FR3070459A1

FR3070459A1 - Arbre intermediaire telescopique pour transmission de direction et son procede de fabrication

Info

Publication number: FR3070459A1
Application number: FR1757979A
Authority: FR
Inventors: Laurent Fevre; David Capela
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Robert Bosch Automotive Steering Vendome SAS
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Robert Bosch Automotive Steering Vendome SAS
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: FR3070459B1

Abstract

Arbre intermédiaire de transmission de direction de véhicule automobile composé d'un élément mâle et d'un élément femelle cannelés , engagés l'un dans l'autre et solidaires en rotation pour former un arbre intermédiaire télescopique, comprenant un élément mâle (10) composé d'un manchon (11) en une matière plastique composite, muni d'une partie cannelée mâle (12), solidaire par une extrémité du tenon (33) d'une mâchoire mâle (30) de cardan, et un élément femelle (20) composé d'un manchon (21) en une matière plastique composite, muni d'une partie cannelée femelle (22), et solidaire par une extrémité du tenon (43) d'une mâchoire femelle (50) de cardan.

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un arbre intermédiaire télescopique de transmission de direction de véhicule automobile, composé d’un élément mâle et d’un élément femelle, cannelés, engagés l’un dans l’autre et solidaires en rotation pour relier les deux parties d’une direction, celle portant le volant et celle reliée à la crémaillère et cela par des articulations de type cardan à chacune des extrémités de l’arbre intermédiaire télescopique.

Etat de la technique

De tels arbres intermédiaires de transmission qui assurent la liaison mécanique entre le volant et la crémaillère de direction et qui doivent permettre le réglage en longueur et en inclinaison du volant de direction et aussi absorber le choc en cas de collision sont connus. De façon plus générale, l’axe intermédiaire télescopique, grâce à sa constitution, facilite l’assemblage de la colonne de direction sur la ligne de production. Il permet d’absorber les dispersions liées aux tolérances géométriques de la caisse, de compenser les mouvements liés aux déformations de caisse lors de mouvements violents (accélération, freinage, virage...) et aussi d’absorber les défauts d’excentration des cardans lors de leur rotation. Il permet également le réglage du volant et l’absorption du recul de la crémaillère lors des chocs frontaux.

L’axe intermédiaire télescopique connu est en général composé d’un assemblage à cannelures mâle et femelle permettant d’assurer la transmission d’un couple important tout en garantissant un faible jeu.

Les transmissions sont en général en métal, en acier ou en alliage d’aluminium. Les dents des cannelures sont réalisées par les procédés usuels d’usinage ou de déformation à froid.

Pour faciliter le coulissement, un polymère est intercalé entre les cannelures de l’arbre mâle et celles de l’arbre femelle. Ce matériau est appliqué par une opération spéciale sur l’arbre mâle ou encore il est serti ou est surmoulé sur l’arbre ou appliqué par un dépôt de poudre à chaud.

Les extrémités de chaque élément de l’arbre, opposées à la partie cannelée, sont reliées par exemple par soudure ou sertissage à des mâchoires faisant partie des cardans d’extrémité.

Les mâchoires et les deux éléments de l’arbre intermédiaire sont réalisés séparément et par des procédés différents puis ils sont assemblés.

En résumé, les arbres intermédiaires connus sont lourds du fait de l’utilisation de matériaux métalliques.

But de l’invention

La présente invention a pour but de développer un arbre intermédiaire de transmission de direction, léger, en des matériaux composites, et de réduire le coût de fabrication en simplifiant la structure des éléments composant l’arbre intermédiaire télescopique et aussi le procédé de fabrication.

Exposé et avantages de l’invention

A cet effet, l’invention a pour objet un arbre intermédiaire télescopique de transmission de direction de véhicule automobile composé d’un élément mâle et d’un élément femelle cannelés, engagés l’un dans l’autre et solidaires en rotation, arbre intermédiaire caractérisé en ce qu’il comprend :

un élément mâle composé d’un manchon en une matière plastique composite, ayant une partie cannelée mâle et une extrémité réalisée sur le tenon d’une mâchoire mâle de cardan, et un élément femelle composé d’un manchon en une matière plastique composite, ayant une partie cannelée femelle et une extrémité réalisée sur le tenon d’une mâchoire femelle de cardan.

