Brevet FR2816677A1 — publié le 20020517

La présente invention concerne un arbre à fourchette destiné à être utilisé, mais non exclusivement, en tant qu'arbre intermédiaire dans une colonne de direction pour une voiture automobile. L'invention concerne également un organe de liaison pour l'assemblage d'un arbre à fourchette. L'arbre à fourchette est un arbre de transmission d'un mouvement de rotation qui dans le cas de la colonne de direction d'une voiture automobile est un mouvement intermittent dans les deux sens de rotation. Cet arbre est composé d'une tige métallique assemblée à une pièce formant fourchette, également métallique. La pièce formant fourchette est pourvue d'un trou axial, qui peut être traversant ou non, dans lequel la tige est emmanchée à force. Afin de faciliter cet assemblage, celle des extrémités de la tige qui doit être introduite dans le trou axial de la pièce formant fourchette est avantageusement pourvue de cannelures. Il s'agit d'une technique bien connue qui ne nécessite pas une description détaillée. Les arbres de ce genre sont en général mécaniquement satisfaisants dans leur fonction d'organe de transmission d'un mouvement de rotation. Cependant, la liaison entre la tige et la pièce formant fourchette est complètement rigide et par conséquent susceptible de transmettre toute vibration, ce qui peut créer des problèmes du point de vue de l'isolation sonore. Tel est le cas pour l'arbre intermédiaire d'une colonne de direction d'une voiture automobile. Dans cet environnement, des vibrations créées par les pulsations hydrauliques dans le boîtier de direction sont transmises sous forme de bruits gênants dans l'habitacle. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un arbre à fourchette apte à absorber les vibrations, également celles causées par les hautes fréquences, afin d'amortir le bruit, tout en maintenant sa faculté de transmettre le moment de torsion requis. L'invention a également pour but de proposer un organe de liaison pour l'assemblage d'un tel arbre à fourchette, cet organe de liaison présentant l'avantage de pouvoir être fabriqué comme une unité prête à être utilisée pour l'assemblage de la tige à la pièce formant fourchette. L'objet de l'invention est un arbre à fourchette composé d'une tige constituant l'arbre proprement dit, et d'une pièce formant fourchette, l'une des extrémités de la tige étant montée dans un trou axial effectué dans ladite pièce formant fourchette de manière à rendre cette dernière solidaire en rotation avec ladite tige autour d'un axe commun, caractérisé par le fait que ladite extrémité de tige est reliée à ladite pièce formant fourchette par l'intermédiaire d'un élément élastique tubulaire constituant un amortisseur de vibrations. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - ladite extrémité de tige est montée dans ledit trou axial de la pièce formant fourchette avec un léger jeu angulaire défini par des organes de butée angulaire disposés entre ladite extrémité de tige et ladite pièce formant fourchette ; - ledit jeu angulaire est de l'ordre de 3 ; - lesdits organes de butée sont constitués d'une part par la forme non circulaire sur une partie de la longueur dudit trou axial de la pièce formant fourchette, et d'autre part par la forme non circulaire de ladite extrémité de tige ; - lesdites formes non circulaires comportent chacune deux côtés parallèles reliés l'un à l'autre par deux côtés opposés en arc de cercle ; - ladite extrémité de tige est emmanchée à force dans un manchon à forme globalement complémentaire sur lequel est fixé ledit élément élastique tubulaire ; - ledit élément élastique tubulaire est entouré par une bague emmanchée à force dans ledit trou axial de ladite pièce formant fourchette ; - ladite bague est en métal ; - ladite bague est en une matière plastique ; - ledit élément élastique tubulaire est comprimé entre ledit manchon et ladite bague ; - ledit élément élastique tubulaire est en caoutchouc ; - ledit élément élastique tubulaire est en une matière plastique compressible ; - ledit élément élastique tubulaire est en une matière plastique injectée dans un espace annulaire formé entre ladite tige et la paroi dudit trou