Brevet FR2605965A1 — publié le 19880506

L'invention concerne une colonne de direc- tion de véhicule pré-assemblée. Une colonne de direction de véhicule compor- te, de manière classique, un axe supérieur portant un volant à l'une de ses extrémités et un axe inférieur relié au pignon de crémaillère de la direction. L'axe supérieur et le volant sont disposés à l'intérieur de l'habitacle du véhicule alors que le pignon et la cré- maillère sont situés dans le compartiment moteur sépa- ré de l'habitacle par une paroi appelée tablier. L'axe supérieur et l'axe inférieur sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre et reliés de façon arti- culée par l'intermédiaire d'un joint de cardan. Le montage de la colonne de direction sur le véhicule est réalisé de manière habituelle en fixant la colonne sur une potence ou une traverse faisant partie de la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un support comportant deux paliers dans lesquels est monté l'axe supérieur de la colonne solidaire du vo- lant. L'axe inférieur de la colonfie de direction, articulé sur l'axe supérieur grâce à un cardan, est également relié au pignon de crémaillère par l'inter- médiaire d'un joint de cardan ou flector. L'axe infé- rieur traverse donc le tablier, si bien qu'il est né- cessaire de prévoir dans ce tablier une fenêtre de dimension suffisante pour permettre le passage de l'axe, compte tenu des tolérances de dimensionnement et de montage et également pour autoriser les dépla- cements nécessaires pour le montage de l'axe supérieur de la colonne sur la structure du véhicule et pour le raccordement de l'axe inférieur au pignon de crémail- lère. Les dimensions de la fenêtre de passage doivent également tenir compte de l'inclinaison relative des divers éléments à raccorder. Cette fenêtre est finalement obturée par un soufflet ou une pièce souple analogue portant le joint de traversée de l'axe inférieur de la colonne. Cette pièce constitue une discontinuité dans l'isolation acoustique du tablier. t Enfin, le montage d'une telle colonne de di- rection ne peut être réalisée que de façon manuelle. On a également proposé de réaliser la partie supérieure de la colonne de direction sous forme pré- assemblée, cette partie supérieure étant montée sur un support de colonne ou sur un ensemble constituant la planche de bord du véhicule. Au montage de la colonne, on vient fixer le support ou l'ensemble au niveau d'une ouverture traversant le tablier, l'ensemble constituant la planche du bord du véhicule pouvant même se substituer complètement au tablier. Cependant, des tolérances dimensionnelles et jeux de montage doivent toujours être prévus et les difficultés rencontrées lors du montage subsistent, d'autant plus que la direction du montage est imposée pour l'ensemble du poste de conduite. Il en résulte, comme dans le cas du montage classique, une étanchéité et une isolation acoustique insuffisantes, au niveau de la colonne de direction. Le but de l'invention est donc de proposer une colonne de direction de véhicule pré-assemblée comportant un axe supérieur portant un volant à l'une de ses extrémités, placé à l'intérieur de l'habitacle lorsque la colonne est montée sur le véhicule et un axe inférieur articulé par l'une de ses extrémités sur l'extrémité de l'axe supérieur opposée au volant et relié par son autre extrémité, lorsque la colonne est montée sur le véhicule, à un pignon de crémaillère situé dans le compartiment moteur du véhicule, colonne de direction qui permette d'obtenir une très bonne étanchéité et une très bonne isolation acoustique au niveau du passage de la colonne à travers le tablier ainsi qu'une possibilité de montage de la colonne sur le véhicule par une opération simple et facilement automatisable. Dans ce but, la colonne de direction suivant l'invention comporte un support unique pré-assemblé portant l'axe supérieur par l'intermédiaire de deux paliers et l'axe inférieur par l'intermédiaire d'un palier de traversée situé sur une partie du support constituant une paroi de séparation entre l'habitacle et le compartiment moteur. