Brevet FR2653730A1 — publié le 19910503

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 l'extrémité inférieure est solidaire du pignon de commande de la crémaillère transversale du mécanisme de direction et dont l'extrémité supérieure est équipée d'un joint de transmission du mouvement de rotation L'invention concerne plus particulièrement une commande de direction de ce type dite de sécurité, pour un véhicule automobile plus particulièrement à traction avant et à moteur transversal dont la crémaillère 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 boîtier 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 à la colonne de direction et risque d~entraîner, par l'intermédiaire des différents arbres constitutifs de la colonne, un recul ou une remontée du volant à l'inté- rieur de l'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-2.434O71. On constate que ces dispositifs sont coûteux, difficiles à implanter, et ne fonctionnent pas toujours de manière satisfaisante. Afin de remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé dans la demande de brevet français n" 89 04925 déposée le 13 avril 1989 une colonne de direction caractérisée en ce que larbre intermédiaire svétend vers I'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. La présente invention a pour but de proposer une colonne de direction du type de celle décrite et représentée dans cette dernière demande de brevet français dont la conception soit telle qu'elle facilite le déplacement de la crémaillère par rapport à la structure du véhicule en cas de collision sous l'effet d'un effort déterminé dirigé depuis lavant du véhicule vers I'habitacle. Dans ce but, et selon I'invention, le boîtier de la crémaillère est fixé sur un élément de structure de la caisse du véhicule qui comporte une surface d'appui plane avec laquelle coopère une surface appui plane correspondante d'un support de fixation de la crémaillère, les deux surfaces étant maintenues en appui mutuel par un organe de liaison fileté dont l'axe passe par ces surfaces et qui est susceptible de s'allonger par déformation plastique pour permettre le déplacement relatif desdites deux surfaces d'appui. Selon d'autres caractéristiques de I'inven- tion - la surface d'appui du support de fixation est susceptible de pivoter par rapport à autre surface autour dun axe sensiblement parallèle à celui de la crémaillère - cet axe de pivotement est constitué par une première arête formée par l'intersection de la surface d'appui du support de fixation avec une première paroi inclinée de ce support - organe fileté traverse le support selon une direction perpendiculaire aux surfaces en appui et comporte une face radiale qui est en appui sur une portion de surface plane du support de fixation parallèle et opposée à la surface d'appui du support - cette portion de surface plane est délimitée par une seconde arête parallèle à la première arête et formée par lwintersection de ladite portion de surface plane avec une seconde paroi inclinée du support de fixation - les deux arêtes sont situées de part et autre de I'axe du corps de organe de liaison - chacune des deux arêtes intercèpte la trace de la section du corps par un plan radial perpendiculaire à l'axe de celui-ci - le corps de l'organe de liaison comporte une portion de section réduite pour faciliter son allongement par de format ion plastique - lwélément de structure de la caisse du véhicule automobile sur lequel est fixé le boîtier de la crémaillère de direction est un longeron ou une traverse de section creuse à travers laquelle s'détend le corps de l'organe de liaison, la surface d'appui plane étant constituée par l'une des faces du longeron ou de la traverse, une des extrémités de l'organe de liaison prenant appui sur une autre face du longeron ou de la traverse opposée et parallèle à cette face ; et - le boîtier de la crémaillère de direction est fixé sur un élément de structure de la caisse du véhicule au moyen de deux supports de fixation identi ques. D~autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une vue schématique en coupe partielle par un plan longitudinal du véhicule passant par l'axe de l'organe de liaison fileté d'un des deux supports de fixation de la crémaillère de direction du véhicule - la figure 2 est une vue de dessus selon la flèche F de la figure 1 de la crémaillère de direction avec ses deux supports de fixation identiques et symétriques ; ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale de la partie avant d'un véhicule automobile équipé d'une colonne de direction selon l'inven- tion - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 de la partie avant du véhicule après que ce dernier ait subi une collision par l'avant ; et - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 1 après que le véhicule ait subi la collision par l'avant On a représenté aux figures 3 et 4 une structure avant 10 de véhicule automobile dont le compartiment moteur 12 recoit notamment un groupe motopropulseur 14 et son radiateur de refroidissement 16. On voit sur les figures le carter d'embrayage 18 de la bote de vitesses 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 crémaillère dont le boîtier 42 est monté sur une traverse avant 30 de la structure 10 du véhicule. 