de la pièce formant fourchette ; - ledit trou axial de ladite pièce formant fourchette est un trou traversant en dehors duquel ladite extrémité de tige fait saillie, et ladite tige est bloquée axialement par rapport à la pièce formant fourchette, d'une part par un sertissage effectué sur le bout saillant de ladite extrémité de tige et d'autre part par une saillie sur le pourtour de la tige. Un autre objet de l'invention est un organe de liaison pour l'assemblage d'un arbre à fourchette, apte à relier une tige constituant l'arbre proprement dit, à une pièce formant fourchette, caractérisé par le fait qu'il comporte un élément élastique tubulaire constituant un amortisseur de vibrations apte à être fixé dans un trou axial de ladite pièce formant fourchette, et en ce que ledit élément tubulaire est fixé sur un manchon apte à être emmanché à force sur ladite tige. Selon d'autres caractéristiques de cet organe de liaison : - l'élément élastique tubulaire est entouré par une bague ; - ladite bague est en métal ; - ladite bague est en une matière plastique ; - ledit élément élastique tubulaire est comprimé entre ledit manchon et ladite bague. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - La figure 1 montre un arbre à fourchette selon l'invention, après assemblage ; - La figure 2 est une coupe longitudinale partielle de l'arbre de la figure 1 ; - La figure 3 est une coupe longitudinale partielle correspondant à la figure 2, après une rotation d'un quart de tour de l'arbre ; - La figure 4 est une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; - La figure 5 est une coupe transversale selon la ligne V-V de la figure 3 ; - La figure 6 est une vue en perspective du manchon faisant partie de l'organe de liaison selon l'invention ; - La figure 7 est une vue en perspective de la bague faisant partie de l'organe de liaison selon l'invention ; - La figure 8 est une vue en perspective de l'organe de liaison selon l'invention, après assemblage de cet organe ; - La figure 9 est une vue en perspective de l'extrémité de la tige devant être reliée à la pièce formant fourchette de la figure 11 ; - La figure 10 est une vue en perspective de la tige de la figure 9 pourvue de l'organe de liaison de la figure 8 ; -La figure 11 est une vue en perspective de la pièce formant fourchette ; et - La figure 12 est une vue en perspective correspondant à l'axe assemblé représenté aux figures 2 et 3. Les figures 1,2, 3 et 12 montrent l'aspect de l'arbre à fourchette 1 après son assemblage. Il est composé d'une tige 2 constituant l'arbre proprement dit, et d'une pièce formant fourchette 3 reliée à la tige. La tige est une tige métallique tubulaire comportant une extrémité cannelée 4 par laquelle elle est reliée à la pièce formant fourchette 3. L'extrémité opposée de la tige est pourvue de deux gorges parallèles 5 pour sa liaison à par exemple la colonne de direction d'une voiture automobile. La pièce formant fourchette 3 comporte de manière classique un corps cylindrique 6 pourvu de deux protubérances 7 parallèles et diamétralement opposées qui forment la fourchette. Chaque protubérance est pourvue d'un trou circulaire 8 destiné à recevoir un axe de liaison (non représenté) reliant les deux protubérances 7. La pièce formant fourchette 3 est pourvue d'un trou traversant axial 9 recevant l'extrémité cannelée 4 de la tige 2. Selon l'invention, l'extrémité cannelée 4 de la tige 2 est reliée à la pièce formant fourchette 3 par l'intermédiaire d'un élément élastique tubulaire 10 constituant un amortisseur de vibrations. Dans l'exemple illustré sur les figures, cet élément élastique tubulaire 10 est fixé sur un manchon métallique 11 qui est emmanché sur la tige 2. Le manchon 11 a par conséquent une forme globalement complémentaire avec celle de la tige 2. L'élément élastique tubulaire est de préférence en caoutchouc, mais il peut également être en une matière plastique compressible. Il est avantageusement fixé sur le manchon 11 par surmoulage. En alternative, il peut y être fixé par collage. Le manchon 11 fixé sur l'extrémité de tige 4 est monté dans le trou axial 9 de la pièce formant fourchette 3 avec un léger jeu angulaire défini par des organes