FR3105773A1 - fourreau de colonne de direction comportant un Système de réglage d’une position relative entre deux tubes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un fourreau de colonne de direction (103) comportant deux éléments constitués par un tube extérieur (101) et un tube intérieur (102) mobiles en translation l’un par rapport à l’autre suivant un axe de référence (X), et au moins un système de réglage (10) d’un effort résistant s’opposant à un mouvement relatif de translation entre les deux éléments (101, 102), le mécanisme de pression comportant: au moins un patin de friction (20), supporté par un premier (101) des deux éléments (101, 102) ; une surface de serrage (30) solidaire d’un deuxième (102) des deux éléments (101, 102), le patin de friction (20) étant configuré pour être en contact et en appui contre la surface de serrage (30), le deuxième (102) des deux éléments (101, 102) présentant une surface inscrite dans une enveloppe (E) cylindrique, le fourreau de la colonne de direction étant caractérisé en ce que le deuxième (102) des deux éléments (101, 102) comprend une cavité de guidage (40) s’étendant axialement par rapport à l’axe de référence (X), la cavité (40) formant un espace creux (41) par rapport à l’enveloppe cylindrique (E), le patin de friction (20) étant configuré pour pénétrer au moins en partie dans la cavité de guidage (40) pour guider en translation le premier (101) des deux éléments (101, 102) par rapport au deuxième (102). (Fig. 5)
Description
Domaine technique de l’invention
L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des systèmes de réglage d’un effort résistant s’opposant à un mouvement relatif de translation entre deux éléments.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à des systèmes de réglage d’un effort résistant s’opposant à un mouvement relatif de translation entre deux éléments, ces deux éléments étant constitués notamment par un tube extérieur et un tube intérieur d’un fourreau d’une colonne de direction afin de permettre un réglage de la position d’un volant de direction, par exemple en profondeur, d’un véhicule, tel qu’un véhicule automobile.
État de la technique antÉrieure
Les volants de direction des véhicules automobiles sont très fréquemment réglables en profondeur et en hauteur grâce à un système de réglage commandé par un utilisateur du véhicule. Un tel système de réglage comprend généralement un mécanisme de réglage situé sur un fourreau d’une colonne de direction du véhicule automobile et peut-être manuel ou électrique. Dans le cas d’un système électrique, un ensemble constitué d’un réducteur à vis sans fin associé à un système vis-écrou convertit le mouvement de rotation d’un moteur électrique en mouvement de translation, ledit moteur électrique étant alors dimensionné pour atteindre la vitesse de réglage souhaitée compte tenu des efforts de frottements présents dans la colonne de direction et plus généralement dans la chaîne cinématique.
Un réglage en profondeur est généralement réalisé au moyen d’un système télescopique à deux tubes: un tube extérieur et un tube intérieur configuré pour translater à l’intérieur du tube extérieur, ledit tube extérieur comprenant un mécanisme de pression tel qu’une vis qui applique un effort sur un tube intérieur. Cet effort est nécessaire pour masquer le jeu de fonctionnement et garantir une raideur minimum de la liaison. Le moteur électrique est alors dimensionné pour atteindre la vitesse de réglage souhaitée compte tenu de ces efforts.
De tels mécanismes de pression comprennent généralement une vis, vissée dans un corps et solidaire du tube extérieur, munie d’une interface permettant de lui appliquer un couple et/ou un angle et un patin de friction frottant sur le tube intérieur. Une fois les différents composants du mécanisme mis en place dans le corps, une procédure de serrage combinant couple et angle permet d’obtenir un effort de compressiond’une valeur prédéterminée souhaitée qui détermine l’effort de pression appliqué sur le tube intérieur par le patin de friction. Une telle procédure de réglage de cette valeur prédéterminée est effectuée une fois en usine lors de la fabrication de la colonne de direction. Ensuite, durant les phases de réglage de la position du volant de direction par un utilisateur, l’effort nécessaire pour effectuer ce réglage en profondeur, qu’il soit manuel ou électrique, doit vaincre cet effort prédéterminé de serrage relatif des deux tubes, correspondant au serrage du patin de friction contre le tube intérieur, afin de pouvoir les translater relativement l’un des tubes par rapport à l’autre.
Quel que soit le système utilisé de réglage de l’effort résistant au mouvement relatif de translation, il ressort que les patins de frictions sont toujours complétés, d’une part, par un système assurant le guidage angulaire du tube intérieur par rapport au tube extérieur lors d'un réglage, et d’autre part, d’un système permettant la reprise d'effort lorsqu'un couple est appliqué sur le tube intérieur.
