Brevet FR2357412A1 — publié le 19780203

La présente invention concerne un volant de direction de véhicule comportant un corps déformable disposé sur un moyeu en oreux à l'int rieur de la couronne du volant, destine à absorber les chocs et de l'énergie et qui peut protéger le conducteur du véhicule en cas de choc avec le volant de façon optimale aussi bien contre des blessures à la poitrine que contre des blessures à sa tat. et à son visage. Une séc correctement mise en place peut évidemment réduire ou memo empêcher un choc direct de la poitrine avec le volant mais il arrive cepandant fréquemment que la tête soit soumise & jun choc par suite du mouvement du corps, modifié par la ceinturo, pendant un fort ralentissement ou bien lors d'une réduc- tion brutale de vitesse en cas d'accident. Pratiquement toun les volants existants dans les automobiles sont conçus noun la forme de volants de sécurité d à absorber de l'énergie et à assurer une protection contre les chocs. Cependant il s'est avéré en pratique qu'ils ne peuvent remplir cette fonction qu'en imposant des conditions trop sévères au corps humain. La raison de cette déficince d'utilisation comme moyen de protection efficacy contre les accidents est imputable au fait que, dans ces volants, on fait toujours intervenir, malgré l'am - lioration des connaissances actuelles, des moyens de construction qui conviennent peu comme absorbeurs d'énergie en cas de choc avec la poitrine ou la tête du conducteur. Si on considère que les tolerances concernant len chocs sans blessures des parties d'une poitrine d'être humain sont maintenues dans des limites relativement étroites, ces dernières sont encore plus réduites en cas de chocs & la teAte et au visage en can d'accident. On ne comprend par consequent pas pourquoi on fait intervenir dans un volant, comme parties destinées à absorber les choos pour des corps humains do nature molle, toujours des éléments de diformation en structures métalliques relativement dures, telles que des tubes ondulés, des tubes d'enveioppement en forme de grille, des capots en tôle ou des organes semblables.Ces moyens rigiden do réception et d'absorption de chocs sont évidemment recouverts de plaques do mousse dure en vue d'améliorer leur aspect mais il est nécessaire d'exercer pour leur deformation de grandes forces de percussion qui ne peuvent pratiquemont pas être absorbées par la poitrine d'un être humain et encore plus par sa tête et son visage sans qu'il se produise des dommagos. D'après le brevet allemand 2 3 12 843, on connatt un dispositif de protection contre les chocs qui se compose d'un corps déformable constitué exolusivement d'une mousse de résine synthétique et qui est logé dans la cuvette du volant au-dessus d'une calotte de moyeu ou d'une autre partie d'appui pivotante mais non mobile radialement. Cet agencement présente déjà l'avantage qu'une telle protection contre les chocs comporte une très grande surface d'impact qui peut s'adapter intégralement à une partie du corps humain venant la percuter et qui, par suite de son volume, de sa structure cellulaire et de sa longue course de deformation, est capable de se défomer en absorbant les chocs dans des conditions biomécaniquement favorables. Ces avantages techniques de la structure précitée sont cependant liés & de grands frais de fabrication, ce qui limite la rentabilité d'une fabrication en série de volants ainsi agencés. L'invontion a pour but de fournir un volant auquel est intégré un élément de protection contre les chocs qui est appropié pour protéger la tête et le visage du conducteur du véhicule contre des blessures par impact et qui protège également toute la zone de sa poitrine, avec adaptation 4 la force corresponoante du choc. Simultanément, les moyens de construotion utilisés à cet effet doivent être agencés de façon que la fabrication du volant soit particulièrement économique. Pour parvenir à ce résultat, l'invention prévoit, dans un volant agencé en forme de cuvette, un disponitif de protection contre las choes qui est constitué d'un pot d'impaot rempli de mousse dure. notamment d'une mousse dure de rsine phénolique et qui est lui-même constitué d'une matière plastique molle. Conformément à la caractéristique fondamentale de la présente invention. ce pot a'impact est constitné d'un corps creux s'étendant vers le haut jusqu'au bord