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemple non limi- tatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'une colonne de direction suivant l'invention comportant un support en une seule pièce. La figure 1 est une vue en coupe et en élé- vation de la colonne de direction suivant l'invention montée sur un véhicule. La figure 2 est une vue en coupe d'un pre- mier mode de réalisation du palier de traversée de l'axe inférieur de la colonne. La figure 3 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un palier de traversée de l'axe inférieur de la colonne. Sur la figure 1, on voit un véhicule 1 à l'intérieur duquel sont délimités un habitacle 2 et un compartiment moteur 3. La colonne de direction dési- gnée de façon générale par le repère 4 est située par- tiellement à l'intérieur de l'habitacle 2 et partiel- lement à l'intérieur du compartiment moteur 3. La colonne 4 comporte un support 5 fixé par des vis telles que 7 et 8 sur des éléments de structu- re du véhicule tels que 9 et 10. Le support 5 comporte une paroi 16 fixée à ses extrémités haute et basse respectivement sur les éléments de structure 9 et 10 du véhicule et consti- tuant le tablier séparant l'habitacle 2 du comparti- ment moteur 3. A sa partie supérieure, la paroi 16 est solidaire de deux bras de fixation 14 et 15 faisant partie du support 5 et portant, par l'intermédiaire de paliers 17 et 18, l'axe supérieur 20 de la colonne placé dans l'habitacle 2 et solidaire à l'une de ses extrémités du volant 19. L'extrémité de l'axe supérieur 20 opposée au volant 19 est reliée par l'intermédiaire d'un joint de cardan 22 à l'axe inférieur 21 de la colonne de direc- tion. La paroi 16 faisant partie du support 5 et constituant le tablier du véhicule est traversée par une ouverture permettant le passage de l'axe inférieur 21 de la colonne qui est monté dans un palier de tra- versée 24 assurant le montage de l'axe inférieur 21 sur le support 5. L'extrémité de l'axe inférieur 21 opposée au cardan 22 de liaison à l'axe supérieur 20 est reliée, par l'intermédiaire d'un double joint de cardan 25 et d'un manchon cannelé et coulissant 26, au pignon de crémaillère 27, à l'intérieur du compartiment moteur 3. Le pignon de crémaillère 27 engrène avec la cré- maillère de direction 28 montée transversalement dans le compartiment moteur du véhicule. Pour cela, l'élé- ment terminal 25a du double cardan constituant le der- nier tronçon de la colonne de direction et l'axe du pignon de crémaillère 27 sont réalisés sous la forme 260S965 de pièces cannelées pouvant être engagées à l'inté- rieur du manchon cannelé coulissant 26. Le manchon 26 est ensuite maintenu en position de jonction par un moyen de serrage non représenté. Grâce & la présence du double cardan 25, la partie 25a de ce double joint de cardan constituant la partie terminale de la colonne de direction peut être placée dans une position relevée 25'a représentée en pointillés sur la figure 1 qui permet de réaliser fa- cilement l'introduction de la partie terminale de la colonne de direction dans le compartiment moteur 3, au moment du montage de cette colonne de direction. Ainsi, il n'y a pas lieu de prévoir une ouverture dans l'habitacle jusqu'à un niveau inférieur situé peu au- dessus du plancher 11. Au contraire, la structure 10 pourra se trouver à une certaine hauteur et assurer la rigidité du soubassement de l'habitacle. La paroi 16 faisant partie du support 5 et constituant le tablier est revêtue sur toute sa surfa- ce d'une couche 30 de matériau d'isolation acoustique uniquement interrompue au niveau de l'ouverture du pa- lier de traversée 24. Sur la figure 2, on voit un mode de réalisa- tion du palier de traversée 24 qui est constitué par une rotule sphérique en matière synthétique montée dans l'ouverture 31 traversant la paroi 16 et permet- tant le passage de l'axe inférieur de direction 21. L'ouverture 31 est ménagée à l'intérieur d'un manchon 16a réalisé d'une seule pièce avec la paroi 16. La rotule du palier 24 est maintenue en place à l'inté- rieur du manchon 16a par un coussinet 32 et un clip 33 engagés dans une gorge du manchon 16a à l'extrémité du coussinet 32 opposée à la rotule 24. Deux joints à lè- vres 34 et 35 situés aux extrémités du manchon 16a et fermant l'ouverture 31 à chacune de ses extrémités autour de l'axe inférieur 21 délimitent deux chambres 36 et 37, de part et d'autre du palier à rotule 24, à l'intérieur de l'ouverture 