Brevet FR2735544A1 — publié le 19961220

Joint de Cardan pour colonne de direction La présente invention concerne un joint de Cardan pour colonne de direction dont les particularités nouvelles de structure, de forme et d'agencement remplissent avec une sécurité et une efficacité maximales la fonction pour laquelle il a été spécialement conçu. L'invention proposée appartient au secteur de la mécanique, plus particulièrement au secteur des véhicules automobiles, avec une application particulière aux colonnes de direction dans lesquelles un mouvement ne peut pas être transmis par l'intermédiaire d'un arbre longitudinal d'une seule pièce, mais il résulte des caractéristiques mécaniques des véhicules automobiles modernes, dans lesquels un espace maximal est prévu pour les occupants, qu'il est nécessaire, entre autres buts, qu'une transmission de mouvement, par exemple de direction et analogue, doive changer d'orientation d'une façon telle qu'à la fois le poste de conduite et le boîtier de direction soient accouplés vis- à-vis du moteur, en un emplacement qui est habituellement disposé dans la partie avant du véhicule. Le joint de Cardan peut aussi être appliqué à d'autres types de véhicules chaque fois que le mouvement transmis doit suivre différentes orientations avant de parvenir au point souhaité, en partant d'un point situé à l'autre extrémité de l'arbre, d'une manière requise par l'utilisateur. Les solutions techniques connues, visant à atteindre les susdits buts concernant la sécurité et l'espace, partent de l'arbre de direction, en prévoyant qu'une première extrémité de l'arbre, qu'on appelle la partie mâle, est insérée à l'intérieur de l'autre d'extrémité de l'arbre de la partie femelle, avec éventuellement l'interposition de moyens antivibrations, tels que des joints élastiques ou analogues, empêchant un déplacement relatif entre les deux parties, par l'intermédiaire d'un boulon qui fixe ces deux parties à condition qu'il y soit ménagé des trous pour insérer le boulon. Le boulon compense aussi une force de torsion entre les extrémités dc l'arbre brisé et empêche aussi un déplacement axial entre les susdites extrémités, en pouvant éventuellement, en fonction de sa résistance plus grande ou plus faible, servir d'élément de sécurité dans l'éventualité d'une collision. Un autre aspect technique qui doit aussi être pris en compte est la facilité de montage et de démontage de l'arbre de direction brisé, ce qui ne peut 2 2735544 pas se faire au détriment de la fiabilité et la sécurité, étant donné qu'avant d'être l'objet d'un écrasement, le joint de Cardan est capable de résister à des forces axiales sans que certains composants se séparent des autres, à savoir que la partie mâle intérieure se sépare de la partie femelle qui l'entoure, solution qui est actuellement la plus fréquente. D'autres buts doivent aussi être atteints, par exemple le fait que l'arbre de transmission avec son joint de Cardan ne doit pas, en servant de support conducteur à leur usage, transmettre ou amplifier les vibrations produites par des composants ou dispositifs situés à une extrémité de l'arbre et les transférer à l'utilisateur du véhicule, et, par conséquent, les arbres de transmission doivent comporter d'une manière interne des éléments antivibrations capables d'absorber un certain nombre de vibrations et de mouvements qui affectent l'arbre, en évitant ainsi à l'utilisateur les bruits, vibrations et secousses, et aussi d'autres composants avec lesquels l'arbre est en contact, ce qui entraîne une série de gênes pour les occupants se trouvant à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. L'invention a pour objet un joint de Cardan pour colonne de direction, du type comprenant un élément tubulaire dont une extrémité est partiellement introduite à l'intérieur d'un étrier intégré dans les extrémités ou ailes duquel il est ménagé des évidements circulaires servant à accoupler les croisillon, joints élastiques et paliers servant à réaliser son articulation sur l'étrier, caractérisé en ce qu'un