Chacun des deux éléments mâle et femelle de cet arbre intermédiaire télescopique est réalisé en une seule opération formant à la fois sa partie cannelée et son extrémité réalisée sur le tenon de la mâchoire mâle, ainsi solidarisé et intégré dans la masse de la matière composite lors de la même opération. L’élément mâle ou femelle de l’arbre intermédiaire est une pièce légère puisque réalisée en un matériau composite et cela sans procédé d’assemblage complexe puisque la réalisation du manchon et sa réunion à la mâchoire de cardan se font au cours d’une seule opération combinée dans le cas de l’un ou l’autre élément.

Cela supprime toute opération d’assemblage en dehors de la réunion par simple emmanchement de l’élément mâle et de l’élément femelle et aboutit à un arbre intermédiaire d’excellente tenue mécanique tout en étant léger.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la partie cannelée de l’un des deux éléments est couverte d’un insert cannelé, à faible coefficient de frottement, réalisé séparément mais intégré aux dents de cette partie cannelée et venant au contact de la partie cannelée de l’autre élément. Ainsi, la partie cannelée et l’intégration de l’insert formant la surface antifriction entre les deux cannelures se font au cours d’une seule opération combinée.

Suivant une autre caractéristique, le manchon des éléments mâle et femelle est composé d’une préforme de fibres de renforcement destinée à être imprégnée de résine, la préforme laissant libre les dents des parties cannelées formées seulement de matière plastique.

Suivant une caractéristique avantageuse, le dessus des dents de la partie cannelée et le creux entre deux dents de l’élément muni de l’insert laissent un intervalle par rapport aux creux et aux dessus des dents de l’autre élément.

Ainsi, grâce à l’insert et à l’espacement avec les intervalles, la liaison entre les deux éléments de l’arbre intermédiaire est précise, transmettant exactement le mouvement de rotation du volant.

Ce contact facile entre les deux éléments assure un mouvement de coulissement onctueux et permet d’absorber les différentes irrégularités du mouvement des deux cardans liées aux conditions de fabrication et à la nature même de l’articulation de cardan.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, l’insert est un polyamide ou un polyoxyméthylène.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, les mâchoires se composent d’une base portant deux branches munies de deux paliers coaxiaux et le tenon de la mâchoire femelle est creux avec une cavité coaxiale, de diamètre intérieur supérieur à celui de la partie cannelée mâle pour recevoir celle-ci en cas de compression de l’arbre intermédiaire.

Cette structure de la mâchoire femelle permet de réduire encore plus la longueur de compression de l’élément mâle dans l’élément femelle en cas de choc.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, le manchon des éléments mâle et femelle est composé d’une préforme de fibres de renforcement imprégnée de résine, la préforme laissant libre les dents des parties cannelées formées seulement de matière plastique.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la préforme est un manchon formé d’une ou plusieurs couches de fibres choisies dans le groupe formé par des fibres de carbone, verre, polyamide aromatique (aramides) ou basalte, et la résine est une résine thermodurcissable choisie dans le groupe des résines époxy ou thermoplastiques choisies dans le groupe polyamide PPS, PPA, PEI, PEEK.

L’invention a également pour objet un procédé de réalisation d’un tel arbre intermédiaire, ce procédé étant caractérisé en ce que :

on utilise un moule d’injection séparé pour l’élément mâle et l’élément femelle, on réalise séparément une mâchoire de cardan munie d’un tenon et on l’installe avec son tenon dans l’axe de la cavité du moule, on met en place la préforme de fibres en forme de manchon à une ou plusieurs couches de fibres dans la cavité de moule autour du tenon et d’une broche moulant la surface intérieure du manchon, la broche du moule de l’élément mâle étant lisse près de son extrémité opposée à celle côté tenon et la surface périphérique du moule pour l’élément mâle est cannelée, et réciproquement, la surface périphérique du moule de l’élément femelle est lisse et la broche est cannelée.

