Brevet FR2842488A1 — publié le 20040123

i La présente invention concerne une colonne de direction pour véhicule automobile, du type comprenant un arbre de direction, un système de transmission à l'arbre de direction d'un mouvement de rotation d'un volant de direction, le système de transmission comprenant au moins deux organes dentés engrenant l'un avec l'autre, la colonne comprenant en outre un mécanisme de rattrapage des jeux entre un premier des organes dentés et un deuxième des organes dentés. L'invention s'applique en particulier à un ensemble de direction de véhicule automobile comprenant, montés à l'arrière de la colonne de direction, un volant d'entraînement en rotation de l'arbre de direction et un coussin central destiné à rester fixe lorsque le volant tourne. Une colonne de direction du type précité est connue du document EP825 089. Le système de transmission comprend une couronne dentée engrenant avec deux pignons. La couronne est rappelée radialement contre les pignons grâce à un mécanisme de rattrapage des jeux qui comprend un basculeur sollicité par un ressort et muni d'un galet d'appui sur la couronne. Ce mécanisme de maintien radial ne permet pas de rattraper les jeux de manière satisfaisante. En effet, il conviendrait pour cela de supprimer les jeux que peut ressentir un conducteur lorsqu'il fait tourner le volant, sans que le couple nécessaire pour provoquer la rotation du volant ne soit trop élevé. La demande FR-2 802 489 a apporté une solution à ce problème en décrivant également une colonne de direction du type précité. Le système de transmission comprend un pignon engrenant avec deux couronnes dentées. Le mécanisme de rattrapage des jeux utilise des surfaces de rampe et un ressort longitudinal. Cependant, ce mécanisme de rattrapage des jeux comprend de nombreuses pièces et s'avère donc complexe. En outre, l'utilisation de différentes surfaces de rampe nécessite, dans le mécanisme lui-même, de maintenir des jeux de fonctionnement de sorte que tous les jeux entre les organes dentés ne sont pas rattrapés. Un but de l'invention est de résoudre ces problèmes en fournissant une colonne de direction du type précité dont le mécanisme de rattrapage des jeux soit plus simple et plus efficace. A cet effet, l'invention a pour objet une colonne de direction du type précité, caractérisée en ce que le mécanisme de rattrapage des jeux comprend un excentrique sur lequel le premier organe denté est monté rotatif autour d'un premier axe de rotation, l'excentrique étant rotatif autour d'un axe excentré sensiblement parallèle au premier axe de rotation et espacé de celui-ci. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la colonne peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - le mécanisme de rattrapage des jeux comprend des moyens élastiques de rappel radial du premier organe denté vers le deuxième organe denté selon une direction sensiblement radiale; - le mécanisme de maintien radial comprend des moyens élastiques de rappel du premier organe denté selon une direction transversale sensiblement orthogonale à la direction radiale; - les moyens élastiques de rappel latéral ont une raideur plus importante que les moyens élastiques de rappel radial; - les moyens élastiques de rappel latéral et les moyens élastiques de rappel radial sont constitués par une même bague; - un alésage est ménagé dans l'excentrique et le premier organe denté est monté à rotation dans l'alésage autour du premier axe de rotation; - le premier organe denté est monté dans l'alésage de l'excentrique par l'intermédiaire de la bague; le premier organe denté comprend un pignon ou un manchon denté intérieurement et le deuxième organe denté comprend respectivement un manchon denté intérieurement ou un pignon et - la colonne comprend un bloc fixe de montage d'un coussin central pour le maintenir fixe en rotation lorsque le volant de direction tourne. L'invention a en outre pour objet un ensemble de direction comprenant une colonne de direction et un volant de direction monté sur la colonne de direction, caractérisé en ce que la colonne de direction est une colonne de direction telle que définie ci-dessus dont le système de transmission est relié au volant de direction. Selon une variante, l'ensemble de direction comprend un coussin central monté sur un bloc fixe de la colonne de direction pour être fixe en rotation lorsque le volant de direction tourne. L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de direction tel que défini ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale, selon un plan orthogonal à un plan vertical, d'un ensemble de direction selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée du mécanisme de rattrapage des jeux de la colonne de direction