Ces deux systèmes nécessitent des composants et des opérations de fabrications supplémentaires qui génèrent des coûts additionnels. Il en résulte un mécanisme généralement volumineux, complexe et coûteux.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment un système de réglage simple d’utilisation, peu volumineux, et à moindre coût.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention un fourreau de colonne de direction comportant deux éléments constitués par un tube extérieur et un tube intérieur mobiles en translation l’un par rapport à l’autre suivant un axe de référence, et au moins un système de réglage d’un effort résistant s’opposant à un mouvement relatif de translation entre les deux éléments, le mécanisme de pression comportant :
- au moins un patin de friction, supporté par un premier des deux éléments;
- une surface de serrage solidaire d’un deuxième des deux éléments, le patin de friction étant configuré pour être en contact et en appui contre la surface de serrage,
Grâce à une telle combinaison de caractéristiques, le même patin de friction configuré pour le réglage de l’effort résistant pour s’opposer au mouvement relatif de translation entre les deux éléments, est également configuré pour coopérer dans une cavité de guidage et ainsi assurer le guidage angulaire du tube intérieur par rapport au tube extérieur lors de leur translation relative dans le cas d'un réglage. Une telle cavité de guidage permet donc de garantir une liberté de translation lors du réglage et de contraindre la position angulaire des tubes l’un par rapport à l’autre durant ce réglage.
Selon un mode de réalisation, la cavité de guidage est délimitée par une paroi continue du deuxième des deux éléments. Une telle cavité peut être obtenue simplement par déformation locale de la paroi tubulaire du tube, par exemple par estampage ou matriçage. Bien entendu, d’autres procédés de fabrication peuvent être utilisés pour réaliser une telle cavité de guidage, par exemple par filage ou encore lors de la réalisation du tube, par étirage. Une telle caractéristique permet un renfort amélioré du deuxième des deux éléments en ce que la paroi est structurellement continue, c’est-à-dire sans discontinuité dans la structure qui pourrait être formée par un trou. De préférence, l’épaisseur de la paroi est continue de sorte à améliorer encore la tenue structurelle du deuxième des deux éléments.
Selon un mode de réalisation, le deuxième des deux éléments présente un périmètre pris dans sa section transversale autour de l’axe de référence, au droit de la cavité de réglage, égale au périmètre de son enveloppe cylindrique.
Selon un mode de réalisation, la cavité de guidage comporte un orifice débouchant dans la paroi du deuxième des deux éléments. Un tel orifice débouchant peut être par exemple une rainure s’étendant parallèlement à l’axe de référence et servant de rail de guidage au patin de friction de sorte à le guider durant la translation et éviter toute rotation relative des deux tubes intérieur et extérieur.
Selon un mode de réalisation, la cavité de guidage supporte au moins une partie de la surface de serrage. Dans une telle configuration, la cavité de guidage est à la fois configurée pour guider le patin de friction tout en présentant un contact surfacique avec le patin de friction permettant de garantir une résistance s’opposant au mouvement de translation des deux tubes du fourreau de la colonne de direction.
Selon un mode de réalisation, la cavité de guidage est configurée de sorte que, lorsqu’un couple est appliqué entre les deux éléments autour de l’axe de référence, le deuxième élément exerce sur le patin de friction un effort dont la résultante présente de préférence une composante orthogonale par rapport à l’axe de référence, par exemple radiale.
Selon un mode de réalisation, la cavité de guidage présente deux parois latérales de guidage, de préférence symétriques l’une par rapport à l’autre, par exemple par rapport à un plan parallèle ou contenant l’axe de référence, les parois latérales de guidage étant orientées vers l’intérieur du deuxième des deux éléments, la surface de serrage étant portée par l’une et/ou l’autre des parois latérales de guidage. L’orientation des parois latérales de guidage est telle que, dans cette configuration, un pivotement du deuxième des deux éléments autour de l’axe de référence entraîne un glissement du patin de friction le long de l’une ou l’autre des parois latérales de guidage, dépendant du sens de la rotation, dont il résulte un effort de ladite paroi latérale de guidage sur le patin de friction dont la résultante présente une composante parallèle à un axe de serrage système de réglage tendant à écarter le patin de friction du deuxième des deux éléments.
Selon un mode de réalisation, le fourreau comporte un moyen d’emmagasinement d’énergie, configuré pour exercer, directement ou indirectement, une contrainte élastique sur le patin de fiction tendant à maintenir le patin de friction en appui contre la surface de serrage. De préférence, ce moyen d’emmagasinement d’énergie travaille au moins en partie axialement, et est globalement orienté suivant l’axe de serrage. De cette manière, la contrainte élastique générée par un moyen d’emmagasinement d’énergie permet d’absorber une partie de la résultante des efforts de la paroi de guidage sur le patin de friction.
Selon un mode de réalisation, le système de réglage comporte un corps annulaire présentant une surface extérieure munie d’un filetage radial s’étendant coaxialement à un axe de serrage, par exemple orthogonal voire radial par rapport à l’axe de référence, et configurée pour coopérer avec un trou taraudé du premier des deux éléments, le corps annulaire étant configuré pour appliquer une pression prédéterminée sur le patin de friction. Dans une telle configuration, le premier de ces deux organes comprend une interface radiale à la manière d’une vis pouvant se visser dans le premier des deux éléments, en particulier dans un trou taraudé du tube extérieur.