Suivant une autre caractéristique du procédé, on met en place un insert réalisé séparément contre la surface périphérique cannelée du moule, et on injecte sous pression la matière plastique à polymériser dans la cavité du moule pour imprégner la préforme.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, on remplit les dents des parties cannelées en plaquant l’insert contre la surface périphérique cannelée.

En résumé, l’arbre intermédiaire selon l’invention se compose d’un nombre réduit de pièces séparées, à savoir l’élément mâle et l’élément femelle puisque chacun de ces deux éléments est réalisé « en une seule pièce » au moment du moulage et de l’injection du manchon réunissant par une liaison solidaire par la forme, la mâchoire de cardan et le manchon tout en réalisant en même temps les dents de la cannelure et le cas échéant l’intégration de l’insert dans l’une des parties cannelées.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple d’axe intermédiaire télescopique de transmission de direction représenté dans les dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est une vue isométrique d’un axe intermédiaire selon l’invention, la figure 2 est une section de la partie télescopique de l’axe intermédiaire de la figure 1, la figure 3 est une coupe axiale de l’élément mâle de l’axe intermédiaire de la figure 1, la figure 3A est une section de la partie cannelée de l’élément mâle de la figure 3, les figures 4A, 4B sont respectivement une vue de côté et une vue isométrique de la mâchoire de l’élément mâle de la figure 3, la figure 5 est une vue isométrique de l’insert pour couvrir la partie cannelée de l’élément mâle, la figure 6 est une coupe axiale de l’élément femelle de l’axe intermédiaire, la figure 6A est une section de la partie cannelée intérieure de l’élément femelle de la figure 6, les figures 7A, 7B montrent respectivement une vue de côté et une vue isométrique de la mâchoire femelle de l’élément femelle de la figure 6, les figures 8A, 8B sont des vues en coupe axiale de l’axe intermédiaire télescopique de la figure 1 montrant respectivement la position normale et la position comprimée, la figure 9 est une vue schématique d’un moule pour la fabrication de l’élément mâle, les figures 10A, 10B sont des vues en section, partielle du moule respective vide et chargé, de la figure 9, la figure 11 montre une partie de l’élément femelle et de l’élément mâle, se faisant face pour montrer la forme respective des cannelures, la figure 12 montre l’assemblage des cannelures lors de la réunion de l’élément mâle et de l’élément femelle.

Description d’un mode de réalisation de l’invention

La figure 1 est une vue isométrique d’un axe intermédiaire télescopique de direction de véhicule automobile. Cet axe intermédiaire 100 relie l’axe partant du volant à un axe coopérant avec la crémaillère de direction, tous ces éléments connus en soi n’étant pas représentés.

L’axe intermédiaire 100 selon l’invention se compose d’une partie télescopique formée d’un élément tubulaire mâle 10 et d’un élément tubulaire femelle 20 engagés l’un dans l’autre de façon librement coulissante, mais solidaire en rotation par une liaison réalisée par des formes complémentaires de cannelures à la surface extérieure de l’élément mâle 10 et à la surface intérieure de l’élément femelle 20.

Les deux éléments tubulaires mâle et femelle 10, 20 sont munis à leur extrémité libre d’une mâchoire de cardan 30, 40 pour être reliées chacune à une mâchoire complémentaire du composant amont et du composant aval dans cette ligne de transmission, pour réaliser chaque fois un cardan puisque la colonne de direction n’est pas alignée sur un axe géométrique, mais comporte des déviations entre le volant et la partie engrenant avec la crémaillère.

L’axe intermédiaire télescopique 100 doit à la fois permettre d’abord de faciliter l’assemblage de la transmission de direction dans le véhicule et d’absorber les dispersions de caisse. Elle peut aussi absorber les mouvements dynamiques liés aux excentrations des car dans ou aux déformations de caisse liées aux mouvements brutaux du véhicule. Les différents composants et leur procédé de fabrication seront décrits ci-après.