élément amortisseur est inséré entre l'élément tubulaire et le corps de l'étrier, de façon à empêcher les vibrations, l'élément amortisseur étant en caoutchouc injecté ou matière analogue et couvrant, partiellement suivant la direction longitudinale, toute la surface latérale de l'élément tubulaire et du corps d'étrier, des variations de section transversale étant prévues, suivant la direction longitudinale de l'élément tubulaire et du corps d'étrier et sur leur surface latérale, en tant que moyens pour accoupler l'extrémité de l'élément tubulaire à l'intérieur du corps d'étrier en une position unique et pour compenser des forces axiales. L'avantage du nouveau joint de Cardan proposé est essentiellement l'élimination du boulon et le fait de pourvoir les extrémités mâle et femelle de moyens servant à empêcher un déplacement axial et de moyens servant à accoupler les pièces de façon à faciliter l'assemblage de l'arbre dans n'importe quelle condition, à savoir à la fois lors de la fabrication de cet arbre et 3 2735544 lorsqu'on le répare. Les moyens prévus pour empêcher un déplacement axial résident essentiellement dans un agencement spatial de la surface extérieure de la partie mâle et de la surface intérieure de la partie femelle, la première étant pourvue de certaines saillies à une extrémité, avec une configuration sensiblement gauchie qui est pratiquement identique à la partie femelle, de sorte que la partie mâle peut être emboîtée à force à l'intérieur de la partie femelle et ne peut pas en sortir, à moins que la force n'atteigne un niveau qui est anormal dans les conditions de fonctionnement courant. Tout ce qui précède est o0 complété par l'action des susdites saillies, formées par des rebords qui sont pliés vers l'intérieur, ce qui empêche la partie mâle de faire saillie au-delà de l'intérieur de la partie femelle. Les moyens d'accouplement sont obtenus à l'aide d'une variation de la section transversale de la partie mâle correspondant à une variation de la section de la partie femelle qui facilite l'insertion de la première à l'intérieur de la seconde dans une position unique, à savoir la position correcte. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description qui suit en regard des dessins qui sont annexés à la présente description et qui représentent schématiquement des détails préférés. Ces détails seront donnés à titre d'exemple en référence à un mode possible de réalisation, mais il ne sont pas limités aux détails exposés. C'est pourquoi la description doit être considérée comme faite à titre illustratif et sans limitation d'aucun type. La figure 1 est une vue en élévation, en coupe longitudinale, d'un joint de Cardan comportant le dispositif, la figure 2 est une vue en coupe par la ligne 2-2 de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe par la ligne 3-3 de la figure 1, la figure 4 est une vue en coupe par la ligne 4-4 de la figure 1 et la figure 5 est une vue en coupe longitudinale par la ligne 6-6 de la figure 1. Les divers éléments constitutifs affectés de repères aux dessins annexés à la présente description sont énumérés ci-après: joint de Cardan 11, élément tubulaire 12, partie cylindrique 12a, section rectangulaire 12b, corps d'étrier 13, bases planes 13a, côtés courbes 13b, élément 14 absorbant les chocs, étrier intégré 15, ailes lSa de l'étrier 15, croisillon 16, joints élastiques 4 2735544 17, paliers 18, étrier 19, logements de roulement 20, zone courbe 21, saillies 22. Dans un mode préféré de réalisation de la demande, ainsi que cela est représenté à la figure 1, le joint de Cardan 11 dévié est formé d'un élément tubulaire 12 ou partie mâle qui est inséré à l'intérieur du corps 13 ou partie femelle de l'étrier 15, lequel, par l'intermédiaire d'éléments constitutifs correspondants tels que croisillon, joints élastiques et paliers 16, 17 et 18, non représentés aux dessins, est articulé sur l'étrier 19 et lui transmet le mouvement. Une extrémité de l'élément tubulaire 12 sert de partie mâle o0 insérée à l'intérieur du corps 13, lequel