FR2760496A1 - Agencement d'un arbre dans un support - Google Patents

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Abstract

L'arbre (12) est monté rotatif dans le support (14) par l'intermédiaire de moyens de roulement comprenant au moins un premier roulement (18) à contact oblique sollicité axialement dans un sens, par une force de rappel élastique, et dans un sens opposé au précédent, par une cale de poussée (28) portée par l'arbre (12) . Cette cale (28) est déplaçable axialement entre des première et seconde positions d'application d'une force contraire à celle de rappel. La grandeur de la force contraire est plus importante dans la seconde position de la cale (28) que dans la première position de cette cale (28) . La cale (28) est reliée à l'arbre par des moyens de liaison (32) coopérant par frottement avec l'arbre (12) .Application à une colonne de direction de véhicule automobile.

Description

La présente invention concerne un agencement d'un arbre dans un support.
Elle s'applique en particulier à l'agencement d'un arbre de colonne de direction de véhicule automobile dans un corps de colonne formant support.
On connait déjà dans l'état de la technique, notamment d'après US-A-4 979 834, un agencement d'un arbre dans un support, du type dans lequel l'arbre est monté rotatif dans le support par l'intermédiaire de moyens de roulement comprenant au moins un premier roulement à contact oblique sollicité axialement dans un sens, par une force de rappel élastique, et dans un sens opposé au précédent, par un manchon formant cale de poussée portée par l'arbre, cette cale étant déplaçable axialement entre des première et seconde positions d'application d'une force contraire à celle de rappel, la grandeur de cette force contraire étant plus importante dans la seconde position de la cale que dans la première position de cette cale.
Dans le cas d'une colonne de direction de véhicule automobile agencée selon l'enseignement du document cidessus, l'arbre de colonne est monté rotatif dans le corps de colonne, formant support, par l'intermédiaire d'une paire de roulements à contact oblique, inférieur et supérieur, monté en opposition dans le corps.
Le roulement inférieur est soumis à la force élastique de rappel qui est transmise au roulement supérieur par l'intermédiaire du corps de colonne. La cale de poussée permet de serrer axialement le roulement supérieur en s'opposant à la force de rappel.
L'arbre de colonne est assemblé avec le corps de colonne préalablement au montage de cette colonne dans le véhicule. Dans sa première position, la cale de poussée exerce sur le roulement supérieur un effort de serrage relativement limité mais suffisant pour garantir la cohésion de l'assemblage lors des opérations de manutention ou de transport de cette colonne de direction.
Après montage de la colonne de direction dans le véhicule, le volant est fixé sur l'extrémité supérieure de l'arbre, au contact de la cale de poussée, de manière à déplacer cette dernière vers sa seconde position. Dans cette seconde position, la cale exerce sur le roulement supérieur un effort de serrage important garantissant un assemblage solide de la colonne de direction dans le véhicule.
Les deux positions de la cale de poussée permettent donc de serrer axialement le roulement supérieur en deux temps, avant et après montage de cette colonne dans le véhicule.
Dans US-A-4 979 834, la cale de poussée est reliée à l'arbre par encliquetage d'une saillie annulaire interne de la cale dans une gorge annulaire externe de l'arbre. La largeur de la gorge est suffisante pour permettre le coulissement axial de la cale de poussée entre ses deux positions. De manière à garantir l'irréversibilité de la liaison par encliquetage, le roulement coopère par effet de coin avec une extrémité tronconique de la cale de poussée pour empêcher que la saillie de cette cale se déboîte de la gorge.
Les moyens de liaison de la cale de poussée avec l'arbre décrit dans US-A-4 979 834 ont notamment pour inconvénient de requérir une opération supplémentaire de travail de l'arbre pour former la gorge d'encliquetage, par exemple une opération d'usinage. De plus, cette gorge crée une zone de fragilisation de l'arbre.
L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus tout en permettant un serrage du roulement supérieur de colonne en deux temps correspondant à deux positions de la cale de poussée.
A cet effet, l'invention a pour objet un agencement d'un arbre dans un support, du type précité, caractérisé en ce que la cale est reliée à l'arbre par des moyens de liaison coopérant par frottement avec l'arbre.
