Brevet FR2703647A1 — publié le 19941014

La présente invention concerne un ensemble de colonne de direction pour véhicule automobile. De façon classique, un mécanisme de commande de direction de véhicule automobile comprend un volant relié par un ensemble de colonne de direction à un boîtier de commande du pivotement des roues avant. L'ensemble de colonne de direction comprend généralement un corps longitudinal, fixé sur le châssis du véhicule, et un arbre de direction s 'étendant à l'intérieur de ce corps. Afin de faciliter l'orientation et la mise en place de l'arbre dans le véhicule, il est connu de diviser l'arbre en au moins deux parties reliées entre elles par un joint de Cardan. Habituellement, la première partie de l'arbre, reliée au volant, est appelée arbre supérieur, et la seconde partie de l'arbre, reliée au reste du mécanisme de commande de direction, est appelée arbre inférieur. En cas de choc frontal du véhicule, l'ensemble de colonne de direction et le volant ont tendance à se déplacer violemment vers l'intérieur de l'habitacle en risquant de blesser grièvement le conducteur. Afin de remédier à cet inconvénient, on a proposé des colonnes télescopiques escamotables par coulissement de deux parties de l'arbre de direction, l'une dans l'autre. Cet agencement a pour inconvénient qu'il faut prévoir sur les deux parties télescopiques du joint des moyens de transmission du couple de direction comportant par exemple des cannelures ou des méplats complémentaires, ces moyens étant susceptibles de provoquer un jeu angulaire insatisfaisant entre les deux parties coulissantes. Par ailleurs, le déplacement des parties télescopiques l'une dans l'autre, lors d'un choc frontal, est généralement limité de construction à moins de la moitié de la longueur de la barre inférieure. On a également proposé une barre de direction comportant deux parties reliées entre elles par des moyens d'accouplement destructibles en cas de choc. Cependant, ce type de barre de direction est difficile à mettre en place dans un ensemble de colonne équipant habituellement un vehicule, du fait de son encombrement. L'invention a pour objet d'éviter le déplacement du volant vers l'intérieur de l'habitacle, lors d'un choc frontal du véhicule, ceci avec des moyens simples, faciles à implanter dans un ensemble de colonne de direction en conservant les organes essentiels classiques constituant cette colonne. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de colonne de direction pour véhicule automobile, comprenant un arbre de direction et un joint de Cardan muni de deux chapes articulées entre elles, l'arbre étant couplé avec le joint de Cardan par des moyens de liaison d'une extrémité de cet arbre avec une chape de ce joint de Cardan, caractérisé en ce que les moyens de liaison sont dissociables par déplacement angulaire relatif de l'arbre et de la chape du joint de Cardan à laquelle il est relié, sous l'effet d'un déplacement axial de l'arbre par rapport au joint de Cardan consécutivement à un choc. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens de liaison comprennent un organe mâle formant lame emboîtée dans un organe femelle à fente, ces organes étant portés l'un par l'extrémité de liaison de l'arbre et l'autre par la chape, les dimensions longitudinales de la lame et de la fente étant parallèles à un plan de pivotement de la chape de manière à permettre le déboîtement de la lame par pivotement de la chape. Habituellement, la chape comprend une âme reliant deux flasques d'articulation. Dans ce cas, l'organe mâle formant lame est porté par l'extrémité de liaison de l'arbre et l'organe femelle est porté par l'âme de la chape. Suivant un premier mode de réalisation de l'invention: - la lame et la fente sont décalées radialement par rapport à l'axe de l'arbre dans un plan parallèle à leur direction longitudinale - l'extrémité dA liaison de l'arbre est coudée par rapport au reste de l'arbre et l'organe femelle à fente forme un prolongement de l'âme. Suivant un deuxième et un troisième modes de réalisation de l'invention - la lame et la fente sont centrées sur l'axe de l'arbre et comportent des butées d'appui axial complémentaires décalées radialement par rapport à l'axe de l'arbre dans un plan parallèle aux dimensions longitudinales de la lame et de la fente - l'organe femelle à fente forme l'âme de la chape. Suivant le deuxième mode de réalisation de l'invention: - les butées d'appui axial complémentaires comprennent une butée d'arrêt de l'enfoncement de la lame dans la fente, solidaire de l'âme, destinée à coopérer