Brevet FR2830912A1 — publié le 20030418

roue. 283091 2 Dispositif d'accouplement en rotation de deux arbres télescopiques L' invention se rapporte à un dispositif d'accouplement en rotation de deux arbres télescopiques suivant leur axe commun. Le dispositif d'accouplement de l' invention s'applique notamment à une colonne de direction de véhicule automobile, en l'adoptant à la partie intermédiaire de colonne lo relice au boîtier de direction, ou à la partie haute de colonne relice au volant de direction. Dans le cas plus particulier de l'axe intermédiaire, celui-ci a un cardan à chaque i5 extrémité: un cardan est relié à l'entrée de mouvement du boîtier de direction, et l'autre cardan est relié au haut de colonne. Pour avoir une direction correcte des véhicules automobiles actuels, il est nécessaire que la longueur de l'axe intermédiaire soit variable et s'adapte aux oscillations du train avant du véhicule, qui sont dues au profil et à l'état de surface du revêtement de la route. L'axe intermédiaire doit donc avoir tout d'abord une longueur variable, c'est-à-dire qu'il doit présenter une fonction coulissement de deux arbres l'un par rapport à l'autre suivant leur axe commun, qui est l'axe de la partie intermédiaire. De plus, il faut une fonction transmission du mouvement de rotation entre les deux arbres, et du couple de rotation nécessaire à la manoeuvre de la direction. I1 existe de nombreux dispositifs d'accouplement d'arbre coulissants, qui permettent d'associer le passage du couple de rotation entre les deux arbres par l'utilisation de cannelures, qui sont aménagées sur chacun des deux arbres avec des profils conjugués. Cependant ce type de dispositif présente des difficultés de réalisation pour avoir d'une part une raideur angulaire suffisante et d'autre part un effort axial de déplacement suffisamment précis lors d'un choc. Le but de la présente invention est de proposer lo un dispositif d'accouplement d'arbres télescopiques qui évite les inconvénients précédents, c'est-à-dire un dispositif qui en fonctionnement normal fonctionne sans aucun jeu, et qui en fonctionnement exceptionnel puisse transmettre le très fort couple de rotation. De plus, il faut que le dispositif d'accouplement des deux arUres puisse se monter facilement dans les encombrements possibles existants sur les véhicules automobiles. L' invention se rapporte à un dispositif d'accouplement en rotation de deux arUres aptes à tourner suivant un axe commun. L'un des deux arbres est un arbre intérieur et l'autre arUre est un arbre extérieur, les deux arbres étant disposés de manière à pouvoir coulisser l'un dans l'autre suivant ledit axe commun. Selon l' invention, le dispositif d'accouplement comporte: - une première liaison en rotation entre les deux arUres, qui est constituée par un système de froLtement en rotation aménagé entre l'arbre intérieur et l'arbre extérieur; et - une deuxième liaison en rotation entre les deux arbres, qui est constituée par des cannelures internes et par des cannelures externes, les cannelures internes étant aménagées à la périphérie de l'extrémité de l'arbre intérieur et les cannelures externes étant aménagées sur la face interne du tube constituant l'arbre extérieur; les cannelures internes et les cannelures externes étant agencées de manière à coopérer les unes avec les autres afin que pour un couple de rotation normal à transmettre, la transmission s'effectue par froLtement, et qu'en cas de couple de rotation exceptionnel à transmettre, la transmission s'effectue en plus au moyen des 0 cannelures après rattrapage du jeu entre les cannelures. Se lon un mode de réal i sat ion part i cul ièrement avantageux de l' invention, la première liaison en rotation entre l'arbre intérieur et l'arbre extérieur comporte une bague ressort qui constitue le système de froLtement en rotation; ladite bague ressort s'appliquant d'une part sur la face interne d'un logement de l'arbre extérieur, et s'appliquant d'autre part sur une portion lisse ou moletée de la face externe de l'arbre intérieur. Dans ce type de réalisation, une architecture très intéressante de la bague ressort est la suivante. Ladite bague ressort est une bague métallique qui est ouverte sur toute sa longueur axiale. Ladite bague métallique comporte sur toute sa