FR2860469A1 - Bearing module for steering column of motor vehicle, has locking sleeve including groove tread, and bearing placed at proximal end of sleeve, where module is preassembled on steering shaft during assembling of steering column - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un module de roulement pour colonne deThe present invention relates to a bearing module for a column of
direction d'un véhicule, du type comprenant un roulement qui comprend une piste extérieure et une piste intérieure entre lesquelles sont interposées des direction of a vehicle, of the type comprising a bearing which comprises an outer race and an inner race between which are interposed
corps de roulement.rolling body.
Elle s'applique notamment aux colonnes de direction de véhicules automobiles. It applies in particular to the steering columns of motor vehicles.
On connaît des colonnes de direction de véhicules automobiles pourvues d'un dispositif antivol. Ces colonnes de direction comprennent un arbre de direction qui est rotatif dans un support au moyen de plusieurs roulements. Motor vehicle steering columns provided with an anti-theft device are known. These steering columns comprise a steering shaft which is rotatable in a support by means of several bearings.
Le dispositif antivol comprend un manchon fixé sur l'arbre de direction au moyen d'une bague ondulée de tolérance. Le manchon est muni extérieurement de plusieurs évidements dans lesquelles peut s'engager un doigt de blocage d'une serrure. The antitheft device comprises a sleeve fixed on the steering shaft by means of a corrugated ring of tolerance. The sleeve is provided externally with several recesses in which can engage a locking finger of a lock.
Le manchon et les roulements sont fabriqués séparément. Lors de l'assemblage de la colonne de direction, le manchon et les roulements sont montés les uns après les autres sur l'arbre de direction. En conséquence, les colonnes de direction ont un coût d'assemblage important. Par ailleurs, l'arbre de direction doit respecter des faibles tolérances, afin de garantir un positionnement correct du manchon par rapport aux roulements et de garantir le fonctionnement correct de la colonne de direction. The sleeve and the bearings are manufactured separately. When assembling the steering column, the sleeve and the bearings are mounted one after the other on the steering shaft. As a result, the steering columns have a large assembly cost. In addition, the steering shaft must comply with low tolerances, to ensure proper positioning of the sleeve relative to the bearings and to ensure the correct operation of the steering column.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients cités, et de proposer un module de roulement pour colonne de direction qui rende l'assemblage de la colonne de direction économique. The present invention aims to overcome the drawbacks mentioned, and to provide a steering column bearing module that makes the assembly of the steering column economic.
A cet effet l'invention a pour objet un module de roulement du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un manchon de blocage définissant un axe et muni d'au moins un évidement de réception d'un doigt de blocage en rotation autour de l'axe, et en ce que la piste intérieure est portée par le manchon de blocage. For this purpose the invention relates to a rolling module of the aforementioned type, characterized in that it further comprises a locking sleeve defining an axis and provided with at least one receiving recess of a locking pin in rotation about the axis, and in that the inner race is carried by the locking sleeve.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques 5 suivantes. According to particular embodiments, the invention comprises one or more of the following features.
- la piste intérieure est constituée par une surface du manchon de blocage, et est formée d'une seule pièce avec celui-ci; - la piste intérieure est formée par au moins un élément rapporté, fixé sur le manchon de blocage; - l'élément rapporté comprend deux anneaux, dont chacun forme une semi piste intérieure; - l'élément rapporté comprend un seul anneau; - l'élément rapporté comprend un anneau en tôle 15 emboutie; - l'élément rapporté comprend un anneau massif; et - le manchon de blocage comporte une surface intérieure, et le module comprend une bague de tolérance disposée sur la surface intérieure du manchon de blocage. - The inner race is formed by a surface of the locking sleeve, and is integrally formed therewith; - The inner race is formed by at least one insert, fixed on the locking sleeve; the insert comprises two rings, each of which forms an inner semi-track; the insert comprises a single ring; the insert comprises a stamped sheet metal ring; the insert element comprises a solid ring; and - the locking sleeve has an inner surface, and the module comprises a tolerance ring disposed on the inner surface of the locking sleeve.
L'invention a en outre pour objet une colonne de direction d'un véhicule, du type comprenant un arbre de direction, au moins un roulement et un manchon de blocage en rotation de l'arbre de direction, caractérisée en ce que le manchon de blocage et le roulement sont formés par un module de roulement tel que défini ci-dessus. The invention further relates to a steering column of a vehicle, of the type comprising a steering shaft, at least one bearing and a locking sleeve in rotation of the steering shaft, characterized in that the sleeve of blocking and rolling are formed by a bearing module as defined above.
