Brevet FR2690958A1 — publié le 19931112

La présente invention a pour objet un arbre d'accouplement destiné à transmettre un couple entre un élément moteur et un ensemble récepteur et comportant un dispositif de sécurité destiné à céder si le couple résistant atteint une valeur prédéterminée. En cas de blocage involontaire de la rotation d'un des organes moteurs de l'ensemble récepteur ou de couple résistant trop important dû à un incident ou bien en cas de verrouillage volontaire de l'arbre d'accouplement dans le but d'en interdire la rotation, il est nécessaire d'interdire la transmission du couple moteur pour éviter d'endommager gravement l'ensemble récepteur ou bien de casser l'organe de verrouillage de l'arbre de transmission. A titre d'exemple, l'ensemble récepteur peut être constitué par les organes mécaniques d'une machine outil comportant un mandrin porte outil et l'organe moteur peut être le moteur électrique de la dite machine. L'ensemble récepteur peut être encore le boîtier de direction d'un véhicule automobile auquel cas l'arbre d'accouplement sera la colonne de direction et l'organe moteur le volant de direction. L'organe de verrouillage sera quant à lui constitué par le pêne de la serrure de blocage de direction du véhicule automobile. Ce pène en position verrouillée est engagé dans un logement pratiqué dans la colonne de direction ou bien dans un élément rapporté sur cette dernière. On sait que de telles serrures de blocage, censées prévenir le vol du véhicule, sont facilement fracturables si le volant de direction est soumis à un couple suffisamment élevé conduisant au cisaillement du pène et à la libération de la colonne de direction. On a tenté par le passé de remédier à ce problème en adjoignant à la colonne de direction des dispositifs limiteurs de couple. De tels dispositifs n'assurent pas un verrouillage de la colonne de direction mais exercent sur cette colonne, dans leur position active, un couple résistant qui rend difficile sa rotation. Bien que judicieuse, cette solution permet cependant la conduite du véhicule à très faible vitesse. La présente invention a pour objet de résoudre les problèmes sus-évoqués en utilisant un arbre d'accouplement équipé d'un dispositif de sécurité calibré, destiné à céder si le couple résistant exercé par l'ensemble récepteur est trop élevé pour interdire la transmission du couple moteur à l'ensemble récepteur ou la transmission de l'effort de cisaillage à l'organe de verrouillage. A cet effet, l'arbre d'accouplement selon l'invention avec dispositif de sécurité destiné à la transmission d'un couple entre un élément moteur et un ensemble récepteur se caractérise essentiellement en ce qu'il est constitué en deux tronçons d'arbre 1A et 1B axialement alignés et accouplés l'un à l'autre par le dispositif de sécurité 2 lequel est constitué par un élément cylindrique de raccordement, axialement aligné avec les deux tronçons d'arbre lA et 1B et fixé rigidement à chacun d'entre eux par vissage et collage, la dite fixation par collage étant destinée à céder lorsque le couple résistant exercé sur l'arbre 1 par l'ensemble récepteur atteint une valeur prédéterminée ce qui permet sous l'effet du couple moteur de désolidariser par dévissage, l'élément de raccordement de l'un des tronçons d'arbre 1A ou 1B et d'interdire la transmission du couple moteur. Selon une autre caractéristique, 1 ' arbre d'accouplement selon l'invention constitue une colonne de direction de véhicule automobile, 1 ' organe moteur étant le volant de direction, l'ensemble récepteur étant le boîtier de direction et la dite colonne de direction, entre le dispositif de sécurité et le boîtier de direction, étant équipée d'un logement 9 destiné à recevoir le pêne 10 de la serrure de blocage. On comprend donc que dans le cadre de cette application tout couple important exercé sur le volant de direction, lorsque la serrure de blocage est en position active, se traduira par la rupture de la liaison par collage entre l'élément de raccordement et l'un des deux tronçons, ce qui d'une part évite tout dommage sur la serrure de blocage et d'autre part rend impossible la conduite du véhicule. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un arbre d'accouple ment associé à un élément moteur et à un ensemble récepteur, - la figure 2 est une vue d'un exemple d'application d'un arbre d'accouplement selon l'invention, - la figure 3 montre une vue en coupe longitudinale partiel le de l'arbre d'accouplement utilisé en tant que colonne de direction, - les figures 4 et 5 illustrent le fonctionnement du dispo sitif de sécurité, - les figures 6 et 7 montrent en coupe partielle, un arbre d'accouplement avec dispositif coupe circuit électrique. Tel que représenté, l'arbre d'accouplement 1 selon l'invention, avec dispositif de sécurité 2 destiné à la transmission d'un couple entre un élément moteur 3 et un ensemble récepteur 4 est constitué de deux tronçons d'arbre 1A et 1B axialement alignés et accouplés l'un à l'autre par le dispositif de sécurité 2 lequel est constitué par un élément cylindrique de raccordement, axialement aligné avec les deux tronçons d'arbre 1A et 1B et fixé rigidement à chacun d'entre eux par vissage et collage, la dite fixation par collage étant destinée à céder lorsque le couple résistant exercé sur l'arbre 1 par l'ensemble récepteur, atteint une valeur prédéterminée ce qui permet sous l'effet du couple moteur de désolidariser par dévissage, l'élément de raccordement de l'un des tronçons d'arbre 1A et 1B et d'interdire la transmission du couple moteur à l'ensemble récepteur. Le tronçon d'arbre 1A assure la jonction entre l'élément moteur 3 et le dispositif de sécurité 2 tandis que le tronçon 1B assure la jonction entre le dispositif de sécurité 2 et l'ensemble récepteur 4 (figures 1, 2 et 3). Selon la forme préférée de réalisation, l'élément de raccordement présente deux portions filetées 5 et 6 axialement écartées l'une de l'autre dont une présente un pas à gauche et l'autre un pas à droite. En outre, les deux tronçons d'arbre 1A et 1B présentent chacun en extrémité une portion filetée 7 avec pas à gauche pour l'un et pas à droite pour l'autre et chacune de ces portions filetées 7 coopère en vissage avec la portion filetée 5 ou 6 de l'élément de raccordement et est fixée par collage à la dite portion. Avant assemblage, la portion filetée 7 de chaque tronçon d'arbre 1A et 1B et/ou les portions filetées 5 et 6 de l'élément de raccordement sont enduites de colle. Après assemblage et séchage de la colle, l'élément de raccordement se trouve immobilisé en rotation par rapport aux tronçons d'arbre 1A et 1B et peut de ce fait assurer la transmission du couple moteur entre les deux dits tronçons d'arbre. La colle utilisée est choisie en fonction de la valeur du couple maximal résistant et la couche de colle interposée entre les filets des portions 5 et 7 d'une part et 6 et 7 d'autre part est apte à se rompre lorsque le couple maximal est atteint, la valeur de ce couple maximal étant préalablement déterminée. Lorsque les conditions de désolidarisation sont atteintes, c'est-à-dire, lorsque le couple résistant exercé sur le tronçon d'arbre 1B atteint une valeur critique conduisant à la rupture de la liaison par collage, cette disposition permet le dévissage de l'élément de raccordement de l'un des tronçons d'arbre quelque soit le sens du mouvement de rotation imprimé au tronçon d'arbre 1A par le couple moteur (figures 4 et 5). Lorsque la liaison par collage est rompue, les deux tronçons d'arbre ne sont plus fixés rigidement en rotation l'un par rapport à l'autre et le couple moteur ne peut pas être transmis de l'un à autre par l'intermédiaire de l'élément de raccordement. De plus, ce couple moteur quelque soit son sens contribue à séparer les deux tronçons d'arbre l'un de l'autre, la séparation s'effectuant par éloignement axial de l'un par rapport à l'autre. Les figures 4 et 5 illustrent la désolidarisation par dévissage de l'élément de raccordement par rapport à l'un des deux tronçons d'arbre. En figure 4, on peut remarquer que, sous l'effet d'un couple moteur exercé sur l'arbre 1 dans le sens des aiguilles d'une montre, le tronçon 1A se dévisse de l'élément de raccordement, ce dernier étant toujours fixé au tronçon 1B. En figure 5, on remarque que sous l'effet d'un couple de sens inverse, l'élément de raccordement se dévisse du tronçon 1B, le tronçon 1A étant fixé rigidement au dit élément de raccordement. De façon que le cas échéant, l'élément moteur et l'ensemble récepteur demeurent à distance fixe l'un de l'autre lors de l'éloignement des deux tronçons d'arbre l'un de l'autre au cours du dévissage, au moins l'un des deux dits tronçons est télescopique et constitué d'une partie mâle et d'une partie femelle liées à rotation l'une à l'autre par des cannelures par exemple. Selon une forme préférée de réalisation, l'élément de raccordement est tubulaire. Toujours selon la forme préférée de réalisation, l'élément de raccordement 2 présente deux