de butée angulaire qui de préférence sont constitués d'une part par la forme non circulaire 12 sur une partie de la longueur du trou axial 9 de la pièce formant fourchette, et d'autre part par la forme non circulaire 13 de l'extrémité de tige 4 ou, dans l'exemple illustré, du manchon 11 qui est emmanché sur celle-ci. Un organe de liaison entre l'extrémité de tige 4 et la pièce formant fourchette 3 est ainsi obtenu par l'élément élastique tubulaire 10 fixé sur le manchon 11. Ces formes non circulaires 12,13 comportent chacune deux côtés parallèles 14 reliés l'un à l'autre par deux côtés opposés en arc de cercle 15. Ce jeu angulaire est de l'ordre de 3 , c'est-à-dire de l'ordre de 1, 5 dans chaque sens de rotation de l'arbre 1 à partir d'une position non sollicitée correspondant à 0"de cette rotation relative tout à fait limitée entre la tige 2 et la pièce formant fourchette 3. Lors de l'utilisation et après l'application d'une force modérée entraînant la rotation de l'arbre dans un sens ou dans l'autre, l'élément tubulaire élastique 10 transmettra le moment de rotation et fonctionnera comme un ressort qui tend à ramener l'arbre dans la position correspondant à 00. Cependant, si la force appliquée est importante, les butées vont rapidement arrêter la rotation relative entre la tige 2 et la pièce formant fourchette 3. A partir de cet instant, ces deux éléments sont solidaires en rotation pendant l'application de cette force. Ainsi, grâce à l'invention, on évite tout contact direct entre le métal de l'extrémité de tige 4 et de la pièce formant fourchette 3, ce qui fait que toute vibration dans cette dernière est absorbée par l'élément élastique tubulaire 11 ou au moins fortement amortie par celui-ci. Afin d'améliorer les caractéristiques de transmission du moment de rotation par l'élément élastique 11, celui-ci est avantageusement entouré par une bague 16 qui est serrée sur l'élément élastique pour le comprimer. Cette bague peut être en métal ou en une matière plastique convenable permettant la compression de l'élément élastique par sa propre déformation définitive. Selon ce mode de réalisation, on obtient ainsi l'organe de liaison illustré à la figure 8 et comprenant le manchon 11, l'élément élastique tubulaire 10 et la bague 16. Cet organe de liaison offre l'avantage de pouvoir être fabriqué séparément pour ensuite être fourni à l'atelier d'assemblage de l'arbre à fourchette selon l'invention. Selon un autre mode de réalisation non illustré de l'élément élastique tubulaire, l'élément élastique tubulaire est relié directement à l'extrémité de tige pour ensuite être comprimé à l'aide d'un outil conique permettant d'emmancher l'élément élastique dans la pièce formant fourchette. Selon encore un autre mode de réalisation non illustré de l'élément élastique tubulaire, celui-ci est fabriqué en une matière plastique qui est tout simplement injectée dans un espace annulaire formé entre l'extrémité de tige 4 et la paroi du trou axial 9 de la pièce formant fourchette 3. Comme illustré sur les figures 2 et 12, le trou axial 9 de la pièce formant fourchette 3 est un trou traversant en dehors duquel l'extrémité de tige 4 fait saillie. Avantageusement, la tige se trouve bloquée axialement par rapport à la pièce formant fourchette 3, d'une part par un sertissage 17 effectué sur le bout saillant de l'extrémité de tige, et d'autre part par un collier 18 formant une saillie sur le pourtour de la tige. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple illustré et décrit, mais peut être appliquée à des arbres à fourchette d'utilisations différentes, à rotation constante ou intermittente, dans un sens ou dans les deux sens de rotation, et de n'importe quelle taille à partir du moment où l'on souhaite obtenir un effet d'amortissement entre les éléments constitutifs de l'arbre. REVENDICATIONS 1. Arbre à fourchette composé d'une tige (2) constituant l'arbre proprement dit, et d'une pièce formant fourchette (3), l'une (4) des extrémités de la tige (2) étant montée dans un trou axial (9) effectué dans ladite pièce formant fourchette (3) de manière à rendre cette dernière solidaire en rotation avec ladite tige autour d'un axe commun, caractérisé par le fait que ladite extrémité de tige (4) est reliée à ladite pièce formant fourchette (3) par l'intermédiaire d'un élément élastique tubulaire (10) constituant un amortisseur de vibrations. 