supérieur de la couronne du volant, s'appliquant lat ralement pontre les rayons du volant et formé d'une matière plastique molle, de préférence de polyéthylène de haute densité à paroi mince ou d'une matière semblable. D'une manière déjà connue, le pot d'impact remplit presque radialement la moitié inférieure du volant et il est fortement aplati sur non côt5 frontal. Le pot d'impact est rempli d'une mousse de matière plastique permettant de garantir une stabilit de forme auffisante et permanente et une oapacité de résistance à des sollicitations normales se produisant en cours de marche. Pour pouvoir obtenir, dans le sens biemécanique idéal, une déformation qui absorbe de l'énergie en cas de chocs ou d'impacts sur ca surface, on utilise comme agent de remplissage de la cavité du pot d'impact une mousse très cassante et très dure faisant partie du groupe des mousses de résines phénoliques. D'une manière générale, l'utilisation d'une mousse dure comme moyen de protection contre les chocs est connue non aeulement d'après le brevet allemand 23 12 843 précité mais également d'après le modèle d'utilité allemand 71 25 806. A cet égard, on a propose essentiellement d'utiliser des mousses "PUR" à base de polyéther. Bien que ces mousses "PUR" possèdent de bonnes propriérés de déformation plastique, leur structure cellulaire est cependant trop résistante pour garanti une déformation idéale déjà sous l'effet de très faible force, par exemple entre 400 et 500 kg. Pour remplacer des corps de protection contre les chocs, formés de telles mousses "PUR" dures et tenances, on a proposé de réaliser ces corps à partir d'une mousse de résine phénolique qui soit cassante et qui se désagrège sous l'effet do chocs ou d'im- pacts. Une application pratique de cette conception va cependant à l'encontre du fait que des pièces profilées en mousse de résine phénolique cassante et dure ne sont que très difficilement utilisables. Initialement, leur surface non protégée possède une résistance absolument insuffisante à des influences extérieures. Des compressions excessives, des griffures, des chocs, etc..., laissent subsister des déformations et des dommages permanents. Un autre inconvenient encore plus important consiste en co qu'un tol corps profilé en mousse se désagrège sur ses zones marinales avec perte de volume aussitôt qu'il est sollicité sans posséder la résistance à la déformation nécessaie pour absorber de l'énergie dans sa partie extérieure. La formation d'une pellicule extérieure en mousse intégrale de nature fermée, comme cela est possible avec les mousses "PUR" ne peut être que très difficulement réalisée à cause de la structure cellulaire cassante de ces mousses en résine phénolique. La proposition selon l'invention, qui consiste à incorporer cette mousse de résine phénolique diffioile à appliquer car elle est cassante mais qui convient le mieux pour résoudre de façon optimale le problème posé, dans un pot en matière plastique molle & paroi mince, flexible et resistant à l'arachement, pelmet d'obtenir un élément de protection contre les chocs qui soit peu coûteux et léger dans un volant de direction. Lors d'un déroulement fonctionnel d'un déformation de ce pot d'impact qui est amorcée sous l'action d'un choc, la masse de mousse cassante se trouvant dans sa paroi latérale est soumine, par contraction ou allongement de cette paroi et dans le cas d'un soutien flexible, à une compres- sion absorbant de l'énergie et elle est maintenue en position jusqu'à la fin du processus de déformation. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que le pot d'impact rempli de mousse est capable, sans mécanismes additionnels de mouvement ou d'articulation et déjà avant le processus de déformation, de s'adapter au moment de la sollicitation brutale par le choc exercé sur sa surface d'impact et avec dEformation simultanée de la couronne du volant et des rayons, automatiquement et suivant un angle d'attaque le plus favorable possible & la partie du corps humain qui exerce l'impact. Cette adaptation de sa surface d'impact est rendue possible du fait que le pot d'impact comporte du côté de son fond un partie de pied mobile.Une telle partie de pied peut être constituée d'une tige courte et ronde en caoutchouc ou en matériau semblable qui vient se placer sur le fond du pot d'impact et qui est avantagousement