Brevet FR2731197A1 — publié le 19960906

DISPOSIIIF D' ACCOUPLEMENT ELASTIQUE EN1RE DEUX ARBRES D'UN ENSEMBLE DE DIRECTION POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif d'accouplement élastique entre un organe menant tel qu'un arbre de colonne de direction et un organe mené tel qu'un arbre de commande d'un mécanisme de direction, en particulier du type assisté. Les arbres respectifs du mécanisme de direction et de la colonne de direction sont généralement reliés entre eux par un dispositif permettant une transmission de couple, d'une part, et un débattement angulaire ainsi qu'un coulissement de l'un par rapport à l'autre d'autre part. L'utilisation d'une direction comprenant un mécanisme de direction assistée génère, lorsque le couple à fournir par ce dernier est inférieur à une certaine valeur, des vibrations de fluide sont généralement produites dans le mécanisme de direction par la réduction de l'ouverture des soupapes du mécanisme. Ces bruits et vibrations sont ensuite transmis au volant par l'intermédiaire du dispositif de transmission de couple, tel un joint de cardan, et de l'arbre de colonne de direction. Ces vibrations transmises se révèlent être la cause d'une source de fatigue du conducteur et d'imprécision dans la conduite du véhicule. La publication FR-2.444. 193 propose un dispositif d'accouplement destiné à relier un arbre de colonne de direction à un arbre de mécanisme de direction assistée. Le dispositif d'accouplement proposé, du type joint universel, n'assure cependant qu'un amortissement insuffisant des vibrations transmises vers le volant de direction par l'arbre de la colonne de direction. En outre, les dispositifs de liaison connus ne permettent pas une désolidarisation aisée et rapide de l'arbre de la colonne de direction et de l'arbre du mécanisme de direction. La présente invention se propose de pallier les inconvénients précités. A cet effet, la présente invention concerne un ensemble de direction de véhicule automobile, du type comprenant un arbre de direction et un mécanisme de direction reliés par un dispositif d'accouplement élastique, ledit dispositif comprenant un organe de liaison intermédiaire dont les extrémités opposées sont reliées respectivement par un croisillon avec l'arbre de la colonne de direction, et par des moyens de liaison élastiques avec l'arbre mené. Cet ensemble de direction est caractérisé en ce que des moyens de retenue amovibles solidarisent l'organe de liaison intermédiaire avec l'ensemble constitué par l'arbre mené et lesdits moyens de liaison élastique, lesdits moyens de retenue assurant en outre, conjointement avec les moyens de liaison élastiques, le guidage axial en translation de l'arbre mené par rapport à l'organe de liaison intermédiaire. Selon une autre caractéristique de la présente invention, L'organe de liaison intermédiaire comprend une base et deux paires d'ailes disposées en regard l'une de l'autre. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les ailes constitutives de chacune des paires s'étendent dans des directions sensiblement perpendiculaires. Selon une autre caractéristique de la présente invention, des moyens de liaison élastiques sont constitués d'un manchon élastomère fixé sur les surfaces en regard de fourreaux coaxiaux, respectivement extérieur et intérieur, le fourreau extérieur étant disposé dans le logement compris entre deux des ailes et la base de l'organe de liaison intermédiaire, le fourreau intérieur étant emmanché sur l'arbre mené. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de liaison élastiques sont constitués, d'une part, d'un étrier, et d'autre part, d'un élément élastomère disposé entre les surfaces en regard de l'étrier et de l'organe de liaison intermédiaire. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de liaison élastiques sont munis de moyens de butée en rotation de l'arbre mené par rapport à l'organe de liaison intermédiaire, lesdits moyens de butée étant destinés à coopérer avec l'organe de liaison intermédiaire au-delà d'une valeur prédéterminée du couple transmis par le dispositif d'accouplement. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de butée en rotation sont constitués d'au moins un prolongement prévu sur les moyens de liaison élastique, intercalé entre les ailes de la chape de l'élément de liaison intermédiaire reliées à l'arbre de la colonne de direction et qui s'étend sensiblement radialement par rapport à l'arbre mené. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le prolongement fait saillie au-delà des bords supérieurs et inférieurs des ailes de la chape de liaison avec l'arbre de la colonne de direction. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de butée en rotation sont constitués d'une pièce parallépipédique montée à l'extrémité du fourreau intérieur au niveau de l'extrémité libre de l'arbre mené. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de butée en rotation sont constitués de l'un des bords libres de la base de l'étrier qui est recourbé vers l'extérieur de celui-ci. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de retenue comportent un axe qui relie deux ailes de l'organe de liaison intermédiaire entre lesquelles est engagé l'arbre mené. On comprendra mieux les buts, aspects et caractéristiques de la présente invention, d'après la description donnée ciaprès d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation du dispositif d'accouplement selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif d'accouplement selon I-I de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation du dispositif d'accouplement selon l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon II-II de la figure 3. En référence aux figures 1 et 3, on a représenté un dispositif d'accouplement qui relie un arbre 1 de colonne de direction à l'arbre d'entrée d'un mécanisme 5 de direction, qui peut être de type assisté. Selon une conception connue de l'état de la technique, le mécanisme de direction 5, dont seul l'arbre d'entrée 51 est représenté, comprend une crémaillère, qui s'étend transversalement au véhicule et dont les extrémités sont reliées à des portes-fusées de roues directrices dont elle commande le braquage. Les dents de la crémaillère engrènent avec un pignon fixé, de manière connue, à un axe solidarisé en rotation avec l'extrémité de l'arbre de colonne de direction opposée au volant. Lorsque le mécanisme de direction 5 est de type assisté, des moyens d'assistance, par exemple hydraulique, entraînent en rotation l'arbre du pignon, et dans cas, l'arbre mené 51 correspond à un arbre d'entrée des moyens d'assistance, cet arbre commandant par exemple l'ouverture d'une valve. L'extrémité de l'arbre 1 de la colonne de direction est fixée par une liaison cannelée dans un moyeu de la mâchoire 2 dont les branches sont reliées par l'intermédiaire d'un croisillon 3 aux ailes correspondantes 43 de la deuxième chape d'un élément de liaison intermédiaire 4. A cet effet, deux des tourillons du croisillon 3 coopèrent avec les branches de la mâchoire 2 et les deux autres tourillons sont engagés dans des alésages transversaux des ailes 43. En outre, la mâchoire 2 et la deuxième chape sont disposées de telle manière que leurs branches et leurs ailes soient intercalées. L'organe de liaison intermédiaire 4 comporte, au niveau de son extrémité située du côté du mécanisme de direction 5, une première chape qui présente, une section transversale en U, d'une part, et au niveau de son extrémité opposée au mécanisme de direction, une deuxième chape reliée à une mâchoire 2, d'autre part. De manière préférentielle, L'organe de liaison intermédiaire 4 est constitué d'une base 41 et de deux paires d'ailes 42, 43 disposées en regard l'une de l'autre, sensiblement orthogonalement à la base 41. Les ailes 42, 43 constitutives de chacune des paires s'étendent respectivement dans une première et une deuxième directions sensiblement perpendiculaires entre elles. L'extrémité du fourreau intérieur 62 située au niveau de l'extrémité libre de l'arbre mené 51 comprend des moyens de butée 7 en rotation de l'arbre mené 51 par rapport à l'organe de liaison intermédiaire 4 et sont destinés à coopérer avec les ailes 43 de la deuxième chape de ce dernier audelà d'une valeur déterminée du couple transmis par le dispositif d'accouplement. Ces moyens de butée sont constitués d'au moins un prolongement radial audit arbre, et intercalé entre les ailes 42 de la chape. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, les moyens de butée 7 sont constitués d'un élément parallépipédique porté au niveau de l'extrémité libre du fourreau intérieur 62 emmanché sur l'arbre d'entrée 51 du mécanisme de direction 5. A cet effet, cet élément parallépipédique est percé d'un trou sensiblement central dans lequel le fourreau intérieur 62 est monté à force. Selon un autre mode de réalisation non représenté les moyens de butée 7 sont constitués d'une goupille engagée dans un alésage transversal de l'arbre mené et dans des trous correspondants du fourreau intérieur. Les extrémités de la goupille s'étendent radialement en saillie par rapport au fourreau intérieur et sont intercalées entre les ailes de la chape. La goupille est maintenue dans l'alésage, soit par un montage à force, soit par son élasticité propre dans le cas où cette dernière est constituée d'un élément tubulaire fendu longitudinalement. Sur les figures 3 et 4, on a représenté une variante des moyens de butée 7 en rotation du dispositif d'accouplement élastique suivant l'invention. La base d'un étrier 62 disposé entre les ailes 42 de la première chape de l'organe de liaison intermédiaire 4 comporte une patte rabattue selon un angle sensiblement droit vers l'extérieur de l'étrier et intercalée entre les ailes 43 de la deuxième chape. Les prolongements formant butées en rotation ont pour fonction, selon le choix de leur position au repos, c'est à dire lorsque le dispositif d'accouplement ne transmet aucun couple, par rapport aux bords correspondants des ailes 43 de la deuxième chape de l'organe de liaison