Selon un mode de réalisation, le système de réglage comporte un ressort formant un moyen d’emmagasinement d’énergie, de préférence une rondelle ressort, disposé entre le corps annulaire et le patin de friction. Une telle rondelle ressort présente une forme globalement conique dont un axe de symétrie est disposé coaxialement à l’axe de serrage en position assemblée d’utilisation.
Selon un mode de réalisation, le fourreau comporte une pluralité, de préférence deux, systèmes de réglage, les patins de friction de chacun des systèmes de réglage étant configurés, par exemple, pour pénétrer au moins en partie dans la même cavité de guidage pour guider en translation le premier des deux éléments. Il peut également être préféré selon les usages, que tout ou partie des patins de friction pénètrent dans des cavités de guidage différentes.
Selon un mode de réalisation, le deuxième des deux éléments comprend le tube intérieur, le premier des deux éléments comprenant le tube extérieur du fourreau.
brÈve description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent:
: une vue en perspective d’une partie d’une colonne de direction selon un mode de réalisation;
: une autre vue en perspective d’une partie d’une colonne de direction selon ce mode de réalisation;
: un détail de la figure 2;
: une vue en coupe d’un patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon un premier mode de réalisation;
: un détail de la figure 4A;
: une vue simplifiée de la figure 4B;
: une vue en coupe d’un patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon un deuxième mode de réalisation;
: une vue en coupe d’un patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon ce deuxième mode de réalisation, dans une position sous contrainte;
: une vue en coupe d’un patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon un troisième mode de réalisation;
: une vue en coupe d’un patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon un quatrième mode de réalisation;
: une vue en coupe d’un patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon un cinquième mode de réalisation;
: une vue en coupe d’un premier patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon un sixième mode de réalisation;
: une vue en coupe d’un second patin de friction d’un système de réglage dans une cavité de guidage selon ce sixième mode de réalisation.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation
Les figures 1 et 2 illustrent des vues en perspectives d’une partie d’une colonne de direction103d’un véhicule automobile telle qu’une voiture, munie d’un fourreau103. Le fourreau103de la colonne de direction est du type comportant un système télescopique à deux tubes101,102, un tube extérieur101et un tube intérieur102configuré pour translater à l’intérieur du tube extérieur101suivant un axe de référenceX. La colonne de direction comporte un axe, tel qu’un arbre de direction105, guidé en rotation dans le fourreau103, généralement par des paliers106lisses ou à roulement. Les tubes intérieur102et extérieur101du fourreau103sont traversés axialement par l’arbre de direction présentant une extrémité distale105Bsaillante par rapport au tube intérieur102et configurée pour être reliée directement ou indirectement à un volant de direction (non illustré). Une autre extrémité105Ade l’arbre de direction, saillante par rapport au tube extérieur101, présente quant à elle une interface telle qu’un cardan servant de renvoi d'angle pour mettre en rotation un pignon engrenant avec une crémaillère de direction (non illustrée). Le réglage en profondeur du volant de direction pour un utilisateur est permis notamment grâce à la translation du tube intérieur102par rapport au tube extérieur101du fourreau103.
Pour entraîner et guider cette translation relative des tubes101,102l’un par rapport à l’autre, un mécanisme d’entraînement est muni d’une vis d’entraînement200de la position axiale relative des tubes101,102s’étendant suivant un axeX’parallèle à l’axe de référenceXet relié au tube extérieur101fixe lors du réglage axial. De cette manière, la vis d’entraînement200est solidaire en translation du tube extérieur101au moyen des paliers de guidage, par exemple deux, lesquels sont configurés pour guider la vis d’entraînement200en rotation autour de son axeX’. La vis d’entraînement200engrène avec un écrou201solidaire du tube intérieur102de sorte qu’une rotation de la vis d’entraînement200autour de son axeX’entraîne un déplacement de l’écrou201en translation par rapport à la vis d’entraînement200parallèlement à l’axe de référenceX, et donc un déplacement axial du tube intérieur102par rapport au tube extérieur101 .
Pour masquer le jeu de fonctionnement et garantir une raideur minimum de la liaison des deux tubes101,102l’un par rapport à l’autre, le fourreau103de la colonne de direction est muni d’au moins un patin de friction20, en particulier deux dans ce mode de réalisation illustré, supporté par le tube extérieur101et configuré pour venir en contact et en appui contre une surface de serrage30du tube intérieur102. Le système est configuré pour qu’une pression prédéterminée du patin de friction20porté par le tube extérieur101soit appliquée contre la surface de serrage30du tube intérieur102. Une telle pression du patin20vise à augmenter un effort résistant pour s’opposer au mouvement relatif de translation entre ces deux éléments constitués par les tubes extérieur101et intérieur102.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1, 2 et 3, le fourreau103de la colonne de direction comporte deux systèmes de réglage10. L’invention propose d’intégrer à l’un au moins des patins de friction20, au moins une fonction de guidage en translation du tube extérieur101par rapport au tube intérieur102.