sert de partie femelle, des moyens antivibrations tels qu'un élément absorbant les vibrations 14 étant situés entre les deux parties. L'élément tubulaire 12 peut être inséré à l'intérieur du corps d'étrier 13 en une position unique, ainsi que cela est représenté aux figures 3 et 4, grâce à la forme spéciale des surfaces 12 et 13. Le mouvement reçu par l'élément tubulaire 12 est transmis, par l'intermédiaire de l'élément 14 absorbant les chocs à l'étrier 15 et, de là, à l'étrier 19, de sorte que la direction du mouvement peut être adaptée à diverses situations dans lesquelles il se trouve que le mouvement ne suit pas une ligne droite, mais une ligne irrégulière, ainsi que cela est classique dans les arbres de direction brisés. Pour empêcher des vibrations indésirables dans l'arbre de transmission, un élément 14 absorbant les chocs est disposé entre le corps de l'étrier 13 et l'élément tubulaire 12. Pour faciliter l'assemblage de l'élément 12 à l'intérieur du corps d'étrier 13 dans une position unique et pour éviter un déplacement relatif lorsque les deux éléments sont entraînés en rotation, il est prévu, conformément à l'invention, que la forme de l'élément tubulaire 12 et du corps d'étrier 13, plus précisément leur section transversale, varie suivant la direction longitudinale, ainsi que cela est représenté aux figures 3 et 4. Ainsi que cela est représenté à la figure 3, le corps 13 de l'étrier 1 1 présente, suivant la susdite section transversale, des bases supérieure et inférieure 13a planes, tandis que les côtés ont une courbure pratiquement circulaire 13b, l'élément amortisseur 14 étant inséré entre la partie cylindrique 12a de l'élément tubulaire 12 et les bases 13a et côtés 13b. A la figure 4, qui est une vue ou coupe par la ligne 4-4 de la figure s 2735544 1, on voit qu'en cet endroit, le corps 13 de l'étrier 15 a la même forme, tandis que l'élément tubulaire 12 situé à l'intérieur du corps 13 a une section transversale 12b rectangulaire fixée à ses extrémités par des saillies 22 situées à l'extrémité de la pièce intermédiaire 12 qui permettent un déplacement relatif du corps d'étrier 13 sur l'élément amortisseur 14 dans des conditions normales et qui évitent un déplacement relatif indésirable des deux éléments constitutifs. Par conséquent, aux extrémités du corps d'étrier 13 et de l'élément amortisseur 14, il existe un étranglement ou nervure ou zone courbe 21 qui sert de verrouillage mécanique entre les éléments 13 et 12 lorsque cela est nécessaire, 1o sans que des vibrations n'atteignent l'étrier 19 par l'intermédiaire de l'élément tubulaire 12, étant donné que l'élément amortisseur 14 est situé entre le corps d'étrier 13 et l'élément tubulaire 12, ainsi qu'on peut le voir aux figures 3 et 4. Les variations de section transversale de l'élément tubulaire 12 et du corps d'étrier 13 suivant la direction de leur axe longitudinal, ainsi que cela est représenté aux figures 4 et 5, sont prévues d'une façon telle qu'à partir d'une force axiale donnée, un verrouillage mécanique est fourni entre l'élément tubulaire 12 et le corps d'étrier 13 et, dans ces conditions particulières, une transmission fiable du mouvement de rotation est garantie. Un cas particulièrement important est celui dans lequel, en raison d'un endommagement de l'élément amortisseur 14, une discontinuité pourrait se présenter dans le matériau et l'élément tubulaire 12 pourrait tourner vis-à-vis du corps d'étrier 13. La forme particulière de la zone courbe 21, en coopération avec les saillies 22 se présentant sous forme de rebords qui sont pliés en avant d'une extrémité de l'élément 12, assure une retenue axiale à la fois vers l'extérieur (démontage) de l'élément tubulaire 12 vis-à-vis du corps d'étrier 13 et vers l'intérieur (écrasement), l'énergie étant dans ce cas absorbée avec un effet supplémentaire. Ainsi que cela est représenté sur les dessins et conformément à l'exposé de ces derniers, l'invention, telle que décrite dans la présente description, fournit une structure simple et efficace qui peut