Brevet FR2880664A1 — publié le 20060714

La présente invention concerne un dispositif de frottement, du type comprenant - une bague extérieure d'axe central, - une bague intérieure mobile en rotation par rapport à la bague extérieure autour de l'axe central. Elle s'applique notamment aux roulements de logement d'arbre de colonnes de direction de véhicules automobiles. On connaît des colonnes de direction de véhicules automobiles comprenant un arbre de direction qui est logé par des paliers à roulement. L'arbre de direction permet de transmettre le couple du volant à une crémaillère. Lors de l'utilisation de véhicule, les roues engendrent des vibrations qui sont transférées sous forme de vibrations rotatives dans l'arbre de direction et ainsi au volant. En raison de ces vibrations, la conduite du véhicule est fatigante. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient, en proposant un dispositif permettant d'amortir ces vibrations et donc d'améliorer le confort de conduite. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend en outre - au moins un élément de frottement extérieur fixé en rotation sur la bague extérieure, - au moins un élément de frottement intérieur fixé en rotation sur la bague intérieure et s'appliquant contre l'élément de frottement extérieur, et un ressort adapté pour générer une force de précontrainte prédéterminée entre l'élément de frottement intérieur et l'élément de frottement extérieur de telle sorte qu'il génère un couple de frottement prédéterminé entre la bague extérieure et la bague intérieure. Selon d'autres modes de réalisation, le dispositif selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le ou chaque élément de frottement extérieur chevauche le ou chaque élément de frottement intérieur radialement par rapport à l'axe central, et le ressort est adapté pour appliquer la force de précontrainte axialement sur l'un des éléments de frottement; - le dispositif comporte au moins trois éléments de frottement, dont au moins un élément de frottement intérieur et au moins un élément de frottement extérieur, et les éléments de frottement intérieurs et extérieurs sont disposés dans le sens axial de manière alternée les uns derrière les autres; et - le ou chaque élément de frottement extérieur chevauche le ou chaque élément de frottement intérieur axialement par rapport à l'axe central, et le ressort est adapté pour appliquer la force de précontrainte axialement sur l'un des éléments de frottement. En outre, l'invention a pour objet un module, du type comprenant un roulement muni - d'une piste extérieure, - d'une piste intérieure, et d'une pluralité de corps de roulement disposés entre les pistes extérieure et intérieure, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de frottement tel que défini ci-dessus. Selon des modes particuliers de réalisation, le roulement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - la piste extérieure est reliée fixe en rotation autour de l'axe central à la bague extérieure; - la bague extérieure et la piste extérieure sont fabriquées d'un seul tenant, notamment d'une seule pièce; - la piste intérieure est reliée fixe en rotation autour de l'axe central à la bague intérieure; - la bague intérieure et la piste intérieure sont fabriquées d'un seul tenant, notamment d'une seule pièce; et - le ressort se trouve axialement du côté des éléments de frottement opposé aux corps de roulement. Par ailleurs, l'invention a pour objet une colonne de direction d'un véhicule, du type comprenant un arbre de direction et un roulement, caractérisée en ce que l'arbre de direction comprend un module 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 perspective partiellement arrachée d'une colonne de direction selon l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe axiale d'un module de roulement de la colonne de direction de la Figure - la Figure 3 est une vue en coupe axiale d'un deuxième mode de réalisation d'un module de roulement selon l'invention; et - la Figure 4 est une vue en coupe axiale d'une variante d'un module de roulement selon l'invention. Sur la Figure 1 est représentée une partie d'une colonne de direction d'un véhicule, en particulier d'un véhicule automobile de tourisme, désignée par la référence générale 2. La colonne de direction 2 comprend un support 4, qui est fixé à la structure du véhicule, et un arbre de direction 6 qui s'étend suivant un axe central de direction X-X. Dans ce qui suit, les expressions axialement , circonférentiellement , et radialement seront utilisées par rapport à cet axe X-X. L'arbre de direction 6 définit une extrémité proximale 8, à laquelle est reliée le volant de direction non représenté, et une extrémité distale qui est reliée à un arbre intermédiaire relié à une crémaillère non représentée, comme ceci est connu