de l'ensemble de la figure 1, - la figure 3A est une vue schématique en coupe prise suivant la ligne 111-111 de la figure 1, - la figure 3B est une vue schématique, réduite et en bout illustrant la position relative des organes dentés du système de transmission de la colonne de direction, - les figures 4A et 4B sont des vues analogues aux figures 3A et 3B et illustrant une première étape du réglage du mécanisme de rattrapage des jeux, et - les figures 5A et 5B sont des vues analogues aux figures 3A et 3B et illustrant une deuxième étape de réglage de mécanisme de rattrapage des jeux. Dans tout ce qui suit, les orientations utilisées sont les orientations habituelles d'un véhicule automobile. Ainsi, les termes " avant ", " arrrière ", " haut " et " bas " s'entendent par rapport à la position du conducteur et au sens de marche du véhicule automobile. La figure 1 illustre schématiquement un ensemble de direction 1 de véhicule automobile qui comprend essentiellement une colonne de direction 2, un volant 3 monté à l'arrière de la colonne de direction 2 et un coussin central fixe 4 disposé sensiblement au centre du volant 3. Le volant 3 et le coussin 4 ont été représentés en trait mixte et très schématiquement sur la figure 1. La colonne de direction 2 comprend essentiellement: - un corps 6 porté par la structure du véhicule automobile, - un arbre de direction 7 rotatif autour de son axe longitudinal X-X et dont l'extrémité avant 8 est munie, par exemple, d'une fourche de cardan pour être reliée au reste du mécanisme de direction du véhicule automobile, et - un système 9 de transmission à l'arbre de direction 7 d'un mouvement de rotation du volant 3. Le volant de direction 3 comprend classiquement une jante périphérique 11 et des branches 12 qui s'étendent depuis la jante 11 radialement vers l'extrémité arrière de la colonne 2. Le volant 3 est monté à l'extrémité arrière de la colonne de direction 2 par l'intermédiaire d'un moyeu 14 porte-volant. Le moyeu 14 est monté à rotation sur l'extrémité arrière du corps 6 par l'intermédiaire d'un roulement 16. Le moyeu 14 entoure un bloc fixe intérieur 18 solidaire, par exemple par venue de matière, du corps 6. Le bloc fixe 18 s'étend vers l'arrière et le coussin central fixe 4 est monté à l'extrémité arrière du bloc 18 pour lui permettre de rester fixe lorsque le volant 3 tourne. Classiquement, le coussin central 4 regroupe un ou plusieurs accessoires, parmi lesquels un sac gonflable de sécurité, un commutateur de commande d'avertisseur sonore ainsi que d'autres organes de commande de différents équipements du véhicule. Le système de transmission 9 comprend un premier organe denté avant 20, sous forme d'un pignon, et un second organe denté arrière 22, sous forme d'un manchon denté intérieurement. Le pignon 20 est prolongé par une queue avant 23 qui s'étend le long de son axe central AI confondu avec l'axe X-X. Le manchon denté 22 est par exemple venu de matière avec le moyeu 14 et peut pivoter comme lui, grâce au roulement 16, autour d'un axe central A2 confondu avec celui du volant 3. Le pignon 20 est monté par emmanchement de sa queue 23 dans l'extrémité arrière 24 d'un tube 25. Des cannelures non-représentées et prévues sur la queue 23 et dans l'extrémité arrière 24 solidarisent en rotation le pignon 20 et le tube 25. Une goupille non-représentée solidarise en translation le tube 25 et le pignon 20. En variante, le pignon 20 peut être venu de matière avec le tube 25. L'extrémité avant 26 du tube 25 reçoit l'extrémité arrière de l'arbre de direction 7. Des cannelures nonreprésentées prévues dans l'extrémité avant 26 du tube 25 et sur l'extrémité arrière de l'arbre de direction 7 solidarisent en rotation l'arbre 7 et le tube 25. Ainsi, le pignon 20 et l'arbre de direction 7 sont solidaires en rotation autour de l'axe AI. Un manchon antivol 28 entoure l'extrémité arrière 24 du tube 25. Comme illustré par la figure 3B, le pignon 20 et le manchon denté 22 engrènent l'un avec l'autre pour transmettre un mouvement de rotation du volant 3, et donc du moyeu 14, au tube 25 et donc à l'arbre de direction 7. Cet engrènement se produit hors du plan de la figure 1 qui est orthogonal au plan vertical. Plus spécifiquement, cet engrènement s'effectue au-dessus du plan de la figure 1, dans les régions supérieures du pignon 20 et du manchon denté 22. Pour assurer un rattrapage des jeux entre le pignon 20 et le manchon denté 22, la colonne de direction 22 comprend un mécanisme 34 de rattrapage des jeux. Comme illustré par les figures 1 à 3A, ce mécanisme 34 comprend un excentrique 36 sous forme d'une pièce reçue dans le corps 6 et recevant elle25 même le tube 25 de liaison du pignon 20 à l'arbre de direction 7. Plus spécifiquement, l'excentrique 