31. La disposition du palier représenté sur la figure 2 permet d'obtenir une parfaite continuité de l'isolation acoustique au niveau du passage de l'axe inférieur de la colonne de direction, puisque la cou- che d'isolation acoustique 30 se raccorde parfaitement au manchon 16a servant de logement au palier 24, qu'il n'y a pas d'interruption de la matière rigide et, qu'en outre, les deux chambres 36 et 37 limitées par les joints à lèvres 34 et 35 respectivement consti- tuent des atténuateurs des vibrations sonores. La disposition du palier représenté sur la figure 3 présente les mêmes avantages et les éléments correspondants ont été désignés sur les figures 2 et 3 par les mêmes repères. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, la rotule 14 est montée à l'intérieur d'un coussinet 40 en caoutchouc monté à l'intérieur de l'ouverture 31 du manchon 16a. Le manchon 16a comporte un rebord d'appui annulaire 41 sur lequel le coussinet vient en butée. Un clip 43 permet de compléter la fixation du coussinet 40 dans le manchon 16a. Le cous- sinet 40 comporte des joints à lèvres incorporés 44 et venant réaliser l'étanchéité autour de l'axe infé- rieur de direction 21, de part et d'autre du palier à rotule 24. L'utilisation d'un palier à rotule dans les deux modes de réalisation permet à l'axe inférieur 21 d'assurer son auto-alignement pendant le montage de la colonne de direction sur le véhicule. Ce montage est particulièrement aisé puisque l'ensemble pré-assemblé de la colonne de direction comporte l'axe supérieur de direction 20 solidaire de son volant 19 et l'axe inférieur de direction 21 re- liés l'un à l'autre et fixés sur un m'ême support 5 par l'intermédiaire de paliers. En outre, l'axe inférieur porte un double joint de cardan 25 pour sa liaison avec le pignon de crémaillère. Le montage sur le véhicule est réalisé en amenant, par un déplacement dans la direction horizon- tale, la colonne de direction pré-assemblée, dans la position représentée sur la figure 1, le tronçon ter- minal 25a de cette colonne de direction étant dans la position relevée 25'a. On effectue la fixation de la colonne de direction pré-assemblée sur la structure du véhicule, par l'intermédiaire des vis telles que 7 et 8. Ces opérations de montage peuvent être réa- lisées de façon entièrement automatisée. La seule opération manuelle à effectuer consiste à réaliser le raccordement entre le tronçon d'extrémité 25a de la colonne de direction constituée par l'élément terminal du double joint de cardan 25 avec le pignon de crémaillère 27. Pour cela, la partie 25a du double joint de cardan est rabattue depuis sa position 25'a en pointillés sur la figure 1, jusqu'à sa position en traits pleins dans laquelle elle se trouve dans le prolongement de l'axe du pignon 27. Le manchon cannelé 26 permet de réaliser la jonction entre les deux pièces. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits. C'est ainsi que dans certaines dispositions, il n'est pas nécessaire d'utiliser un double joint de cardan pour relier l'extrémité de la colonne de direc- tion au pignon de crémaillère, un simple cardan pou- vant accomplir cette fonction de façon satisfaisante. Le support 5 de la colonne de direction peut être réalisé en une seule pièce ou, au contraire, com- porter un élément principal, par exemple la paroi sup- portant le palier de traversée sur lequel sont rappor- tés des éléments assurant la fixation et le guidage de l'axe supérieur de direction par l'intermédiaire de paliers. Ce support comporte une paroi dans laquelle est monté le palier de traversée de l'axe inférieur de direction qui peut constituer l'ensemble du tablier séparant l'habitacle du compartiment moteur ou simple- ment une partie de ce tablier. Le support peut être également intégré à une pièce à fonctions multiples faisant par exemple office de planche de bord du véhi- cule. Le support pourra être réalisé en toute matière dont la résistance mécanique et la facilité de mise en oeuvre sont satisfaisantes. Le support pourra compor- ter également différentes parties réalisées en des ma- tières différentes. La partie du support constituant la paroi de séparation entre l'habitacle et le compar- timent moteur pourra être revêtue de toute matière d'isolation acoustique. Le palier de traversée de l'axe inférieur de direction pourra être d'un type différent du type à rotule qui a été décrit à partir du moment o ce pa- lier admet une certaine latitude d'orientation de l'axe inférieur de direction, pour son montage et son alignement avec les autres éléments correspondants de la colonne de direction. Enfin, la colonne de direction suivant l'in- vention peut trouver une application dans tout type de véhicule comportant un poste de conduite à l'intérieur d'un habitacle et un compartiment moteur renfermant des éléments mécaniques d'actionnement des roues diri- gées du véhicule. REVENDICATIONS 1.