avec une portion en vis à vis de la tranche de la lame - la butée d'arrêt est formée par un prolongement de l'âme replié sur celle-ci de manière à recouvrir une extrémité de la fente. Suivant le troisième mode de réalisation de l'invention, les butées d'appui axial complémentaires comprennent au moins un tourillon transversal par rapport à la fente, solidaire de la lame, destiné à coopérer avec le bord de la fente de l'âme. Suivant les deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention - la chape comprend une butée de déviation radiale de l'extrémité de liaison de l'arbre, disposée à l'opposé des butées d'appui axial complémentaires par rapport à l'axe de l'arbre, destinée à coopérer avec l'extrémité de liaison de l'arbre lors du déplacement angulaire relatif de cet arbre et du joint de Cardan pour séparer ces deux éléments ; - la butée de déviation comporte un talon prolongeant l'âme de la chape vers l'extrémité de liaison de l'arbre. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de face d'un arbre de direction d'un ensemble de colonne de direction selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail, à échelle agrandie, de la partie cerclée 2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue suivant la flèche 3 de la chape du joint de Cardan reliée à l'arbre de direction; - les figures 4 et 5 sont des vues similaires à la figure 1 montrant des positions successives de l'arbre de direction et de la chape du joint de Cardan à laquelle il est relié, consécutivement à un choc - la figure 6 est une vue de face, avec des arrachements, des moyens de liaison de l'arbre de direction et du joint de Cardan d'un ensemble de colonne de direction selon un second mode de réalisation de l'invention - la figure 7 est une vue de dessus, avec un arrachement, des moyens de liaison de la figure 6; - les figures 8 et 9 sont des vues similaires à la figure 6 montrant des positions successives de l'arbre de direction et de la chape du joint de Cardan à laquelle il est relié, consécutivement à un choc - la figure 10 est une vue en perspective des moyens de liaison de l'arbre de direction et du joint de Cardan d'un ensemble de colonne de direction selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 11 est une vue de face, avec un arrachement, des moyens de liaison de la figure 10 dans laquelle l'arbre de direction et la chape du joint de Cardan à laquelle il est relié ont subi un déplacement angulaire relatif consécutivement à un choc. On a représenté à la figure 1 un arbre de direction 10 destiné à être monté dans un ensemble de colonne de direction pour véhicule automobile, selon un premier mode de réalisation de l'invention. De façon classique, l'arbre de direction 10 est divisé en deux parties 12,14 reliées entre elles par un joint de Cardan supérieur 16. Une première partie 12 ou arbre supérieur est reliée à un volant (non représenté sur les figures), et la seconde partie 14 ou arbre inférieur est reliée au reste du mécanisme de direction par un joint de Cardan inférieur 18. Sur les figures 2 et 3, on voit que le joint de Cardan supérieur 16 comprend, de façon classique, deux chapes 22,24 articulées entre elles au moyen d'un croisillon 26, chaque bras de ce croisillon ayant un axe appartenant à l'un des deux plans, perpendiculaires entre eux, de pivotement relatif des chapes 22,24. Chacune des chapes 22,24 comprend une âme 22A,24A reliant deux flasques 22B,24B articulés sur des bras correspondants du croisillon 26. De préférence, les chapes 22,24 sont fabriquées en tôle. L'arbre inférieur 14 est couplé avec le joint de Cardan supérieur 16 par des moyens de liaison 27 reliant une extrémité de liaison 14E de cet arbre avec une chape 24 de ce joint de Cardan. Les moyens de liaison 27 comprennent un organe mâle formant lame 28, portée par l'extrémité de liaison 14E de l'arbre inférieur 14, destinée à être emboîtée dans un organe femelle à fente 32 formant un prolongement 34 de l'âme 24A. Les dimensions longitudinales de la lame 28 et de la fente 32 sont parallèles à un plan de pivotement relatif des deux chapes 22,24 de manière à permettre le déboîtement de la lame 28 par pivotement de la chape 24. Bien entendu, en variante, il est possible d'intervertir les organes mâle 28 et femelle 34 de manière que la chape 24 porte l'organe mâle et l'arbre inférieur 14 porte l'organe femelle. En se référant aux figures 1 et 2, on voit que l'extrémité de liaison 14E de l'arbre inférieur 14 est coudée par rapport au reste de l'arbre de manière que la lame 28 et la fente 32 soient décalées radialement