36 est reçu dans un alésage circulaire 38 d'axe AE excentré par rapport à l'axe de rotation AI du pignon 20. L'excentrique 36 est reçu dans l'alésage 38 pour pouvoir tourner autour de cet axe AE, par exemple sous l'action d'un couple appliqué à l'extrémité avant 40 de l'excentrique 36 qui présente trois encoches d'entraînement 42 angulairement espacées l'une de l'autre. Comme on le voit sur la figure 3B, l'axe AE est légèrement espacé latéralement vers la gauche et notablement espacé vers le bas de l'axe A2. L'excentrique 36 est creux et présente intérieurement un alésage cylindrique étagé 43 d'axe AI. Le tube 25, et donc l'arbre de direction 7 sont montés à rotation à l'intérieur de cet alésage étagé 43 grâce à un roulement 44 avant, disposé entre l'extrémité avant 26 du tube 25 et l'extrémité avant de l'excentrique 36, et un roulement 44 arrière disposé entre l'extrémité arrière 24 du tube 25 et l'extrémité arrière 46 de l'excentrique 36. Une bague élastique 48 est interposée entre l'extrémité arrière 46 de l'excentrique 36 et le roulement 44 arrière. Comme illustré plus spécifiquement par la figure 3, cette bague 48 est formée d'une lame métallique pliée et courbée dont les extrémités 49 se rejoignent sensiblement dans la région supérieure de l'alésage 43. La bague 48 présente, en saillie vers l'intérieur, deux reliefs latéraux disposés aux extrémités d'un diamètre horizontal passant par l'axe AI, un relief inférieur 52, et un relief supérieur 54 formé par les extrémités libres 49. Les reliefs inférieur 52 et supérieur 54 ont des formes différentes de celle des reliefs latéraux 50 de sorte que la bague élastique 48 présente une raideur moins importante selon une direction radiale sensiblement verticale et une raideur plus importante selon une direction latérale sensiblement horizontale. Cette différence de raideur est obtenue par une étendue circonférentielle plus faible des reliefs 50 par rapport aux reliefs 52 et 54. Pour arriver à la position illustrée par les figures 3A et 3B, on peut passer successivement par les étapes illustrées par les figures 4A, 4B, 5A et 5B. On notera qu'au cours de ces étapes les axes AE et A2 restent fixes. De plus, les déplacements de l'axe AI ont été exagérés sur les figures 3B, 4B et 5B. Sur les figures 4A et 4B, l'excentrique 36 est en position telle que l'axe AI est disposé dans un même plan radial vertical R du pignon 20 que l'axe AE, sous l'axe AE. L'axe A2 est disposé sous l'axe AI et décalé latéralement du plan R vers la gauche. L'axe AI est ainsi dans une position extrême inférieure de même que le pignon 20. Les dents du pignon 20 et du manchon 22 engrènent alors avec un jeu important, comme illustré par la figure 4B. L'excentrique 36 occupe une position qui peut être déduite de celle de la figure 3A d'une rotation, par exemple de 450, dans le sens anti-horaire. La bague 48 est alors au repos. Ensuite, on fait pivoter l'excentrique 36 d'environ 550 dans le sens horaire, par exemple à l'aide d'un outil dont des saillies viennent s'engager dans les encoches 42 de l'extrémité avant 40 de l'excentrique 36. A l'issue de cette étape, et comme illustré par les figures 5A et 5B, l'axe AI du pignon 20 se rapproche verticalement de l'axe AE qui est fixe. Les axes AE et A2 sont alors hors du plan R passant par l'axe AI. Les dents du pignon 20 et du manchon 22 sont alors fermement en appui les unes contre les autres le long de la direction radiale contenue dans le plan R. Par réaction, le pignon 20, par l'intermédiaire du roulement arrière 44 s'appuie sur le relief inférieur 52 de la bague élastique 48 en l'écrasant complètement au fond de l'alésage 43 de l'excentrique 36. Dans cette position, on conçoit que les jeux entre le pignon 20 et le manchon 22 sont nuis mais qu'il faut exercer un couple très important pour pouvoir provoquer la rotation de l'arbre de direction 7 à partir du volant 3. Ensuite, on fait pivoter l'excentrique 36 en sens inverse, c'est-à-dire dans le sens anti-horaire sur les figures 5A et 5B, pour faire descendre le pignon par rapport au manchon 22, tout en contrôlant le couple nécessaire pour pouvoir faire pivoter l'arbre de rotation 7 à partir du volant 3. Dès qu'une valeur satisfaisante de couple a été atteinte, par exemple un couple de 160 Nm, on interrompt la rotation de l'excentrique 36 et on le bloque en position par exemple grâce à une vis de pression nonreprésentée qui traverse le corps. L'excentrique 36 est alors dans la position des figures 3A et 3B. L'axe A2 est alors sensiblement contenu dans le plan R. Le relief inférieur 52 de la bague élastique 48 est alors légèrement déformé vers le bas par le pignon 20, via le roulement arrière 44. Ainsi, la bague 48 exerce un effort radial vertical de maintien