Les figures 4A, 4B et 4C illustrent un premier mode de réalisation de l’invention. Le tube intérieur102présente une surface extérieure inscrite dans une enveloppeEcylindrique,et le tube extérieure101 présente une surface intérieure cylindrique. La surface intérieure du tube extérieur101délimite un espace intérieur tubulaire à l’intérieur duquel pénètre, et coopère, le tube intérieur102de sorte à, ce que cette coopération forme une liaison pivot glissant entre les deux tubes101,102 .
Le deuxième102des deux éléments101,102 ,soit le tube intérieur102, est pourvu d’une cavité de guidage40formant un espace creux41par rapport à l’enveloppe cylindriqueE (voir la figure 4C). Cette cavité de guidage40s’étend axialement par rapport à l’axe de référenceX. La cavité de guidage40est portée par le tube intérieur102et ouverte, sensiblement radialement vers l’extérieur, précisément vers le tube extérieur101lorsqu’elle se situe sur une portion recouverte par ledit tube extérieur101. L’un au moins des deux patins de friction20est configuré pour pénétrer au moins en partie dans la cavité de guidage40pour guider en translation le tube extérieur101par rapport au tube intérieur102 ,le patin de friction20formant un obstacle à la rotation relative des tubes101,102l’un par rapport à l’autre. La liaison pivot glissant réalisée par les deux tubes intérieur102et extérieur101 est ainsi contrainte en une liaison glissière grâce aux patins de friction 20 de sorte que le tube intérieur102 translate à l’intérieur du tube extérieur101suivant l’axe de référenceX.
La cavité de guidage40 est délimitée axialement par ses à deux extrémités opposées40’. En pratique, un mécanisme de translation des deux tubes est commandé par la vis d’entraînement200, elle-même commandée en rotation directement ou indirectement par un motoréducteur202. Le mécanisme de translation est en outre configuré pour que la translation n’atteigne pas ses deux extrema40’ ,notamment par la mise en place, sur le fourreau, de butées d’arrêt pour limiter la translation des deux tubes101,102l’un par rapport à l’autre dans un sens et/ou les deux sens de translation. En cas de collision du véhicule, notamment de translation exceptionnelle des deux tubes101, 102dans le sens d’une rétractation du tube intérieur102dans le tube extérieur101au-delà d’une course nominale de réglage, par exemple entre 20 et 30 mm, l’extrémité40’ ou la butée associée de la cavité de guidage40peut être configurée pour participer à l’absorption du choc. Avantageusement, la cavité de guidage40permet un guidage en translation des tubes101, 102durant collision, suivant une course de collision s’étendant au-delà de la course nominale de réglage, par exemple sur 80 ou 100 mm de sorte que le système de guidage n’interfère pas avec le système d’absorption de la collision. En pratique, la cavité de guidage40s’étend axialement, de part et d'autre de la surface de serrage30 contre laquelle vient en appui le ou les patin(s) de friction20, sur une distance correspondant à la course utile du tube intérieur102dans le tube extérieur101.
La cavité de guidage40s’étend latéralement suivant une largeur configurée de sorte que ladite cavité de guidage s’étend sur un secteur angulaire d’une circonférence du tube intérieur102au moins égal à 20 degrés, de préférence 30 degrés et inférieur ou égal à 60 degrés, de préférence inférieur ou égal à 45 degrés.
Dans ce mode de réalisation, la cavité de guidage40est délimitée par une paroi42continue du deuxième102des deux éléments101,102. En particulier, en chaque section au droit de la cavité de guidage40, le pourtour de la paroi délimitant le tube autour de l’axe de référenceXest fermé et continu, de préférence d’un seul tenant. De même la paroi le long de ce pourtour est configurée de préférence de sorte à présenter une épaisseur sensiblement constante. La paroi42 délimitant la cavité de guidage40 forme un méplat par rapport à l’enveloppeEcylindrique du tube intérieur102. La paroi42présente une surface extérieure42’plane contre laquelle le patin de friction20 associé vient en contact et en appui créant un effort résistant s’opposant à un mouvement relatif de translation entre les deux éléments101,102. La cavité de guidage40supporte la surface de serrage30, ladite surface de serrage30constituant, ici, une partie de la surface extérieure42’de la paroi42délimitant la cavité de guidage40. Une surface de friction20’ du patin de friction20prévue pour frotter contre la surface de serrage30 présente une forme complémentaire plane de sorte à maximiser le contact surfacique avec la surface de serrage30.