réalisée cependant sous la forme d'un soufflet plfable cylindriqe on polyéthylène. Ce soufflet a une hauteur de 45 & 50 mm et il a un diamètre correspondant à celui du moyeu du volant. Le fond ciroulaire du soufflet constitue la surface d'appui du pot d'impact sur le moyou du volant, auquel cas, dans un mode avantageux de réalisation du volant, le bord de son moyeu est relevé vers le hant de façon à former un court manchon dépassant sur le bord supérieur duquel s'appuie les rayons aboutissant à la couronne du volant.Ce manchon de moyeu, qui s'adapte aux dimensions du soufflet, le reçoit et l'entoure d'une façon serrée, sans cependant influencer sa capacité do repliemont. Du fait que sa paroi latérale est éventuellement collée sur les surfaces intérieures des rayons du volant, on obtient par cet emmanchement de la partie de pied dans le manchon do moyeu, une possibilité de montage simple et rationnelle du pot d'impact dans le volant. 8uivant un autre mode de réalisation du pot d'impact rempli de mousse, il est possible d'adapter sa surface d'impact à la direction d'impact d'une partie du corps humain par le fait que le pot d'impaot présente une réduction de section en forme de gradin & partir du haut et en direction du moyeu du volant et so termine du c8té du fond par un fat court, cylindrique et lisse. Les différents gradins ménagés dans la paroi du pot d'impact sont avantageusement agencés de façon à obtenir une réduotion de rigidité de la paroi en matière plastique dans cette zone par une légère diminution de son épaisseur do paroi de sorte que, en cas de sollicitation du pot d'impact à partir du haut, il se produit un coudage de ces gadins dans la zone périphérique chargée et que sa surface d'impact est inclinée en correspondance. De cette manière, on obtient également une adaptation des surfaces d'impact au processus de déformation du pot rempli de mousse de sorte que la course prédéterminée de déformation n'est pas réduite de façon perturbatrice par ce processus. Pour permettre un montage sur et-simple d'un pot d'impact en matière plastique agencé de la façon précisée ci-dessus dans un volant, les parties des rayons qui s'appuient latéralement sur le pot d'impact sont également agencées en forme de gradins de profil identique de sort que les deux parties vinnent s'appliquer l'une sur l'autre ou l'une contre l'autre avec conjugaison de formes. La partie cylindrique de pied de ce pot d'impact est engagée dans un manchon de moyeu de volant qui a le même profil, comme décrit ci-dessus. Selon l'invention, il est en outre proposé d'agencer additionnellement la surface d'impact du pot en matière plastique de manière que sa flexibilité à la compression soit encore considérablement augmentée afin que le risque de blessure de la tête et du visage d'un conducteur puisse être encore réduit en cas de choc avec le volant. Dans ce but, il est prévu sur la surface d'impact du pot un coussin d'air aplati de dimensions correspondantes. Un tel coussin d'air doit être conçu de manière que, lors d'un choc avec la tote ou le visage du conducteur, la pression superficielle engendrée par centimetre carré soit maintenue suffisamment faible pour éviter des blessures, des hématomes et des écorchures de la peau. Le coussin d'air additionnel se compose d'une chambre creuse aplatie de 25 à 30 mm qui est forme de polyéthylène identique et qui a une épaisseur de paroi semblable. Sa forme correspond à la partie supérieure du pot d'impact en matière plastique. Sur sa paroi latérale étroite, il est prévu plusieurs petites fentes de passage d'air dont les arêtes viennent s'appliquer étroitement les unes contre les autres de manière que l'air se trouvant dans la chambre ne puisse s'échapper que sous l'effet d'une pression s'exerçsant sur sa surface. La sortie d'air se produit seulement d'une manière très retardée et elle donne ainsi une souplesse très molle à la surface sollicitée, qui constitue maintenant la surface d'impact du pot en matière plastique.Le reflux do l'air dans la chambre après terminaison de la sollicitation se produit également graduellement de sorte qu'on exclut un retour élastique brutal de cette surface d'impact. Un avantage supplémentaire d'un volant muni d'un pot d'impact en matière plastique agencé comme déorit ci-dessus consiste en ce que, par suite de l'absence de composants métalliques aussi bien dans le pot d'impact que dans ses organes de soutien et d'entratnement, l'ensemble du volant présente un poids propre qui est plus faible que celui des volants classiques sans que ses caractéristi- ques de résistance en cours de marche du véhicule soient altérées. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en éidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue en plan du volant selon l'invention qui est muni d'un pot d'impact 4 incorporé; La figure 2 représente le même volant en vue latérale t La figure 3 est une vue latérale du pot d'impact en matière plastique t La figure 4 est une coupe longitudinale du volant sans le pot d'impact 1 La figure 5 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'un pot d'impact rempli de mousse selon l'invention ;; La figure 6 représente la même coupe longitudinale du volant, sans pot d'impact, que sur la figure 4 t La figur 7 est une vue latérale aciale, tournée de 90 , du pot d'impact de la figure 3 1 La figure 8 représente, en vue latérale identique à celle de la figure 7, le volant complet monté survune colonne de direction t La figure 9 représente, à échell agrandie, une coups longitudinale du coussin d'air t La figure 10 est une coupe longitudinale du pot d'impact & BR Sur la figure 1, on a représenté en vue en plan le volant selon l'invention auquel est incorporé un po d'impact 4 en matière plastique. Sa surface d'impact 4a remarquablement grande est constituée par un coussin d'air aplati en matière plastique qui est placé sur le côté supérieur du pot d'impact. La figure 2 représente le même volant en vue latérale. Quatre rayons aplatis 2 partent en oblique et vers le haut du moyeu 3a du volant agencé en forme de fourreau 3 et ils aboutissent à une couronne de volant 1 å structure en mousse de manière à être incurvés dans une crientation horizontale un peu avant leur zone de raccordement avec la couronne et à former ainei une cuvette conique qui a un diamètre plus petit que celui de la couronne. Le pot d'impact 4 de gros volume remplit complètement la cuvette du volant. La partie de pied, non visible, du pot d'impact est engagée dans le fourreau de moyeu 3 et elle est ainsi maintenue emboîtée par appliction contre le moyeu 3a. La surface d'impact 4a constituée par le coussin d'air affleure le bord supérieur de la couronne ou bien se place légèrement au-dessus. La figure 3 est une vue latéale du pot d'impact 4. Celui-ci ne compose d'un corps creuc à paroi mince en matière plastique molle 4b qui a une forme tronconique adaptée à celle de la cuvette de volant. Son épaisseur de paroi est dimensionnée de manière à tenir compte de la rigidité de la matière plastique utilisée de façon que le pot d'impact conserve dans la condition non remplie la forme qui lui a été impartie mais puisse cependant se contracter sous l'action d'une pression relativement faible. La cavité du pot est remplie complètement d'une mousse dure. Ainsi sa résistance est considérablement augmentée et il possède la résistance à la déformation nécessaire pour une absorption efficace d'énergie. Sous l'effet d'une pression exercée de l'intérieur, il se produit une contraction de la mousse de jremplissage du pot d'impact, qui résulte de sa grosse déformation avec renflement simultané de sa paroi, de sorte que le pot d'impact doit eAtre agencé de façon & BR Sur le côté inférieur du pot d'impact, il est prévu une partie de pied 4c agencée en forme de soufflet plissê qui so compose de la même matière et qui est réalisé sous la forme d'un ensemble monobloc. Le fond de la partie de pied sert do surface d'appui du pot d'impact sur la plaque de moyeu 3a du volant. Le soufflo a une hauteur de 45 & 50 mm et son diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur du fourreau de moyeu 3 dans lequel il est emboîté et maintenu en position. Sur le côté supérieur, le pot d'impact comporte sur son bord périphérique un pli vertical continu d'une hauteur d'enviren 12 & 15 mm et d'une épaisseur d'environ 5 mm. Dan: l'auget aplati qui est ainsi formé sur la surface supérieure du pot, on vient enboîter un corps creux 4a de forme aplatie correspondante, d'une hauteur d'environ 30 mm et constitué d'une matière plastique identique ou semblable de manière que son fond vienne s'appliquer étroitement contre la surface superieure du pot duquel il fait saillie sur