Brevet FR2502091A1 — publié le 19820924

La présente invention concerne un volant de direction, notaiment pour un véhicule automobile, On a déjà cherché à abaisser le poids et le rosent d'inertie polaire des volants de direction pour véhicules autoiobiles, car cet abaissement permet d'alléger toutes les autres pièces qui constituent la direction du véhicule, et cela pratiquelent sans réduire leurscoefficients de sécurité. Jusqu'à présent, la plupart des volants de direction pour véhicules automobiles colportent une armature iétallique, qui a été recouverte, par injection, avec une matière synthétique, souvent de faible densité, par exemple une mousse de polynréthane. La présente invention permet de réaliser des volants de direction pour véhicules automobiles, qui, à dimensions égales, peuvent présenter un poids inférieur de 50*, et un soient d'inertie polaire inférieur d'environ 60% A ceux des volants de direction selon l'art antérieur qui vient autre indiqué. Le volant de direction, selon la présente invention, est caractérisé en ce qu'au soins sa Jante et ses rayons sont formés d'une seule pièce de natière synthétique, sans armature métallique continue. Dans une forte de réalisation préférée du volant de directionselon la présente invention, éventuellement aussi au moins la jante et les rayons sont formés essen- tiellenent par des éléments de tube en résine synthétique, par exemple en résine époxy ou en polyester, qui sont raccordés entre eux de façon à former une pièce unique, ayant ses cavités intérieures remplies avec une matière synthétique de plus faible densité, par exemple une mousse de polyéthylène. La résistance mécanique d'un tel volant de direction peut être encore accrue, selon une autre caractéristique de l'invention, en renforçant intérieurement les élé- mentis de tube par au moins une couche d'un tissu en fibres à haute résistance mécanique, par exemple en fibres de verre. Cette forme de réalisation préférée du volant de direction selon la présente invention est particulièrement avantageuse, notaiient du fait qu'elle permet de fabriquer le volant de direction du type indiqué, en une seule pièce, par moulage sous pression. Ce procédé de fabrication, particu lièreient simple et rapide, ainsi que l'absence d'armature métallique dans le volant selon la présente invention1permettett,en outre, de réduire de façon importante son prix de revient, et d'en réaliser la fabrication en grande série, notaient sur des lignes de fabrication entièrement automatisées. A titre d'etexple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation d'un volant de direction selon la présente invention. La figure 1 est une vue de dessus de cette forme de réalisation. Les figures 2 et 3 en sont respectivement des coupes suivant les lignes Il-Il et III-III de la figure 1. Dans la forme de réalisation du volant de direction selon la présente invention, qui est illustrée au dessin annexé, la jante 1 du volant est réunie à une partie centrale 2, de forme annulaire, par des rayons, 3a à 3d, qui, dans cet exemple, sont au nombre de quatre, mais dont le nombre peut être quelconque. La vue en coupe transversale de la figure 3 montre la structure de la jante 1 du volant; les rayons da à 3d, et même éventuellement la partie centrale annulaire, 2, du volant, peuvent aussi avoir des structures analogues, adaptées cependant aux formes différentes de ces éléments.Comme visible sur la figure 3, la jante 1 est donc formée essentiellement par un tube extérieur la en résine synthétique, par exemple en résine époxy ou en poly ester, qui est renforcé intérieurement par trois cou cheslbl,1b2 et 1b3, d'un tissu en fibres de verre. Enfin, la cavité intérieure du tube la, ainsi renforcé intérieurement, est remplie complètement avec une matière synthétique de plus faible densité, lc, qui est constituée, par exemple, par une mousse de polyéthylène. Le volant selon la présente invention, qui vient d'8tre décrit, peut être fabriqué par le procédé suivant : on utilise un moule d'un type connu, en deux parties au moins, qui peuvent être serrées l'une contre l1autre,par des moyens connus,de façon à résister à la pression d'injection. Dans ce moule sont prévues des cavités communicantes correspondant respectivement aux éléments 1, 2 et 3a à 3d du volant. Le moule est évidement réalisé,de façon connue en soi, de manière à permettre d'accéder à ses différentes cavités, en vue d'y placer des boudins de mousse en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, tels que lc sur la figure 3. Ces boudins sont évidemment supportés dans des positions appropriées à l'intérieur des cavités