longueur circulaire des alvéoles axiales internes et des alvécles axiales externes. Les alvéoles sont disposées de facon alternée afin d'avoir une alvécle axiale externe qui soit consécutive à une alvéole axiale interne. Les alvéoles axiales externes s'appliquent sur la face interne d'un logement aménagé dans l'arUre extérieur, et les alvéoles axiales internes s'appliquent sur la portion lisse de la face externe de l'arbre intérieur. De plus, le dispositif d'accouplement selon l' invention peut comporter une liaison axiale entre l'arUre intérieur et l'arbre extérieur. Dans ce cas, la liaison axiale entre l'arbre intérieur et l'arbre extérieur est réalisée par le système de froLtement en rotation, qui est agencé de manière à résister à une valeur prédéterminée du glissement axial entre l'arbre intérieur et l'arbre extérieur. o Afin d'améliorer encore les performances du dispositif d'accouplement selon l'invention, ledit dispositif comporte un système de butée axiale dans un seul sens, afin de garantir l' anti-extraction de l'arbre intérieur dans ledit sens axial. Ledit système de butée axiale comporte une bague torique qui est disposée dans un logement aménagé à l'extrémité de l'arbre extérieur, et qui est maintenu dans le sens axial par un rabattement du type sertissage de ladite extrémité de l'arbre extérieur sur la bague torique; ladite bague torique s'appliquant sur la portion lisse de la face externe de l'arbre intérieur. Le dispositif d'accouplement selon l' invention s'applique très bien soit à la partle intermédiaire d'une colonne de direction de véhicule automobile, soit à la partie haute d'une colonne de direction de véhicule automobile. Le dispositif d'accouplement en rotation de deux arbres télescopiques présente ainsi l'avantage de permettre le passage du couple de rotation sans aucun jeu dans les conditions normales de fonctionnement, et de garantir le passage du couple de rotation dans les conditions exceptionnelles de fonctionnement. Enfin, le dispositif d'accouplement peut se monter facilement dans l'encombrement existant des colonnes de direction de véhicule automobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférces de l' invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en o perspective d'une direction de véhicule automobile, dans laquelle le dispositif d'accouplement de l' invention s' applique à la partie intermédiaire de colonne; - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif d'accouplement selon l' invention; - la figure 3 est une coupe suivant un plan passant par l'axe commun des deux arUres du dispositif d'accouplement représenté sur la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective de la bague ressort représentée sur les figures 2 et 3; - la figure 5 est une coupe transversale suivant le plan V-V de la figure 3. L' invention se rapporte à un dispositif d'accouplement en rotation de deux arbres télescopiques. Ce dispositif d'accouplement s' applique particulièrement bien à une direction de véhicule automobile, comme celle qui est représentée schématiquement sur la figure 1. La direction représentée comporte une colonne de direction avec une partie haute de colonne 6 appelée aussi haut de colonne, et une partie intermédiaire de colonne 7 appelée aussi axe intermédiaire. La partie haute de colonne 6 est reliée par son extrémité supérieure au volant de direction 5, et par son extrémité inférieure à la partie intermédiaire de colonne 7. La partie intermédiaire de colonne 7 est reliée par son extrémité supérieure à la partie haute de colonne 6, et par son extrémité inférieure au boîtier de direction 8 de la tige de direction 9. La part ie inte rmédia ire de colonne 7 est rel iée o à chacune de ses extrémités au moyen d'une articulation en joint de cardan référencce 14 pour la partie haute de colonne 6, et référencée 15 pour le boîtier de direction 8. Dans ce qui suit, la description se rapporte à un dispositif d'accouplement qui est aménagé dans la partie intermédiaire de colonne 7. Le dispositif d'accouplement de l' invention peut également être aménagé dans la partie haute de colonne 6. Les figures 2 et 3 représentent la partie intermédiaire de colonne 7, avec le principe du dispositif d'accouplement en rotation de deux arbres télescopiques selon l' invention. Un