environ les deux tiers de sa hauteur. Latéralement il est maintenu emboîté par le pli périphérique. Sur sa paroi latérale étroite, le corps creux comporte plusieurs petites fentes de passage d'air 4e dont les arêtes viennent s'appliquer étroitement l'une contre l'autre.Avec cet agencement, le corps creux aplati agit comme un coussin d'air flexible et mou qui no présente pa: de caractéristique de rappel élastique. L'air atmosphérique enfermè dans le corps creux peut s'échapper seulement, et de façon ralentie, quand une pression agissant sur sa surface écarte les arêtes des fentes sous l'effet de la compression de l'air situé à l'intérieur. Egalement du fait que le reflux de l'air dans la chambre après teminaison de la sollioitation ne peut aussi s'effectuer que graduellement, on exclut un retour élastique et perturbateur de la surface de co coussin d'air. La figure 4 est une coupe longitudinale du volant sans le pot d'impact, de manière à montrer l'emboîtement simple et avec conjugaison de formes du volant et du pot. Le pot est engagé d'une manière très simple et à partir du haut dans la ouvette de volant forme par les rayon. et le moyeu, sa partie de pied 4c s'embottaDt dans le fourreau de moyeu 3 dimensionné en corrspondance et étant maintenue en position tandis que sa paroi latérale vient s'appliquer contre lea surface: intérieures des rayons. Dans la plaque de moyen, il est prévu une ouverture centrale 3b de passage de l'arbre de direction. Les rayons 2 qui assurent la liaison de la couronne 1 avec le fourreau 3 du moyeu sont agencés sous la forme de rayons aplatin, d'une manière connue et sont initialement orientés horizontalement dans le plan do la couronne puis sont coudés en oblique et vers le ban. Leur resistance locale est maintenue suffisamment basse pour qu'ils résistent évidemment intêgralement aux charges variables qui leur sont appliquées en cours de marche du véhicule main que d'autre part ils opposent une résistance aussi faible que possible & une déformation en can d'accident. Dans la partie médiane des rayons inclinés en oblique. 11 est prévu d'une manière également connue, par une sollicitation correspondante de la matière, ce qu'on appelle des "zones de flexion imposée" qui produisent, comme indiqué en 2a, en cas de déformation brutale du remplissage de mousse du pot, un renflement lateral de la paroi flexible de ce pot vers l'extérieur, comme indiqué par la double ligne en trait interrompu. La figure 5 est une coupe longitudinale de l'autre mode de realisation du pot d'impact rempli de mousse. Ce pot 5 formé d'une matière plastique identique diminue de section en forme de gradin en direction du fond et se termine dans la partie de pied Sc agencéa sous la forme d'un fat cylindrique et qui a une hauteur et un diamètre correspondant également au fourreau de moyu 7 de la figure 6 ou bien au fourreau 3 de la figure 4. Les gradins 5a sont plus minces que la partie restante de la paroi de pot 5b de sorte que leur rigidité est réduite dans ces zones. En cas de sollicitation du pot d'impact, ces gradins se coudent prématurément et produisent, par suite de la deformation de la paroi du pot, une inclinaison de sa surface dans la direction de la sollicitation. Par ailleurs, cette variante du pot d'impact a la même structure que sur la figure 3. La figure 6 représente la même coupe longitudinale du volant sans pot que sur la figure 4. A la difference de ce dernier mode de réalisation, len parties en oblique 6 des rayon: présentent la même réduction de section en forme de gradin que le pot modifié de la figure 5 de sorte que ces deux parties peuvent être emboîtées corectement l'une dans l'autre. Pour obtenir le meAme effet de coudage que dans le pot d'impact de la figure 4, on réduit également dans ce cas la résistance des gradins 6a par rapport à la partiw restante des rayons. @galement le moyeu de volant 7a est agencé comme sur la figure 4 sous la forme d'un fourreau 7. La figure 7 est une vue latérale du pot de la figure 3 qui est tourné axialement de 90 . Cette figure montre comment le pot d'impact 4 et le coussin d'air 4a placé sur lui sont aplatis sur le côté frontal et sont pourvus d'une forte pente jusqu'à la partie de pied 4c en vue de dégager la vision des instruments du tableau do bord. La figure 8 représente, en vue latérale identique & celle de la figure 