La figure 2 est une vue en coupe montrant la liaison de la partie cannelée 12 de l’élément mâle 10 et de la partie cannelée 22 de l’élément femelle 20 permettant le coulissement télescopique, mais solidarisant en rotation l’élément mâle et l’élément femelle.

La figure 3 est une vue en coupe axiale de l’élément mâle 10 montrant le manchon 11 muni à partir de son extrémité libre, d’une partie cannelée 12 couverte par un insert 50 en une matière à faible coefficient de frottement. L’insert 50 (figure 5) est une pièce injectée ou extrudée, de faible épaisseur, en un polyamide ou un polyoxyméthylène. L’insert est solidarisé au manchon 11 pendant la fabrication de ce dernier de sorte qu’il est intégré à la matière du manchon 11.

La mâchoire mâle 30 (figures 3, 4A, 4B) est une pièce mécanique ayant la forme d’un demi-cadran avec une structure en fourche à deux branches 31 dont la base 32 porte un tenon 33 coaxial à l’axe XX de l’élément télescopique mâle 10.

Les deux branches 31 sont munies de deux paliers coaxiaux 311 pour recevoir l’un des axes du croisillon du cadran (non représenté).

Le tenon 33 a une section non circulaire mais polygonale, par exemple hexagonale avec une gorge 331 intermédiaire pour réaliser une forme ou une surface d’accrochage à la fois active dans la direction axiale et en rotation pour l’extrémité du manchon 11 de l’élément mâle, qui sera moulé sur le tenon 33.

La partie cannelée 12 représentée en coupe à la figure 3A a une surface extérieure cannelée formée de dents axiales 121 ; elle occupe la longueur LCM de ce manchon mâle 11. Cette partie 12 vient en saillie par les dents 121 de la partie cannelée, par rapport à la surface extérieure lisse 13 du restant du manchon 11.

La figure 5 est une vue isométrique de l’insert 50 définissant la forme des cannelures en combinaison avec la forme des cannelures du moule de fabrication comme cela sera décrit ultérieurement.

L’insert 50 est un manchon cannelé de faible épaisseur, en polymère, obtenu par injection ou extrusion. La forme des dents axiales 51 correspond à la forme des futures cannelures de la partie cannelée 12 de l’élément mâle 10 dont l’insert 50 constitue la surface extérieure de contact avec les cannelures de l’élément femelle 20.

L’insert 50 réalisé séparément est placé dans le moule dans lequel on réalise le manchon 11 de l’élément mâle 10 comme cela sera décrit ultérieurement.

La figure 6 est une coupe axiale de l’élément femelle 20 dont la mâchoire femelle 40 est représentée aux figures 7A-7B.

La structure globale de l’élément femelle 20 est analogue à celle de l’élément mâle 10 à la différence toutefois des caractéristiques de la mâchoire femelle 40.

La mâchoire femelle 40 se compose d’une fourche à deux branches 41 munies de paliers coaxiaux 41 d’axe YY pour recevoir l’axe du croisillon du cardan assemblé à cette extrémité de l’arbre télescopique. Le tenon 43 porté par la base 42 de la mâchoire 40 a une forme creuse de manchon, avec une cavité 432 dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur hors tout de la partie cannelée 12 de l’élément mâle 10.

L’élément femelle 20 est composé d’un manchon 21 et de la mâchoire femelle 40 fixée par son tenon 43 à l’extrémité du manchon 21 formant de ce fait une partie de manchon 211 de plus grand diamètre sur ce tenon 43.

La cavité 432 du tenon 43 de la mâchoire femelle 40 a pour fonction de recevoir l’extrémité du manchon 11 de l’élément mâle 10 en cas de compression extrême de l’axe intermédiaire télescopique 100, par exemple en cas de collision.

Le manchon 21 est cannelé intérieurement sur toute sa longueur LCF, entre son extrémité libre et la partie agrandie 211 recevant le tenon 43. Cette partie cannelée 22 est réalisée en même temps que le manchon 20 et sa liaison (partie 211) sur le tenon 43 de la mâchoire femelle 40.