d'une valeur E par rapport à l'axe X de l'arbre 14 dans un plan parallèle à leurs directions longitudinales. En se référant à la figure 3, on voit que la fente 32 comporte une extrémité ouverte facilitant l'emboîtement et le déboîtement de la lame 28 dans celleci. Les bords de l'extrémité ouverte de la fente 32 sont prolongés par des bourrelets 36 destinés à être écrasés contre la lame 28 de manière à coincer celle-ci dans la fente 32. En variante, la lame 28 peut être fixée dans la fente 32 par collage ou par tout moyen de coincement susceptible de céder lors d'un choc frontal du véhicule. En cas de choc frontal du véhicule, l'écrasement de la partie avant du véhicule a tendance à pousser l'arbre inférieur 14 et le Cardan inférieur 18 vers l'intérieur de l'habitacle du véhicule, suivant l'axe X de l'arbre de direction. Etant donné que la lame 28 et la fente 32 sont décalées radialement par rapport à l'axe X qui passe par le centre du croisillon 26, la chape 24 a tendance à pivoter sous l'effet de la poussée axiale subie par l'arbre inférieur 14, de manière que cet arbre 14 et la chape 24 se déplacent angulairement l'un par rapport à l'autre. Sur la figure 4, on a représenté le déplacement angulaire a de la chape 24 lorsque le joint de Cardan inférieur 18 s'est déplacé axialement d'une distance D1 vers le joint de Cardan supérieur 16. Le déplacement angulaire relatif de l'arbre 14 et de la chape 24 provoque progressivement la rupture de la liaison entre la lame 28 et la fente 32. Lorsque le déplacement axial du joint de Cardan inférieur 18 atteint une valeur voisine de D2, ltextré- mité coudée 14E de l'arbre 14 se sépare définitivement de la chape 24, comme cela est représenté sur la figure 5. De cette façon, l'arbre supérieur 12 reste à peu près immobile pendant le choc frontal, puisque sa liaison avec l'arbre supérieur 14 se rompt, et on évite un déplacement dangereux du volant dans l'habitacle. On décrira ci-dessous des moyens de liaison de l'arbre inférieur 14 et de la chape 24, destructibles en cas de choc, selon un second mode de réalisation de l'invention, en regard des figures 6 à 9 dans lesquelles ces moyens de liaison sont désignés par la référence générale 40. Sur ces figures, les éléments analogues à ceux des figures 1 à 5 sont désignés par des références identiques. En se référant aux figures 6 et 7, on voit que la lame 28 et la fente 32 des moyens de liaison 40 sont centrées sur l'axe X de l'arbre 14. La fente 32 est ménagée dans un organe femelle formant l'âme 24A de la chape 24. L'âme 24A est prolongée par une patte repliée sur la face de l'âme 24A en regard du croisillon 26 de manière à recouvrir une extrémité de la fente 32 et à former une butée d'arrêt de l'enfoncement de la lame 28 dans la fente 32, décalée radialement par rapport à l'axe X d'une valeur E et destinée à coopérer avec une portion en vis à vis de la tranche de la lame 28. On comprend donc que la patte 42 et la portion de la tranche de la lame 28 en vis à vis de cette patte 42 forment des butées d'appui axial complémentaires décalées radialement par rapport à l'axe X de l'arbre 14 dans un plan parallèle aux dimensions longitudinales de la lame 28 et de la chape 32. On a également représenté sur les figures 6 et 7 un talon 44 prolongeant l'âme 24A vers l'extrémité de liaison 14E de l'arbre 14, disposé à l'opposé de la patte 42 par rapport à l'axe longitudinal X de l'arbre 14. Le talon 44 forme une butée de déviation radiale de l'extrémité de liaison 14E de l'arbre 14, destinée à coopérer avec cette extrémité de liaison 14E lors du déplacement angulaire relatif de l'arbre 14 et du joint de Cardan supérieur 16, comme cela sera décrit ci-dessous. Sous l'effet d'un choc frontal du véhicule, l'arbre inférieur 14 se déplace longitudinalement comme cela a été décrit précédemment dans le premier mode de réalisation de l'invention. Etant donné que la lame 28 et l'âme 24A comportent des butées d'appui axial complémentaires décalées radialement par rapport à l'axe X passant au centre du croisillon 26, la chape 24 a tendance à pivoter sous l'effet de la poussée axiale subie par l'arbre 14 de manière que cet arbre 14 et la chape 24 se déplacement angulairement l'un par rapport à l'autre. Sur les figures 8 et 9, on a représenté les déplacements angulaires successifs al et a2 de la chape 24 sous l'effet de la poussée axiale exercée sur l'arbre 14. Comme dans le premier mode de réalisation de l'invention, le déplacement angulaire relatif de l'arbre 14 et de la chape 24 provoque progressivement la rupture de la liaison entre la