intermédiaire 4 de limiter le couple transmis par l'élément élastomère 61 à une valeur prédéterminée. Ils peuvent également être disposés dans des positions qui correspondent aux limites de la capacité de transmission de couple de l'élément élastique. Ainsi, lorsque le couple à transmettre par l'organe de liaison intermédiaire 4 atteint une valeur prédéterminée audelà de laquelle la déformation résultante de l'élément élastique 61 génère des contraintes de cisaillement dans ce dernier susceptibles de déchirer l'élastomère, les bords latéraux des moyens de butée 7 viennent au contact des ailes 43 de la deuxième chape de l'organe de liaison intermédiaire 4. En outre, l'entraînement en rotation de l'arbre mené 51 par rapport à l'organe de liaison intermédiaire 4 s'effectue même en cas d'endommagement de l'organe élastique 61, résultant par exemple de modifications structurelles de son matériau constitutif. En référence aux figures 1 et 2, un anneau élastique 9, fendu radialement, est monté dans une gorge prévue au niveau de l'extrémité libre de l'arbre mené 51 pour empêcher le fourreau intérieur 62 de coulisser à l'extérieur dudit arbre 51. Un élément annulaire 61 d'absorption du bruit et des vibrations, en matériau élastique tel que de l'élastomère, est fixé entre les surfaces en regard des fourreaux intérieur 62 et extérieur 63, par adhérisation de ses surfaces extérieure et intérieure aux surfaces correspondantes en regard desdits fourreaux. Il peut également être fixé par adhérisation de l'une de ses surfaces au fourreau correspondant avec lequel il est en contact et être emmanché à force sur l'autre fourreau. Enfin, il peut être simplement serré entre les surfaces en regard des fourreaux. En référence aux figures 3 et 4, les surfaces respectivement concave et convexe de la première chape et de l'étrier 62 disposé entre les ailes 42 de ladite chape, sont reliées entre elles par un élément élastomère 61 de section transversale curviligne ainsi que représenté sur les figures 3 et 4. L'étrier présente, à titre d'exemple non limitatif, une section transversale en U et se compose d'une base sensiblement parallèle à la base de la première chape et de deux joues disposées sensiblement orthogonalement à la base et parallèles l'une à l'autre tout en ménageant un espace entre ces dernières, ces joues présentant des faces en vis-à-vis des faces intérieures des ailes 42 de la première chape. Pour ce faire, L'étrier 62 présente deux alésages situés chacun sur les joues, coaxiaux l'un avec l'autre, les ailes 42 de la première chape comportant en vis-à-vis de chaque alésage une ouverture circulaire pour permettre le passage de l'axe de retenue lors du montage de celui-ci entre les joues de l'étrier et les ailes 42 de la première chape. Selon les modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 4, I'axe de retenue comprend une vis 81 dont la tête prend appui contre l'une des ailes 42 de la première chape ou l'une des branches de l'étrier 62 et dont l'extrémité opposée à la tête est engagée dans un alésage longitudinal d'une douille 82 munie d'un collet d'appui contre l'autre aile 42 ou l'autre branche respectivement de la deuxième chape ou de l'étrier 62. Le collet comporte un lamage de réception d'un écrou 83 coopérant avec l'extrémité filetée de la vis 81. L'alésage de la douille débouche au niveau du lamage tel que représenté sur les figures 3 et 4. Le corps de la douille 82 comporte un épaulement 821 contre lequel vient en appui un méplat de l'arbre mené 51 ou du fourreau extérieur 63 selon le mode de réalisation de l'invention. L'arbre mené 51 comporte des méplats 52 qui s'étendent longitudinalement et symétriquement par rapport au plan longitudinal médian dudit arbre. Ces méplats coopèrent avec des surfaces planes de l'étrier 62 de manière à assurer conjointement avec les moyens de retenue 8, un guidage axial en translation de l'organe de liaison intermédiaire par rapport à l'arbre mené et une solidarisation en rotation de organe de liaison intermédiaire 4 par rapport à l'arbre mené 51. Comme il sera expliqué en regard des figures 1 et 2, l'élément de liaison intermédiaire 4 est amovible par rapport à l'arbre mené 51. L'arbre mené 51 peut être engagé et maintenu entre les ailes 42 de la première chape de l'organe de liaison intermédiaire 4 par les moyens de retenue 8, pour réaliser le montage dudit arbre 51 dans le logement ou au contraire le séparer de la première chape pour désolidariser l'arbre 51 de l'arbre 1 de la colonne du mécanisme de direction. Pour réaliser la désolidarisation de l'arbre mené 51 de l'élément de liaison intermédiaire 4, on enlève l'axe, en dévissant l'écrou 83, puis en ôtant la douille 82 de l'extrémité de l'arbre mené 51, de manière à libérer le passage entre les ailes 42 de la première chape au-dessous de l'arbre mené 51. L'arbre mené 51 est alors extrait du logement de l'étrier par basculement de l'organe de liaison intermédiaire 4 autour des tourillons correspondants du croisillon 3 de liaison de ce dernier avec la mâchoire 