Brevet FR2645819A1 — publié le 19901019

La présente invention concerne une colonne de direction pour véhicule automobile du type comportant un arbre de commande de direction actionné par le volant et relié à un mécanisme de direction par au moins un arbre intermédiaire dont I'éxtrémité inférieure est solidaire du pignon de commande de la crémaillère transversale du mécanisme de direction et dont 1 extremite supérieure est équipée d'un joint de transmission du mouvement de rotation. L'invention concerne plus particulièrement une colonne de direction de ce type dite de sécurité pour un véhicule automobile plus particulièrement à traction avant et à moteur transversal dont la cré maillée de direction est située sensiblement au niveau du mécanisme de pont avant et en arrière de celui-ci. Lors d'une collision violente par l avant du véhicule. il arrive que le groupe motopropulseur recule dans le compartiment moteur par rapport à la structure du véhicule. On constate alors que le carter de pont vient en contact avec le boitier de la crémaillère de direction étant donné le positionnement relatif très proche de ces éléments dû à l'épure de la direction. Le recul du groupe motopropulseur se transmet donc a la colonne de direction et risque d entrainer, par 1 intermediaire des différents arbres constitutifs de la colonne un recul ou une remontée du volant à I'intérieur de 1 habitacle qui risque de provoquer de graves blessures au conducteur. Afin de résoudre ce problème il a déjà été proposé différents dispositifs anti-recul pour colonne de direction dont la fonction est de permettre un raccourcissement" de la longueur de la colonne de direction. Ces dispositifs comportent par exemple un agencement téléscopique coulissant d'au moins un des arbres de la colonne de direction, ou une liaison séparable de deux arbres tel que cela est par exemple décrit dans le document FR-A-2.434.071. On constate que ces dispositifs sont coûteux, difficiles à implanter, et ne fonctionnent pas toujours de manière satisfaisante. Afin de remédier aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés. l'invention propose une colonne de direction caractérisée en ce que l'arbre intermédiaire s'étend vers l'arrière dans un plan transversal formant un angle par rapport à la verticale inférieur ou égal à 45' et en ce que la crémaillère de direction est fixée à la structure du véhicule par des moyens lui permettant de se déplacer par rapport à cette dernière en cas de collision. Selon d autres caractéristiques de 1' inven- tion : - lesdits moyens permettent à la crémaillère de pivoter autour de son axe - lesdits moyens comportent deux brides espacées transversalement qui enserrent des portions cylindriques du boitier de la crémaillère avec interposition d'une bague de friction qui limite la rotation du boitier par rapport aux brides - les bagues de friction sont des bagues en matériau élastomère ou en caoutchouc - lesdits moyens comportent un dispositif d'immobilisation partielle en rotation de la crémaillère par coopération de formes - le dispositif d'immobilisation partielle comporte au moins un méplat formé sur le boitier de la crémaillère et un méplat formé en vis-à-vis sur la structure de la caisse ou dans au moins une des brides - le dispositif d'immobilisation partielle comporte au moins un pion radial de positionnement angulaire du boitier de la crémaillère qui est réalisé dans un matériau dont la limite élastique au cisaillement est choisie pour permettre sa rupture en cas de collision. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale de la partie avant d'un véhicule automobile équipé d'une colonne de direction selon l'invention ; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 de la partie avant du véhicule après que ce dernier ait subi une collision, par l'avant - la figure 3 est une vue en élévation frontale de la crémaillère de direction du véhicule et d'une partie des organes de transmission de mouvement à cette crémaillère - la figure 4 est une vue en section selon la ligne 4-4 de la figure 3 représentant un mode de réalisation détaillé d'une des brides de montage de la crémaillère de direction ; et - la figure 5 est une vue partielle en section selon la ligne 5-5 de la figure 4. On a représente aux figures 1 et 2 une structure avant 10 d'un véhicule automobile dont le compartiment moteur 12 reçoit notamment un groupe motopropulseur 14 et son radiateur de refroidissement 16. On voit sur les figures le carter d'embrayage 18 de la boite de vitesse du groupe motopropulseur et le carter de pont 20 de la transmission aux roues avant. Dans l'habitacle 22 du véhicule se trouve le volant de direction 24 qui est lié en rotation à un arbre de commande 26. Le volant 24 sert à transmettre le mouvement de rotation à un mécanisme de direction à crtmaillère 28 qui est monté sur une traverse avant 30 de la structure 10 du vehicule. Le mouvement de rotation est transmis par l'arbre de commande 26 à la crémaillère 28 au moyen de deux arbres intermédiaires consécutifs 32 et 34 et par des joints de transmission de mouvement, par exemple à la Cardan, 36 et 38. Comme on peut le voir à la figure 3, l'extrémité inférieure de l'arbre intermédiaire 32 est liée en rotation à un pignon de commande 40 de la crémaillère 28 tandis que son extrémité supérieure est équipée du joint de transmission 36. Conformément à une première caractéristique de l'invention, et comme on peut le voir à la figure 1, l'arbre de transmission 32 s'étend dans un plan transversal P, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule, qui est incliné vers l'arrière en formant un angle "a" par rapport à un plan vertical V. L'angle "a" est de préference compris entre 0 et 45g. Sans sortir du cadre de l'invention, et comme cela est illustré à la figure 3, l'arbre de transmission 32 peut également former un angle b , ici incliné vers la droite dans le plan P, notamment pour des raisons de conception de l'épure de direction. Selon une autre caractéristique de l'inven tion, le boitier 42 de la crémaillère de direction est monté tournant