Suivant des caractéristiques de différents modes de réalisation et variantes de l'invention
- les moyens de liaison comprennent un anneau de serrage élastique, notamment fendu, porté par la cale et entourant la surface interne de cette cale de manière à serrer cette surface interne sur la surface externe de l'arbre, le déplacement de la cale entre ses deux positions se faisant par glissement forcé de la surface interne de la cale sur la surface externe de l'arbre
- l'anneau de serrage est logé dans une gorge périphérique externe de la cale
- l'anneau de serrage est inséré dans la paroi de la cale
- les moyens de liaison comprennent un anneau de frottement, notamment en élastomère ou métallique, logé dans une gorge périphérique interne de la cale, coopérant par frottement avec la surface externe de l'arbre, le déplacement de la cale entre ses deux positions se faisant par glissement forcé de l'anneau de frottement sur la surface externe de l'arbre ;
- l'anneau de frottement est en élastomère et a une section transversale circulaire
- l'anneau de frottement est métallique, notamment fendu, et a une section transversale rectangulaire
- les moyens de liaison comprennent un prolongement annulaire emmanché à force sur l'arbre et relié à la cale par un raccord frangible, le déplacement de la cale entre ses deux positions se faisant par rupture forcée du raccord frangible
- le prolongement prolonge axialement une extrémité de la cale opposée au roulement
- les moyens de liaison comprennent une bague de retenue emmanchée à force sur l'arbre, s'étendant radialement dans un chambrage qui est ménagé dans la surface interne de la cale et qui est délimité par au moins une butée axiale coopérant avec la bague pour définir la première position de la cale, la dimension axiale du chambrage permettant le coulissement de la cale entre ses deux positions
- la bague de retenue est délimitée par une collerette d'extrémité d'un manchon de retenue entouré par la cale et emmanché à force sur l'arbre ;
- la bague de retenue a une section transversale rectangulaire
- la cale est fendue axialement
- la cale est munie d'une extrémité de contact avec le roulement de forme générale tronconique convergeant vers ce roulement, cette extrémité tronconique étant prolongée par un embout d'encliquetage de la cale sur le contour périphérique interne du roulement, de manière que la cale soit portée par le roulement
- la cale est en matériau synthétique ou métallique
- l'arbre et le support forment respectivement un arbre et un corps de colonne de direction de véhicule automobile.
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 dans lesquels
- les figures 1 et 2 sont des vues en coupe axiale d'un arbre de colonne de direction de véhicule automobile agencé, selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans un corps de cette colonne, la cale de poussée étant dans ses première et seconde positions respectivement
- la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1
- la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3
- la figure 5 est une vue similaire à la figure 3 d'une variante de réalisation des moyens de liaison de la cale de poussée selon le premier mode de réalisation
- les figures 6 et 7 sont des vues similaires aux figures 3 et 4 d'une autre variante de réalisation des moyens de liaison de la cale de poussée selon le premier mode de réalisation
- les figures 8 et 9 sont des vues similaires aux figures 1 et 2, dans lesquelles l'arbre est agencé dans le corps de colonne selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 est une vue similaire à la figure 8, d'une variante de réalisation des moyens de liaison de la cale de poussée selon le second mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 11 et 12 sont des vues similaires aux figures 1 et 2, dans lesquelles l'arbre est agencé dans le corps de colonne selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 13 et 14 sont des vues similaires aux figures 1 et 2, dans lesquelles l'arbre est agencé dans le corps de colonne selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 15 est une vue similaire à la figure 13 d'une variante de réalisation des moyens de liaison de la cale de poussée selon le quatrième mode de réalisation de l'invention.
On a représenté partiellement sur les figures 1 et 2 une colonne de direction 10 de véhicule automobile.
Cette colonne 10 comprend un arbre 12 agencé, selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans un corps tubulaire 14 de colonne formant support.
L'arbre 12 est monté rotatif, autour de son axe X, dans le corps 14 au moyen d'une paire de roulements, par exemple à billes, dits inférieur 16 et supérieur 18. Ces roulements 16,18 sont de type classique, à contact oblique, et sont montés de façon connue en soi en opposition dans les extrémités débouchantes du corps 14.
On reconnaît notamment sur la figure 1 les bagues métalliques extérieure BE et intérieure BI ainsi que la cage C en matériau synthétique de chaque roulement 16,18.
L'arbre 12 comporte une extrémité supérieure convergente 12S, destinée à porter un volant 20, et une extrémité inférieure 12I, destinée à être reliée à d'autres organes de direction du véhicule.
Le roulement inférieur 16 est soumis à la force élastique de rappel d'un ressort de poussée 22 entourant l'extrémité inférieure 12I de l'arbre.