Comme illustré plus en détail sur la figure 4B, le système de réglage10comporte un corps annulaire123présentant une surface extérieure121munie d’un filetage122orthogonal à l’axe de référenceX, en particulier ici radial, et configurée pour coopérer avec un trou taraudé111du tube extérieur101. Le corps annulaire123 est configuré pour appliquer une pression prédéterminée sur le patin de friction20à la manière d’un écrou de serrage.
Le système de réglage comporte en outre un moyen d’emmagasinement d’énergie50, configuré pour exercer, directement ou indirectement, une contrainte élastique sur le patin de fiction20tendant à maintenir le patin de friction20en appui contre la surface de serrage3 0, et ce malgré d’éventuelles vibrations en comportement dynamique du véhicule ou bien pour plaquer le patin de friction contre le tube intérieur101lors d’un réglage. Le moyen d’emmagasinement d’énergie50 comporte une rondelle ressort16disposée entre le corps annulaire123et le patin de friction20 ,la rondelle ressort16présentant une forme sensiblement conique dont une base est orientée du côté du patin de friction20. La rondelle ressort16réalise un effort de pression en fonction de sa compression. La rondelle ressort16a une raideur lui permettant de générer l’effort permettant, en fonction du vissage du corps annulaire123dans le trou taraudé111prévu à cet effet, de garantir la raideur minium de la liaison entre les deux tubes extérieur101et intérieur102.
Cet appui de la rondelle ressort16contre le patin de friction est ici indirect étant donné que le système de réglage10comporte une rondelle de répartition18plate, centrée sur un axe de serrageA 10 et interposée entre la rondelle ressort16et le patin de friction20. Une telle rondelle plate18a pour fonction de répartir un effort de la rondelle ressort16sur la surface du patin de friction20permettant ainsi de répartir de manière homogène les efforts de pression sur le patin de friction20.
Le corps annulaire123 formant un écrou de vissage, la rondelle ressort16, la rondelle plate18, et le patin de friction20sont alignés suivant l’axe de serrageA 10 orthogonal à l’axe de référenceX, et en particulier ici radial par rapport audit axe de référenceX.
Lors de la fabrication, et une fois ces différents composants mis en place dans le trou taraudé111, une procédure de serrage combinant couple et angle permet d’obtenir la compression de la rondelle ressort16à une valeur souhaitée qui détermine l’effort appliqué sur le tube intérieur102par le patin de friction20 associé.
Le patin de friction20,en contact arrière avec la rondelle18et frottant frontalement sur la surface de serrage30du tube intérieur102, est réalisé en matière thermoplastique avec la possibilité d’y ajouter une charge lubrifiante. Le patin de friction20peut aussi être réalisé en matériau métallique comme par exemple du bronze fritté.
La cavité de guidage40est configurée de sorte que, lorsqu’un couple est appliqué entre les tubes intérieur102et extérieur101autour de l’axe de référenceX, le tube intérieur102exerce sur le patin de friction20un effort dont la résultante présente une composanteRparallèle à l’axe de serrageA 10 . En effet, une rotation du tube intérieur102entraîne un pivotement de la cavité de guidage40, en particulier de la surface extérieure42’plane contre laquelle le patin de friction20 est en appui. Ce pivotement créé un effort sur le patin de friction20dont une résultanteRest dirigée dans un sens opposé de celui de son appui et tend à éloigner le patin de friction20de la surface plane30.
Lorsqu’un couple est appliqué sur le tube intérieur102, cela tend à faire remonter le patin de friction20vers l’écrou de serrage123. Ce mouvement est empêché dans un premier temps par l'effort exercé par la rondelle ressort16. On assure ainsi un guidage précis de la translation du tube intérieur102par rapport au tube extérieur101pendant les phases de réglage de la position axiale du volant de direction, où un couple relativement faible est susceptible d’être appliqué sur le tube intérieur102.
Quand le couple augmente, l'effort de la rondelle ressort16n'est plus suffisant pour empêcher le mouvement et celui-ci se comprime jusqu'à venir «à bloc» soit en butée de compression maximum. Cette position correspond à une position de compression maximum de la rondelle ressort16, qui présente alors une flèche nulle et une forme globalement plane. L’effort étant alors repris par le corps annulaire123formant écrou de serrage. On assure ainsi une reprise du couple, même d’une valeur importante, par exemple lors d'effort appliqué sur le volant de direction alors qu’un antivol est engagé, l’antivol comprenant généralement un pêne de verrouillage bloquant sa rotation (non illustré).
Les figures 5 et 6 illustrent des vues en coupe d’un patin de friction20d’un système de réglage10dans une cavité de guidage40selon un deuxième mode de réalisation.
Ce mode de réalisation diffère essentiellement du premier mode de réalisation en ce que la cavité du guidage40n’est plus formée par une simple paroi42continue plane, mais par une paroi42continue présentant une section en forme de vé ou «V». Plus précisément, la cavité de guidage40présente deux parois latérales de guidage44,45formées ensemble d’un seul tenant avec la paroi du tube intérieur102,les deux parois latérales de guidage44,45étant dirigées ou orientées vers l’intérieur du tube intérieur102 de sorte à former la cavité de guidage40qui présente une forme concave.