être appliquée avec une grande facilité, en offrant sans doute aucun un résultat industriel nouveau. Étant donné que la présente invention a été suffisamment décrite en regard des dessins annexés, on peut comprendre que toutes les modifications 6 2735544 Étant donné que la présente invention a été suffisamment décrite en regard des dessins annexés, on peut comprendre que toutes les modifications de détail qui sont considérées comme appropriées peuvent entrer dans le cadre de l'invention, à condition que les variations proposées ne modifient pas notablement l'invention qui est définie aux revendications qui suivent. Il est à noter que: - l'élément tubulaire 12 a, dans une première zone, une section transversale circulaire 12a qui se transforme, dans une seconde zone voisine des ailes 15a, en une section transversale 12b sensiblement rectangulaire à 1o angles arrondis, - les moyens d'accouplement de l'élément tubulaire 12 au corps d'étrier 13 sont formés par les extrémités 13b, 12b du corps d'étrier 13 et de l'élément tubulaire 12 et se terminent par une zone courbe 21 qui, en coopération avec les saillies 22 se présentant sous la forme de rebords pliés à 90 vis-à-vis de l'extrémité 12b de l'élément tubulaire 12, sert de butée ou de verrouillage mécanique entre le corps d'étrier 13 et l'élément tubulaire 12 et pour compenser les forces axiales, - l'étrier intégré 15 présente, dans son corps 13, une première zone de section transversale 13a formée par des bases planes et des côtés pratiquement circulaires 13b et, dans une seconde zone voisine des ailes 15a, lesdits côtés 13 sont circulaires, mais de plus petit rayon. 7 2735544 REVENDICATIONS 1. Joint de Cardan pour colonne de direction, du type comprenant un élément tubulaire (12) dont une extrémité est partiellement introduite à l'intérieur d'un étrier intégré (15) dans les extrémités ou ailes (15a) duquel il est ménagé des évidements circulaires (20) servant à accoupler les croisillon, joints élastiques et paliers (16, 17, 18) servant à réaliser son articulation sur l'étrier (19), caractérisé en ce qu'un élément amortisseur (14) est inséré entre l'élément tubulaire (12) et le corps (13) de l'étrier (15), de façon à empêcher les vibrations, l'élément amortisseur étant en caoutchouc injecté ou matière analogue et couvrant, partiellement suivant la direction longitudinale, toute la surface latérale de l'élément tubulaire (12) et du corps d'étrier (13), des variations de section transversale étant prévues, suivant la direction longitudinale de l'élément tubulaire (12) et du corps d'étrier (13) et sur leur surface latérale, en tant que moyens pour accoupler l'extrémité de l'élément tubulaire (12) à l'intérieur du corps d'étrier (13) en une position unique et pour compenser des forces axiales. 2. Joint de Cardan pour colonne de direction, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (12) a, dans une première zone, une section transversale circulaire (12a) qui se transforme, dans une seconde zone voisine des ailes (15a), en une section transversale (12b) sensiblement rectangulaire à angles arrondis. 3. Joint de Cardan pour colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement de l'élément tubulaire (12) au corps d'étrier (13) sont formés par les extrémités (13b, 12b) du corps d'étrier (13) et de l'élément tubulaire (12) et se terminent par une zone courbe (21) qui, en coopération avec les saillies (22) se présentant sous la forme de rebords pliés à 90 vis-à-vis de l'extrémité (12b) de l'élément tubulaire (12), sert de butée ou de verrouillage mécanique entre le corps d'étrier (13) et l'élément tubulaire (12) et pour compenser les forces axiales. 4. Joint de Cardan pour colonne de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étrier intégré (15) présente, dans son corps (13), une première zone de section transversale (13a) formée par des bases planes et des 8 2735544 côtés pratiquement circulaires (13b) et, dans une seconde zone voisine des ailes (15a), lesdits côtés (13) sont circulaires, mais de plus petit rayon.