FR2758782A1

FR2758782A1 - STEERING COLUMN AND VEHICLE COMPRISING IT

Info

Publication number: FR2758782A1
Application number: FR9800971A
Authority: FR
Inventors: Laurence George Herbert Barton; Michael Thomas Hancock
Original assignee: Nastech Europe Ltd
Current assignee: Nastech Europe Ltd
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1998-07-31
Also published as: GB2321627A; GB2321627B; DE19803200A1; GB9701823D0; DE19803200B4

Abstract

L'invention concerne une colonne de direction. Elle se rapporte à une colonne de direction qui comprend un organe interne (3) et un organe externe (4), et des paliers (7A, 7B) supportant l'organe interne dans l'organe externe, et les paliers sont soumis à une charge par un mécanisme à coin incorporé à la colonne de direction et comprenant deux parties opposées de face de coin (2A) qui sont montées autour d'un axe de l'organe interne afin qu'elles permettent une dilatation du mécanisme à coin et l'application d'une charge aux paliers (7A, 7B), et les faces de coin (2A) ont des cannelures (9) afin que le mécanisme à coin soit bloqué positivement lorsque les faces sont tournées dans le sens qui provoque l'application d'une charge aux paliers (7A, 7B). Application aux colonnes de direction des véhicules.par.The invention relates to a steering column. It relates to a steering column which comprises an internal member (3) and an external member (4), and bearings (7A, 7B) supporting the internal member in the outer member, and the bearings are subjected to a loaded by a wedge mechanism incorporated in the steering column and comprising two opposing wedge face portions (2A) which are mounted around an axis of the internal member to allow expansion of the wedge mechanism and 'application of a load to the bearings (7A, 7B), and the wedge faces (2A) have splines (9) so that the wedge mechanism is positively locked when the faces are turned in the direction which causes the application a load at the bearings (7A, 7B). Application to the steering columns of vehicles.

Description

La présente invention concerne une colonne de directionThe present invention relates to a steering column

de véhicule.of vehicle.

Une colonne de direction comporte habituellement un organe interne allongé (arbre ou tube) et un organe externe allongé sous forme d'un tube entourant l'organe interne, des paliers supportant le tube externe sur l'arbre ou tube A steering column usually comprises an elongated internal member (shaft or tube) and an elongated outer member in the form of a tube surrounding the inner member, bearings supporting the outer tube on the shaft or tube

interne. Cette disposition comporte habituellement une par- internal. This provision usually includes a

tie supérieure de colonne de direction. top of the steering column.

Lors de l'utilisation de deux paliers à billes à contact angulaire, les paliers sont rappelés élastiquement When using two angular contact ball bearings, the bearings are resiliently biased

afin qu'ils subissent une charge préalable destinée à main- so that they undergo a prior charge intended to

tenir le tube ou arbre interne en position mais, simultané- hold the tube or internal shaft in position but, simultaneously

ment, à maintenir la force des paliers à une valeur aussi faible que possible afin que le frottement des paliers soit minimal. Cependant, cette disposition peut autoriser un déplacement de l'arbre de direction sous la commande du conducteur lorsqu'il tire le volant. Ce déplacement du maintain the bearing force as low as possible so that the friction of the bearings is minimal. However, this provision may allow a displacement of the steering shaft under the control of the driver when pulling the steering wheel. This displacement of

volant n'est pas normalement souhaitable. flying is not normally desirable.