La figure 6A montre, en section, le manchon 20 dans sa partie cannelée 22 intérieure avec les dents 221.

Les mâchoires mâle et femelle 30, 40 sont des pièces métalliques, par exemple en aluminium ou en une matière composite. Les manchons 11, 21 des éléments mâle et femelle 10, 20 sont des pièces composites en résine renforcée par des fibres, par exemple à partir d’une préforme de fibres imprégnée de résine injectée sous pression dans le moule.

La figure 8A est une vue en coupe axiale de l’arbre intermédiaire télescopique 100 après l’assemblage de l’élément mâle 10 et de l’élément femelle 20, mettant en évidence les différentes caractéristiques dimensionnelles relatives :

la longueur cannelée LCF du manchon femelle 21 entre son extrémité libre et l’amorce de son élargissement de diamètre 211 recevant le tenon creux 43 de la mâchoire femelle 40, la longueur cannelée extérieure LCM du manchon mâle 11 ; cette longueur cannelée n’occupe qu’une partie de la longueur du manchon mâle 11, celle utile pour le coulissement télescopique de réglage de la longueur de l’axe intermédiaire 100 pour les réglages de la direction.

La figure 8B montre l’axe intermédiaire 100 à l’état comprimé, par exemple à la suite d’une collision. Dans cet état, les deux éléments mâle et femelle 10, 20 sont engagés complètement l’un dans l’autre ; le bord libre du manchon 21 de l’élément femelle 20 est en appui contre la base 32 de la mâchoire mâle 30 et l’extrémité cannelée du manchon 11 s’est logée dans la cavité 432 de la mâchoire femelle 40.

A titre indicatif, l’entraxe de l’axe intermédiaire 100 a une longueur de l’ordre de 300 mm, à l’état représenté à la figure 8A, et de l’ordre de 200 mm, à l’état comprimé selon la figure 8B.

La longueur de la partie cannelée 22 du manchon femelle 21 est de l’ordre de 120 mm et celle du manchon male 11 est de l’ordre de 60 mm. La longueur des manchons 11,21 est de l’ordre de 155 mm ; le diamètre extérieur du manchon mâle 11 est de l’ordre de 28 mm alors que celui du manchon femelle 21, dans sa partie non élargie, est de l’ordre de 34 mm. Les dents des parties cannelées sont au nombre de

24.

Le procédé de réalisation de l’arbre intermédiaire 100 sera décrit ci-après à l’aide des figures 9, 10A, 10B.

La figure 9 montre en coupe axiale simplifiée un moule 200 pour la réalisation de l’élément mâle 10 de l’axe intermédiaire 100. Dans cet exemple d’arbre intermédiaire 100, l’élément mâle 10 a des cannelures couvertes par un insert 50. La partie cannelée 12 n’occupe qu’une fraction de la longueur du manchon 11 et l’insert 50 a une longueur égale à cette partie cannelée 12.

Le moule 200 est en plusieurs parties non détaillées de manière explicite, par exemple en deux parties permettant le démoulage de la pièce moulée. Les parties du moule s’assemblent dans ce cas, selon un plan passant par l’axe XX de l’élément 10 pour former une cavité recevant la matière plastique sous pression de l’élément mâle 10. L’insert 50 et la préforme de fibres 60 sont mis en place dans le moule 200 avant l’injection de la matière plastique.

Ainsi, selon l’axe XX, le moule 200 a un segment avant SI recevant et fixant la mâchoire mâle 30 bloquée par une liaison par la forme et dont le tenon 33 est engagé dans la cavité de moulage CM 1 en position coaxiale selon l’axe XX.

Sur le segment S2 la cavité de moulage CM 1 est délimitée intérieurement par le tenon mâle 33 et par une broche axiale 201 faisant partie du moule 200 et extérieurement par la paroi périphérique extérieure 202 entourant la broche 201 ; cette cavité annulaire de moulage CM1 correspond à la partie lisse 13 non cannelée du manchon mâle 10, solidarisant en même temps le manchon sur le tenon 33. Ni la section non circulaire ni la gorge du tenon 33 n’ont été représentées. La surface extérieure 202 formée par le moule 200 sur le segment SI est lisse de même que la surface intérieure au-delà du tenon mâle 33.