Ce ressort 22 s'étend entre une bague d'appui 24 accrochée sur l'arbre 12 et un manchon 26, formant cale de poussée inférieure, monté coulissant axialement autour de l'arbre 12.
La cale inférieure 26, notamment en matériau synthétique ou métallique, est de préférence fendue axialement.
La cale inférieure 26 comporte une première extrémité formant siège pour le ressort 22 et une seconde extrémité, de forme générale tronconique, en contact avec la bague intérieure BI du roulement inférieur 16.
La force élastique de rappel du ressort 22 est transmise au roulement supérieur 18 par l'intermédiaire du corps 14 de colonne, de manière à solliciter axialement ce roulement supérieur 18 dans un premier sens, vers l'extrémité supérieure 12S de l'arbre.
Le roulement supérieur 18 est également sollicité dans un second sens, opposé au précédent, vers l'extrémité 12I de l'arbre, par un manchon supérieur 28 formant cale de poussée supérieure.
La cale supérieure 28 est montée déplaçable axialement autour de l'arbre 12, entre deux positions d'application d'une force contraire à celle de rappel.
Sur la figure 1, on a représenté la cale supérieure 28 dans une première position permettant l'assemblage de l'arbre 12 avec le corps 14 préalablement au montage de la colonne de direction dans le véhicule.
Sur la figure 2, on a représenté la cale supérieure 28 dans la seconde position, après déplacement d'une distance X, à partir de sa première position, vers l'extrémité inférieure 12I de l'arbre.
La cale supérieure 28 est déplacée vers cette seconde position, après montage de la colonne de direction 10 dans le véhicule, au moyen du volant 20, comme cela sera décrit par la suite.
Le déplacement de la cale supérieure 28 entre ses première et seconde positions comprime le ressort 22, si bien que la grandeur de la force contraire à celle de rappel exercée par la cale supérieure 28 est plus importante dans la seconde position de cette cale 28 que dans la première position de cette cale 28.
La cale supérieure 28, notamment en matériau synthétique, est fendue axialement pour permettre son montage sur l'arbre et le rattrapage des jeux entre la cale et les éléments avec laquelle elle est en contact.
La cale supérieure 28, qui est représentée plus en détail sur la figure 4, comporte une première extrémité de contact direct ou indirect avec le volant 20 et une seconde extrémité de contact avec le roulement supérieur 18. Cette seconde extrémité à une forme générale tronconique convergeant vers le roulement supérieur 18 et est prolongée par un embout 30 d'encliquetage de la cale 28 sur le contour périphérique interne de la bague intérieure BI du roulement supérieur 18. Ainsi, la cale supérieure 28 est portée par le roulement supérieur 18.
La cale supérieure 28 est reliée à l'arbre 12 par des moyens de liaison coopérant par frottement avec cet arbre 12.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, les moyens de liaison de la cale supérieure 28 comprennent un anneau de serrage élastique 32, porté par la cale supérieure 28 et entourant la surface interne de cette cale 28, de manière à serrer cette surface interne sur la surface externe de l'arbre 12.
Le déplacement de la cale supérieure 28 entre ses deux positions se fait par glissement forcé de la surface interne de la cale supérieure 28 sur la surface externe de l'arbre 12.
Sur les figures 1 à 4, on a représenté l'anneau 32 logé dans une gorge périphérique externe 34 ménagée dans la cale supérieure 28. L'anneau 32 est fendu, comme cela apparaît clairement sur la figure 3.
Sur la figure 5, on a représenté une variante dans laquelle l'anneau 32 est continu (non fendu).
Sur les figures 6 et 7, on a représenté une autre variante dans laquelle l'anneau fendu 32 est inséré dans la paroi de la cale supérieure 28.
La cale supérieure 28, déplaçable entre deux positions, permet de serrer le roulement supérieur 18 en deux temps.
Le premier temps correspond à l'assemblage de l'arbre 12 avec le corps 14 de colonne, préalablement au montage de cette colonne 10 dans le véhicule. La cale supérieure 28 est placée dans sa première position, de manière à serrer axialement le roulement supérieur 18 de façon relativement limitée mais suffisante pour garantir la cohésion de l'assemblage lors des opérations de manutention ou de transport de la colonne de direction 10.
