Brevet FR2767878A1 — publié le 19990305

La présente invention concerne un dispositif mécanique de règlage angulaire et de fixation d'un organe sur un arbre. De tels dispositifs sont nécessaires lorsque l'organe à fixer doit assumer une position précise alors que l'arbre sur lequel il se fixe est susceptible d'une position d'orientation aléatoire, notamment à la suite des effets additionnels de tolérances de montage de l'ensemble mécanique dans lequel il s'intègre. Un tel dispositif est particulièrement applicable au règlage de position et à la fixation de volants de véhicules automobiles. De tels volants doivent être montés avec leurs bras de liaison au moyeu central en position "horizontale" correspondant à la position du train avant parallèle à l'axe du véhicule, pour son déplacement en ligne droite. Certains volants sont fixés à la colonne de direction par emboitement sur l'extrêmité cannelée de celle-ci. Le règlage d'orientation du volant ne peut alors se faire que par décalage d'au moins une cannelure, soit d'une dizaine de degrés d'angle. Or l'empilage des tolérances de fabrication et d'assemblage de la chaine cinématique de la commande de direction d'un véhicule automobile déterminent une position angulaire aléatoire de la colonne de direction et donc du volant. Bien que différents procédés de montage aient permis de limiter l'erreur de positionnement angulaire de la colonne de direction et donc du volant, sans pour autant permettre une position correcte de ce dernier sur l'ensemble des véhicules fabriqués, un autre phénomène, indépendant de la direction proprement dite, génère une mauvaise position du volant. ll s'agit du défaut de perpendicularité du train arrière par rapport à l'axe du véhicule, qui provoque une marche "en crabe" et un décalage angulaire du volant qui n'est malheureusement constatable qu'à la mise en service du véhicule. Un réglage d'orientation continu et précis est donc nécessaire si l'on veut obtenir un positionnement correct du volant, avec les bras de celui-ci en position parfaitement horizontale lorsque le train avant est en position axiale au véhicule, correspondant à une avance en ligne droite de celui-ci. On connait, par le brevet français 84 00170 (N" de publication 2 557 992), des dispositifs permettant un tel règlage. Ces dispositifs donnent toute satisfaction, toutefois, leur règlage s'effectue au moyen d'une vis située axialement. Le blocage en position du volant sur la colonne de direction, tout comme pour les assemblages à cannelures précités, est effectué par serrage de vis ou d'écrou sur l'extrémité de la colonne de direction, dans l'axe de celle-ci. Cette disposition pose un problème d'accés lorsque le volant est équipé d'un dispositif de protection du conducteur par coussin gonflable en cas de collision frontale du véhicule. Ces dispositifs, dits "airbags", sont disposés dans un conteneur approprié monté sur le volant de direction, au centre de celui-ci. I1 en résulte que l'accés aux moyens de règlage et de fixation du volant sur la colonne de direction implique un démontage, ou une absence de montage préalable, du dispositif de protection par coussin gonflable. Or, le montage ou démontage d'un tel dispositif, de nature électro-pyrotechnique, est toujours une opération délicate, susceptible de remettre en cause l'efficacité ultérieure d'un tel dispositif de sécurité. La présente invention remèdie à cet inconvénient. Elle concerne un dispositif de règlage angulaire et de fixation d'un organe tel qu'un volant de direction sur un arbre tel qu'une colonne de direction de véhicule automobile dont les moyens de règlage et de fixation sont accessibles suivant un plan radial à l'axe de l'arbre recevant l'organe à fixer, dont une face perpendiculaire à cet axe, et notamment la face frontale, peut ainsi recevoir un dispositif "airbag" précité. Selon l'invention, l'organe à assembler et positionner sur un arbre est muni d'un alésage dans lequel vient s'emboiter cet arbre, une cavité latérale aménagée dans l'organe débouchant sur au moins une surface d'appui de blocage en rotation aménagée sur l'arbre, ladite cavité recevant un étrier muni de surfaces d'appui correspondantes venant s'emboiter sur celles de l'arbre, l'étrier étant solidarisé à l'organe par deux vis vissées dans l'organe de part et d'autre de l'arbre et orientables dans l'étrier qu'elles traversent. L'emboitement de l'étrier sur les faces d'appui de l'arbre le rend solidaire de celui-ci et la rotation conjuguée en serrage et desserrage des deux vis provoque la rotation correspondante de l'organe permettant ainsi son règlage de positionnement en rotation autour de l'axe de l'arbre. Lorsque ce règlage est effectué, le blocage des deux vis assure le maintien en position de l'organe par rapport à l'arbre. Il est également possible de concevoir le même serrage de façon inversée. Dans ce cas, l'étrier est équipé de deux trous taraudés recevant les vis. Des trous de passage des tiges de vis sont alors réalisés dans l'organe au lieu de rêtre dans l'étrier. A l'opposé de l'étrier, une