arUre intérieur 1 et un arbre extérieur 2 coulissent l'un dans l'autre suivant la direction de leur axe commun 4, qui est représenté sur les figures 2 et 3. Dans la suite de la description, on appellera intérieur ou interne l'élément qui est le plus proche de l'axe commun 4, et on appellera extérieur ou externe l'élément qui est le plus éloigné dudit axe commun 4. Plus précisément, l' invention se rapporte à un dispositif d'accouplement en rotation de deux arbres aptes à tourner suivant un axe commun 4. L'un des deux arbres est un arbre intérieur 1 et l'autre artre est un arUre extérieur 2, les deux arbres 1 et 2 étant disposés de manière à pouvoir coulisser l'un dans l'autre suivant ledit axe commun 4. Selon l' invention, le dispositif d'accouplement comporte: - une première liaison 11 en rotation entre les deux arUres 1 et 2, qui est constituée par un système de froLtement en rotation aménagé entre l'arbre intérieur 1 et l'arbre extérieur 2; et o - une deuxième liaison 12 en rotation entre les deux arUres 1 et 2, qui est constituce par des cannelures internes 21 et par des cannelures externes 22, les cannelures internes 21 étant aménagées à la périphérie de l'extrémité de l'arbre intérieur 1 et les cannelures externes 22 étant aménagées sur la face interne du tube constituant l'arbre extérieur 2 les cannelures internes 21 et les cannelures externes 22 étant agencces de manière à coopérer les unes avec les autres. Le dispositif de l' invention est réalisé afin que pour un couple de rotation normal à transmettre, la transmission s'effectue par froLtement, et qu'en cas de couple de rotation exceptionnel à transmettre, la transmission s'effectue en plus au moyen des cannelures après rattrapage du jeu entre lesdites cannelures. La première liaison en rotation entre l'arbre intérieur 1 et l'arbre extérieur 2 comporte une bague ressort 3 qui constitue le système de froLtement en rotation, ladite beque ressort 3 s'appliquant d'une part sur la face interne 19 d'un logement 18 aménagé dans l'arbre extérieur 2, et s'appliquant d'autre part sur une portion lisse 16 de la face externe 17 de l'arbre intérieur 1. Dans une autre réalisation de l' invention, la bague ressort 3 s' applique d'une part sur la face interne 19 du logement 18 aménagé dans l'arbre extérieur 2, et s 'applique d'autre part sur une portion moletée 16 de la face externe 17 de l'arbre intérieur 1. Comme on peut le voir sur les figures 3, 4 et 5, la bague ressort 3 est une bague métallique qui est ouverte en 33 sur toute sa longueur axiale. Ladite bague métallique 3 comporte sur toute sa longueur circulaire 36 des alvéoles axiales internes 31 et des o alvécles axiales externes 32. Les alvéoles sont disposées de façon alternce afin d'avoir une alvécle axiale externe 32 qui soit conséautive à une alvéole axiale interne 31. Les alvéoles axiales externes 32 s'appliquent sur la face interne 19 du logement 18 aménagé dans l'arUre extérieur 2, et les alvécles axiales internes 31 s'appliquent sur la portion lisse 16 de la face externe 17 de l'arbre intérieur 1. De plus, le dispositif d'accouplement selon l' invention comporte une liaison axiale 13 entre l'arbre intérieur 1 et l'arUre extérieur 2. Ladite liaison axiale 13 entre l'arbre intérieur 1 et l'arbre extérieur 2 est réalisée par le système de froLtement en rotation, qui est agencé de manière à résister à une valeur prédéterminée du glissement axial entre l'arbre intérieur 1 et l'arbre extérieur 2. Le dispositif d'accouplement selon l' invention comporte également un système de butée axiale 40 dans un seul sens, afin de garantir l' anti-extraction de l'arbre intérieur 1 dans ledit sens axial. Ledit système de butée axiale 40 comporte une bague torique qui est disposée dans un logement 41 aménagé à l'extrémité 42 de l'arbre extérieur 2. Ladite bague torique 10 est maintenue dans le sens axial par un rabattement 43 du type sertissage de ladite extrémité 42 de l'arbre extérieur 2 sur la bague torique 10. Ladite bague torique 10 s' applique d'autre part sur la portion lisse 16 de la face externe 17 de l'arbre intérieur 1. REVEND I CAT ION S 1 - Dispositif d'accouplement en rotation de deux arbres aptes à tourner suivant un axe commun (4), l'un des deux arbres étant un arbre intérieur (1) et l'autre arbre étant un