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. 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. Selon une caractéristique connue, et comme on peut le voir à la figure 3, 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 préférence compris entre 0 et 45". Conformément à l'invention, le boîtier 42 de la crémaillère de direction est fixé à la traverse avant creuse 30 par deux supports de fixation 44 identiques et symétriques par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. Dans certains cas, et pour des questions de fabrication du boîtier de crémaillère, la disposition des supports peut ne pas être rigoureusement symétrique. Chaque support de fixation 44 est une partie en forme de patte de fixation venue de moulage avec le boîtier 42 de la crémaillère de direction. La patte de fixation 44 prend appui par une surface d'appui inférieure 46 sur une face supérieure plane 48 de la traverse 30 qui est sensiblement parallèle au plancher du véhicule. Les surfaces d'appui 46 et 48 sont maintenues serrées en contact mutuel par un organe de liaison fileté constitué par un boulon 50 et un écrou 52. Le boulon 50 s'étend à l'intérieur de la traverse 30 depuis la face inférieure plane 54 de cette dernière parallèle à la face supérieure 48 de manière que son extrémité libre filetée 56 fasse saillie axialement au-delà de la face supérieure appui 48 pour s'étendre à travers un alésage 58 de la patte de fixation 44. L'extrémité filetée 56 reçoit I'écrou de serrage 52 avec interposition d'une rondelle 60. La rondelle de serrage 60 est en appui par sa face radiale inférieure 62 sur une portion de surface plane supérieure 64 de la patte de fixation 44. La portion de surface plane 64 est parallèle à la surface plane appui 46, ces deux surfaces étant traversées par l'extrémité filetée 56 du boulon 50. La patte 44 comporte une première paroi inclinée 66 qui forme un angle a avec la surface d'appui plane 46 et qui s'étend vers l'avant du véhicule de manière à ce que son intersection avec cette surface plane d'appui 46 forme une première arête al parallèle à l'axe du boîtier de crémaillère 42 et perpendiculaire à l'axe du boulon 50. D'une manière symétrique, la patte d'appui 44 comporte une seconde paroi inclinée 68 qui s'étend vers l'arrière du véhicule de manière que son intersection avec la portion de surface plane 64 forme une seconde arête a2 parallèle à la première arête al. Comme on peut le constater aux figures 1 et 2, les arêtes al et a2 sont conçues de manière à s'étendre chacune au travers de la section S de l'extrémité 56 par un plan radial perpendiculaire à l'axe du boulon 50. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la tête 70 du boulon 50 prend appui contre la face inférieure 54 de la traverse 30 et son corps 50 s'étend à l'intérieur de cette dernière dans un tube 72 de renfort de la traverse et comporte une portion rétrécie de section réduite 74 qui a pour but de faciliter la déformation plastique de la liaison filetée dans la direction axiale comme cela sera décrit maintenant. En cas de collision, et comme cela est représenté à la figure 4, 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 12. Lors de ce mouvement de recul, le carter de pont 20 vient en contact avec la crémaillère de direction et provoque notamment son basculement autour d'un axe parallèle à son axe X-X, dans le sens antihoraire en considérant la figure 4. Grâce à l'invention on constate que le volant 24 n'a pratiquement pas reculé à l'intérieur de l'habitacle 22. L'axe X-X de la crémaillère de direction 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 existants avant le choc frontal et des déformations des pièces. En effet, conformément à l'invention et comme cela est représenté à la figure 5, les pattes de fixation 44 ont permis un basculement de la crémaillère autour d'un axe parallèle à son axe X-X qui a permis d'absorber le déplacement B sans provoquer de poussée longitudinale sur la colonne de direction. Lors du choc, et grâce à la portion de section réduite 74, I'ensemble de la liaison filetée 50 s'est déformé plastiquement pour pouvoir s'allonger et permettre le basculement du support de fixation 44 par rapport à la surface plane d'appui 48 et par rapport à la rondelle de serrage 