- Colonne de direction de véhicule pré-as- semblée comportant un axe supérieur (20) portant un volant (19) à l'une de ses extrémités, placé à l'inté- rieur de l'habitacle (2) du véhicule lorsque la colon- ne (4) est montée sur le véhicule et un axe inférieur (21) articulé par l'une de ses extrémités sur l'extré- mité de l'axe supérieur (20) opposée au volant (19) et relié, par son autre extrémité, lorsque la colonne est montée sur le véhicule, à un pignon de crémaillère (27) situé dans le compartiment moteur (3) du véhicu- le, caractérisée par le fait qu'elle comporte un sup- port unique pré-assemblé portant l'axe supérieur (20) par l'intermédiaire de deux paliers (17, 18) et l'axe inférieur (21), par l'intermédiaire d'un palier de traversée (24) situé sur une partie (16) du support (5) constituant une paroi de séparation entre l'habi- tacle (2) et le compartiment moteur (3). 2.- Colonne de direction suivant la revendi- cation 1, caractérisée par le fait que l'axe inférieur de direction (21) porte à son extrémité destinée à être reliée au pignon de crémaillère (27) un double joint de cardan (25). 3.- Colonne de direction suivant la revendi- cation 2, dans le cas o la partie du support (5) constituant une paroi (16) vient fermer, lors du mon- tage de la colonne de direction, un espace situé au- dessus d'un élément de structure inférieur (10) du vé- hicule, caractérisée par le fait que la partie termi- nale (25a) du double joint de cardan (25) présente une position relevée (25'a) permettant un montage, de pré- férence automatisé, de la colonne (4) avec un déplace- ment de la colonne pré-assemblée (4) dans une direc- tion horizontale uniquement, l'élément terminal (25a) du double joint de cardan (25) étant ensuite relié au pignon de crémaillère (27), à l'intérieur du comparti- ment moteur (3). 4.- Colonne de direction suivant l'une quel- conque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que le support (5) est réalisé en une seule pièce. 5.- Colonne de direction suivant l'une quel- conque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que le support (5) comporte un élément prin- cipal et des éléments rapportés sur cet élément prin- cipal. 6.- Colonne de direction suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le palier de traversée (24) est constitué par une rotule sphérique disposée autour de l'axe infé- rieur de direction (21) et logée à l'intérieur d'une ouverture (31) traversant la paroi (16) du support (1). 7.- Colonne de direction suivant la revendi- cation 6, caractérisée par le fait que l'ouverture (31) est ménagée à l'intérieur d'un manchon (16a) so- lidaire de la paroi (16) du support (5) et que le pa- lier à rotule (24) est maintenu à l'intérieur du man- chon (16a), par au moins un coussinet (32) en appui sur la rotule (24). 8.- Colonne de direction suivant la revendi- cation 7, caractérisée par le fait que des joints à lèvres (35, 36) sont disposés dans l'ouverture inté- rieure (31) du manchon (16a), de part et d'autre du palier à rotule (24), en position d'étanchéité autour de l'axe inférieur de direction (21). 9.- Colonne de direction suivant la revendi- cation 6, caractérisée par le fait que le palier à ro- tule (24) est disposé dans un coussinet de forme cor- respondante (40) constituant des joints à-lèvres (44, ) réalisant l'étanchéité autour de l'axe inférieur de direction (21), de part et d'autre du palier à ro- tule (24). / 10.- Colonne de direction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la paroi (16) du support (5) est revêtue sur sa face destinée à être dirigée vers l'habitacle (2) d'une couche de matériau d'isolation acoustique (30).