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 perspective partiellement arrachée d'un module de roulement de la colonne de direction de la Figure 1; - les Figures 3 à 5 sont des vues de côté 5 partiellement arrachées de trois variantes du module de roulement selon l'invention; et - la Figure 6 est une vue en perspective partiellement arrachée d'un module de roulement selon une quatrième variante de l'invention. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic perspective view partly broken away from a steering column according to the invention; Figure 2 is a partially cutaway perspective view of a bearing module of the steering column of Figure 1; Figures 3 to 5 are partially broken away side views of three variants of the rolling module according to the invention; and - Figure 6 is a partially cutaway perspective view of a rolling module according to a fourth variant of the 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. In Figure 1 is shown a portion of a steering column of a vehicle, particularly a passenger car, designated by the general reference 2.
La colonne de direction 2 comprend un support 4, qui est fixé à la caisse du véhicule, et un arbre de direction 6 en deux parties 6A et 6B qui s'étend suivant un axe de direction X-X. Dans ce qui suit, les expressions axialement et radialement seront utilisées par rapport à cet axe X-X. The steering column 2 comprises a support 4, which is fixed to the vehicle body, and a two-part steering shaft 6A and 6B which extends along a direction axis X-X. In what follows, the expressions axially and radially will be used with respect to this axis X-X.
L'arbre de direction 6 définit une extrémité proximale 8, à laquelle est relié le volant de direction non représenté, et une extrémité distale 10 qui est reliée à une bielle de direction, comme ceci est connu en soi. The steering shaft 6 defines a proximal end 8, to which is connected the steering wheel not shown, and a distal end 10 which is connected to a steering rod, as is known per se.
L'arbre de direction 6 est monté mobile en rotation 25 autour de l'axe XX au moyen d'un roulement à billes connu 12 et d'un module de roulement 16. The steering shaft 6 is rotatably mounted about the axis XX by means of a known ball bearing 12 and a bearing module 16.
Le roulement à billes 12 est disposé à proximité de l'extrémité distale 10, tandis que le module de roulement 16 est situé à proximité de l'extrémité proximale 8 de l'arbre de direction 6. The ball bearing 12 is disposed near the distal end 10, while the bearing module 16 is located near the proximal end 8 of the steering shaft 6.
La colonne de direction 2 comprend en outre une serrure 20 adaptée pour bloquer en rotation l'arbre de direction 6 par rapport au support 4. A cet effet, la serrure 20 comprend un doigt de blocage 22 radialement 2860469 4 mobile entre une position sortie de blocage et une position rétractée de libération de l'arbre 6. Le doigt 22 est commandé entre ses deux positions au moyen d'une clé de contact non représentée. The steering column 2 further comprises a lock 20 adapted to lock the steering shaft 6 in rotation with respect to the support 4. For this purpose, the lock 20 comprises a radially locking pin 22 movable between an outgoing position of blocking and a retracted release position of the shaft 6. The finger 22 is controlled between its two positions by means of a not shown contact key.
Le module de roulement 16 est montré plus en détail sur la Figure 2. Il comprend un manchon de blocage 24, une bague de tolérance 26 et un roulement à billes 28. The bearing module 16 is shown in more detail in FIG. 2. It comprises a locking sleeve 24, a tolerance ring 26 and a ball bearing 28.
Le manchon 24 a une forme générale de cylindre creux d'axe X-X et comporte des extrémités proximale 30 et distale 32 correspondantes aux extrémités 8, 10 de l'arbre de direction 6. Le diamètre intérieur du manchon 24 est légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'arbre de direction 6 à l'emplacement du manchon 24. The sleeve 24 has the general shape of a hollow cylinder of axis XX and has proximal and distal ends 32 corresponding to the ends 8, 10 of the steering shaft 6. The inside diameter of the sleeve 24 is slightly greater than the outside diameter of the steering shaft 6 at the location of the sleeve 24.
Le manchon 24 comporte extérieurement à son extrémité distale 32 une pluralité de rainures de blocage 34 axialement ouvertes. Elles sont également ouvertes radialement vers l'extérieur. Lorsque le doigt de blocage 22 est dans sa position de blocage, il s'étend dans l'une des rainures 34, tandis que dans sa position de libération, il s'étend entièrement en dehors des rainures 24 La bague de tolérance 26 est une bague en tôle ondulée en acier à ressort. Elle est disposée dans une partie axiale 36 étagée de la surface intérieure du manchon 24. Cette partie étagée 36 est formée par un sur-alésage. A l'état non assemblé, la bague 26 a un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur de la partie étagée 36 du manchon 24, et un diamètre intérieur inférieur au diamètre extérieur de l'arbre de direction 6. Ainsi, la bague de tolérance 26 est adaptée pour transmettre un couple en rotation entre le manchon 24 et l'arbre 6, sans mouvement relatif entre ces deux composants. Lorsqu'un couple prédéterminé est dépassé, la bague 26 permet une rotation relative de l'arbre 6 par rapport au manchon 24. The sleeve 24 has externally at its distal end 32 a plurality of axially open locking grooves 34. They are also open radially outward. When the locking pin 22 is in its locking position, it extends in one of the grooves 34, while in its release position, it extends entirely outside the grooves 24 The tolerance ring 26 is a corrugated sheet steel ring. It is disposed in an axial portion 36 stepped of the inner surface of the sleeve 24. This stepped portion 36 is formed by an over-bore. In the unassembled state, the ring 26 has an outside diameter greater than the inside diameter of the stepped portion 36 of the sleeve 24, and an inside diameter smaller than the outside diameter of the steering shaft 6. Thus, the tolerance ring 26 is adapted to transmit a torque in rotation between the sleeve 24 and the shaft 6, without relative movement between these two components. When a predetermined torque is exceeded, the ring 26 allows a relative rotation of the shaft 6 with respect to the sleeve 24.