autour de son axe X-X par rapport à la traverse 30 au moyen de deux-brides 44 et 46. Les deux brides 44 et *6 sont espacées transversalement au voisinage des deux extrémités opposées du boitier de crémaillère 42 et sont identiques. Dans le mode de réalisation préféré des brides représentées aux figures 4 et 5, la bride 44 est réalisée sous forme de deux demi-brides 48 et 50 qui sont reliées entre elles par des goujons filetés 52 et 54 qui sont vissés dans la traverse 30. Chacune des demi-brides 48, 50 comporte un demi-alésage cylindrique 56, 58 pour former un alésage complet dans lequel est reçue une portion cylindrique de diamètre réduit 60, 62 du boitier de crémaillère 42. La portion 60 est reçue avec interposition d'une bague de friction en matériau élastomère, ou en caoutchouc, 64. Le maintien axial du boitier de crémaillère 42 par rapport aux brides 44, 46 est assuré par des épaulements radiaux externes 66 et 68 qui délimitent la portion cylindrique 60. Du fait du serrage par les goujons 52, 54 le boitier cylindrique 42 est immobilisé partiellement en rotation dans les brides 44, 46 par l'effort de friction en torsion dû à la présence des bagues de friction 64. En cas de collision, et comme cela est représenté à la figure 2, la destruction de la partie avant 10 de la caisse provoque le recul du radiateur 16 et du groupe motopropulseur 14 dans le compartiment moteur. Lors de ce mouvement de recul, le carter de pont 20 vient en contact avec la crémaillère de direction 28 et provoque son pivotement autour de son axe X-X dans le sens anti-horaire en considérant la figure 2. Grâce à l'invention on constate que le volant 24 n'a pratiquement pas reculé à l'intérieur de l'nabitacle 22. L'axe X-X de la crémaillère de direction 28 a reculé d'une quantité B inférieure à.la distance longitudinale A dont a reculé le groupe motopropulseur 14 à l'intérieur du compartiment moteur 12. La différence entre les valeurs A et B est fonction des jeux existant avant le choc frontal, et des déformations des pièces, Conformément à l'invention, le pivotement de la crémaillère autour de son axe X-X a permis d'absorber le déplacements sans provoquer de poussée longitudinale sur la colonne de direction. A l'inverse, et sans les dispositions conformes à l'invention, le recul du centre du joint de transmission à. la Cardan 36 aurait entrainé le déplacement de l'ensemble de la colonne de direction et du volant 24 tel qu'il est illustré en traits mixtes à la figure 2. On comprend également aisément que le fonctionnement de sécurité de la colonne de direction est d'autant meilleur que le décalage vertical entre l'axe X-X de la crémaillère 28 et le centre du joint à la Cardan 36 sera plus grand et/ou que l'angle "a" est proche de 0. La fixation par brides du boitier de cré maillère 42 peut étre complétée par un système de positionnement initial et d immobilisation partielle en rotation constitué par exemple par un pion radial agencé entre la crémaillère et la structure, par exemple un pion en plastique qui peut se rompre en cas de choc, ou par une gorge comportant un méplat ou des moyens d'indexation angulaire équivalents, L'invention n'est pas limite au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Elle vise également à protéger d'autres modes de réalisation non représentés et notamment des moyens permettant d'obtenir une "libération" en rotation de la crémaillère 28 autour de son axe X-X par rapport aux supports 30, même si ceux-ci ne conduisent pas à une rotation de la crémaillère rigoureusement autour de son axe. Il est par exemple possible de prévoir des moyens qui autorisent également un léger déplacement longitudinal de l'axe X-X par rapport à la caisse 10. REVENDICATIONS 1. Colonne de direction pour véhicule automobile 110) du type comportant un arbre de commande de direction (26) actionné par le volant t24) et relié à un mécanisme de direction (28) par au moins un arbre intermédiaire (32) dont l'extrémité inférieure est solidaire du pignon (40) de commande de la crémaillère transversale du mécanisme de direction et dont l'extrémité supérieure est équipée d'un joint de transmission (36) du mouvement de rotation, caractéri- sée en ce que l'arbre intermédiaire (321 s'étend verticalement vers l'arriére dans un plan transversal (P) formant un angle (a) par rapport à la verticale (V) inférieur ou égal à 45 et en ce que la crémaillère de direction (28 > est fixée à la structure du véhicule (30) par des moyens lui permettant de se déplacer par rapport à cette dernière en cas de collision. 2. Colonne de direction selon la revendication 1 , caractérisée en ce que lesdits moyens permettent à la crémaillère (28) de pivoter autour de son axe (X-X) 3. Colonne de direction selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens comportent deux brides (44, 46) espacées transversalement qui enserrent des portions cylindriques (60, 62) du boitier (42) de la crémaillère de direction (28) avec interposition d'une bague de friction (64) qui limite la rotation du boitier (42) par rapport aux brides (44, 46). 4. Colonne de direction selon la revendication 3, caractérisée en ce que les bagues de friction (64) sont des bagues en matériau élastomère ou en caoutchouc. 5. Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications 2 à 4. caractérisée en ce que lesdits moyens comportent un dispositif d'immobilisation partielle en rotation de la crémaillère (28) par coopération de formes. 6. Colonne de direction selon la revendication 5 prise en combinaison avec l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que ledit dispositif comporte au moins un méplat formé sur le boitier de la crémaillère et un méplat formé en vis-à-vis sur la structure de la caisse ou dans au moins une des brides. 7. Colonne de Ld-irection selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit dispositif comporte au moins un pion radial de positionnement angulaire du boitier de la crémaillère qui est réalisé dans un matériau dont la limite élastique au cisaillement est choisie pour permettre sa rupture en cas de collision.