Brevet FR2587670A1 — publié le 19870327

COLONNE DE DIRECTION TUBULAIRE POUR VEHICULES AUTOMOBILES La présente invention concerne une colonne de direction tubulaire pour véhicules automobiles et muni d'un arrêt fixé à cette colonneet destiné à coopérer avec le pêne d'une serrure de blocage de la direction. Les colonnes de direction de ce type sont habituellement qualifiées dans la branche technique considérée de colonnes de direction de sécurité, du fait qu'elles doivent être étudiées de manière à assurer une possibilité de déformation en cas d'accident. A une extrémité, est monté le volant de direction du véhicule automobile tandis que l'autre extrémité est accouplée à l'organe d'entrée du boltier de direction. Sur la -colonne de direction est monté un moyeu d'arrêt de pêne qui présente une ou plusieurs cavités dans laquelle ou dans l'une desquelles le pêne de la serrure de blocage de la direction s'engage dans certaines positions du volant lorsque le véhicule est arrêté.La colonne de direction doit être étudiée, en ce qui concerne sa section et sa solidité, de manière à pouvoir transmettre un couple sensiblement supérieur à celui qui est nécessaire pour surmonter les efforts de la direction parce que, dans le cas d'une tentatie de vol et de l'emploi de la violence on développe un couple relativement très grand. L'étudie doit donc être effectuée de manière que ce couple puisse être transmis à la caisse du véhicule par l'intermédiaire de l'arrêt de pêne et de la serrure de blocage de la direction sans qu'il ne se produise de détérioration ni de rupture d'éléments. Pour cette raison, le couple de résistance à la torsion des colonnes de direction est très grand.Toutefois, pour des raisons de sécurité, on doit éviter que la rigidité à la rotation et à la torsion qui en résulte existe également dans la région qui se trouve entre l'arrêt de pêne et le boîtier de direction. I1 est donc nécessaire de prendre des mesures coûteuses pour réduire pratiquement à nouveau la rigidité à la torsion et à la flexion dans cette région. La résistance à la torsion des colonnes de direc tion a donc été choisie de manière qu'il soit certes possible de transmettre un couple qui est trop grand, si l'on considère les efforts de direction, mais qui n'est pas suffisant pour éviter une rupture ou une déformation des éléments de la colonne de direction ou de la serrure de blocage de la direction par emploi de la violence. La présente invention a donc pour but de donner à une colonne de direction du type précité, dans la région de l'arrêt du pêne, une configuration telle que, même en présence d'une tentative de vol, la transmission d'une force augmentée à l'arrêt ne conduise pas à une déformation du moyen d'arrêt ni à une libération du pêne de blocage. Selon l'invention, pour résoudre le problème posé la colonne de direction est composée de deux tronçons de tubes assemblés l'un à l'autre dans l'alignement l'un de l'autre, les tronçons de tubes possèdent des couples de résistance à la torsion différents, les surfaces de contact s'étendent obliquement à l'axe longitudinal central de la colonne, le moyen d'arrêt de pêne est constitué par un manchon muni d'au moins une fente longitudinale et qui recouvre la région d'assemblage, et les bords longitudinaux formés par la fente longitudinale sont réunis l'un à l'autre par soudage de telle manière que l'arrêt du pêne soit ainsi bloqué sur la colonne de direction en translation et en rotation. De cette façon, il est possible de fabriquer le tronçon de tube qui porte le volant à partir d'un tube possédant un couple de résistance à la torsion très supérieur à celui du tronçon de tube situé entre l'arrêt du pêne et le boîtier de direction. La configuration oblique des surfaces de contact donne une grande sécurité puisque les efforts de direction ne sont pas transmis exclusivement par les cordons de soudure. Même dans le cas de l'emploi de la violence, on n'a pas à craindre de rupture ou de déformation des éléments sollicités, puisque le manchon peut être étudié en conséquence. La transmission du couple plus élevé du volant à la serrure de blocage de la direction se pro duit par l'intermédiaire des surfaces des cordons de soudure. La transmission du couple de direction du volant au boîtier de direction s'effectue, d'une part, d'un tron çon de tube à l'autre, par l'intermédiaire des surfaces de contact et, d'autre part, du tronçon de tube portant le volant de direction à l'autre tronçon par l'intermédiaire du cordon de soudure et de l'arrêt du pêne. De cette façon le cordon de soudure qui se trouve dans la région de traction, en raison du sens de rotation est sollicité avec une force transversale qui est beaucoup plus faible que la for ce transversale admissible.On peut prendre pour base le fait que la force transversale n'atteint que 25 % de la valeur admissible. I1 en résulte que les surfaces de contact représentent une consolidation de l'assemblage soudé c'està-dire que l'on peut ne pas tenir compte de la diminution de la