en soi. L'arbre de direction 6 est monté mobile en rotation autour de l'axe X-X au moyen d'un roulement à billes connu 12 et d'un module de roulement 14. Le module de roulement 14 est représenté plus en détail sur la Figure 2. Ce module 14 est muni d'un dispositif de frottement 16 et d'un roulement à billes 18. Le dispositif de frottement 16 comporte une bague extérieure 20, qui est fixée au support 4, ainsi qu'une bague intérieure 22 qui est mobile en rotation par rapport à la bague extérieure 20 autour de l'axe X- X, et qui est solidaire en rotation avec l'arbre de direction 6. Le dispositif de frottement 16 comporte en outre deux anneaux de frottement extérieur 24, un anneau de frottement intérieur 26 ainsi qu'un ressort sous forme d'une rondelle Belleville 28. Les deux anneaux de frottement extérieur 24 sont fixés en rotation sur la bague extérieure 20 par l'intermédiaire de premières cannelures 30, et sont mobiles axialement en coulissement par rapport à cette bague 20. Les anneaux 24 sont fabriqués en un métal, tel que de l'acier. L'anneau de frottement intérieur 26 est fixé en rotation sur la bague intérieure 22 par l'intermédiaire de secondes cannelures 32, et est axialement mobile sur la bague intérieure 22. L'anneau 26 est fabriqué en matière synthétique, par exemple en polyamide. La bague extérieure 20 comporte une butée axiale proximale 34 contre laquelle s'applique l'un des anneaux 24 ainsi qu'une butée axiale distale 36 contre laquelle s'applique la rondelle Belleville 28. Les anneaux de frottement extérieur 24 et l'anneau de frottement 26 se chevauchent radialement, et les deux anneaux 24 s'appliquent de part et d'autre de l'anneau 26. La rondelle Belleville 28 s'applique sur l'un des anneaux 24, du côté opposé du roulement 18, et est adaptée pour appliquer de manière permanente une force prédéterminée axiale sur l'anneau 24. Le roulement à billes 18 comprend une piste extérieure 40, une piste intérieure 42, une pluralité de billes 44, une cage de maintien 46 des billes 44 ainsi qu'un manchon d'adaptation 48 en forme de cône s'appliquant sur la piste intérieure 42. Les billes 44 sont disposées entre les pistes 40 et 42. La bague extérieure 20 et la piste extérieure 40 sont fabriquées d'une seule pièce à partir d'un manchon embouti en métal. La bague intérieure 22 et le manchon d'adaptation 48 sont fabriqués d'une seule pièce, par exemple en matière plastique injectée. La piste intérieure 42 est une pièce séparée du manchon 48 et est un anneau embouti en tôle. Le module de roulement 14 fonctionne de la façon suivante. La rondelle Belleville 28 applique de manière permanente une force de précontrainte prédéterminée sur l'anneau de frottement 24, et pousse celui-ci axialement contre l'anneau de frottement 26 qui est sollicitée contre le second anneau 24. Ainsi, un couple de frottement circonférentiel prédéterminé est généré entre les anneaux 24 et l'anneau 26 et par conséquent entre la bague extérieure 20 et la bague intérieure 22. Des vibrations générées par les roues du véhicule sont ainsi amorties de manière prédéterminée et ne se propagent que peu sur le volant de direction. En outre, la fabrication intégrale de la bague 20 et de la piste 40 conduit à un assemblage facile et une fabrication économique du module de roulement 14. Sur la Figure 3 est représenté un deuxième mode de réalisation d'un module de roulement selon l'invention. Dans ce qui suit, uniquement les différences par rapport au module décrit en référence à la Figure 2 seront exposées. Les éléments analogues portent les mêmes références. Ce module 14 ne comporte pas de manchon d'adaptation 48. Par contre, la piste intérieure 42 est fabriquée d'une seule pièce avec la bague intérieure 22, ainsi facilitant la fabrication. Par ailleurs, ce module 14 ne comporte qu'un seul anneau de frottement extérieur 24, qui est disposé entre la rondelle Belleville 28 et l'anneau de frottement intérieur 26. En outre, la piste extérieure 40 est fabriquée en deux parties axiales, qui sont séparées de la bague extérieure 20. Selon la variante représentée à la Figure 4, un joint d'étanchéité 50 est disposé entre le roulement 18 et l'anneau de frottement 26 le plus près du roulement 18. Ce joint d'étanchéité 50 s'applique d'une part sur la bague extérieure 20 et d'autre part sur la bague intérieure 22, afin de préserver le dispositif 16 d'un contact avec un lubrifiant du roulement 18. Ce contact diminuerait les forces de frottement entre les anneaux 24 et 26. Le dispositif 16 comporte un second anneau de frottement intérieur 26. Ce dispositif 16 comporte en outre un poussoir 52, adapté pour transmettre une pression axiale du ressort 28 à la piste intérieure 42. Ce poussoir 52 a la forme d'un manchon cylindrique qui est fixé sur l'anneau intérieur 26 le plus près du