du moule, par des moyens connus, qu'il n'est pas nécessaire de décrire. Avant leur mise en place dans le moule, les boudins de mousse en matière synthétique ont été éventuellement enrobés dans des pièces de tissu en fibres synthétiques à haute résistance mécanique, notamment en fibres de verre.Après refermeture du moule, on y injecte sous pression une résine synthétique polymérisable, par exemple une résine époxy ou un polyester, mélangée éventuellement avec des additifs appropriés, notamment un catalyseur. Bien entendu, le moule a été vidé d'air avant l'opération d'injection. Après un temps de polymérisation approprié, qui dépend notamment de la température du moule et, par exemple, de la proportion de catalyseur mélangée à la résine synthétique, le moule peut autre refroidi puis ouvert, et l'on peut en sortir alors une pièce moulée unique ayant la forme visible sur les figures 1 et 2 et la structure indiquée sur la figure 3. On a pu fabriquer, par le procédé qui vient d'être décrit, un volant de direction pesant 780 grammes et présentant un moment d'inertie polaire de 13 go/m2 ; un volant classique de mêmes dimensions, comportant une armature métallique, pèse 1580 grammes, et son moment d'inertie polaire est de 32 go/m. La présente invention permet donc de réaliser un gain en poids de 50 % et un gain en moment d'inertie polaire d'environ 60 %. Des essais de résistance mécanique ont montré que les propriétés de résistance da volant de direction selon la présente invention sont au moins égales à celles d'un volant analogue, è armature métallique. Bans la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, la partie centrale, 2, du volant, qui est constituée également en matière syn- thétique, est de forme annulaire, et un moyeu métal lieue, 4, est maintins dans son trou central par une pièce en ttle métallique déformable t dans ltese- ple illustré, deux pièces en tôle métallique déformable, 5a et 5b,' recouvrent respectivement les faces supérieure et inférieure de la partie centrale 2 du volant, auxquelles elles sont respectivement assujetties par des rivets 6, traversant de part en part la partie centrale 2 du volant, et serrant les deux pièces en tôle, 5a et 5b, sur les deux faces de ladite partie centrale annulaire 2. Comme visible sur la figure 2, la base inférieure du moyeu métallique, 4, de forme tubu- luire, est fixée par tous moyens appropriés, notamment par un cordon de soudure, 5b1, sur la pièce inférieure, 5b, en tôle déformable, notamment sur le fond d'une cuvette 5b2, que forme ladite pièce inférieure 5b, en dessous du trou de la partie centrale 2 du volant. Bien entends, le fond de la cuvette 5b2 est également perforé au niveau de l'alésage central du moyeu 4 pour permettre le montage de celui-ci sur la colonne de direction. Bnfim, le moyeu métallique 4 lui-m8me est monté de préférence, selon la présente invention, à frottement doux, dans le trou de la partie centrale 2 du volant. Bien évidemment, les trous de passage des rivets 6 è travers la partie central. annulaire 2 du volant, peuvent être venus de moulage.Cette forme de réalisation des moyens de raccordement du volant selon la présente invention à la colonne de direction est particulièrement avantageuse dans la mesure oà, en cas de choc, les efforts appliqués à la colonne de direction et au moyeu 4 qui est fixé sur elle, ne sont pas tranamis directement, par une liaison rigide, au volant lui-m & e, ces efforts étant au contraire largement amortis grâce à la déformez tion de la pièce inférieure en tEle 5b, et notaiment de sa partie formée en cuvette 5b2 g cette déformatiem autorise des déplacements relatif. limités de la colonne de direction et du volant grâce au montage du moyeu 4 à frottement doux dans le trou de la partie centrale 2 dudit tolant. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite Elle englobe toutes ses variantes0 La forme en cuvette de la pièce inférieure en tôle, 5b, est facultative. Une pièce unique, en tôle métallique déformable, pliée en forme de U, pourrait remplacer les deux plaques de tôle indépendantes, 5a, 5b,et entre fixée comme elles sur les faces supérieure et inférieure de la partie centrale 2 du volant, notamment par des rivets indépendants ou par d'autres moyens appropriés; dans ce cas également, la banche inférieure de la tôle en tt pourrait ê@e en forme de cuvette. Il n'est cependant pas indispen sable que le oyeu l%oyeu métallique 4 soit assujetti à la plaque ou @rancne inférieure de tôle, pourvu que les deux plaques de ttle soient diiensionnées de manière à empocher ledit moyeu métallique 4 de sortir du trou de la partie