2. Arbre à fourchette selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite extrémité de tige (4) est montée dans ledit trou axial (9) de la pièce formant fourchette (3) avec un léger jeu angulaire défini par des organes de butée angulaire (12,13) disposés entre ladite extrémité de tige (4) et ladite pièce formant fourchette (3). 3. Arbre à fourchette selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit jeu angulaire est de l'ordre de 3 . 4. Arbre à fourchette selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que lesdits organes de butée sont constitués d'une part par la forme non circulaire (12) sur une partie de la longueur dudit trou axial (9) de la pièce formant fourchette (3), et d'autre part par la forme non circulaire (13) de ladite extrémité de tige (4). 5. Arbre à fourchette selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites formes non circulaires (12,13) comportent chacune deux côtés parallèles (14) reliés l'un à l'autre par deux côtés opposés en arc de cercle (15). 6. Arbre à fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite extrémité de tige (4) est emmanchée à force dans un manchon (11) à forme globalement complémentaire sur lequel est fixé ledit élément élastique tubulaire (10). 7. Arbre à fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit élément élastique tubulaire (10) est entouré par une bague (16) emmanchée à force dans ledit trou axial (9) de ladite pièce formant fourchette (3). 8. Arbre à fourchette selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite bague (16) est en métal. 9. Arbre à fourchette selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite bague (16) est en une matière plastique. 10. Arbre à fourchette selon les revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que ledit élément élastique tubulaire (10) est comprimé entre ledit manchon (11) et ladite bague (16). 11. Arbre à fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit élément élastique tubulaire (10) est en caoutchouc. 12. Arbre à fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit élément élastique tubulaire (10) est en une matière plastique compressible. 13. Arbre à fourchette selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 12, caractérisé par le fait que ledit élément élastique tubulaire (10) est en une matière plastique injectée dans un espace annulaire formé entre ladite extrémité de tige (4) et la paroi dudit trou de la pièce formant fourchette (3). 14. Arbre à fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit trou axial (9) de ladite pièce formant fourchette (3) est un trou traversant en dehors duquel ladite extrémité de tige (4) fait saillie (18), et par le fait que ladite tige (2) est bloquée axialement par rapport à la pièce formant fourchette (3), d'une part par un sertissage (17) effectué sur le bout saillant de ladite extrémité de tige (4) et d'autre part par une saillie (18) sur le pourtour de la tige (2). 15. Organe de liaison pour l'assemblage d'un arbre à fourchette, apte à relier une tige (2) constituant l'arbre proprement dit, à une pièce formant fourchette (3), caractérisé par le fait qu'il comporte un élément élastique tubulaire (10) constituant un amortisseur de vibrations apte à être fixé dans un trou axial (9) de ladite pièce formant fourchette (3), et en ce que ledit élément élastique tubulaire (10) est fixé sur un manchon (11) apte à être emmanché à force sur ladite tige (2). 16. Organe de liaison selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l'élément élastique tubulaire (10) est entouré par une bague (16). 17. Organe de liaison selon la revendication 16, caractérisé par le fait que ladite bague (16) est en métal. 18. Organe de liaison selon la revendication 16, caractérisé par le fait que ladite bague (16) est en une matière plastique. 19. Organe de liaison selon les revendications 15 et 16, caractérisé par le fait que ledit élément élastique tubulaire (10) est comprimé entre ledit manchon (11) et ladite bague (16).