Brevet FR2935663A1 — publié le 20100312

SYSTEME DE DIRECTION EN PARTICULIER POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPRENANT UN VOLANT DE DIRECTION DONT LE MOYEU COMPORTE UN PERÇAGE 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 fines cannelures axiales, qui s'emboîtent de manière ajustée sur des cannelures correspondantes réalisées dans un perçage axiale du moyeu de volant. L'arbre de direction comprend juste 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 fines de liaison comportent généralement un détrompage angulaire. Certaines cannelures de l'arbre de direction sont modifiées, par exemple en laissant une partie pleine dans un espace entre deux cannelures. Le moyeu comporte aussi dans son perçage axial des modifications complémentaires, pour obtenir une position angulaire de montage du volant définie, par coopération des formes ainsi modifiées. Un inconvénient de ce dispositif de liaison, est que le détrompage angulaire n'est pas toujours efficace. Les opérateurs peuvent positionner le volant dans une mauvaise position en forçant dessus, avec l'aide de la visseuse serrant la vis de serrage axial, et en déformant la matière. Dans ce cas, un décalage trop important ne peut pas être rattrapé lors de la phase ultérieure de réglage du parallélisme des roues avant. Une variante de ce dispositif de liaison décrite notamment dans le document EP-B1-1164070, présente un arbre de direction comportant en partie supérieure une section transversale hexagonale, recevant un perçage correspondant du moyeu du volant. Un système de détrompage angulaire comprend une fine rainure axiale sur une face de l'hexagone, et une cannelure correspondante dans le perçage du volant. Un problème qui se pose est que dans ce cas aussi, la cannelure ayant une section transversale réduite, un opérateur peut en forçant déformer la matière, et réaliser un montage avec une mauvaise position angulaire. De plus, la fine rainure axiale est difficilement réalisable par un procédé simple et économique comme un martelage. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution efficace et économique à la liaison d'un volant de direction avec son arbre, empêchant un montage avec une mauvaise position angulaire. Elle propose à cet effet un système de direction en particulier pour véhicule automobile, comprenant un volant de direction dont le moyeu comporte un perçage qui s'emboîte sur la partie supérieure d'un arbre de direction avec un moyen de serrage axial, pour réaliser une liaison permettant de transmettre un couple, l'arbre de direction comportant une section transversale polygonale s'ajustant sur une forme correspondante du perçage du moyeu, caractérisé en ce que cette section polygonale comprend deux faces opposées plus larges que les autres. Un avantage du dispositif de direction suivant l'invention, est que les deux faces opposées plus large permettent de réaliser facilement un détrompage angulaire efficace, sur lequel on peut difficilement forcer pour réaliser un montage dans une mauvaise position. De plus le dispositif de direction selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la section polygonale de l'arbre de direction, comprend successivement en partant du haut, une partie droite, puis une partie conique s'ouvrant vers le bas. Avantageusement, la partie droite du moyeu se superpose axialement sur celle de l'arbre de direction, avec un petit jeu radial interposé entre les deux sections. La partie conique du moyeu peut avoir un angle de cône un peu plus grand que celui de l'arbre de direction. Dans un plan de coupe axiale, les parties coniques peuvent former un angle d'environ 12° par rapport à l'axe, la partie conique du moyeu ayant un angle supérieur d'environ 45' à celui de l'arbre de direction. Avantageusement, les sections polygonales de l'arbre de direction et du moyeu, sont octogonales. Avantageusement, une face de la section polygonale de l'arbre de direction, comporte un repère visuel. Avantageusement, le moyen de serrage axial comporte une vis axiale qui se visse dans un perçage taraudé de l'arbre de direction. Selon un procédé de fabrication économique, le moyeu du volant comprenant son perçage de section polygonale, est réalisé directement par injection sous pression de magnésium. Selon un autre procédé de fabrication économique, la section transversale polygonale de l'arbre de direction est obtenue par martelage à froid. 