe de la figure 2. Le dispositif de filtrage comprend égalemeht des moyens de liaison 44 entre les doigts 32, 36 et la bague en élastomère 42. Ces moyens de liaison 44 comprennent des éléments de blocage en translation 46 et des éléments de blocage en rotation 48. Les éléments de blocage en translation comprennent une première plaque 50 et une seconde plaque 52 dont l'une 50 est représentée en détail à la figure 4. Ces plaques 50 et 52 comprennent des moyens de liaison 54, ces moyens de liaison étant des pattes 56 orientées à 90" par rapport au plan de la plaque. Les éléments de blocage en rotation 48 comprennent des clavettes 58 ainsi que cela est mieux représente sur la figure 3 dont la section est sensiblement un "V". Les extrémités 60 des branches ont des profils en "C" dont les ouvertures sont disposées en vis-å-vis de façon à réaliser un logement 62. De plus, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, les logements 62 ont une largeur décroissante de façon à correspondre au profil de largeur décroissante des doigts 32 et 36. On remarque également sur la figure 1 que les doigts 32 et 36 sont munis de crans 64 dans les quels viennent se loger les extrémités 60 à profil en "C" des clavettes 58. Les clavettes 58 sont généralement réalisées en atriau métallique et l'angle d'ouverture du "V" est tel que les dimensions extérieures de la clavette 58 sont supérieures aux dimensions du logement 43. Le montage ou dispositif de filtrage 10 est ainsi tenant décrit. La bague 42 en élastomère reçoit six clavettes 58 qui sont introduites en force dans les logements 43. La bague 42 munie de ces clavettes est introduite dans la première tulipe 16 en l'orientant de façon que les doigts 32 pénètrent dans trois des six clavettes Jusqu'à ce que ces dernières se bloquent de façon élastique dans les crans 64. Préalablement la plaque 50 de l'élément de blocage en translation est placée au fond de la tulipe 16. La plaque 52 de l'élément de blocage en translation 46 est rapportée de façon que les pattes 56 pénètrent dans les logements 38 à profil en "U" ménagés sur les doigts 32 de la tulipe 16. Les branches 40 sont alors rapprochées l'une vers l'autre par sertissage afin de maintenir en place la plaque 52. La tulipe 18 et la fourchette de cardan associée sont alors mises en place. La tulipe 18 est orientée de façon que ses doigts 36 viennent se loger entre les doigts 32 de la tulipe 16. La tulipe 18 est alors rapprochée de la tulipe 16 de façon que les doigts 36 pénètrent dans les trois clavettes 58 disponibles Jusqu'à ce que les extrémités 60 de ces clavettes se logent dans les crans 64 ménagés dans les doigts 36. La plaque 50 préalablement interposée entre le flasque 30 et la bague 42 est orientée de façon que les trois pattes 56 correspondent aux logements 38 des doigts 36 et les branches 40 des doigts 36 sont également rabattues l'une vers l'autre par set-tis- sage afin de solidariser la plaque 50 avec les doigts 36 de la tulipe 18. Le blocage en translation est donc réalisé par l'intermédiaire des plaques 50 et 52 fixées respectivement aux doigts 36 et 32 et le blocage en rotation est obtenu par coopération des doigts 32 et 36 avec les clavettes 58 préalablement introduites dans les logements 43 de la bague 42. Il est possible d'optimiser la raideur en couple conférée au dispositif de filtrage de vibrations selon l'invention en adaptant la largeur et la forme du logement 43 préalablement ménagé dans la bague 42 ainsi qu'en modifiant l'angle d'ouverture des clavettes 58 ou même en chosissant l'élasticité du matériau constituant ces clavettes. Sur la figure 6 on a représenté une variante du dispositif de filtrage selon l'invention dans laquelle les doigts 64 sont au nombre de trois pour chacune des tulipes 66 et 68 et imbriqués de la même façon. Une bague 70 en matériau élastomère est disposée entre les doigts 64. Ce dispositif comprend également des éléments de blocage en trams la tion sous forme de plaques identiques aux plaques 50 et 52 du mode principal de réalisation, chacune de ces plaques étant munie de pattes de dimensions identiques à celles des doigts 64 afin de venir en superposition avec eux. Les doigts comme les plaques sont munis d'un alésage 72 et la bague 70 comprend également des alésages de diamètre in férieur au diamètre des alésages 72.Des clous 74 sont introduits dans les alésages 72 et les alésages correspondant de la bague 70, ces clous étant solidarisés aux doigts 64 de façon connue notamment par introduction à force. Ces