Le segment S3, au-delà du segment S2, a une cavité de moule CM2 correspondant à la partie cannelée 12 de l’élément mâle 10 ; la cavité CM2 est élargie entre la section de la broche 201 et la surface périphérique 203 du moule 200. Cette surface périphérique 203 est cannelée pour former par moulage la partie cannelée 12 de l’élément mâle 10 ; la surface intérieure cylindrique est formée par la broche 201 lisse.

Toute la cavité du moule 200 formée par les cavités CM1, CM2 reçoit une préforme 60 de fibres de renforcement. Cette préforme 60 est composée d’une ou plusieurs couches de fibres selon les caractéristiques techniques à obtenir pour l’élément mâle 10 et l’axe intermédiaire 100. La préforme 60 est un manchon engagé sur la broche 210 dont il dépasse pour venir également sur le tenon 33. Les fibres sont celles utilisées habituellement pour les éléments en matière composite : des fibres de carbone, de verre, polyamides aromatiques (aramides) ou basalte.

La cavité cannelée CM2 reçoit l’insert 50 (figure 5) préalablement réalisé en polymère par exemple par extrusion. La section de cette cavité CM2 est représentée partiellement, mais à échelle différente à la figure 10A montrant sa forme périphérique extérieure cannelée 203 et sa forme périphérique intérieure lisse qui est la surface de la broche 201.

Pour réaliser le manchon mâle 10 et son assemblage solidaire à la mâchoire mâle 30, on introduit dans la première et dans la seconde cavité CM1, CM2 du moule, autour du tenon 13 et de la broche cylindrique 201, la préforme 60 de fibres de renforcement et l’insert 50 appliqué dans la cavité CM2 contre la surface périphérique cannelée 203. L’insert 50 vient au-dessus (autour) de la préforme 60 dans la cavité CM2.

Ensuite, selon ce procédé d’imprégnation appelé procédé RTM, on introduit sous pression le liquide d’imprégnation qui imprègne les fibres / couches de fibres de la préforme 60 dans les cavités CM1, CM2 autour du noyau central formé par le tenon 13 et la broche 201.

Le liquide d’imprégnation remplit les intervalles entre les fibres et vient aussi dans les cavités 204 laissées libres dans les cannelures de la surface périphérique cannelée 203 du moule avec interposition de l’insert 50.

La montée en pression du liquide d’imprégnation imprègne complètement les fibres et remplit les cavités 204 des dents 121 en pressant fermement l’insert 50 contre les cannelures 203 du moule 200. Après polymérisation, on démoule l’élément mâle 10.

Le liquide d’imprégnation et de remplissage est une résine thermodurcissable telle qu’une résine époxy ou thermoplastique telle qu’un polyamide PPS, PPA, PEI, PEEK.

La figure 10A est une partie d’une section à échelle agrandie du moule 200 à travers le segment S2. Le moule 200 assemblé mais vide montre la cavité CM2 bordée côté intérieur par la surface lisse de la broche 210 et extérieurement par la surface cannelée 203 du moule 200.

La figure 10B montre la même section partielle de moule garni de la préforme 60 et de l’insert 50. La préforme 60 remplit l’intervalle périphérie de la cavité CM2 en laissant libres les cavités 204 des dents de l’insert 50 lui-même librement appliqué contre la surface périphérique cannelée 203 du moule.

L’état représenté à la figure 10B est celui précédent l’imprégnation sous pression avec le liquide d’imprégnation qui polymérisera.

La partie du procédé de réalisation de l’élément femelle 20 de l’axe intermédiaire 100 se déroule sensiblement de façon analogue avec une préforme 61 (figure 11) qui laisse libres les cavités formant les dents 221 (figure 12) de la partie cannelée 22. Dans le cas du moule non représenté, pour réaliser l’élément femelle 20, les cannelures intérieures du manchon femelle 21 ne sont pas couvertes par un insert cannelé, mais sont moulées directement avec une broche cannelée, sur toute la longueur de l’élément femelle 20 ; la broche a une extrémité lisse, au-delà de sa partie cannelée et dont le diamètre est égal à celui de la partie non cannelée du manchon mâle 11 ; elle se loge dans la cavité 432 du tenon femelle 43 pour y éviter la pénétration de matière plastique liquide/résine.