transmission des efforts dus aux défauts de l'assemblage comme, par exemple les entailles et ce qu'on appelle le coefficient de soudage, diminution qu'il n'est pas possible de déterminer avec précision. De cette façon, on dispose toujours de la sécurité nécessaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le couple de résistance à la torsion du tronçon de tube qui porte le volant est supérieur à celui du tronçon de tube aligné sur le premier, l'accroissement du couple de résistance à la torsion pouvant être obtenu par exemple, par accroissement de l'épaisseur de paroi et/ou accroissement de la résistance mécanique du tronçon de tube, éventuellement également par l'utilisation d'une barre pleine. Selon une autre caractéristique de l'invention les points d'intersection entre les surfaces de contact des tronçons de tube et les cordons de soudure se trouvent dans des zones diamétralement opposées de la colonne de direction. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui suit d'exemples préférés de réalisation de cette invention Figure 1 représente une colonne de direction selon l'invention, composée de deux tronçons de tubes Figure 2 représente, en perspective éclatée, l'assemblage des tronçons de tubes au moyen de deux demi-coquilles Figure 3 est une vue en élévation de la région d'assemblage des tronçons de tubes Figure 4 est une vue de dessus correspondant à figure 3 ; et Figure 5 est une coupe suivant V-V de figure 1. Une colonne de direction représentée à titre d' exemple de réalisation sur la figure 1 est fabriquée à partir de deux tronçons de tubes 1, 2 de différentes longueurs. Les tronçons de tubes 1, 2 sont assemblés l'un à l'autre dans le même alignement, d'une façon qui sera décrite avec plus de détails dans la suite. Les extrémités des tronçons de tubes 1, 2 qui sont dirigées l'une vers l'autre sont coupées en biais, selon une coupe d'onglet qui s'étend sous un angle de 450 sur l'axe longitudinal central, ainsi qu'on peut le voir en particulier sur la figure 2, sir laquelle on a représenté une première possibilité d'assemblage des tronçons de tubes 1, 2 . Ensuite, on monte de l'extérieur sur les tronçons de tubes 1, 2 sur deux côtés opposés, deux demi-coquilles 3, 4 qui s'étendent au moins sur la région des extrémités coupées en biais. Les dimensions sont choisies de telle manière que les bords longitudinaux qui regardent l'un vers l'autre s'étendent parallèlement l'un à l'autre et à un certain espacement mutuel. Cette forme des demi-coquilles 3, 4 peut être obtenue d' une façon particulièrement simple par le découpage d'un tronçon de tube par enlèvement de copeaux. Les bords longitudinaux sont assemblés l'un à l'autre, de chaque côté, par un cordon de soudure 5 formé après la mise en place des tronçons de tubes 1,2 de sorte que les .demi-coquilles 3,4 sont ainsi bloquées en translation dans la direction longitudinale de l'arbre et en rotation. Ainsi qu'on peut encore s'en rendre compte, chaque demi-coquille 3,4 est munie d'un trou allongé 6,7 qui se trouve en position centrale sur la périphérie et s'étend dans la direction longitudinale.A l'état arrêté du véhicule automobile, un pêne non représenté, appartenant à la serrure de blocage de la direction, s'engage dans l'un ou l'autre de ces trous allongés, selon la position de la colonne de direction. Comme le montre la figure 4, les trous allongés 6, 7 sont d'une forme rectangulaire à angles arrondis et s'étendent sur une grande partie de chaque demi-coquille. Dans l'état assemblé de la co- lonne de direction, les trous allongés 6,7 sont diamétralement opposes. Sur la figure 5,on a représenté une autre possibilité d'assemblage des tronçons de tubes 1,2 . Ici, on utilise en remplacement des demi-coquilles 3,4 un manchon 12 qui est formé d'une douille tubulaire munie d'une fente longitudinale. Après l'emmanchement de cette douille sur la colonne de direction dans la région de jonction des tronçons de tubes 1,2 on réunit les bords longitudinaux formés par la fente longitudinale au moyen du cordon de soudure 5 qui est déposé de manière à réaliser également une liaison avec les tronçons de tubes 1,2. Le manchon 12 est ainsi bloqué en translation dans la direction longitudinale et en rotation. Le manchon 12 est lui aussi muni de deux trous allongés 6,7 diamétralement opposés dont la forme est visible sur la figure 4.Dans cette forme de réalisation, l'assemblage est réalisé d'une façon particulièrement simple puisqu'on n'a besoin que d'une seule pièce. Comme le montre la figure 5 les trous allongés 6,7 sont décalés d'un angle de 900 par rapport au joint soudé 5. A son extrémité libre, le tronçon de tube 1, qui est le plus court, est aminci à deux reprises par gradins de diamètres décroissants. L'extrémité est munie d'un filetage 8 et d'une cannelure 9 qui y font suite, de manière à pouvoir monter le volant de direction, non représenté, solidairement en rotation et à pouvoir le bloquer contre l'arrachage. A son extrémité dirigée vers le tronçon de tube 1, l'extrémité