L'invention concerne une colonne de direction pour véhicule, comprenant un organe interne allongé et un organe externe allongé entourant l'organe interne avec des paliers supportant l'organe interne dans l'organe externe, les paliers étant soumis à une charge par un mécanisme à coin incorporé à la colonne de direction, le mécanisme à coin comprenant deux parties opposées de face de coin en contact qui sont montées autour d'un axe de l'organe interne afin qu'elles puissent tourner l'une par rapport à l'autre pour The invention relates to a steering column for a vehicle, comprising an elongated internal member and an elongated outer member surrounding the internal member with bearings supporting the internal member in the external member, the bearings being subjected to a load by a mechanism. wedge incorporated in the steering column, the wedge mechanism comprising two opposing corner face contact portions which are mounted about an axis of the inner member so that they can rotate relative to the other for

permettre une dilatation du mécanisme à coin et l'appli- allow expansion of the wedge mechanism and the application

cation d'une charge aux paliers, et les faces de coin de contact des parties ont des cannelures afin que le mécanisme à coin soit bloqué positivement lorsque les faces sont tournées l'une par rapport à l'autre dans le sens qui provoque l'application d'une charge aux paliers aux parties de face de coin, les cannelures étant disposées pratiquement radialement autour d'une partie au moins d'un arc de cercle cation of a load at the bearings, and the contact wedge faces of the parts have splines so that the wedge mechanism is positively locked when the faces are rotated relative to each other in the direction which causes the applying a load to the bearings at the corner face portions, the grooves being disposed substantially radially around at least a portion of an arc of a circle

concentrique à l'axe de l'organe interne. concentric to the axis of the internal organ.

Les faces de coin des parties à face de coin peuvent Corner faces of corner-face parts may

être formées chacune à la face d'extrémité d'un écrou res- be each formed on the end face of a nut

pectif, si bien que les faces de coin peuvent être tournées mutuellement. Chaque face de coin peut comporter deux régions de face so that the corner faces can be rotated mutually. Each corner face can have two face regions

de coin; dans une variante, chaque face de coin peut com- corner; in one variant, each corner face can

prendre trois régions de face de coin régulièrement espacées take three evenly spaced corner face regions

sur un arc de cercle.on a circular arc.

Le mécanisme à coin peut être adjacent à un étrier de colonne de direction et à une extrémité inférieure de l'organe interne allongé distante du volant, une première partie de face de coin étant raccordée à l'organe allongé interne et l'autre partie de face de coin étant raccordée à The wedge mechanism may be adjacent to a steering column yoke and a lower end of the elongate inner member remote from the steering wheel, a first corner face portion being connected to the inner elongated member and the other portion of corner face being connected to

une partie de l'étrier.part of the stirrup.

L'invention concerne aussi un véhicule comprenant une The invention also relates to a vehicle comprising a

colonne de direction telle qu'indiquée. steering column as indicated.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other features and advantages of the invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui suit will be better understood by reading the following description

d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique d'une colonne de direction de véhicule comprenant un dispositif de montage sous charge de paliers; la figure 2 est une vue schématique en élévation latérale représentant les dispositifs d'application d'une charge sous forme d'un mécanisme à coin et d'une partie adjacente de la colonne de direction en position ajustée préalablement ou soumise à une charge préalable; la figure 3 est analogue à la figure 2 mais elle examples of embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic sectional view of a vehicle steering column including a load bearing mounting device; Figure 2 is a schematic side elevational view showing the load applying devices in the form of a wedge mechanism and an adjacent portion of the steering column in pre-adjusted or pre-loaded position; Figure 3 is similar to Figure 2 but

représente le mécanisme à coin en position ajustée ou sou- represents the wedge mechanism in the adjusted or

mise à la charge de paliers; la figure 4 est une vue de bout d'une partie du mécanisme à coin, suivant les flèches IV de la figure 2; et la figure 5 est une vue de bout de la partie du mécanisme à coin représenté sur la figure 4, suivant les loading of bearings; Figure 4 is an end view of a portion of the wedge mechanism, along the arrows IV of Figure 2; and FIG. 5 is an end view of the portion of the wedge mechanism shown in FIG.

flèches V de la figure 3.arrows V of Figure 3.

