Brevet FR2935664A1 — publié le 20100312

SYSTEME DE DIRECTION EN PARTICULIER POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPRENANT UN ARBRE DE DIRECTION S'EMBOITANT DANS UN PERÇAGE D'UN MOYEU D'UN VOLANT La présente invention concerne un système de direction pour véhicule automobile, comprenant un arbre de direction de commande des roues directrices, recevant en partie supérieure un volant de direction. Les véhicules automobiles comportent un volant de direction manoeuvré par le conducteur, fixé en haut d'un arbre de direction relié dans sa partie inférieure, à un boîtier de direction appliquant sur les deux roues avant un angle de braquage pour assurer la direction du véhicule. Des joints de liaison peuvent être intercalés entre le volant et le boîtier de direction, pour relier plusieurs tronçons de l'arbre de direction suivant différents angles. Le volant de direction comporte un moyeu central relié par des bras à une jante de manoeuvre, qui est fixé généralement par des cannelures à l'extrémité supérieure de l'arbre de direction. L'arbre de direction comprend une succession de cannelures axiales, qui s'emboîtent de manière ajustée sur des cannelures correspondantes réalisées dans un perçage central du moyeu de volant. L'arbre de direction comprend en dessous des cannelures, une partie conique s'ouvrant vers le bas, qui s'ajuste sur un cône correspondant réalisé en dessous des cannelures du moyeu de volant. Une vis de serrage axial est vissée en bout de l'arbre de direction, pour serrer axialement les deux surfaces coniques l'une sur l'autre et réaliser par adhérence une liaison sans jeu entre le volant et la colonne de direction. Au montage il est nécessaire d'orienter le volant par rapport au boîtier de direction, pour obtenir une position définie de ce volant lors d'un roulage en ligne droite. Pour cela, les cannelures de liaison comportent généralement un détrompage angulaire, comprenant des formes complémentaires de l'arbre de direction et du moyeu, qui coopèrent. Un inconvénient de ce dispositif de liaison est que le volant étant un élément de sécurité, le montage de la vis de serrage est délicat, cette vis nécessitant un serrage sécurisé comportant une mesure précise du couple de serrage. Une variante de ce dispositif de liaison décrite notamment dans le document FR-A1-2710891, présente un arbre de direction comportant en partie supérieure des cannelures suivies d'une partie conique, qui s'emboîtent sur des formes correspondantes réalisées dans un perçage du moyeu du volant. Le moyeu du volant comporte une vis radiale qui applique une force sur un coin s'enfonçant dans une rainure transversale de l'arbre de direction, comprenant une pente par rapport à un plan transversal. Le coin exerce ainsi une force axiale sur les parties coniques, pour réaliser une liaison sans jeu. Un problème qui se pose est que le serrage de la vis radiale est toujours une opération de sécurité, nécessitant une mesure du couple de serrage. Une visseuse adaptée comportant des moyens de mesure, qui est relativement onéreuse, est nécessaire. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution efficace et facile à mettre en oeuvre, pour une liaison sécurisée d'un volant de direction avec son arbre. Elle propose à cet effet une colonne direction en particulier pour véhicule automobile, comprenant un arbre de direction s'emboîtant dans un perçage d'un moyeu d'un volant de direction, avec des formes axiales complémentaires assurant un entraînement en rotation, caractérisée en ce que l'arbre de direction comporte axialement en bout un cône d'entrée, puis une rainure transversale dans laquelle vient s'ajuster un jonc solidaire du moyeu du volant, comportant une élasticité radiale. Un avantage du dispositif de direction suivant l'invention, est que le volant de direction peut être rapidement assemblé de manière sûre en le poussant simplement sur l'arbre de direction, le cône d'entrée de l'arbre de direction écartant le jonc de l'axe, et le clipsage élastique de ce jonc dans la rainure garantissant un maintien axial de ce volant. De plus le dispositif de direction selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le jonc élastique a une forme générale en � U �, comprenant deux bras latéraux qui peuvent s'écarter par déformation élastique, encadrant symétriquement une partie centrale de liaison. La partie centrale de liaison du jonc élastique, peut être maintenue par un moyen de fixation du moyeu. Avantageusement, le moyeu du volant comporte un