Le roulement 28 est disposé à l'extrémité proximale 30 du manchon 24, du côté opposé aux rainures 34. Le roulement 28 comprend une piste intérieure 40, une piste extérieure 42, des billes de roulement 44, des éléments de précharge 46 et une enveloppe extérieure 48. The bearing 28 is disposed at the proximal end 30 of the sleeve 24, on the opposite side to the grooves 34. The bearing 28 comprises an inner race 40, an outer race 42, rolling balls 44, preloading elements 46 and an envelope outdoor 48.
La piste intérieure 40 est formée par une gorge circulaire ménagée dans le manchon 24. Elle est donc formée d'une seule pièce avec le manchon 24. The inner track 40 is formed by a circular groove formed in the sleeve 24. It is thus formed in one piece with the sleeve 24.
La piste extérieure 42 comprend deux anneaux 50 en tôle emboutie dont chacun forme une demi piste extérieure inclinée par rapport à l'axe X-X et dirigées l'une vers l'autre. The outer track 42 comprises two rings 50 in stamped sheet metal, each of which forms an outer half-slope inclined with respect to the axis X-X and directed towards one another.
Les éléments de précharge 46 sont deux anneaux 52 en élastomère dont chacun sollicite l'une des demi pistes axialement contre les billes de roulement 44 afin d'éliminer un jeu éventuel entre le billes 44 et les pistes 40, 42. The precharging elements 46 are two rings 52 made of elastomer each of which urges one of the half-tracks axially against the rolling balls 44 in order to eliminate any play between the ball 44 and the tracks 40, 42.
L'enveloppe extérieure 48 est une bague en tôle ayant une section longitudinale en forme de C, ouverte vers la piste intérieure 40. L'enveloppe 48 entoure les billes de roulement 44, la piste extérieure 42 et les éléments de précharge 46 et les maintient sur le manchon 24. The outer casing 48 is a sheet metal ring having a C-shaped longitudinal section, open towards the inner track 40. The casing 48 surrounds the bearing balls 44, the outer track 42 and the preloading members 46 and maintains them. on the sleeve 24.
Lors de l'assemblage de la colonne de direction 2, le module 16 est préassemblé sur l'arbre de direction 6 et celui-ci est monté dans le support 4. Le manchon 24 et le roulement 28 sont donc montés en une seule opération simple, ce qui rend l'assemblage rapide et peu coûteux. When assembling the steering column 2, the module 16 is preassembled on the steering shaft 6 and it is mounted in the support 4. The sleeve 24 and the bearing 28 are mounted in a single simple operation. , which makes assembly quick and inexpensive.
De plus, le roulement 28 et les rainures 34 sont disposés sur le manchon 24. Les tolérances de fabrication de l'arbre de direction 6 n'ont donc pas d'influence néfaste sur la position du roulement 28 par rapport aux rainures 34. En conséquence, les tolérances de fabrication de l'arbre 6 peuvent être importantes. In addition, the bearing 28 and the grooves 34 are arranged on the sleeve 24. The manufacturing tolerances of the steering shaft 6 therefore have no detrimental influence on the position of the bearing 28 with respect to the grooves 34. Accordingly, the manufacturing tolerances of the shaft 6 can be important.
En outre, la piste intérieure 40 est liée à l'arbre 6 par l'intermédiaire de la bague de tolérance 26. Lorsque l'arbre 6 est sollicité au cours d'un accident, l'effort qui lui est appliqué est intégralement transmis au manchon 24 par l'intermédiaire de la bague de tolérance 26, jusqu'à un seuil de glissement très supérieur aux efforts spécifiés habituellement par les constructeurs automobiles. L'effort est ensuite transmis au corps de colonne 4 par l'intermédiaire des éléments de roulement 44 et de la partie extérieure du roulement, constituée par la piste 42, les éléments 46 et l'enveloppe 48, assurant une bonne stabilité de l'arbre de colonne de direction lors d'un accident. In addition, the inner track 40 is connected to the shaft 6 via the tolerance ring 26. When the shaft 6 is stressed during an accident, the effort that is applied to it is fully transmitted to the sleeve 24 through the tolerance ring 26, to a sliding threshold much higher than the efforts usually specified by the car manufacturers. The force is then transmitted to the column body 4 via the rolling elements 44 and the outer part of the bearing, consisting of the track 42, the elements 46 and the envelope 48, ensuring a good stability of the steering column shaft in an accident.