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 : - les figures la et 1 b présentent pour une liaison selon l'art antérieur, successivement une vue de côté et une vue de face d'un arbre de direction ; - la figure 2 est une vue partielle en perspective d'un volant comprenant une liaison selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective de l'extrémité supérieure de l'arbre de direction ; - la figure 4 est une vue partielle en perspective du moyeu du volant de direction, montrant le perçage ; - la figure 5 est une vue en coupe axiale de cette liaison. La figure 1 a représente vue de côté, un arbre de direction 2 comportant en partant de son extrémité supérieure, des cannelures axiales fines 4 qui se raccordent sur une partie conique 6 s'ouvrant vers le bas. L'extrémité inférieure de la partie conique 6 rejoint ensuite la partie cylindrique de l'arbre de direction 2. La figure 1 b présente la face d'extrémité de l'arbre de direction 2, comportant un perçage axial taraudé 10, et la série de cannelures fines 4. En trois points répartis suivant des angles différents, les cannelures comportent un détrompage 8 comprenant une partie pleine remplissant l'espace entre deux cannelures. Le moyeu de volant correspondant pour l'arbre de direction 2, comporte un perçage axial s'emboîtant sur l'extrémité de cet arbre, comprenant en partant du bas, une surface conique s'ajustant sur la partie conique 6 de cet arbre, puis une partie cylindrique comportant des cannelures axiales fines conjuguées. Les cannelures axiales conjuguées comportent aussi en trois points, une modification pour s'ajuster sur les détrompages 8 de l'arbre de direction. Après assemblage, une vis de serrage se vissant dans le perçage taraudé 10, vient serrer axialement le volant sur l'arbre de direction 2. Un problème qui se pose avec ces cannelures fines, est qu'on peut en insistant sur le volant, forcer sur les détrompages 8 et monter le volant dans une mauvaise position angulaire. Il faut alors le démonter en dehors de la chaîne d'assemblage du véhicule, et le remonter. Cette opération est longue et comporte des risques qualité, notamment pour le serrage de la vis de serrage axial qui n'est pas fait dans les conditions habituelles. La figure 2 présente un volant 20 comportant une jante 22 reliée à un moyeu 24, dont le perçage central s'ajuste sur l'extrémité d'un arbre de direction 40, comportant en parti supérieure une section transversale octogonale. Les figures 3 à 5 détaillent la liaison du volant 20 sur l'arbre de direction 40. La partie centrale du moyeu 24 du volant 20 représentée figure 4, comporte un perçage comprenant successivement en partant du bas, un rayon d'entrée, puis une partie conique 28 de longueur réduite se raccordant sur une partie droite 26 de longueur plus importante, ces deux parties ayant une section hexagonale se raccordant. L'extrémité de l'arbre de direction 40 comporte successivement en partant du haut, une partie droite 46 de longueur réduite se raccordant sur une partie conique 48 de longueur plus importante, ces deux parties ayant aussi une section octogonale se raccordant. On trouve enfin un cône circulaire de raccordement comportant un angle d'ouverture de 90°, réalisant un raccordement sur la partie cylindrique de l'arbre de direction 40. La partie droite 46 de l'arbre de direction 40, permet de réaliser un maintien préalable du volant 20, lors du montage. La section octogonale du perçage du moyeu 24, comporte deux faces planes 30 de l'octogone plus larges que les autres, qui permettent uniquement un montage avec un alignement sur deux faces correspondantes 50 plus larges aussi, de l'arbre de direction 40. Ces faces planes élargies 30, 50 constituent un détrompage efficace, la différence importante entre les petites et les grandes faces de l'octogone, ne permettant pas un montage différent, même en forçant. Par ailleurs, la face supérieure élargie 50 comporte sur son extrémité supérieure, une encoche centrale qui constitue un repère visuel. Le volant 22 ayant aussi un sens de montage facile à repérer, l'opérateur peut aisément éviter une erreur de montage de 180°. La liaison détaillée figure 5, comporte en partant de l'extrémité supérieure, une vis de serrage axial 60 comprenant un creux hexagonal d'entraînement, qui se visse