La cavité de guidage40supporte la surface de serrage30. En effet, le patin de friction20comporte une surface de friction20’présentant une forme sensiblement complémentaire avec un profil en vé venant coopérer dans la cavité de guidage40. Ainsi, la forme convexe du patin de friction20est configurée pour s'interfacer avec la forme concave de la cavité de guidage40réalisée dans le tube intérieur102.
Le patin de friction20peut présenter un axe de symétrie de révolution parallèle voire coaxial à l’axe de serrageA 10 en prenant une forme conique inversée par exemple pour coopérer dans la forme en vé et venir frotter contre les deux parois latérales de guidage44,45. Dans une autre configuration préférée, notamment pour maximiser les surfaces de frottement du contact surfacique entre le patin de friction20et la cavité de guidage40, le patin de friction20peut présenter deux pentes, notamment avec une symétrie par rapport à un plan parallèle à un plan contenant l’axe de serrageA 10 , par exemple en forme d’un prisme inversé à base triangulaire. La surface de serrage30est portée par les deux parois latérales de guidage44,45.
La figure 6 illustre une position du patin de friction20lorsqu’un couple lui est appliqué par le tube intérieur102. Grâce aux pentes aménagées à son interface de guidage, notamment par l’intermédiaire des parois latérales de guidage44,45 délimitant la cavité de guidage40concave,celles-ci étant en forme de vé, le patin de friction20s'écarte radialement sous l'effet de l'effort exercé par la rondelle ressort16, jusqu'à venir en contact avec une paroi interne du trou111logé dans le tube extérieur. La symétrie des parois latérales de guidage44,45 permet une reprise du couple similaire que le couple appliqué soit dans une direction ou dans l’autre. Le guidage du tube intérieur102est ainsi précis et le rattrapage de couple n’impacte pas ou peu sa précision. Par ailleurs cette forme concave avec des parois latérales inclinées, d’inclinaison constante dans ce mode de réalisation, à la différence d’une paroi42plane, offre une meilleure reprise d'effort lorsque qu'un couple est appliqué sur le tube intérieur102et garanti une meilleure précision dans le guidage du mouvement de translation. De préférence l’inclinaison des parois de guidages et strictement inférieure à 90 degrés par rapport à une droite tangente l’enveloppeE, de préférence supérieure ou égale à 30 degrés et de préférence inférieure ou égale à 60 degrés. De préférence, la cavité de guidage40est réalisée de manière à ce que la section du tube reste constante, voire l’épaisseur. Le périmètre du tube est alors égal au périmètre d’un tube de même diamètre parfaitement cylindrique, n’ayant pas une telle cavité de guidage40, à savoir égal au périmètre de son enveloppeE(voir notamment les figures 5, 6, 7, 8, 10 et 11).
La figure 7 illustre une vue en coupe d’un patin de friction20d’un système de réglage10dans une cavité de guidage40selon un troisième mode de réalisation.
Ce mode de réalisation diffère essentiellement du deuxième mode de réalisation en ce que la cavité du guidage40n’est pas formée par une simple paroi42continue plane, mais par une paroi42continue présentant une section en forme de vé «V», mais présente une section en arc de cercle. La paroi est ainsi continue par rapport à la paroi du corps du tube, d’épaisseur constante au niveau de la cavité de guidage40. La paroi42présente une inclinaison variable, de variation constante, permettant une reprise des efforts plus progressive qu’une forme en vé. De préférence l’arc de cercle de la section de la cavité de guidage40présente un rayon de courbure sensiblement égale au rayon du tube qui le porte, à savoir ici du tube intérieur102.
On notera que la section en arc de cercle de la paroi42délimitant la cavité de guidage peut présenter une autre forme, par exemple la forme d’un arc d’ovale.
La figure 8 illustre une vue en coupe d’un patin de friction20d’un système de réglage10dans une cavité de guidage40selon un quatrième mode de réalisation.
Ce mode de réalisation diffère essentiellement du deuxième mode de réalisation en ce que le même système de réglage10comporte un patin de friction20muni de deux surfaces de friction20’distinctes et séparées, chaque surface de friction20’étant ici portée par deux éléments de friction. On notera qu’il est possible de prévoir alternativement un patin de friction en une seule partie dont la forme est configurée pour présenter deux surfaces de frictions20’, par exemple sous la forme d’un patin présentant une section en forme de «U» inversé. Chacune de ces deux surfaces de frictions20’est configurée pour être en contact et en appui contre la surface de serrage30supportée par la cavité de guidage40, en particulier en contact et en appui distincts contre chacune des surfaces de serrage30portées par les parois latérales de guidage44,45. L’avantage de ce mode de réalisation est de masquer le jeu qu’il peut y avoir entre le patin de friction20et le corps101, les deux éléments de friction ou demis-patins venant s’appuyer sur la surface intérieure du trou111.