On se réfère aux dessins qui représentent une extrémité supérieure d'une colonne de direction qui comprend, de l'extrémité inférieure vers l'extrémité supérieure, un étrier 1 qui est raccordé à un mécanisme à coin 2 qui est lui-même raccordé à une extrémité inférieure d'un organe allongé sous forme d'un arbre interne 3 à l'extrémité supérieure 3A duquel est placé un dispositif de raccordement d'un volant (non représenté). Un tube externe 4 entoure coaxialement la plus grande partie de la longueur de l'arbre interne 3 et est fixé pendant l'utilisation à des équerres Referring to the drawings which show an upper end of a steering column which comprises, from the lower end to the upper end, a stirrup 1 which is connected to a wedge mechanism 2 which is itself connected to a lower end of an elongated member in the form of an internal shaft 3 at the upper end 3A of which is placed a device for connecting a steering wheel (not shown). An outer tube 4 coaxially surrounds most of the length of the inner shaft 3 and is secured during use to brackets

de fixation supérieure et inférieure 5, 6 respectivement. upper and lower fastening 5, 6 respectively.

L'arbre interne 3 est monté afin qu'il puisse tourner à l'intérieur du tube externe 4 par l'intermédiaire de The inner shaft 3 is mounted so that it can rotate inside the outer tube 4 via

paliers ou roulements à billes 7A et 7B à contact angulaire. bearings or ball bearings 7A and 7B with angular contact.

L'extrémité axialement supérieure du roulement 7B est en butée contre une bague élastique 8 placée autour de l'arbre interne 3. L'extrémité axialement la plus basse de l'arbre interne 3, au-delà de l'extrémité adjacente du tube externe 4, est raccordée à une première face de coin 2A du mécanisme à coin, la première partie de face de coin 2A ayant une face de coin d'extrémité 2B qui est elle-même en contact avec une partie de face de coin 2C de la seconde partie 2D de face de coin. Les deux faces de coin 2B et 2C ont chacune une disposition courbe de dents formée par des cannelures radiales 9. Comme mieux représenté sur la figure 1, les deux faces de coin 2B et 2C sont inclinées dans un plan commun qui n'est pas perpendiculaire à l'axe longitudinal de The axially upper end of the bearing 7B is in abutment against an elastic ring 8 placed around the inner shaft 3. The axially lower end of the inner shaft 3, beyond the adjacent end of the outer tube 4, is connected to a first corner face 2A of the wedge mechanism, the first corner face portion 2A having an end corner face 2B which is itself in contact with a corner face portion 2C of the second part 2D of corner face. The two corner faces 2B and 2C each have a curved disposition of teeth formed by radial grooves 9. As best shown in FIG. 1, the two corner faces 2B and 2C are inclined in a common plane which is not perpendicular to the longitudinal axis of

l'arbre interne 3.the internal shaft 3.

Les parties de face de coin 2A, 2D sont formées chacune par un écrou, grâce auquel les faces de coin 2B, 2C peuvent The corner face portions 2A, 2D are each formed by a nut, whereby the corner faces 2B, 2C can

être tournées l'une par rapport à l'autre. to be turned relative to each other.

Le mécanisme à coin 2 remplace donc l'application connue d'une charge élastique aux roulements par formation de deux organes d'ajustement à cannelures en forme de coin (2A, 2D) qui peuvent être tournés l'un par rapport à l'autre par pas à l'aide d'encoches. La disposition compense les tolérances du système lors du montage de la colonne de direction et exerce une charge préalable sur les roulements 7A, 7B sans jeu à l'extrémité ni charge interne excessive (force préalable minimale). Ainsi, lorsqu'un conducteur exerce une force sur le volant, il n'existe aucun mouvement détectable. Deux faces de coin au moins peuvent être incorporées; sur les dessins, on a représenté trois faces The wedge mechanism 2 thus replaces the known application of an elastic load to the bearings by forming two wedge-shaped spline adjusters (2A, 2D) which can be rotated relative to one another. by steps using notches. The arrangement compensates for the tolerances of the system when mounting the steering column and exerts a load on the bearings 7A, 7B without play at the end or excessive internal load (minimum advance force). Thus, when a driver exerts a force on the steering wheel, there is no detectable movement. At least two corner faces may be incorporated; in the drawings, three faces are shown

de coin sur chaque partie de coin.corner on each corner part.