dans le perçage axial taraudé 10 de l'arbre de direction 40 pour serrer le moyeu 24 sur cet arbre. La liaison comporte ensuite une zone où la partie droite 26 du moyeu 24 se superpose axialement sur celle 46 de l'arbre 40, avec un petit jeu radial interposé entre les deux sections. On trouve ensuite une zone où la partie droite du moyeu 26 qui continue, se superpose sur la partie conique 48 de l'arbre 40 qui commence. Du fait de la pente de la partie conique 48 de l'arbre 40, les deux surfaces se rejoignent et se serrent l'une sur l'autre, en un point de contact 62 qui se trouve proche du début de la partie conique 28 du moyeu 24. La liaison comporte ensuite une zone où le deux parties coniques se superposent, le cône 28 du moyeu 24 ayant une ouverture un peu plus grande que celui 48 de l'arbre 40. Dans le plan de coupe axiale, le cône 28 du moyeu 24 a par rapport à l'axe une pente de 12°15', et celui de l'arbre une pente de 11 °30'. De cette manière lors du serrage de la vis de serrage 60, les deux surfaces coniques 28, 48 se serrent axialement l'une sur l'autre, et par une légère déformation du moyeu 24, ces deux surfaces viennent appuyer l'une sur l'autre sur toute leur longueur de recouvrement. En fin de serrage de la vis de serrage 60, le moyeu 24 est en appui axial sur le cône circulaire de raccordement, assurant un blocage de ce moyeu. On obtient ainsi facilement une liaison sans jeu, des dispersions de fabrication sur les parties coniques notamment, étant rattrapées par l'appui sur le cône circulaire. D'une manière générale, l'octogone représente un bon compromis entre le nombre de faces d'appui et la réduction des contraintes, par rapport à d'autres polygones. Pour la fabrication de l'arbre de direction 40, avantageusement on prend un tube réalisé en acier roulé, soudé et étiré, la partie octogonale d'extrémité étant obtenue par martelage à froid. Le moyeu 24 du volant 22 est avantageusement réalisé par injection sous pression d'un magnésium, permettant d'obtenir les formes octogonales du perçage directement finies. REVENDICATIONS1 ù Système de direction en particulier pour véhicule automobile, comprenant un volant de direction (22) dont le moyeu (24) comporte un perçage qui s'emboîte sur la partie supérieure d'un arbre de direction (40) avec un moyen de serrage axial (60), pour réaliser une liaison permettant de transmettre un couple, l'arbre de direction (40) comportant une section transversale polygonale s'ajustant sur une forme correspondante du perçage du moyeu, caractérisé en ce que cette section polygonale comprend deux faces opposées (30, 50) plus larges que les autres. 2 ù Système de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section polygonale de l'arbre de direction (40), comprend successivement en partant du haut, une partie droite (46), puis une partie conique (48) s'ouvrant vers le bas. 3 ù Système de direction selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie droite (26) du moyeu (24) se superpose axialement sur celle (46) de l'arbre de direction (40), avec un petit jeu radial interposé entre les deux sections. 4 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie conique (28) du moyeu (24), a un angle de cône un peu plus grand que celui (48) de l'arbre de direction (40). 5 ù Système de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans un plan de coupe axiale, les parties coniques forment un angle d'environ 12° par rapport à l'axe, la partie conique (28) du moyeu (24) ayant un angle supérieur d'environ 45' à celui (48) de l'arbre de direction (40). 6 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sections polygonales de l'arbre de direction (40) et du moyeu (24), sont octogonales.7 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une face de la section polygonale de l'arbre de direction (40), comporte un repère visuel. 8 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de serrage axial comporte une vis axiale (60), qui se visse dans un perçage taraudé (10) de l'arbre de direction (40). 9 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu du volant (24) comprenant son perçage de section polygonale, est réalisé directement par injection sous pression de magnésium. 10 ù Système de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section transversale polygonale de l'arbre de direction (40), est obtenue par martelage à froid.