longue de la colonne de direction est initialement maintenue au même diamètre que le tronçon de tube 1. A cette partie, se raccorde une partie de forme tronconique qui se termine par un tube annelé 10. L'extrémité libre dutronçonde tube 2 est munie d'une bride d'accouplement 11 qui ne sera pas décrite avec plus de détails. Ainsi qu'on peut le voir sur les dessins l'épaisseur de paroi du tronçon 1, plus court et qui reçoit le volant de direction non représenté, est plus forte que celle du tronçon de tube 2 parce que, pour la transmission d'une force de rotation plus élevée, au cours d'une tenta tive de vol, cette partie doit transmettre des forces beaucoup plus grandes que celles qui doivent être transmises par le tronçon de tube 2 aligné sur le premier. Dans l'utilisation pratique, le couple qui doit être transmis du tronçon de tube 1 au tronçon de tube 2 est transmis partiellement par les surfaces qui s'étendent obliquement à l'axe longitudinal central de l'arbre et qui sont mutuellement adjacentes. Le reste de la force est transmis par les joints soudés 5, ces derniers s'opposant à la fois à la rotation et à la translation axiale. Le tronçon de tube 1 peut transmettre un couple plus élevé, non seulement en raison de sa plus forte épaisseur de paroi mais également en raison de sa plus faible longueur, puisqu'il est pratiquement impossible qu'il se torde sous l'effet de l'application d'un couple. Pour accroître davantage la solidité, il est encore avantageux de choisir pour l'épaisseur de paroi des demi-coquilles 3,4 ou du manchon 12 une épaisseur supérieure à l'épaisseur de paroi du tronçon de tube 1. Ceci rend notablement plus difficile la déformation des trous allongés 6,7 dans le cas de l'emploi de la violence. REVENDICATIONS 1- Colonne de direction tubulaire pour véhicules automobiles, muni d'un moyen d'arrêt destiné à coopérer avec le pêne de la serrure de blocage de la direction caractérisée en ce qu'elle est composée de deux tronçons de tubes (1,2) assemblés l'un à l'autre dans l'alignement l'un de l'autre, en ce que les tronçons de tubes possèdent des couples de résistance à la torsion différents en ce que les surfaces de contact des tronçons de tube (1, 2) s'étendent obliquement à l'axe longitudinal central de la colonne en ce que le moyen d'arrêt de pêne est constitué par un manchon (3, 4, 12) muni d'au moins une fente longitudinale et qui recouvre la région d'assemblage et en ce que les bords longitudinaux formés par la fente longitudinale sont réunis l'un à l'autre par soudage de telle manière que le moyen d'arrêt du pêresoit ainsi bloqué sur la colonne de direction en translation et en rotation. 2- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon est formé de deux demi-coquilles (3, 4) dont les bords longitudinaux sont réunis l'un à l'autre et aux tronçons de tubes (1, 2) par soudage. 3- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon (12) est formé d'une douille tubulaire munie d'une fente longitudinale, dont les bords longitudinaux sont réunis l'un à l'autre par un cordon de soudure (4) de telle manière que le manchon (12) soit fixé aux tronçons de tubes (1, 2). 4- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de contact entre les tronçons de tubes (1, 2) s'étendent de préférence obliquement à l'axe longitudinal central de la colonne de direction, avec une inclinaison de 450 sur cet axe. 5- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon (3, 4 ou 12) présente au moins une cavité (6, 7). 6- Colonne de direction tubulaire selon la reven dication 5, caractérisée en ce qu'il est prévu deux cavités (6, 7) diamétralement opposées l'une à l'autre. 7- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque cavité est constituée par un trou allongé (6, 7) qui traverse toute l'épaisseur de la paroi du manchon (3, 4 ou 12). 8- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le couple de résistance à la torsion du tronçon de tube (1) qui porte le volant de direction est supérieur à celui du tronçon de tube (2) aligné sur le premier. 9- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'accroissement du couple de résistance à la torsion est obtenu par l'accroissement de ltépaisseur de paroi et/ou accroissement de la résistance mécanique du tronçon de tube (1), éventuellement également par l'utilisation d'une barre pleine. 10- Colonne de direction tubulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'épaisseur de paroi du manchon (3, 4 ou 12) est égale ou supérieure à l'épaisseur de paroi du tronçon de tube (1) qui porte le volant de direction. 11- Colonne de direction tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bords longitudinaux du manchon (3, 4 ou 12) s'étendent parallèlement l'un à l'autre et à un certain espacement mutuel. 12- Colonne de direction tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les points d'intersection entre les surfaces de contact des tronçons (1, 2) et les cordons de soudure (5) se trouvent en des zones diamétralement opposées de la colonne de direction.