Pour l'assemblage des éléments, les parties de coin 2A et 2D du mécanisme 2 à coin sont montées sur l'arbre interne 3 dans une position d'ajustement minimal. L'arbre interne 3 passe alors dans des roulements à billes 7A et 7B à contact angulaire et la bague 8 est alors montée afin qu'elle For assembly of the elements, the corner portions 2A and 2D of the wedge mechanism 2 are mounted on the inner shaft 3 in a minimum adjustment position. The internal shaft 3 then passes in ball bearings 7A and 7B angular contact and the ring 8 is then mounted so that it

retienne l'arbre interne 3 en position. Grâce à l'utili- hold the internal shaft 3 in position. Thanks to the

sation des écrous des parties 2A et 2D en forme de coin, le mécanisme à cannelures en forme de coin 2 est enclenché en mode dilaté jusqu'à ce qu'il exerce une charge préalable sur les roulements 7A, 7B. Le système à colonne de direction est alors soumis à une charge et cette condition est retenue par les dents des cannelures 9. Le mécanisme 2 à coin ou des parties de ce mécanisme peuvent être formés de matière With the nuts of the wedge-shaped portions 2A and 2D, the wedge-shaped spline mechanism 2 is engaged in the expanded mode until it pre-loads the bearings 7A, 7B. The steering column system is then subjected to a load and this condition is retained by the teeth of the grooves 9. The mechanism 2 corner or parts of this mechanism can be formed of material

plastique ou d'un métal.plastic or metal.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux colonnes et véhicules qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the columns and vehicles that have just been described as examples only.

limitatif sans sortir du cadre de l'invention. limiting without departing from the scope of the invention.

Claims

A steering column for a vehicle, comprising an elongated inner member (3) and an elongate outer member (4)

surrounding the inner member with bearings (7A, 7B) supporting

both the inner member in the outer member, characterized in that the bearings are loaded by a wedge mechanism incorporated in the steering column, the wedge mechanism comprising two opposing corner face portions (2A, 2B , 2C) which are mounted about an axis of the inner member so that they can rotate relative to each other to permit expansion of the wedge mechanism and application of a load to the bearings (7A, 7B), and the contact faces (2A, 2B, 2C) of the parts have splines (9) so that the wedge mechanism is positively locked when the faces are turned relative to each other. other in the direction which causes the application of a load to the bearings (7A, 7B) to the face portions of

corner (2A, 2B, 2C), the flutes (9) being arranged practically

radially around at least part of an arc of

circle concentric with the axis of the internal organ.

Steering column according to claim 1, characterized in that the corner faces (2A, 2B, 2C) of the corner-face portions are each formed on the end face of a respective nut, so that the faces of

corner (2A, 2B, 2C) can be rotated mutually.

Steering column according to one of the claims

1 and 2, characterized in that the corner face (2A, 2B, 2C)

includes two corner face regions.

4. Steering column according to any one of

Claims 1 to 3, characterized in that the corner face

(2A, 2B, 2C) comprises three corner face regions (2A, 2B,

2C) regularly spaced in an arc.

5. Steering column according to any one of

preceding claims, characterized in that the faces

of corner (2A, 2B, 2C) of the two corner face portions are inclined in a common plane which is not perpendicular

to the axis of the elongate internal organ.

6. Steering column according to any one of

preceding claims, characterized in that the

The wedge mechanism is adjacent to a steering column yoke and a lower end of the inner elongated member which, during use, is remote from the steering wheel.

Steering column according to claim 6, characterized in that a first corner face portion (2A, 2B, 2C) is connected to the inner elongated member and the other corner face portion (2A, 2B , 2C) is connected to

part of the stirrup.

8. Steering column according to any one of

preceding claims, characterized in that the

bearings (7A, 7B) are angular contact ball bearings.

Vehicle, characterized in that it comprises a

steering column according to any of the claims

previous cations.