2, jusqu'à complète séparation de l'organe de liaison intermédiaire 4 et de l'arbre mené 51. La solidarisation de l'arbre mené 51 avec l'organe de liaison intermédiaire 4 s'effectue par simple engagement de l'arbre mené 51 entre les branches de l'étrier 62 ou les ailes de la première chape, entre lesquelles il est retenu par un axe transversal reliant entre elles lesdites ailes ou branches. Lorsqu'un couple est appliqué au volant, l'arbre 1 de la colonne de direction entraîne en rotation l'arbre mené 51 par l'intermédiaire du dispositif d'accouplement. Les bruits de fluide et les vibrations produits dans le mécanisme de direction 5 ainsi que les vibrations résultant du roulage du véhicule sont atténuées par l'élément élastique 6 avant transmission au volant de direction. Le dispositif d'accouplement qui vient d'être décrit présente vis-à-vis des agencements connus comportant un élément élastique de transmission de couple, l'avantage d'un encombrement axial relativement faible. En outre, le dispositif d'accouplement suivant l'invention, peut être aisément intégré, en première monte ou à titre de pièce de rechange, à la plupart des ensembles de direction existants. Bien entendu, I'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1) Ensemble de direction de véhicule automobile, du type comprenant un arbre (1) de direction et un mécanisme de direction (5) reliés par un dispositif d'accouplement élastique, ledit dispositif comprenant un organe de liaison intermédiaire (4) dont les extrémités opposées sont reliées respectivement par un croisillon avec l'arbre (1) de la colonne de direction, et par des moyens de liaison élastiques (6) avec l'arbre mené (51), caractérisé en ce que des moyens de retenue amovibles (8) solidarisent l'organe de liaison intermédiaire (4) avec l'ensemble constitué par l'arbre mené (51) et lesdits moyens de liaison élastique (6), lesdits moyens de retenue (8) assurant en outre, conjointement avec les moyens de liaison élastiques (6), le guidage axial en translation de l'arbre mené (51) par rapport à l'organe de liaison intermédiaire (4). 2) Dispositif d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de liaison intermédiaire (4) comprend une base (41) et deux paires d'ailes (42,43) disposées en regard l'une de l'autre. 3) Dispositif d'accouplement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ailes (42,43) constitutives de chacune des paires s'étendent dans des directions sensiblement perpendiculaires. 4) Dispositif d'accouplement selon la revendication 3, caractérisé en ce que des moyens de liaison élastiques (6) sont constitués d'un manchon élastomère (61) fixé sur les surfaces en regard de fourreaux coaxiaux (62,63), respectivement extérieur (63) et intérieur (62), le fourreau extérieur (63) étant disposé dans le logement compris entre deux des ailes (42) et la base (41) de l'organe de liaison intermédiaire, le fourreau intérieur (62) étant emmanché sur l'arbre mené (51). 5) Dispositif d'accouplement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison élastiques (6) sont constitués, d'une part, d'un étrier (62), et d'autre part, d'un élément élastomère (61) disposé entre les surfaces en regard de l'étrier (62) et de l'organe de liaison intermédiaire (4). 6) Dispositif d'accouplement selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison élastiques (6) sont munis de moyens de butée (7) en rotation de l'arbre mené (51) par rapport à l'organe de liaison intermédiaire (4), lesdits moyens de butée (7) étant destinés à coopérer avec l'organe de liaison intermédiaire (4) au-delà d'une valeur prédéterminée du couple transmis par le dispositif d'accouplement. 7) Dispositif d'accouplement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de butée (7) en rotation sont constitués d'au moins un prolongement prévu sur les moyens de liaison élastique (6), intercalé entre les ailes (43) de la chape de l'élément de liaison intermédiaire (4) reliées à l'arbre (1) de la colonne de direction et qui s'étend sensiblement radialement par rapport à l'arbre mené (51). 8) Dispositif d'accouplement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le prolongement (7) fait saillie au-delà des bords supérieurs et inférieurs des ailes (43) de la chape de liaison avec l'arbre (1) de la colonne de direction. 9) Dispositif d'accouplement selon les revendications 4 et 8, caractérisé en ce que les moyens de butée (7) en rotation sont constitués d'une pièce parallépipédique montée à l'extrémité du fourreau intérieur (62) au niveau de l'extrémité libre de l'arbre mené (51). 10) Dispositif d'accouplement selon les revendications 5 et 7, caractérisé en ce que les moyens de butée (7) en rotation sont constitués de l'un des bords libres de la base de l'étrier (62) qui est recourbé vers l'extérieur de celui-ci. 11) Dispositif d'accouplement selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de retenue (8) comportent un axe qui relie deux ailes (42) de l'organe de liaison intermédiaire (4) entre lesquelles est engagé 1 'arbre mené (51).