Grâce à la cavité de guidage40, les deux éléments de friction du patin de friction20s'écartent sous l'effet du couple exercé par le tube intérieur102sur l’un des deux éléments du patin de friction20, l’effort exercé par le patin de friction20comprenant une composante parallèle à l’axe de serrageA 10 de sorte qu’il est repris par la rondelle ressort16et par le corps annulaire123formant écrou.
La figure 9 illustre une vue en coupe d’un patin de friction20d’un système de réglage10dans une cavité de guidage40selon un cinquième mode de réalisation.
Ce mode de réalisation diffère des précédents modes de réalisation en ce que la cavité de guidage40comporte un orifice43débouchant dans la paroi du deuxième102des deux éléments101,102, une telle configuration permettant toutefois moins une meilleure reprise du couple par le moyen d’enmagasinement d’énergie50.
Ici, la cavité de guidage40ne supporte pas la surface de serrage30, lesdites surfaces de serrages étant portées par les parois latérales102’bordant l’orifice s’étendant axialement parallèlement à l’axe de référenceXtelle une rainure de guidage. La surface de serrage30est donc portée par les bords du corps cylindrique du tube intérieur102.
Dans ce mode de réalisation, la cavité de guidage40n’est pas configurée de sorte que, lorsqu’un couple est appliqué entre les tubes intérieur102et extérieur101autour de l’axe de référenceX, le tube intérieur102exerce sur le patin de friction20un effort dont la résultante présente une composanteRparallèle à l’axe de serrageA 10 . Toutefois, on notera que la tranche de ces bords peut comprendre des pentes (non illustrées) configurées de sorte que lorsqu’un couple est appliqué entre les deux éléments101,102autour de l’axe de référence100, la tranche desdits bords tube intérieur102exerce sur le patin de friction20un tel effort.
Le patin de friction20est composé d’un seul tenant et présente une saille21centrale séparant deux ailes portant des surfaces de frictions20’latérales, chacune de ces surfaces de frictions20’venant en contact surfacique et en appui contre l’une et l’autre des deux surfaces extérieures du corps cylindrique du tube intérieur102 bordant l’orifice 43, de part et d’autre de la saillie centrale21.
Les figures 10 et 11 illustrent des vues en coupe d’un premier patin de friction20Aet d’un deuxième patin de friction20 Bd’un système de réglage10dans une cavité de guidage40selon un sixième mode de réalisation.
Le fourreau103de la colonne de direction comporte deux systèmes de réglage10, les patins de friction20de chacun des systèmes de réglage10étant configuré pour pénétrer au moins en partie dans la même cavité de guidage pour guider en translation le premier101des deux éléments101,102.
La cavité de guidage40est ici similaire à celle du deuxième et du quatrième mode de réalisation et présente une section en forme de vé. Toutefois ici, le premier patin de friction20Ad’un premier système de réglage10assure le guidage et la reprise de couple dans une direction donnée, sens horaire (voir la figure 10), tandis que le deuxième patin de friction20Bd’un deuxième système de réglage10assure le guidage et la reprise de couple dans l'autre direction, sens antihoraire (voir figure 11). Cela permet de masquer le jeu se trouvant entre le patin de friction20et le tube extérieur101.
Contrairement aux précédents modes de réalisations, dans ce sixième mode de réalisation, les axes de serrageA 10 des systèmes de réglage10 ne sont pas radiaux, mais ils sont orthogonaux à l’axe de référenceXet parallèle à un plan contenant l’axe radial avec une entraxeeprédéterminée dans un plan transversal, l’entraxeeétant sensiblement étant égale ici au rayon du trou taraudé111correspondant.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Par exemple, l’axe de serrageA 10 peut être orienté différemment qu’orthogonalement à l’axe de référence. Dans ce cas, l’axe de serrage est au moins porté par un axe non parallèle à l’axe de référence, soit par un axe non-coplanaire, soit par un axe sécant.
Pour augmenter la précision du guidage, la pièce de friction peut être extensible, c’est-à-dire qu’elle peut s’étendre latéralement soit radialement par rapport à l’axe de serrage, ou comporter une pluralité d’élément de friction, par exemple plus de deux.
Dans le cas où le fourreau de la colonne de direction comporte une pluralité de systèmes de réglage, il est entendu que l’un des systèmes de réglage peut comporter un patin de friction classique en contact et en appui contre une zone cylindrique du tube intérieur tandis qu’un deuxième, ou plus, système de réglage comprend un patin de friction configuré pour assurant le guidage et la reprise du couple.
Par ailleurs, il est entendu que le système de réglage peut comporter une structure différente sans altérer la fonction du patin de friction. Par exemples, les systèmes de réglages peuvent être commandés électriquement.