7, le volant complet qui est monte sur une colonne de direction 8. Le pot 4 remplit de mousse s'applique latéralement étroitement contre les surfaces intérieures des rayons 2 et sa partie de pied 40, agencée en forme de soufflet plissé, est solidement maintenue dans le fourreau de moyeu 3. La surface d'impact 4a du pot dépasse do quelques millimètres du bord supérieur de la couronne de volant 1. Sur la figure 10, on a représenté à échelle agrandie une coupe longitudinale du pot d'impact rempli de mousse. Le pot est constitué par un corps creux 4 fermé qui diminue de seotion du haut vers le bas, qui est constitué d'une matière plastique molle de haute densité et qui a une épaisseur de paroi d'environ 1,5 mm. Cette épaisseur de paroi est en relation avec la stabilité de forme et la capaoit6 d'écrasement ainsi que la rigidité propre du matéiau utilisé. Notamment pour une production en série avec une bonny rentabilité, le pot d'impact est fabiqué par ce qu'on appelle un procédé de soufflage. Contre le fond du pot s'applique la partie de pied 4c de forme circulaire, de même épaisseur de paroi et qui est agencée sous la forme d'un soufflet plissé. Cette partie de pied a un diamètre qui correspond & celui du moyeu de volant ou de la colonne de direction et elle a une hauteur d'environ 50 mm. Elle comporte trois plis qui ont chaoun une largeur de 15 à 18 mm et qui, lorsqu'ils sont comprimés en un point approprié, donne au pot d'impact, y compris sa surface, une inclinaison de 25 à 30 dans la direction de sollicitation. Dans le fond 4i do la partie de pied, qui constitue la surface d'appui du pot sur le moyeu de volant, il est prévu une ouverture 4k de grosseur correspondante pour le passage de l'arbre de direction ot pour son vissage avec le moyeu de volant. Une autre ouverure centrale 41 plus petite est ménagée dans la surface du pot et sert à l'introduction de la masse de mousse de résine phénolique 4d, qui durcit ensuite dans la cavité du pot et qui remplit celui-ci juaqu'au fond séparateur 4h interposé entre le pot et la partie de pied. Avec cette technique nouvelle, on peut économiser des outillages cotteux de formation de mousse car il suffit d'employer des moules de soutien simples pour constituer le pot en polyéthylène qui agit comme un organe de moulage. Notamment lorsqu'on utilise des résines phénoliques pouvant former de la mousse à froid comme agent de remplissage de pot, ce mode opératoire est extraordinsirement rationnel. Sur le bord périphérique de la surface du pot d'impact, il est prévu un pli vertioal 4g servant à entourer et à maintenir en position le coussin d'air 4a. Directament au-dessus du bord supérieur du pli vertical, il est prévu dans la paroi latérale du coussin d'air de petites fentes 4c dont les arêtes venant s'appliquer étroitement l'une contre l'autre ne permettent qu'un échappement ralenti de l'air emprisonné aussitôt que la surface d'impact 4a du coussin d'air est sollicité brugquement. La figure 9 représente, à échelle également agrandie, une coupe longitudinale du coussin d'air 4a. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Volant do véhicule comportant un corps déformable qui est disposé sur un moyen en creux à l'intérieur de la couronne du volant et qui est destine à absorber les chocs et l'énergie. caractérisé en ce que le corps déformable se compose d'un pot d'impact flexible en matière molle 4b qui est fermé et qui est complètement rempli d'une mouess dure de résine phénolique ou d'une mousse dure et fragile semblable. 2.- Volant selon la revendication 1, caractérisé en oe que le pot d'impact flexible 4b se prolongs de façon monobloc du côté de son fond par une partie de pied Se en forme de fat qui est également flexible. 3.- Volant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de pied flexible du pot d'impact est agenoée sous la forme d'un soufflet plismé 4c. 4. - Volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pot d'impact flexible présente en direction de son fond une reduction conique de section constituée par plusieurs gradina formés dans sa paroi périphérique. 5.- Volant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu sur la surface du pet d'impact flexible un coussin a'air 4a de forme correspondants, aplati, présentant une flexibilité égale on supérieure et pourvu de petites fentes latéralem 4e de passage d'air.