Le deuxième temps correspond à la fixation du volant 20 sur l'extrémité supérieure 12S de l'arbre, après avoir monté la colonne de direction dans le véhicule. Le volant 20 est fixé, de façon connue en soi, par vissage d'une vis 36 sur un embout taraudé 38 prolongeant l'extrémité supérieure 12S de l'arbre. Au cours de ce vissage, le volant 20, en contact direct ou indirect avec la cale supérieure 28, pousse cette dernière vers sa seconde position en la forçant à glisser sur l'arbre 12 de manière à vaincre les forces de frottement retenant la bague supérieure 28 dans sa première position. On notera que ces forces de frottement doivent être maîtrisées pour ne pas entraver la fixation du volant 20.
Dans sa seconde position, la cale supérieure 28 exerce un effort de serrage important sur le roulement supérieur 18 de manière à garantir un assemblage solide de la colonne de direction.
Sur les figures 8 et 9, on a représenté l'arbre 12 agencé dans le corps 14 de colonne selon un second mode de réalisation de l'invention.
Dans ce cas, les moyens de liaison par frottement de la cale supérieure 28 avec l'arbre 12 comprennent un anneau de frottement 40 logé dans une gorge périphérique interne 42 ménagée dans la cale supérieure 28.
L'anneau 40 coopère par frottement avec la surface externe de l'arbre 12. Le déplacement de la cale supérieure 28 entre ses deux positions se fait par glissement forcé de l'anneau 40 sur la surface externe de l'arbre 12.
A titre d'exemple, l'anneau 40 représenté sur les figures 8 et 9 est en élastomère et a une section transversale circulaire.
En variante, l'anneau 40 peut être métallique, notamment fendu, et avoir une section transversale rectangulaire, comme cela est représenté sur la figure 10.
Dans le second mode de réalisation, le déplacement de la cale supérieure 28 entre ses deux positions se fait de façon analogue à ce qui a été décrit dans le premier mode de réalisation.
Sur les figures 11 et 12, on a représenté l'arbre 12 agencé dans le corps 14 de colonne selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Dans ce cas, les moyens de liaison par frottement de la cale supérieure 28 avec l'arbre 12 comprennent un prolongement annulaire 44 de cette cale supérieure 28.
Ce prolongement 44, relié à la cale supérieure 28 par un raccord frangible 46, est emmanché à force sur l'arbre. La cale supérieure 28, le prolongement 44 et le raccord 46 sont fabriqués d'une seule pièce.
A titre d'exemple, comme cela est représenté sur les figures 11 et 12, le prolongement 44 prolonge axialement une extrémité de la cale supérieure 28 opposée au roulement supérieur 18.
Comme dans les modes de réalisation précédents, la cale supérieure 28 est fendue axialement. Toutefois, le prolongement 44 est continu (non fendu).
On notera que le prolongement 44 est en retrait radialement par rapport à l'extrémité de la cale supérieure 28 à laquelle il est raccordé, de manière à permettre le contact du volant 20 avec cette extrémité de raccordement.
Lorsque le volant 20 est vissé sur l'arbre 12, l'effort exercé par ce volant 20 sur la cale supérieure 28 permet de séparer cette cale 28 du prolongement 44 par rupture du raccord frangible 46, comme cela est représenté sur la figure 12.
Après la rupture du raccord 46, le prolongement 44 reste sensiblement dans sa position initiale correspondant à la première position de la cale supérieure 28 alors que cette dernière se déplace vers sa seconde position.
On notera qu'après séparation d'avec la cale supérieure 28, le prolongement 44 est logé dans un chambrage interne 48 d'un moyeu 50 du volant en contact avec la cale supérieure 28.
Sur les figures 13 et 14, on a représenté l'arbre 12 agencé dans le corps 14 de colonne selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
Dans ce cas, les moyens de liaison par frottement de la cale supérieure 28 avec l'arbre 12 comprennent une bague de retenue 52, de préférence métallique, emmanchée à force sur l'arbre 12.
La bague 52 est délimitée, par exemple, par une collerette d'extrémité d'un manchon 54 emmanché à force sur l'arbre 12 et entouré par la cale supérieure 28, comme cela est représenté sur les figures 13 et 14.
Sur la figure 15, on a représenté une variante de réalisation de la bague de retenue 52. Dans cette variante la bague 52 a une section transversale rectangulaire.
La bague 52 s'étend radialement dans un chambrage 56 ménagé dans la surface interne de la cale supérieure 28. Ce chambrage 56 est délimité par au moins une butée axiale 58 coopérant avec la bague 52 pour définir la première position de la cale supérieure 28.