surface latérale est aménagée dans l'organe au niveau des trous de passage des vis pour pennettre l'appui des têtes de vis. Dans les deux cas, ces trous de passage des vis présenteront un jeu suffisant, par exemple en étant légèrement oblongs dans le plan axial des vis, pour ne pas interférer, à la suite du règlage, avec les variations d'orientation axiale des vis par rapport à la pièce qu'elles traversent, organe ou étrier suivant la construction envisagée. Les faces d'appui de blocage en rotation sur l'arbre se trouvant en creux sur celui-ci se trouvent donc limitées par des épaulements à chaque extrêmité par les parties entièrements cylindriques de l'arbre. Ces épaulements constituent des butées entre lesquelles vient s'emboiter l'étrier, verrouillant ainsi la position axiale de l'organe sur l'arbre. Il est également possible de prévoir entre ces deux butées une distance supérieure à l'épaisseur de l'étrier de façon à obtenir un jeu permettant un règlage axial de l'organe sur l'arbre. n résulte de cette construction appliquée au montage d'un volant d'automobile qu'en cas de serrage insuffisant le volant est maintenu axialement et ne risque pas de se déboiter de la colonne de direction et les faces d'appui de blocage, par exemple constituées de deux méplats formant un V, garantissent que l'entraînement en rotation reste également assuré. L'organe peut être avantageusement emboité sur l'extrêmité de l'arbre suivant un emmanchement cylindrique limité par un épaulement dans l'orifice duquel vient s'encastrer l'extrémité de l'arbre, dont le profil d'emboitement correspond avec un certain jeu à celui de l'orifice, ce qui permet une pré-orientation de l'organe sur l'arbre dans la limite de l'amplitude du règlage maximum prévu. Comme il résulte généralement du calage final obtenu à la suite du règlage une certaine inclinaison de l'étrier par rapport à l'organe à fixer, et donc par rapport aux axes des vis de règlage et de fixation vissées dans cet organe les trous de passage des vis dans l'étrier seront ovalisés, comme indiqué précéderiment. pour permettre cette inclinaison sans coincement des vis, dont l'appui de la tête de serrage sur l'étrier se fera à travers des rondelles ayant des surfaces d'appui courbes conjuguées avec des surfaces courbes correspondantes aménagées sur l'étrier assurant aux vis une bonne surface d'appui de serrage, du fait de leur orientation radiale par rapport à la courbure de ces surfaces d'appui, en dépit de leur inclinaison sur l'étrier résultant du règlage de position de l'organe. il résulte donc de cette construction un mécanisme de règlage et de fixation d'un organe sur un arbre relativement simple, aisément accessible et d'encombrement réduit.. Dans le domaine automobile, un tel mécanisme pourrait également s'appliquer au calage angulaire d'arbres à cames. Un exemple de réalisation, notamment applicable à un assemblage de volant de direction de véhicule automobile, sera décrit ci-aprés en référence aux dessins annexés où: - La figure 1 représente le dispositif selon l'invention suivant une coupe perpendiculaire à l'arbre, dans le plan des vis de fixation, - La figure 2 représente le même dispositif, suivant une coupe axiale, - Les figures 3a et 3b représentent l'étrier, respectivement en vue de dessus et de face (coupée), - La figure 4 représente, à échelle agrandie, la section de 1' orifice d'épaulement de l'organe et la section correspondante de l'extrëmité de l'arbre permettant un prépositionnement fixe, - Les figures 5a, 5b et 5c montrent une variante de forme d'extrêmité d'arbre, avec un orifice d'épaulement de prépositionnement de section carrée ayant un jeu d'assemblage correspondant aux limites maximum du réglage. Sur la figure 1, l'organe à positionner 1, qui pourrait être un moyeu de volant de véhicule automobile, est emboité sur un arbre 2, qui pourrait être une colonne de direction d'un tel véhicule. Une cavité latérale 3 aménagée dans l'organe 1 débouche sur l'arbre 2 au niveau de surfaces d'appui 6 aménagées dans cet arbre et limitées par des épaulements de butée 11. Un étrier 4 situé dans la cavité 3 vient s'appliquer sur les surfaces d'appui 6 par une encoche conjuguée correspondante aménagée en son milieu. De part et d'autre de cette encoche, deux vis 5 traversent l'étrier 4 dans des trous élargis 7 et se vissent dans l'organe 1. Les têtes de serrage de ces vis prennent appui sur des rondelles 8 dont les faces d'appui sur l'étrier 4 ont une courbure cylindrique centrée sur l'axe des vis 5 permettant de maintenir une bonne surface d'appui des têtes des vis 5 en dépit de l'inclinaison de l'étrier résultant du défaut de positionnement angulaire de l'arbre 2 et permettant le règlage en bonne position de l'organe 1, dans lequel elles sont vissées, par rapport à l'ensemble solidaire formé par l'arbre I et l'étrier 4. En variante, des vis à tête à embase sphérique avec rondelles correspondantes pourraient également être utilisées pour compenser leur variation d'inclinaison par rapport à leur surface d'appui sur l'étrier qui, dans ce cas, pourrait