La structure du manchon femelle 20 est elle aussi composite, renforcée par les fibres d’une préforme 61 en une ou plusieurs couches, mise en place à sec autour de la broche ; cette préforme sera ensuite imprégnée par la résine ; les cavités des cannelures situées audelà des couches de la préforme ne reçoivent pas de fibres mais seulement le liquide d’imprégnation.

Comme pour l’élément mâle 10, les cannelures 22 de l’élément femelle 20 ne sont formées que par la matière polymérisée, c’est-à-dire que les dents 221 de la partie cannelée intérieure de la partie femelle 20 tout comme les dents 121 de la partie extérieure de l’élément mâle 10 ne sont pas composites, mais formées uniquement avec la matière polymérisée d’imprégnation.

Les éléments mâles et femelles 10, 20 obtenus ont une structure comme celle de la section des parties cannelées 12, 22 apparaissant à la figure 11 dans laquelle les deux éléments ne sont pas représentés en position coaxiale, mais simplement face à face pour mettre en évidence les formes respectives des cannelures de chaque élément.

Dans une variante de réalisation non représentée, la partie cannelée 22 de l’élément femelle 20 est munie d’un insert et la partie cannelée 12 de l’élément mâle 10 n’est pas couverte par un insert.

La figure 12 montre une section à échelle agrandie de l’assemblage lorsque les deux éléments mâle et femelle 10, 20 de l’axe intermédiaire télescopique 100 selon le premier mode de réalisation, la partie cannelée 12 étant munie de l’insert 50 sont engagés l’un dans l’autre. Les dents 121 de l’élément mâle 10 et celles 221 de l’élément femelle 20 ont une section trapézoïdale et elles ne sont pas imbriquées complètement mais laissent un jeu (jl, j2) au fond de la gorge des cannelures de la partie mâle 10 et de la partie femelle 20 pour faciliter le glissement télescopique de l’élément mâle et de l’élément femelle de l’axe intermédiaire 100. Dans le cas de la variante avec l’insert couvrant les dents 221 de la partie cannelée 22 de l’élément femelle 20, les jeux sont entre le sommet des dents 221 couvertes par l’insert 50 et le fond des cavités entre les dents 121 de l’élément mâle 10.

NOMENCLATURE

100 Axe intermédiaire télescopique

Elément mâle

Manchon

Partie cannelée male

121 Dent de la partie cannelée

Surface extérieure lisse du manchon

Elément femelle

Manchon

211 Partie agrandie du manchon

Partie cannelée femelle

221 Dent

Mâchoire mâle

Branche

311 Palier

Base

Tenon

331 Gorge

Mâchoire femelle

Branche

411 Palier

Base

Tenon

431 Gorge

432 Cavité coaxiale du tenon

Insert

Dents

Préforme de fibres

200 Moule pour l’élément mâle 10

201 Broche axiale

202 Surface périphérique extérieure lisse du moule

203 Surface périphérique cannelée du moule

204 Cavité laissée libre par la préforme pour les dents des cannelures

	CM1	Cavité annulaire lisse du moule
	CM2	Cavité annulaire cannelée du moule
	XX	Axe géométrique de l’axe intermédiaire et de ses compo-
		sants mâle et femelle
5	YY	Axe des paliers des mâchoires mâle et femelle
	SI, S2, S3	Segment du moule selon l’axe XX