La dimension axiale du chambrage 56 permet le coulissement de la cale supérieure 28 entre sa première position, telle que représentée à la figure 13, et sa seconde position telle que représentée à la figure 14.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment.
En particulier, la cale inférieure 16 peut être remplacée par une cale identique à la cale supérieure 28, de manière à homogénéiser les différents éléments constituant une colonne de direction.
De plus, on notera que l'invention ne s'applique pas uniquement à une colonne de direction de véhicule, mais à tout agencement d'un arbre dans un support.
L'invention comporte de nombreux avantages.
En particulier, elle permet de relier la cale de poussée supérieure 28 à l'arbre 12, sans opération supplémentaire de travail de l'arbre, notamment sans usinage supplémentaire, ceci en permettant à cette cale de poussée de se déplacer entre deux positions pour pouvoir serrer axialement en deux temps le roulement en contact avec la cale.
De plus, la cale de poussée supérieure peut être éventuellement encliquetée dans le roulement correspondant, ce qui simplifie l'opération de montage de l'arbre dans les roulements du support.

Claims (16)

REVENDICATIONS
1.Agencement d'un arbre (12) dans un support (14), du type dans lequel l'arbre (12) est monté rotatif dans le support (14) par l'intermédiaire de moyens de roulement comprenant au moins un premier roulement (18) à contact oblique sollicité axialement dans un sens, par une force de rappel élastique, et dans un sens opposé au précédent, par un manchon formant cale de poussée (28) portée par l'arbre (12), cette cale (28) étant déplaçable axialement entre des première et seconde positions d'application d'une force contraire à celle de rappel, la grandeur de cette force contraire étant plus importante dans la seconde position de la cale (28) que dans la première position de cette cale (28), caractérisé en ce que la cale (28) est reliée à l'arbre (12) par des moyens de liaison (32 ;40 ;44 ;52) coopérant par frottement avec l'arbre (12).
2.Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent un anneau de serrage élastique (32), notamment fendu, porté par la cale (28) et entourant la surface interne de cette cale (28) de manière à serrer cette surface interne sur la surface externe de l'arbre (12), le déplacement de la cale (28) entre ses deux positions se faisant par glissement forcé de la surface interne de la cale (28) sur la surface externe de l'arbre (12).
3.Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau de serrage (32) est logé dans une gorge périphérique externe (34) de la cale (28).
4.Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau de serrage (32) est inséré dans la paroi de la cale (28).
5.Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent un anneau de frottement (40), notamment en élastomère ou métallique, logé dans une gorge périphérique interne (42) de la cale (28), coopérant par frottement avec la surface externe de l'arbre (12), le déplacement de la cale (28) entre ses deux positions se faisant par glissement forcé de l'anneau de frottement (40) sur la surface externe de l'arbre (12).
6.Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'anneau de frottement (40) est en élastomère et a une section transversale circulaire.
7.Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'anneau de frottement (40) est métallique, notamment fendu, et a une section transversale rectangulaire.
8.Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent un prolongement annulaire (44) de la cale (28) emmanché à force sur l'arbre (12) et relié à la cale (28) par un raccord frangible (46), le déplacement de la cale (28) entre ses deux positions se faisant par rupture forcée du raccord frangible (46).
9.Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le prolongement (44) prolonge axialement une extrémité de la cale (28) opposée au roulement (18).
10.Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent une bague de retenue (52) emmanchée à force sur l'arbre (12), s'étendant radialement dans un chambrage (56) qui est ménagé dans la surface interne de la cale (28) et qui est délimité par au moins une butée axiale (52) coopérant avec la bague (52) pour définir la première position de la cale (28), la dimension axiale du chambrage (56) permettant le coulissement de la cale (28) entre ses deux positions.
11.Agencement selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bague de retenue (52) est délimitée par une collerette d'extrémité d'un manchon de retenue (54) entouré par la cale (28) et emmanché à force sur l'arbre (12).
12. Agencement selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bague de retenue (52) a une section transversale rectangulaire.
13.Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cale (28) est fendue axialement.
14.Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cale (28) est munie d'une extrémité de contact avec le roulement (18) de forme générale tronconique convergeant vers ce roulement (18), cette extrémité tronconique étant prolongée par un embout (30) d'encliquetage de la cale (28) sur le contour périphérique interne du roulement (18), de manière que la cale (28) soit portée par le roulement (18).
15.Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cale (28) est en matériau synthétique ou métallique.
16.Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (12) et le support (14) forment respectivement un arbre et un corps de colonne de direction de véhicule automobile.
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