taraudages correspondant aux portions filetées 5 et 6, les tronçons d'arbre 1A et 1B, par leur portion filetée 7, s'engageant en vissage dans les taraudages. On conçoit que selon cette forme de réalisation, les tronçons d'arbre lA et 1B pénètrent dans l'élément de raccordement mais en variante l'élément de raccordement pénètrera dans les tronçons d'arbre 1A et 1B. Selon cette variante, les tronçons d'arbre 1A et 1B seront pourvus chacun en extrémité d'un taraudage axial et les parties filetées 5 et 6 de l'élément de raccordement seront ménagées sur la face cylindrique externe de ce dernier. De préférence, l'élément de raccordement présente, entre les portions filetées 5 et 6, un bourrelet annulaire 8 contre lequel vient en appui, par vissage, l'extrémité de chaque tronçon d'arbre 1A et 1B. Lorsque les conditions de désolidarisation sont atteintes cette disposition évite le vissage d'un des tronçons d'arbre dans l'élément de raccordement. Pour un élément de raccordement destiné à être vissé sur les tronçons d'arbre 1A et 1B, le bourrelet annulaire 8 sera interne au dit élément. En figures 2 à 6 est représenté un exemple particulier d'application de la présente invention. Selon cet exemple d'application, l'arbre d'accouplement selon l'invention constitue une colonne de direction de véhicule automobile, l'organe moteur étant le volant de direction, l'ensemble récepteur étant le boîtier de direction et la dite colonne de direction entre le dispositif de sécurité et le boîtier de direction étant équipée d'un logement 9 destiné à recevoir le pène 10 de la serrure de blocage. De préférence, le logement 9 est pratiqué radialement dans un manchon 11 engagé sur le tronçon d'arbre 1B et fixé à ce dernier par tous moyens connus de l'homme de l'art. On comprend donc que dans ce cas, le dispositif de sécurité constitue un moyen antivol du véhicule. Il est bien évident que dans le cas où la serrure est en position active et qu'un couple est exercé sur le volant de direction, la fixation par collage cède avant que l'effort de cisaillement exercé par le logement sur le pène conduise à la rupture de ce dernier. De façon que le moteur du véhicule ne puisse être mis en fonctionnement après dévissage partiel ou total soit de l'élément de raccordement soit de l'un des deux tronçons d'arbre, il est prévu un dispositif coupe circuit disposé en série sur le circuit d'alimentation électrique du démarreur et/ou de l'allumage et/ou de la pompe à injection. Selon un exemple préféré de réalisation, les deux tronçons d'arbre 1A et 1B sont tubulaires et le dispositif coupe circuit est monté dans l'élément 2 et dans les dits tronçons. Le dispositif coupe circuit est fixé aux deux tronçons d'arbre, est disposé en tension entre les deux dits tronçons, dans l'élément de raccordement et est destiné à se rompre sous l'effet notamment de la tension supplémentaire qu'il subit lorsque les deux dits tronçons 1A et 1B s'écartent l'un de l'autre, lors du dévissage. Ce dispositif coupe-circuit peut être constitué par un fil électrique 12 sous gaine fixé à deux bagues 13 montées en fixation respectivement dans l'un des tronçons d'arbre et dans l'autre. Par ailleurs, le fil 12 sera disposé en tension dans l'élément 2 entre les deux bagues 13. Ainsi lors de la désolidarisation, le mouvement d'écartement de l'un des tronçons d'arbre par rapport à l'autre imprimera sur la portion du fil comprise entre les deux bagues 13 une tension supplémentaire combinée à une torsion ce qui conduira à sa rupture et par voie de conséquence à l'ouverture du circuit d'alimentation électrique du démarreur et/ou de l'allumage et/ou de la pompe à injection. La portion du fil comprise entre les deux bagues 13, de part et d'autre de son point médian est associée à deux systèmes élastiques de rappel qui après rupture de la portion de fil ramène contre les bagues 13 les deux parties de la portion de fil formées après cassure. Chaque système élastique de rappel pourra être constitué par un ressort à spires non jointives enroulé autour de la portion du fil et fixé d'une part à l'une des bagues 13 et d'autre part à une rondelle fixée à la portion de fil. Le ressort à spires sera disposé en tension entre la bague et la rondelle. Entre les deux systèmes élastiques la portion de fil pourra comprendre une zone d'affaiblissement de façon que la cassure se produise à ce niveau. Les portions filetées 5, 6 et 7 sont de forme cylindrique mais en variante elles pourront être coniques ce qui assurera lors du vissage un