roulement. En l'occurrence, il est venu de matière ce celui-ci. Le joint d'étanchéité 50 est disposé sur le poussoir 52, de telle sorte que le joint 50 s'applique sur la bague intérieure par l'intermédiaire du poussoir 52. Aussi, le dispositif peut comporter plus de deux anneaux de frottement extérieurs et plus de deux anneaux de frottement intérieurs. Le nombre d'anneaux de frottement est choisi en fonction de la surface de frottement nécessaire. D'une manière générale, les anneaux extérieurs et les anneaux intérieurs sont disposés d'une manière alternée dans le sens axial. Selon une variante non représentée, le dispositif de frottement peut également comprendre des anneaux de frottement extérieur et intérieur qui se chevauchent axialement par rapport à l'axe central, et qui sont munis d'un ressort qui est adapté pour appliquer la force de précontrainte radialement sur l'un des anneaux. Le module de roulement 14 peut s'adapter à tout ensemble mécanique où un amortisseur de vibrations en torsion est recherché, par exemple entre le moteur et l'embrayage d'un véhicule automobile. Le module selon l'invention permet de fournir un roulement ayant une force de torsion constante et prédéterminée. Selon une autre caractéristique générale, au moins l'un des éléments de frottement intérieur 26 et/ou extérieur 24 est axialement mobile par rapport à l'axe central X-X. Enfin, selon une autre caractéristique générale, le ressort 28 s'appuie, d'une part, contre la bague extérieure 20 et, d'autre part, contre l'élément de frottement extérieur 24. REVENDICATIONS 1. Dispositif de frottement, du type comprenant - une bague extérieure (20) d'axe central (X-X), - une bague intérieure (22) mobile en rotation par rapport à la bague extérieure (20) autour de l'axe central (X-X), caractérisé en ce qu'il comprend en outre - au moins un élément de frottement extérieur (24) fixé en rotation sur la bague extérieure (20), au moins un élément de frottement intérieur (26) fixé en rotation sur la bague intérieure (22) et s'appliquant contre l'élément de frottement extérieur (24), et - un ressort (28) adapté pour générer une force de précontrainte prédéterminée entre l'élément de frottement intérieur (26) et l'élément de frottement extérieur (24) de telle sorte qu'il génère un couple de frottement prédéterminé entre la bague extérieure (20) et la bague intérieure (22). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ou chaque élément de frottement extérieur (24) chevauche le ou chaque élément de frottement intérieur (26) radialement par rapport à l'axe central (X-X), et en ce que le ressort (28) est adapté pour appliquer la force de précontrainte axialement sur l'un des éléments de frottement (24, 26). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois éléments de frottement, dont au moins un élément de frottement intérieur (26) et au moins un élément de frottement extérieur (24), et en ce que les éléments de frottement intérieurs (26) et extérieurs (24) sont disposés dans le sens axial de manière alternée les uns derrière les autres. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ou chaque élément de frottement extérieur chevauche le ou chaque élément de frottement intérieur axialement par rapport à l'axe central (X- X), et en ce que le ressort est adapté pour appliquer la force de précontrainte axialement sur l'un des éléments de frottement. 5. Module, du type comprenant un roulement muni - d'une piste extérieure (40), - d'une piste intérieure (42), et - d'une pluralité de corps de roulement (44) disposés entre les pistes extérieure (40) et intérieure (42), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de frottement (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Module suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la piste extérieure (40) est reliée fixe en rotation autour de l'axe central (X-X) à la bague extérieure (20). 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bague extérieure (20) et la piste extérieure (40) sont fabriquées d'un seul tenant, notamment d'une seule pièce. 8. Module suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la piste intérieure (42) est reliée fixe en rotation autour de l'axe central (X-X) à la bague intérieure (22). 9. Module selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bague intérieure (22) et la piste intérieure (42) sont fabriquées d'un seul tenant, notamment d'une seule pièce. 10. Module selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le ressort (28) se trouve axialement du côté des éléments de frottement (24, 26) opposé aux corps de roulement (44). 11. Colonne de direction d'un véhicule, du type comprenant un arbre de direction (6) et un roulement (18), caractérisée en ce que l'arbre de direction comprend un module selon l'une quelconque des revendications 5 à 10.