clous 74 assurent ainsi le blocage en translation par l'intermédiaire des plaques et le blocage en rotation puisque les clous 74 des doigts 64 de chaque tulipe 66 et 68 pénètrent dans la bague 70. La figure 7 représente une vue éclatée d'un mode de réalisation sensiblement identique a celui du mode de réalisation principal, les références des pièces identiques étant conservées, l'une des plaques 52 étant supprimée et le mode de fixation de la plaque 50 sur les doigts 36 étant modifié. En effet, les pattes 80 sont prolongées et leurs extrémités 78 sont recourbées de façon à former un arrêtoir. Par ailleurs, chacun des trois doigts 36 comprend un cran 76 destiné à coopérer avec l'extrémité courbée 78 des pattes 80 de la plaque 50. Dans ce mode de réalisation, les doigts 32 sont fixés sur la bague par l'intermédiaire des clavettes 58 et des crans 64 ménagés dans les doigts 32 et 36. Dans ce dernier mode de réalisation, il est également possible de prévoir une plaque 52 munie de pattes 80 dont les extrémités 78 sont recourbées, mais dont les pattes 80 ont un profil particulier afin de venir se loger par dessus les doigts 32. Le dispositif de filtrage selon l'invention permet d'éliminer la transmission des vibrations d'un élément à l'autre, en l'occurrence de la fourchette de cardan à l'axe de colonne de direction. Le dispositif proposé et les variantes sont d'assemblage facile, rapide et ne nécessitent que des moyens mécaniques de fixation. La bague en matériau élastomère travaille à la compression et à la traction entre deux clavettes ou entre deux clous ce qui assure une grande longévité au dispositif décrit. L'encombrement de ce dispositif est par ailleurs minimisé sans pour autant diminuer les capacités de transmission du couple puisqu'il suffit d'adapter les clavettes et le type de bague utilisés en fonction du couple à transmettre. REVENDI caT IONS 1. Dispositif de filtrage de vibrations entre deux arbres, notamment entre deux parties d'une colonne de direction, telles qu'une fourchette de cardan (14) et un axe de colonne de direction (12?ss caractérisé en ce qu'il comprend une première tulipe (16), munie de doigts (32) et solidaire du premier arbre et une seconde tulipe tel8) également munie de doigts (36) et solidaire du second arbre, une bague (42) en matériau élas- tomère interposée entre les doigts des deux tulipes, et des moyens de liaison (44) entre les doigts des tulipes et la bague. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tulipes ont des diamètres identiques et en ce qu'elles sont montées avec un décalage angulaire de façon que leurs doigts respectifs (32 et 36) s'imbriquent. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison (44) comprennent des éléments de blocage en translation (46) et des éléments de blocage en rotation (48) de la bague par rapport aux doigts. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de blocage en translation (46) comprennent une première et une seconde plaque (50 et 52) et des moyens de liaison (54) des doigts (32 et 36) avec ces plaques. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque plaque (50, 52) comprend des pattes (56) fixées par sertissage dans des logements (38) ménagés aux extrémités des doigts des tulipes. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de blocage en rotation (48) comprennent des clavettes (58) solidaires des doigts (32 et 36) et qui pénètrent dans dos logements radiaux (43) qui débouchent notamment à la périphérie de la bague. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les clavettes (58) ont des dimensions supérieures à celles des logements radiaux (43) de façon à mettre la bague en précontrainte. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que chaque clavette (58) a une forme en "V" dont la pointe pénètre dans le logement radial (43) correspondant et dont la partie des ailes en saillie hors de la bague est à profil en "C" de façon à recevoir le doigt correspondant. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les clavettes (58) ont une ouverture décroissante et en ce que les doigts ont une largeur décroissante vers leurs extrémités libres de façon à faciliter l'introduction et la précontrainte lors du montage et à renforcer le montage axial dans une direction. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de liaison sont des clous (74) qui pénètrent à travers des alésages (72) ménagés dans les doigts et dans des pattes solidaires des plaques et dans des logements radiaux ménagés dans la bague (70).