serrage radial des tronçons 1A et 1B contre l'élément de raccordement 2. Les portions filetées 5 et 6 de l'élément de raccordement et/ou les portions filetées des tronçons d'arbre 1A et 1B pourront être équipées d'aménagements réalisant un freinage lors du dévissage. Ainsi, l'élément de raccordement 2 pourra être équipé au niveau de ses taraudages 5 et 6 de dispositifs frein internes, en matière de friction synthétique, venant en pression contre les portions filetées 7 de chaque tronçon 1A et 1B pour freiner le dévissage. Selon une autre variante, les filets de l'élément 2 et des tronçons d'arbre 1A et 1B pourront être conçus de façon à se déformer lorsque les dits éléments sont vissés les uns aux autres, ce qui freinera leur dévissage. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et toutes variantes dans le domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS : 1. Arbre d'accouplement (1) avec dispositif de sécurité (2) destiné à la transmission d'un couple entre un élément moteur (3) et un ensemble récepteur (4) caractérisé en ce qu'il est constitué en deux tronçons d'arbre (1A) et (1B) axialement alignés et accouplés l'un à l'autre par le dispositif de sécurité (2) lequel est constitué par un élément cylindrique de raccordement, axialement aligné avec les deux tronçons d'arbre (1A) et (1B) et fixé rigidement à chacun d'entre eux par vissage et collage, la dite fixation par collage étant destinée à céder lorsque le couple résistant exercé sur l'arbre (1) par l'ensemble récepteur atteint une valeur prédéterminée ce qui permet sous l'effet du couple moteur de désolidariser par dévissage, l'élément de raccordement de l'un des tronçons d'arbre (1A) ou (1B) et d'interdire la transmission du couple moteur à l'ensemble récepteur. 2. Arbre d'accouplement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément de raccordement présente deux portions filetées (5) et (6) écartées axialement l'une de l'autre dont une présente un pas à gauche et l'autre un pas à droite, que les deux tronçons d'arbre (1A) et (1B) présentent chacun en extrémité une portion filetée (7) avec pas à gauche pour l'un et pas à droite pour l'autre, que chaque portions filetées (7) coopère en vissage avec la portion filetée (5) ou (6) de l'élément de raccordement (2) et qu'elle est fixée par collage à la dite portion. 3. Arbre d'accouplement selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément de raccordement est tubulaire. 4. Arbre d'accouplement selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'élément de raccordement présente deux taraudages correspondant aux portions filetées (5) et (6), les tronçons d'arbre (1A) et (lB), par leur portion filetée (7), s'engageant en vissage dans les taraudages. 5. Arbre d'accouplement selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément de raccordement présente entre les portions filetées (5) et (6) un bourrelet annulaire (8) contre lequel vient en appui, par vissage, l'extrémité de chaque tronçon d'arbre (1A) et (1B). 6. Arbre d'accouplement selon les revendications 4 et 5 caractérisé en ce que le bourrelet annulaire est interne à l'élément de raccordement. 7. Arbre d'accouplement selon les revendications 1 à 6 prises ensemble caractérisé en ce qu'il constitue une colonne de direction de véhicule automobile, l'organe moteur étant le volant de direction, l'ensemble récepteur étant le boîtier de direction et la dite colonne de direction entre le dispositif de sécurité et le boitier de direction étant équipée d'un logement (9) destiné à recevoir le pène (10) d'une serrure de blocage. 8. Arbre d'accouplement selon la revendication 7 caractérisé par un dispositif coupe circuit disposé en série sur le circuit électrique d'alimentation du démarreur et/ou de l'allumage et/ou de la pompe à injection, fixé au deux tronçons d'arbre (1A) et (1B) et disposé en tension entre les deux dits tronçons, dans l'élément de raccordement (2), le dispositif coupe-circuit étant destiné à se rompre sous l'effet notamment de la tension supplémentaire qu'il subit lorsque les dits tronçons (1A) et (1B) s'écartent l'un de l'autre. 9. Arbre d'accouplement selon la revendication 2 caractérisé en ce que les portions filetées 5, 6 et 7 sont de forme conique. 10. Arbre d'accouplement selon la revendication 4 caractérisé en ce que les portions filetées (5) et (6) de l'élément de raccordement et/ou les portions filetées (7) des tronçons d'arbre (1A) et (1B) pourront être équipés d'aménagements réalisant un freinage du dévissage.