arbre extérieur (2), les deux arbres (1 et 2) étant disposés de manière à pouvoir coulisser l'un dans l'autre suivant ledit axe commun (4), caractérisé en ce qu'il comporte: o- une première liaison (11) en rotation entre les deux arbres (1 et 2), qui est constituée par un système de froLtement en rotation aménagé entre l'arbre intérieur (1) et l'arUre extérieur (2); et - une deuxTème liaison (12) en rotation entre :5les deux arbres (1 et 2), qui est constituée par des cannelures internes (21) et par des cannelures externes (22), les cannelures internes (21) étant aménagées à la périphérie de l'extrémité de l'arbre intérieur (1) et les cannelures externes ( 22) étant aménagéss sur la face interne du tube constituant l'arUre extérieur (2); les cannelures internes (21) et les cannelures externes (22) étant agencées de manière à coopérer les unes avec les autres afin que pour un couple de rotation normal à transmettre, la transmission s'effectue par frobtement, et qu'en cas de couple de rotation exceptionnel à transmettre, la transmission s'effectue en plus au moyen des cannelures après rattrapage du jeu entre lesdites cannelures. 2 - Dispositif d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première liaison en rotation entre l'arbre intérieur (1) et l'arbre extérieur (2) comporte une bague ressort (3) qui constitue le système de froLtement en rotation, ladite bague ressort ( 3) s' appliquant d'une part sur la face interne (19) d'un logement (18) aménagé dans l'arbre extérieur (2), et s'appliquant d'autre part sur une portion moletée (16) de la face externe (17) de l'arbre intérieur (1). 3 - Dispositif d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première liaison en rotation entre l'arbre intérieur (1) et o 1'arbre extérieur (2) comporte une bague ressort (3) qui constitue le système de froLtement en rotation, ladite bague ressort (3) s'appliquant d'une part sur la face interne (19) d'un logement (18) aménagé dans l'arbre extérieur (2), et s'appliquant d'autre part sur une portion moletée (16) de la face externe (17) de l'arbre intérieur (1). 4 - Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la bague ressort ( 3) est une bague métallique qui est ouverte (en 33) sur toute sa longueur axiale ladite bague métallique ( 3) comportant sur toute sa longueur circulaire (36) des alvéoles axiales internes (31) et des alvéoles axiales externes (32), qui sont disposées de fa,con alternée afin d'avoir une alvéole axiale externe ( 32) qui soit consécutive à une alvécle axiale interne (31), les alvécles axiales externes (32) s'appliquant sur la face interne (19) du logement (18) aménagé dans l'arbre extérieur (2), et les alvéoles axiales internes (31) s'appliquant sur la portion lisse (16) de la face externe (17) de l'arbre intérieur (1). - Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une liaison axiale (13) entre l'arbre intérieur (1) et l'arbre extérieur (2). 6 - Dispositif d'accouplement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison axiale (13) entre l'arUre intérieur (1) et l'arUre extérieur (2) est réalisée par le système de frottement en rotation, qui est agencé de manière à o résister à une valeur prédéterminée du glissement axial entre l'arbre intérieur (1) et l'arbre extérieur (2). 7 - Dispositif d'accouplement selon l'une i5 queleonque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de butée axiale (40) dans un seul sens, afin de garantir l' anti-extraction de l'arbre intérieur (1) dans ledit sens axial. 8 - Dispositif d'accouplement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de butée axiale (40) comporte une bague torique (10) qui est disposce dans un logement (41) aménagé à l'extrémité (42) de l'arbre extérieur (2), et qui est maintenu dans le sens axial par un rabattement (43) du type sertissage de ladite extrémité (42) de l'arbre extérieur (2) sur la bague torique (10); ladite bague torique (10) s'appliquant sur la portion lisse (16) de la face externe (17) de l'arbre intérieur (1). 9 - Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s 'applique à la partie intermédiaire (7) d'une colonne de direction de véhicule automobile. - Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il s' applique à la partie haute (6) d'une colonne de direction de véhicule automobile.