Claims

REVENDICATIONS

1°) Arbre intermédiaire télescopique de transmission de direction de véhicule automobile composé d’un élément mâle et d’un élément femelle cannelés, engagés l’un dans l’autre et solidaires en rotation, les extrémités de l’arbre intermédiaire étant munies de mâchoires de cardan, arbre intermédiaire caractérisé en ce qu’il comprend :

un élément mâle (10) composé d’un manchon (11) en une matière plastique composite, ayant une partie cannelée mâle (12) et une extrémité réalisée sur le tenon (33) d’une mâchoire mâle (30) de cardan, et un élément femelle (20) composé d’un manchon (21) en une matière plastique composite, ayant une partie cannelée femelle (22), et une extrémité réalisée sur le tenon (43) d’une mâchoire femelle (50) de cardan.
2°) Arbre intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie cannelée de l’un des deux éléments (10, 20) est couverte d’un insert (50) cannelé, à faible coefficient de frottement, réalisé séparément mais intégré aux dents (121, 221) de cette partie cannelée et venant au contact de la partie cannelée (22) de l’autre élément (20, 10).
3°) Arbre intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (11, 21) des éléments mâle et femelle (10, 20) est composé d’une préforme (60, 61) de fibres de renforcement destinée à être imprégnée de résine, la préforme laissant libre les dents (121, 221) des parties cannelées (12, 22) formées seulement de matière plastique.
4°) Arbre intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dessus des dents (121 (221)) de la partie cannelée (12, (22)) et le creux entre deux dents (121 (221)) de l’élément (10 (20)), muni de l’insert (50) laissent un intervalle (Jl, J2) par rapport aux creux et aux dessus des dents (221 (121)) de l’autre élément (20 (10)).
5°) Arbre intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’insert (50) est en un polyamide ou un polyoxyméthylène.
6°) Arbre intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mâchoires (10, 20) se composent d’une base (32, 42) portant deux branches (31, 41) munies de deux paliers (311, 411) coaxiaux (YY), et le tenon (43) de la mâchoire femelle (20) est creux avec une cavité (432) coaxiale, de diamètre intérieur supérieur à celui de la partie cannelée mâle (12) pour recevoir celle-ci en cas de compression de l’arbre intermédiaire (100).
7°) Arbre intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tenons (33, 43) des mâchoires de cardan (30, 40) ont une section polygonale et une gorge (331, 431).
8°) Arbre intermédiaire selon les revendications 1 et/ou 3, caractérisé en ce que la préforme (60, 61) est un manchon formé d’une ou plusieurs couches de fibres choisies dans le groupe formé par des fibres de carbone, verre, polyamides aromatiques (aramides) ou basalte, et la résine est une résine thermodurcissable choisie dans le groupe des résines époxy ou thermoplastiques polyamide PPS, PPA, PEI, PEEK.
9°) Procédé de réalisation d’un arbre intermédiaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’ on utilise un moule d’injection séparé pour l’élément mâle (10) et l’élément femelle (20), on réalise séparément une mâchoire de cardan (30, 40) munie d’un tenon et on l’installe avec son tenon (33, 43) dans l’axe (XX) de la cavité du moule (10),

- on met en place la préforme de fibres (60, 61) en forme de manchon à une ou plusieurs couches de fibres dans la cavité de moule (200) autour du tenon (33, 43) et d’une broche moulant la surface intérieure du manchon (11, 21), la broche du moule de l’élément mâle (10) étant lisse près de son extrémité opposée à celle côté tenon (33) et la surface périphérique (203) du moule (200) pour l’élément mâle (10) est cannelée, et réciproquement, la surface périphérique du moule de l’élément femelle (20) est lisse et la broche est cannelée.
10°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’

- on met en place un insert (50) réalisé séparément contre l’une des surfaces cannelées du moule, et

- on injecte sous pression la matière plastique à polymériser dans la cavité (CM1, CM2) du moule (200) pour imprégner la préforme (60, 61) et intégrer l’insert (50) dans la partie cannelée de l’élément mâle ou femelle ainsi réalisé.
11°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’ on injecte sous pression la matière plastique à polymériser dans la cavité du moule pour imprégner la préforme et remplir les dents avec de la résine seule.
12°) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’ on remplit les dents (121, 222) des parties cannelées (12, 22) en plaquant l’insert (50) contre la surface périphérique cannelée (203).