passage axial libre entre les extrémités des bras latéraux du jonc, permettant le passage d'un outil d'écartement de ces extrémités. Avantageusement, la rainure transversale est circulaire. Selon une caractéristique de l'invention, le flanc supérieur de la rainure transversale a une surface conique, qui s'ouvre vers le haut de l'arbre de direction. Lors de l'ajustement du jonc élastique dans la rainure transversale, ce jonc prenant appui sur le flanc incliné de cette rainure, peut serrer axialement le moyeu sur une partie conique de l'arbre de direction. Selon une disposition particulière, les formes axiales complémentaires assurant un entraînement en rotation entre l'arbre de direction et le moyeu du volant, comportent une section transversale polygonale. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente en perspective un volant fixé sur une colonne de direction, selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue de côté de la vis de serrage axial ; - la figure 3 est une vue partielle en perspective du moyeu d'un volant de direction, comprenant une liaison suivant l'invention ; - les figures 4 et 5 sont des vues de détail de cette liaison. La figure 1 représente un volant de direction 1 comprenant une jante 2 reliée par 3 branches à un moyeu 4, comportant un perçage axial s'emboîtant sur l'extrémité supérieure d'un arbre de direction 6. L'arbre de direction 6 est guidé dans un support 8, qui est fixé à la caisse du véhicule par un moyen permettant de régler sa hauteur. L'arbre de direction 6 comporte en partant de son extrémité supérieure, des cannelures axiales qui se raccordent sur une partie conique s'ouvrant vers le bas, puis une partie cylindrique formant un arbre long. Le moyeu 4 du volant 2 comporte en son centre un perçage comprenant des cannelures axiales et une partie conique, qui s'ajustent sur les cannelures et la partie conique de l'arbre de direction 6. La face d'extrémité de l'arbre de direction 2 comporte un perçage axial taraudé, recevant après assemblage une vis de serrage 10 pour serrer axialement le volant 2 sur cet arbre de direction. La vis de serrage axial 10 détaillée figure 2, comporte vers l'avant une partie cylindrique de pilotage 12 pour la mise en place, puis une partie filetée 14 comportant sur une certaine longueur, une enduction d'un produit de blocage assurant un blocage après séchage. La tête de la vis 16 comporte une empreinte axiale hexagonale creuse, permettant le serrage par une clé. Le serrage de la vis de serrage axial 10 nécessite par exemple un couple de serrage de 35Nm, avec une tolérance de +/-15%. Ce couple doit être contrôlé pour garantir la qualité de la liaison, par une visseuse spéciale comprenant une mesure du couple et de l'angle de serrage, et un enregistrement des mesures réalisées. De plus en cas de démontage pour une opération de maintenance par exemple, le remontage est délicat et comporte des risques, notamment pour le serrage de la vis de serrage axial 10 qui n'est pas fait dans les conditions de la première monte. Les figures 3 à 5 détaillent la liaison suivant l'invention, d'un volant 21 sur un arbre de direction 30. Le volant 21 comporte une jante 2 reliée au moyeu 24, dont le perçage central s'ajuste sur l'extrémité de l'arbre de direction 30. L'extrémité de l'arbre de direction 30 comporte successivement en partant du haut, un cône d'entrée 36 se terminant par une rainure circulaire transversale 38, puis une partie droite 34 comportant des cannelures axiales, et enfin une partie conique 32. On notera que la face avant de l'arbre de direction 30, ne comporte pas de perçage axial taraudé. La partie centrale du moyeu 24 du volant 21, comporte un perçage comprenant successivement en partant du bas, un rayon d'entrée, puis des cannelures axiales s'ajustant sur les formes correspondantes de l'arbre de direction 30. Les cannelures axiales comportent aussi un détrompage angulaire, assurant une position définie du volant de direction 21. La partie centrale du moyeu 24 comporte de plus au dessus des cannelures axiales, une fente transversale recevant un jonc 22 réalisé dans un fil métallique faisant ressort. Le jonc 22 a une forme générale en � U �, la partie centrale de liaison de ce U étant maintenue par deux petites pattes de clipsage 28 du moyeu 24, et les deux bras latéraux encadrant symétriquement l'extrémité de l'arbre de direction 30. Les bras latéraux du jonc 22 sont au repos resserrés l'un vers l'autre, étant en appui sur deux butées radiales 26. Ces bras