60. Ce phénomène de basculement est facilité par l'existence des arêtes al et a2 qui constituent des axes de pivotement d'une part de la surface plane d'appui 46 par rapport à la face supérieure 48 de la traverse 30 et, d'autre part, de la face inférieure 62 de la rondelle 60 par rapport à la portion de surface plane supérieure 64 de la patte de support de fixation 44. Lors de son mouvement de basculement, le support de fixation 44 participe à la déformation et à l'allongement de la liaison filetée du fait de l'effet de levier obtenu grâce à l'axe de pivotement aî. La portion de section réduite 74 est ainsi allongée, voire sectionnée, au niveau de l'ouverture 76 formée dans la face supérieure 48. L'angle a formé par les parois inclinées parallèles 66 et 68 sera de préférence égal à 45 . Sans les dispositions conformes à l'invention, le recul du centre du joint de transmission à la Cardan 36 aurait entraîné 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 4. REVENDICATIONS 1 Colonne de c direction pour véhicule automobile (10) du type comportant un arbre de commande de direction (26) actionné par le volant (24) et relié à un mécanisme de direction 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'ex- trémité supérieure est équipée d'un joint de transmission (36) du mouvement de rotation, l'arbre intermédiaire s'étendant verticalement vers l'arrière dans un plan transversal (P) formant un angle par rapport à la verticale (V) inférieur ou égal à 45 degrés et la crémaillère de direction étant fixée à la structure du véhicule par des moyens (44) lui permettant de se déplacer par rapport à cette dernière en cas de collision, caractérisée en ce que le boîtier de la crémaillère est fixé sur un élément de structure (30) de la caisse du véhicule qui comporte une surface d'appui plane (48) avec laquelle coopère une surface d'appui plane correspondante (46) d'un support de fixation (44) du boîtier de la crémaillère, les deux surfaces (46, 48) étant maintenues en appui mutuel par un organe de liaison fileté (50-52) dont l'axe passe par ces surfaces et qui est susceptible de s'allonger par déformation plastique pour permettre le déplacement relatif desdites deux surfaces d'appui 2.Colonne de direction selon la revendication i, caractérisée en ce que ladite surface d'appui (46) du support de fixation (44) est susceptible de pivoter par rapport à l'autre surface (48) autour dSun axe (al) sensiblement parallèle à celui du boîtier (42) de la crémaillère. 3 Colonne de direction selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit axe est constitué par une première arête (al) formée par l'intersection de la surface d'appui (46) du support de fixation (44) avec une première paroi inclinée (66) de ce support. 4. Colonne de direction selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe fileté (50) traverse le support selon une direction perpendiculaire aux surfaces en appui et comporte une face radiale (62) qui est en appui sur une portion de surface plane (64) du support de fixation (44) parallèle et opposée à ladite surface d'appui (46) du support. 5. Colonne de direction selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite portion de surface plane (64) est délimitée par une seconde arête (a2) parallèle à ladite première arête (al) et formée par l'intersection de ladite portion de surface plane (64) avec une seconde paroi (68) inclinée du support de fixation (44). 6. Colonne de direction selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdites deux arêtes (ai, a2) sont situées de part et d'autre de l'axe du corps dudit organe de liaison (50). 7. Colonne de direction selon la revendication 6, caractérisée en ce que chacune des deux arêtes intercèpte la trace de la section (5) dudit corps par un plan radial perpendiculaire à l'axe de celui-ci. 8. Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps dudit organe de liaison (50) comporte une portion de section réduite (74) pour faciliter son allongement par déformation plastique. 9. Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de structure (30) de la caisse du véhicule automobile sur lequel est fixé le boîtier (42) de la crémaillère est un longeron ou une traverse de section creuse à travers laquelle s'étend le corps (50) dudit organe de liaison, ladite surface d'appui plane étant constituée par l'une des faces (48) du longeron ou de la traverse, une des extrémités (70) dudit organe de liaison prenant appui sur une autre face (54) du longeron ou de la traverse opposée et parallèle à cette dite face. 10. Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le boîtier (42) de la crémaillère de direction est fixé sur un élément de structure de la caisse du véhicule au moyen de deux supports de fixation identiques (44).