La cavité de guidage peut également comporter une combinaison d’un espace délimité par une paroi42du deuxième des deux éléments, que la ou les surface(s) soient plane ou inclinées, et d’un trou débouchant. La paroi42est dans ce cas discontinue.
Par ailleurs, il peut éventuellement être envisagé dans un autre mode de réalisation une configuration inversée du patin de friction et de la cavité de guidage. Dans cette configuration, le deuxième des deux éléments comprend le tube extérieur et le deuxième des deux éléments comprend le tube intérieur du fourreau, le patin de friction étant alors supporté par le tube intérieur. La cavité de guidage serait alors formée par un espace creux par rapport à une enveloppe cylindrique dans laquelle est inscrite la surface intérieure du tube extérieur à l’intérieur duquel est logé le tube intérieur. La cavité de guidage est alors portée par le tube extérieur et ouverte, sensiblement radialement vers l’intérieur, précisément vers le tube intérieur lorsqu’elle se situe sur une portion traversée par ledit tube intérieur.
Les systèmes de réglages peuvent comporter une structure différente en ce qui concerne son réglage. Notamment, un mécanisme de commande peut être intégré pour commander le système de réglage, le mécanisme de réglage comportant par exemple une came en appui direct ou indirect sur un appui pour générer une variation de pression du patin de friction par rapport à la surface de serrage parallèlement à l’axe de serrage fixe par rapport au premier des deux éléments, de sorte à faire varier l’effort de pression du patin de friction contre la surface de serrage du deuxième des deux éléments, entre: une position d’utilisation, dans laquelle une pression d’utilisation prédéterminée du patin de friction est appliquée contre la surface de serrage du deuxième des deux éléments; et, une position de réglage, dans laquelle une pression de réglage inférieure à la pression d’utilisation est appliquée par le patin de friction contre la surface de serrage du deuxième des deux éléments.
Claims (11)
- Fourreau de colonne de direction (103) comportant deux éléments constitués par un tube extérieur (101) et un tube intérieur (102) mobiles en translation l’un par rapport à l’autre suivant un axe de référence (X), et au moins un système de réglage (10) d’un effort résistant s’opposant à un mouvement relatif de translation entre les deux éléments (101, 102), le mécanisme de pression comportant :
- au moins un patin de friction (20), supporté par un premier (101) des deux éléments (101, 102);
- une surface de serrage (30) solidaire d’un deuxième (102) des deux éléments (101, 102), le patin de friction (20) étant configuré pour être en contact et en appui contre la surface de serrage(30),
- Fourreau de colonne de direction (103) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité de guidage (40) est délimitée par une paroi (42) continue du deuxième (102) des deux éléments (101, 102).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième (102) des deux éléments (101, 102) présente un périmètre pris dans sa section transversale autour de l’axe de référence, au droit de la cavité de réglage (40), égale au périmètre de son enveloppe cylindrique (E).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité de guidage (40) comporte un orifice (43) débouchant dans la paroi du deuxième (102) des deux éléments (101, 102).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité de guidage (40) supporte au moins une partie de la surface de serrage (30).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cavité de guidage (40) est configurée de sorte que lorsqu’un couple est appliqué entre les deux éléments (101, 102) autour de l’axe de référence (100), le deuxième (102) des deux éléments (101, 102) exerce sur le patin de friction (20) un effort dont la résultante présente de préférence une composante (R) orthogonale par rapport à l’axe de référence (X).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cavité de guidage (40) présente deux parois latérales de guidage (44, 45), de préférence symétriques l’une par rapport à l’autre, les parois latérales de guidage (44, 45) étant orientées vers l’intérieur du deuxième (102) des deux éléments (101, 102), la surface de serrage (30) étant portée par l’une et/ou l’autre des parois latérales de guidage (44, 45).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un moyen d’emmagasinement d’énergie (50), configuré pour exercer, directement ou indirectement, une contrainte élastique sur le patin de fiction (20) tendant à maintenir le patin de friction (20) en appui contre la surface de serrage (30).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de réglage (10) comporte un corps annulaire (123) présentant une surface extérieure (121) munie d’un filetage (122) radial s’étendant coaxialement à un axe de serrage (A10), par exemple orthogonal voire radial par rapport à l’axe de référence (X), et configurée pour coopérer avec un trou taraudé (111) du premier (101) des deux éléments (101, 102), le corps annulaire étant configuré pour appliquer une pression prédéterminée sur le patin de friction (20).
- Fourreau de colonne de direction (103) selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le système de réglage (10) comporte un ressort (16) formant un moyen d’emmagasinement d’énergie (50), de préférence une rondelle ressort, disposé entre le corps annulaire et le patin de friction.
- Fourreau de colonne de direction (103) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité, de préférence deux, systèmes de réglage (10), les patins de friction (20) de chacun des systèmes de réglage (10) étant configuré pour pénétrer au moins en partie dans la même cavité de guidage pour guider en translation le premier (101) des deux éléments (101, 102).
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