Brevet FR2496037A1 — publié le 19820618

VOLA.. D,I3 DIEC.IOI Ci AIERE POCLYIERE POUR DES VEiICULES A PASSAGERS. La présente invention concerne un volant de direc- tion en matière polymère, destiné particulièrement à être monté dans un véhicule à passagers. Il est connu que les volants de direction comportent couramment un renforcement métallique supportant la charge, noyé dans une matière de recouvrement ou de revêtement oui est généralement une matière polymère. Le renforcement est noyé dans la matière de revêtement polymère par une opéra- tion de surmoulage mettant en oeuvre des techniques classi- ques d'injection. Les volants de direction qui en résultent sont as- sez compliqués à réaliser et sont coateux compte tenu des difficultés associées avec les opérations de fabrication par surioulage qui, comme cela est bien connu, imposent un positionnement exact du renforcement dans le moule. Mais, ce qui peut être encore plus important, leur masse est consi- dérables ce qui entra ne, compte tenu également du diamètre de la partie extérieure, en moyenne de 350 à 450 mm, un moment d'inertie polaire élevé. Des essais et expériences ont montré qu'une valeur élevée du moment d'inertie polaire d'un volant est désavan- tageuse en ce qui concerne le système de direction du véhi- cule. Il s'est avéré en particulier que cette valeur d'iner- tie élevée impose un équilibre statique et dynamique plus précis des roues, et plus généralement des masses tournantes non suspendues, afin d'éviter le déclenchement d'oscillations non amorties. Il a en outre été déterminé qu'un moment d'inertie polaire élevé du volant nuit à la stabilité en direction du véhicule, lorsaue les roues directrices subissent une perturbation de la nature d'un choc, c'est à dire une per- turbation susceptible d'imprimer un couple d'orientation avec une forte accélération. En fait dans ce cas, l'inertie du volant peut amplifier l'angle de direction, ce qui porte 2496037 - évidemment préjudice à la sécurité du conducteur. Par ail- leurs, il est généralement reconnu que le renforcement métallicue est nécessaire pour conférer au volant de direc- tion des caractéristiques de rigidité et de déformation plasticue qui sont considérées comme indispensables. A cet efet, des tentatives ont été faites pour réduire l'inertie polaire en adoptant des renforcements creux compliqués et/ oU en réduisant le diamètre extérieur du volant; cette dernière solution est très populaire dans les voitures de sport. Iais les résultats ont déçu les espoirs et l'adop- tion de renforcements creiux ou allégés par toutes autres manières a conduit à des prix de fabrication accrus tandis que la réduction du Diamètre du volant est limitée par les conditions d'efforts pour transmettre le moment de direc- tion, particulièrement lorsque le véhicule est à l'arrêt. L'invention a essentiellement pour objet d'élimi- ner ces inconvénients et elle est basée sur la constatation surprenante (pour l'Expert) que le renforcement métal- lique n'est pas du tout indispensable pour les conditions de solidité imposées au volant, la suppression de ce ren- forcement entraînant une réduction appréciable de la masse du volant de sorte que pour un diamètre donné de ce dernier, son moment d'inertie polaire diminue également. Selon un aspect de l'invention, ce résultat est 2 5 obtenu grace à un volant de direction, particulièrement pour des véhicules à passagers, qui ce caractérise en ce qu'il comporte une couronne annulaire, au moins un bras et un moyeu, tous formés en une seule pièce en matière polymère, seul le moyeu contenant une pièce métallique en- castrée comprenant au moins un manchon avec un dispositif pour le claveter sur la colonne de direction. De préférence la matière polymère consiste en un polyamide possédant les caractéristiques spécifiées ci, après et la pièce métallique encastrée est noyée dans le -e5 moyeu par une opération de surmoulage. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- toin appara'tront tu cours de la description détaillée oui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une coupe diamétrale d'un volant de direction selon l'invention, et La figure 2 est une vue en perspective de la pièce métallique encastrée dans le moyeu du volant. la figure 1 représente un volant de direction selon l'invention, comprenant une couronne annulaire C, deux bras R suivant un diamètre ou au dessous, et un moyeu M de matière polymère, qui sont tous formés en une seule pièce par une opération directe de moulage, et exempt des renforcements habituels. La matière est de préférence un polyamide (connu généralement par sa dénommination commer- ciale de nylon) possédant les caractéristiques mécaniques ci-après: poids spécifique 1,13 - 1,15 g/cm2 - allongement final 200 - 220 % module de flexion 740 - 760 N/mm2 - dureté Rockwell 84 - 87 HRB/M élasticité Izod Joule/cm2 à 23 OC 180 à 0 C 53 à - 30 C 33 En utilisant une matière répondant aux spécifica- tions ci-dessus, les rapports dimensionnels suivants se sont avèrés être optimum: s/d = 1/20, k/s = 1.3/1, o s est l'épaisseur de chaque bras, d est le diamètre exté- rieur de la couronne du volant, k est le diamètre de la section transversale torique de la couronne. Dans le moyeu M est encastré par moulage une pièce métallique, désignée globalement par I, servant à claveter le volant sur la colonne de direction, ainsi que pour sup- porter des éléments électriques du bouton d'avertisseur slil y a lieu. La pièce encastrée I peut avoir une quel- conque de plusieurs formes, en fonction des caractéris- tiques esthétiques recherchées pour l'ensemble du volant. Dans l'exemple représenté, qui est un volant à deux bras diamétraux, la pièce encastr4e comporte une plaque métal- lique 10 épaisse, sur laquelle est montée, par exemple par soudage, un manchon central 11 formé avec des canelures d'accouplement 12 destiné à coopérer avec une partie conique 13 de la colonne de direction. Dans le but d'améliorer ' adhérence de la matière sur le moyeu, le manchon 11 peut comporter des nervures en relief disposées parallèlement aux génératrices. La plaque 10 à une forme générale rectangulaire et elle est disposée avec son grand c8té dans la direction des bras R, de manière que le volant présente, en section diamé- trale, deux oreille A1, A2 partiellement encastrées dans les bras dans le blut de raidir la zone de jonction de ses bras avec le moyeu. Tout en conservant des caractéristiques de solidité mécanique conforme au standard des spécifica- tions applicables, un volant de direction du type décrit ci-dessus présente une réduction du moment d'inertie polaire de l'ordre de 30 à 40 % par rapport à un volant similaire ayant les mêmes dimensions mais contenant un renforcement métallique courant. Bien entendu, les détails de construction et les modes de réalisation de l'invention peuvent s'écarter de la description et de la représentation ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention. REVE.DICATIo"D 1 - Volant de direction, notamm:e.t nour des véhi- cules à passagers, caractérisé en ce qu il comporte une couronne annulaire (C) au moins un bras (R) et un moyeu (H), tous form.s d'une seule pièce en matière polymère, seul ledit mnoyeu (1) contenant une nièce métallique en- castrée (I) oui consiste en au moins un manchon (11) com- portant un dispositif (12,1,) pour le claveter sur la co- lonne de direction. 2 - Volant de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière polymère est un polya- mide. 3 - Volant de direction selon la revendication 1 ou 2, caractéri;é en ce que ledit manchon (11) prévu pour le clavetage comprend des oreilles A1, A2 destinées à être partiellement noyées dans lesdits bras pour raidir la zone de jonction desdits bras (R) avec ledit moyeu (H). 4 - Volant de direction selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que ledit manchon (11) comporte des nervures extérieures destinées à amélio- rer l'adhérence de la matière dudit moyeu.