peuvent s'écarter l'un de l'autre par déformation élastique, suivant un petit mouvement radial. Lors de la mise en place du volant 21 sur l'arbre de direction 30, le moyeu 24 est axialement enfoncé sur cet arbre, le cône d'entrée 36 s'introduisant entre les deux bras latéraux du jonc 22, pour progressivement les écarter jusqu'à une position 22a. A ce moment le jonc 22 arrive axialement en bout du cône d'entrée 36, et se resserre brutalement, les bras latéraux tombant dans la rainure circulaire 38 suivant une position 22b, pour assurer un verrouillage axial du volant 21. Avantageusement, le flanc supérieur de la rainure transversale 38 forme un cône axial s'ouvrant vers le haut de l'arbre de direction 30 et comprenant un grand angle d'ouverture, pour assurer lors de la chute des bras latéraux du jonc 22 dans la rainure 38, un serrage axial du moyeu 24 vers le bas par appui de ces bras latéraux sur ce flanc supérieur incliné. Pour maintenir avec le jonc élastique 22 une charge axiale sur le moyeu 24, les bras latéraux de ce jonc ne descendent pas au fond de la rainure. De cette manière, on peut plaquer axialement en permanence le rayon d'entrée du perçage du moyeu 24, sur la partie conique correspondante 32 de l'arbre de direction 30, est assurer une liaison rattrapant constamment un éventuel jeu. On réalise ainsi une mise en place rapide et simple du volant 21, comportant un maintien efficace par clipsage qui ne nécessite pas de contrôle de serrage, ni d'outillage de montage spécifique. De plus, au montage cette liaison ne nécessite pas de pièce rapportée comme une vis de serrage axial, le jonc 22 étant déjà installé sur le volant 21. Pour le démontage du volant 21, on introduit axialement un outil par le haut ou le bas, entre les extrémités des bras latéraux du jonc 22, le moyeu 24 comportant un passage axial libre entre ces extrémités. On écarte avec cet outil les extrémités du jonc 22 dans une position 22a pour les sortir radialement de la rainure transversale 38. Ensuite en tirant sur le volant 21, on le fait coulisser axialement pour le dégager de l'arbre de direction 30, le jonc élastique 22 restant en place sur le moyeu 24. D'une manière générale, les formes axiales complémentaires de liaison entre l'arbre de direction 30 et le moyeu 24 du volant 21, peuvent être variées. Elles peuvent comprendre notamment une section transversale polygonale, comportant une bonne tenue aux sollicitations en endurance d'un couple alterné. REVENDICATIONS1 ù Système de direction en particulier pour véhicule automobile, comprenant un arbre de direction (30) s'emboîtant dans un perçage d'un moyeu (24) d'un volant de direction (21), avec des formes axiales complémentaires assurant un entraînement en rotation, caractérisée en ce que l'arbre de direction (30) comporte axialement en bout un cône d'entrée (36), puis une rainure transversale (38) dans laquelle vient s'ajuster un jonc (22) solidaire du moyeu (24) du volant, comportant une élasticité radiale. 2 ù Système de direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que le jonc élastique (22) a une forme générale en � U �, comprenant deux bras latéraux qui peuvent s'écarter par déformation élastique, encadrant symétriquement une partie centrale de liaison. 3 ù Système de direction selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie centrale de liaison du jonc élastique (22), est maintenue par un moyen de fixation (28) du moyeu (24). 4 ù Système de direction selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le moyeu (24) du volant (21) comporte un passage axial libre entre les extrémités des bras latéraux du jonc (22), permettant le passage d'un outil d'écartement de ces extrémités. 5 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rainure transversale (38) est circulaire. 6 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le flanc supérieur de la rainure transversale (38) a une surface conique, qui s'ouvre vers le haut de l'arbre de direction (30). 7 ù Système de direction selon la revendication 6, caractérisée en ce que lors de l'ajustement du jonc élastique (22) dans la rainure transversale (38), ce jonc prenant appui sur le flanc incliné de cette rainure, serreaxialement le moyeu (24) sur une partie conique (32) de l'arbre de direction (30). 8 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les formes axiales complémentaires assurant un entraînement en rotation entre l'arbre de direction (30) et le moyeu (24) du volant (21), comportent une section transversale polygonale.