du pignon 20 contre le manchon denté 22. Les jeux radiaux sont donc rattrapés de manière satisfaisante dans le système de transmission 9, sans qu'il en résulte un couple important d'entraînement en rotation de l'arbre de direction 7. En outre, on a constaté que les reliefs latéraux 50 de la bague élastique 48 exercent un rappel élastique transversal, dans un plan T du pignon 20 orthogonal au plan R et passant par l'axe AI, sur le pignon 20. Ce rappel élastique permet de limiter les déplacements latéraux du pignon 20 qui pourraient entraîner des claquements. Le rattrapage des jeux et l'agrément de conduite du véhicule automobile sont donc accrus. Le rattrapage latéral des jeux, bien que présent dans les formes préférées de réalisation, peut être cependant absent de certains modes de réalisation. En outre, la bague élastique 48 peut être réalisée de manière différente de celle décrite jusqu'à présent. Il peut ainsi s'agir par exemple, d'une bague en caoutchouc munie, si nécessaire, d'inserts métalliques permettant de lui conférer des raideurs différentes selon diverses directions. De même, les principes ci-dessus peuvent s'appliquer à des systèmes de transmission 9 de colonne de direction 2 o des organes autres qu'un pignon et qu'une couronne 22 engrènent l'un avec l'autre. Ainsi, ils peuvent s'appliquer à des systèmes comprenant deux pignons engrenant avec une même couronne, un pignon central engrenant avec deux couronnes... De même, la force de maintien peut être appliquée sur l'un quelconque des organes dentés du système de transmission 9. REVENDICATIONS 1. Colonne de direction (2) pour véhicule automobile, du type comprenant un arbre de direction (7), un système (9) de transmission à l'arbre de direction d'un mouvement de rotation d'un volant de direction (3), le système de transmission comprenant au moins deux organes dentés (20, 22) engrenant l'un avec l'autre, la colonne comprenant en outre un mécanisme (34) de rattrapage des jeux entre un premier (20) des organes dentés et un deuxième (22) des organes dentés, caractérisée en ce que le mécanisme de rattrapage des jeux comprend un excentrique (36) sur lequel le premier organe denté (20) est monté rotatif autour d'un premier axe de rotation (AI), l'excentrique (36) étant rotatif autour d'un axe excentré (AE) sensiblement parallèle au premier axe de rotation et espacé de celui-ci. 2. Colonne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de rattrapage des jeux (34) comprend des moyens élastiques (48) de rappel radial du premier organe denté (20) vers le deuxième organe denté (22) selon une direction sensiblement radiale (R). 3. Colonne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le mécanisme de maintien radial (34) comprend des moyens élastiques (48) de rappel du premier organe denté selon une direction transversale (T) sensiblement orthogonale à la direction radiale. 4. Colonne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens élastiques de rappel latéral ont une raideur plus importante que les moyens élastiques de rappel radial. 5. Colonne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens élastiques de rappel latéral et les moyens élastiques de rappel radial sont constitués par une même bague (48). 6. Colonne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un alésage (43) est ménagé dans l'excentrique (36) et en ce que le premier organe denté (20) est monté à rotation dans l'alésage (43) autour du premier axe de rotation (AI). 7. Colonne selon les revendications 5 et 6 prises ensemble, caractérisée en ce que le premier organe denté (20) est monté dans l'alésage (43) de l'excentrique (36) par l'intermédiaire de la bague (48). 8. Colonne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier organe denté comprend un pignon (20) ou un manchon denté intérieurement et le deuxième organe denté comprend respectivement un manchon denté intérieurement (22) ou un pignon. 9. Colonne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un bloc fixe (18) de montage d'un coussin central (4) pour le maintenir fixe en rotation lorsque le volant de direction (3) tourne. 10. Ensemble de direction (1) du type comprenant une colonne de direction (2) et un volant de direction (3) monté sur la colonne de direction, caractérisé en ce que la colonne de direction est une colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes dont le système de transmission (9) est relié au volant de direction (3). 11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un coussin central (4) monté sur un bloc fixe (18) de la colonne de direction pour être fixe en rotation lorsque le volant de direction (3) tourne. 12. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de direction selon les revendications 10 ou 11.