centrale 2.Les couches de tissu 1b1, 1b2 et 1b3,qui renforcent intérieurement le tube la (figure 3), peuvent avoir des densités dif férentes, comprises par exemple entre 500 et 1000 2 Ces couches de tissu de renfort peuvent être également prévues en nombre quelconque, ou même éven tellement supprimées. Lorsqu'elles sont prévues, elles peuvent titre constituées par des tissus en fibres à haute résistance mécanique de nature quelconque. Les matières synthétiques qui constituent respectivexent les tubes extérieurs tels que 1a figure 3) et leur noyau le sont matières à option. il est seulement nécessaire, selon la présente invention, que la matière synthétique constituant chacun des tubes tels que la présente une résistance mécanique suffisamment élevée, tandis que celle qui constitue le noyau le présente une plus faible densité, étant constituée par exemple par une mousse de matière synthétique. Enfin, l'invention couvre également tous les volants de direction de structure quelconque, à base de matières synthétiques, et ne comportant aucune armature métallique.Le procédé de fabrication des volants selon la présente invention, qui a été précédemment décrit, est également susceptible de diverses variantes,entrant toutes dans le cadre de l'invention. Une autre variante du volant selon l'invention vise a réduire 1' "effet de ressort" produit, en cas de choc, par la relative élasticité des matières synthétiques qui le constituent : pour cela, au moins une pièce deiormable par choc de façon permanente, par exemple un élément de tube métalliques est noyée dans la partie la plus déformable élastiquement de la jante. Enfin, au lieu d'être fixé, par exemple soudé, 8 la plaque ou à la branche inférieure en tôle, le moyeu du volant pourrait être d'un seul tenant avec ladite plaque ou branche inférieure t en particulier, le moyeu peut avoir été réalisé en mme temps que la plaque ou branche inférieure, par une unique opération d'emboutissage. REVENDICATIONS 1. Volant de direction, notamment pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'au moins sa jante éventuellement aussi et ses rayons sont formés d'une seule pièce de matière synthétique, sans armature métallique continue. 2. Volant de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins sa jante et ses rayons sont formés essentiellement par des éléments de tube en résine synthétique, par exemple en résine époxy ou en polyester, qui sont raccordé. entre eux de façon è former une pièce unique, ayant ses cavités intérieure. remplie. avec une matière synthétique de plus faible densité, par exemple une mousse de po1yéthylne. 30 Volant de direction selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de tube sont renforcés intérieurement par au moins une couche d'un tissu en fibres à haute résistance mécanique, par exemple en fibres de verre. 4. Volant de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sa partie centrale, également en matière synthétique, est de forme annulaire, et qutun moyeu métallique est maintien dans son trou central par au moins une pièce en tôle métallique déformable, qui est assujettie i ladite partie centrale, par exemple par des rivets 5. Volant selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux pièces en tôle métallique recouvrent respectivement les faces supérieure et inférieure de la partie centrale du volant, auxquelles elles sont respectivement assujetties, et que le moyeu métallique est, d'une part, d'un seul tenant avec l'une des deux pièces en tôle, ou bien fixé, par exemple soudé, à ladite pièce en tôle, et, d'autre part, engagé à frottement dour dans le trou de la partie centrale annulaire du volant. 6. Volant selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux pièces en tble sont réunies par un élément transversal, d'un seul tenant avec elles, de telle sorte qu'elles forment une pièce unique, dont la section transversale par un plan passant par l'are du volant est sensiblement en forme de U@ 7. Volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une pièce déformable par choc de façon permanente par exemple an élément de tube métallique, est noyée dans la parti. la plus déformable élastiquement de la jante. 8. Procédé de fabrication di volant de direction selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caracté- risé en ce qu'il consiste à placer dans un ioule app~ prié des boudins de mousse en matière synthétique, de préférence enrobés dais des pièces de tissu a fibre. synthétique. à hate résistance mécanique, puis à injecter sous pression, dans le ioule aimsi garni, une résine synthétique polymérisable, avec des additifs appropriés.