avoir sa surface inférieure complétement plane. On procède trés simplement au règlage d'orientation de l'organe 1 par le desserrage de la vis opposée au sens de rotation souhaité et au serrage d'un même montant de l'autre vis. Lorsque l'orientation souhaitée est obtenue, on procède au blocage des deux vis, ce qui assure la solidarisation de l'organe 1 à l'ensemble arbre-étrier (2, 4) dans la position souhaitée. La figure 2 montre le même ensemble en coupe axiale. L'alèsage dans lequel est emmanché l'arbre 2 comporte un épaulement 9 dans l'orifice duquel vient s'encastrer l'extrêmité 10 de l'arbre 2. Un profil approprié de cet orifice et de l'extrêmité de l'arbre 2 qui vient s'y encastrer permet un prépositionnement d'orientation de l'organe 1, ce qui réduit l'amplitude de règlage final obtenue avec les vis 5. Les figures 3a et 3b montrent l'étrier 4 respectivement en vue de dessus et en coupe axiale, faisant apparaître les trous oblongs 7 de passage des vis 5 ainsi que son encoche centrale d'emboitement sur les faces planes 6 de l'arbre et à l'opposé, à la sortie des trous 7, les surfaces d'appui à courbure cylindrique des rondelles de serrage 8. La figure 4 montre à échelle agrandie un exemple de profil d'orifice de l'épaulement de prépositionnement 9, ce dernier ayant une forme en T dont la barre affleure l'axe de l'arbre 2 dont l'extrêmité 10 forme un demi cylindre dont le plat axial vient en appui contre la barre du T pour assurer l'orientation de prépositionnement de l'organe 1 sur l'arbre 2. L'inclinaison finale obtenue avec les vis 5 amènera le plat axial du demi cylindre d'embout de l'arbre 2 à forcer sur un côté de la barre du T qui se déformera en conséquence comme indiqué sur la figure 4, dans la limite de l'angle o( correspondant au règlage maximum prévu. Les figures 5a, 5b et 5c montrent une forme de l'embout de l'arbre 2, avec ses surfaces d'appui de blocage 6 et une variante d'extrêmité d'embout de prépositionnement 10 de section carrée se montant dans un orifice carré correspondant de l'organe I avec unjeu suffisant pour absorber le règlage maximum de positionnement assuré par les vis 5. Revendications 1- Dispositif de règlage de position angulaire et de fixation d'un organe sur un arbre emboité dans cet organe caractérisé en ce que torgane (1) comporte une cavité latérale (3) débouchant sur au moins une surface d'appui de blocage en rotation (6) aménagée sur l'arbre (2), ladite cavité (3) recevant un étrier (4) muni de surfaces d'appui correspondantes venant se plaquer sur celles de l'arbre (2), ledit étrier (4) étant solidarisé à l'organe (I) par deux vis (5) vissées dans l'organe (1) de part et d'autre de l'arbre (2) et orientables dans l'étrier (4) qu'elles traversent. 2- Dispositif de règlage de position angulaire et de fixation suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les deux vis (5) sont vissées dans l'étrier (4) de part et d'autre de l'arbre (2) et orientables dans l'organe (1) qu'elles traversent. 3- Dispositif de règlage de position angulaire et de fixation suivant les revendications I ou 2, caractérisé en ce que l'alésage d'emboitement de l'arbre (2) dans l'organe (1) comporte un épaulement (9) dans l'orifice duquel vient s'engager l'extrêmité (10) de l'arbre (2), ledit orifice et ladite extrêmité (10) ayant des profils d'emboitement conjugués assurant un prépositionnement d'orientation de l'organe (1) sur l'arbre (2). 4- Dispositif de réglage de position angulaire et de fixation suivant la revendication 3 caractérisé en ce que l'épaulement (9) a la forme d'un T contre la barre duquel vient en appui la face plane diamétrale de l'embout semi cylindrique (10) de l'arbre (2), ladite barre du T pouvant se déformer pour absorber le règlage en position angulaire finale de l'organe (1) effectué au moyen des vis (5). 5- Dispositif de règlage de position angulaire et de fixation suivant la revendication 3 caractérisé en ce que l'épaulement (9) a un orifice de forme carrée dans lequel vient s'engager l'embout carré (10) de l'arbre (2) avec un jeu d'emboitement suffisant pour absorber le règlage de position angulaireot maximum de l'organe ( I ) effectué au moyen des vis (5). 6- Dispositif de règlage de position angulaire suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une surface d'appui de blocage en rotation (6) sur l'arbre (2) est limitée par des épaulements de raccordement à la surface cylindrique de l'arbre (2), sur au moins l'un desquels l'étrier (4) vient en butée, verrouillant ainsi l'immobilisation axiale de l'organe (1) sur l'arbre (2). 7- Dispositif de règlage de position angulaire et de fixation d'un organe sur un arbre selon les revendications là 6, caractérisé en ce que l'organe (1) est un volant de direction de véhicule automobile orienté et fixé sur l'arbre de direction de ce véhicule. 8- Dispositif de règlage de position angulaire et de fixation d'un organe sur un arbre selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe ( I ) est un organe de calage et d'entraînement d'arbre à cames de moteur de véhicule automobile.