L'intégration du roulement au manchon permet de minimiser l'encombrement axial total de ces deux composants sans dégrader leur fonctionnalité, et ainsi de rendre plus facile leur intégration dans la colonne de direction. Le module 16 est donc particulièrement adapté pour être monté sur l'extrémité distale de l'arbre de direction 6, étant donné qu'à cet emplacement l'espace disponible est limité. The integration of the bearing to the sleeve makes it possible to minimize the total axial space requirement of these two components without degrading their functionality, and thus to make their integration in the steering column easier. The module 16 is therefore particularly adapted to be mounted on the distal end of the steering shaft 6, since at this location the available space is limited.
Les Figures 3 à 5 montrent le manchon 24 et la piste intérieure 40 de variantes du module de roulement 16 selon l'invention. Dans ce qui suit uniquement les différences par rapport au module décrit en référence aux Figures 1 et 2 seront expliquées. Les éléments analogues portes les mêmes références. Figures 3 to 5 show the sleeve 24 and the inner race 40 variants of the bearing module 16 according to the invention. In what follows only the differences with respect to the module described with reference to Figures 1 and 2 will be explained. The analogous elements carry the same references.
La variante de la Figure 3 comprend un manchon 24 ayant une extrémité proximale 30 étagée. La piste intérieure 40 est formée par deux anneaux 60, 62 en tôle emboutie. Chaque anneau 60, 62, constitue une demi piste intérieure inclinée par rapport à l'axe X-X et dirigée l'une vers l'autre. Chacun des anneaux 60, 62 est axialement ouvert d'un seul côté et leurs côtés ouverts sont dirigés dans des sens opposés. Les anneaux 60, 62 sont rapportés et frettés sur le manchon 24. The variant of Figure 3 comprises a sleeve 24 having a stepped proximal end. The inner track 40 is formed by two rings 60, 62 in stamped sheet. Each ring 60, 62 constitutes an inner half track inclined with respect to the X-X axis and directed toward each other. Each of the rings 60, 62 is axially open on one side and their open sides are directed in opposite directions. The rings 60, 62 are attached and shrunk onto the sleeve 24.
La variante de la Figure 4 comprend un manchon 24 identique à celui de la variante de la Figure 3. La piste intérieure 40 est formée par une gorge annulaire ménagée dans un anneau unique 64 massif. L'anneau 64 est fretté sur le manchon 24. The variant of Figure 4 comprises a sleeve 24 identical to that of the variant of Figure 3. The inner race 40 is formed by an annular groove in a single ring 64 massive. The ring 64 is shrunk onto the sleeve 24.
La variante de la Figure 5 comprend un manchon 24 identique à celui de la Figure 3. La piste intérieure 40 du roulement 28 est constituée par deux anneaux massifs 66, 68, dont chacun comporte une demi piste intérieure, analogue aux anneaux 60, 62 du module de la Figure 3. The variant of Figure 5 comprises a sleeve 24 identical to that of Figure 3. The inner race 40 of the bearing 28 is constituted by two solid rings 66, 68, each having an inner half-track, similar to the rings 60, 62 of the module of Figure 3.
La Figure 6 montre une quatrième variante du module de roulement 16 selon l'invention, la représentation correspondant essentiellement à celle de la Figure 2. FIG. 6 shows a fourth variant of the rolling module 16 according to the invention, the representation essentially corresponding to that of FIG. 2.
La piste extérieure 42 est formée par une gorge annulaire 70 ménagée dans un anneau massif 72, ainsi remplaçant les demi pistes extérieures 50, les éléments de précharge 46 et l'enveloppe 48 du module 16 des Figures 1 et 2. The outer race 42 is formed by an annular groove 70 formed in a solid ring 72, thus replacing the outer half-tracks 50, the precharging elements 46 and the casing 48 of the module 16 of FIGS. 1 and 2.
De plus, le manchon 24 est dépourvu d'une partie étagée 30 et a une forme cylindrique a section transversale identique. sur la totalité de l'extrémité axiale portant le roulement. In addition, the sleeve 24 is devoid of a stepped portion 30 and has a cylindrical shape with the same cross section. over the entire axial end bearing the bearing.
Par ailleurs, les billes de roulement 44 sont maintenues par une cage 76. Moreover, the rolling balls 44 are held by a cage 76.
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