lame 28 et la fente 32. Au cours de ce déplacement angulaire relatif, le talon 44 vient en contact contre l'extrémité de liaison 14E de l'arbre 14 de manière à pousser radialement cette extrémité de liaison 14E par rapport à l'axe X et à séparer définitivement l'arbre 14 de la chape 24, comme cela est représenté sur la figure 9. On décrira maintenant des moyens de liaison de l'arbre inférieur 14 et de la chape 24 destructibles en cas de choc, selon un troisième mode de réalisation de l'invention, en regard des figures 10 et 11 dans lesquelles ces moyens de liaison sont désignés par la référence générale 50. Sur ces figures, les éléments analogues à ceux des figures 1 à 9 sont désignés par des références identiques. Sur la figure 10, la lame 28 est représentée dans une position intermédiaire de montage avant emboîtement et coincement dans la fente 32 ménagée dans l'âme 24A de la chape 24. A la différence du second mode de réalisation de l'invention, les butées d'appui axial complémentaires, décalées radialement d'une valeur E par rapport à l'axe X de l'arbre 14, comprennent au moins un tourillon 52 transversal par rapport à la fente 32, solidaire de la lame 28, destiné à coopérer avec le bord de la fente 32. De préférence, les butées d'appui axial comprennent deux tourillons 52 disposés sur chacune de faces longitudinales de la lame 28. Sur la figure 11, on a représenté 11 arbre 14 et la chape 24 à la suite d'un déplacement angulaire relatif entre eux sous l'effet d'une poussée axiale exercée sur l'arbre 14 consécutivement à un choc frontal du véhicule. Comme dans les modes de réalisation précédents, le déplacement angulaire relatif de l'arbre 14 et de la chape 24 provoque progressivement la rupture de la liaison entre ces deux éléments. L'invention comporte de nombreux avantages. En particulier, elle permet d'éviter le déplacement vers l'intérieur de l'habitacle de l'arbre supérieur de l'ensemble de colonne de direction et du volant auquel cet arbre est relié, lors d'un choc frontal du véhicule, ceci avec des moyens faciles à implanter dans l'ensemble de colonne de direction en conservant les organes essentiels classiques constituant cette colonne, notamment les arbres inférieur et supérieur et les joints de Cardan inférieur et supérieur. REVENDICATIONS 1. Ensemble de colonne de direction pour véhicule automobile, comprenant un arbre de direction (14) et un joint de Cardan (16) muni de deux chapes (22,24) articulées entre elles, l'arbre (14) étant couplé avec le joint de Cardan (16) par des moyens (28,34) de liaison d'une extrémité (14E) de cet arbre avec une chape (24) de ce joint de Cardan, caractérisé en ce que les moyens de liaison (28,34) sont dissociables par déplacement angulaire relatif de l'arbre (14) et de la chape (24) du joint de Cardan à laquelle il est relié, sous l'effet d'un déplacement axial de l'arbre (14) par rapport au joint de Cardan (16) consécutivement à un choc. 2. Ensemble de colonne de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent un organe mâle formant lame (28) emboîtée dans un organe femelle (24A;34) à fente (32), ces organes étant portés l'un par l'extrémité de liaison (14E) de l'arbre (14) et l'autre par la chape (24), les dimensions longitudinales de la lame (28) et de la fente (32) étant parallèles à un plan de pivotement de la chape (24) de manière à permettre le déboîtement de la lame (28) par pivotement de la chape (24). 3. Ensemble de colonne de direction selon la revendication 2, la chape comprenant une âme (24A) reliant deux flasques d'articulation (24B), caractérisé en ce que l'organe mâle formant lame (28) est porté par l'extrémité de liaison (14E) de l'arbre (14) et l'organe femelle (24A,34) est porté par l'âme (24A) de la chape (24). 4. Ensemble de colonne de direction selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la lame (28) et la fente (32) sont décalées radialement par rapport à l'axe (X) de l'arbre (14) dans un plan parallèle à leur direction longitudinale. 5. Ensemble de colonne de direction selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, caractérisé en ce que l'extrémité de liaison (14E) de l'arbre (14) est coudée par rapport au reste de l'arbre et en ce que l'organe femelle à fente (32) forme un prolongement (34) de l'âme (24A). 6. Ensemble de colonne de direction selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la lame (28) et la fente (32) sont centrées sur l'axe (X) de l'arbre (14) et comportent des butées d'appui axial complémentaires (42;50) décalées radialement par rapport à l'axe (X) de l'arbre (14) dans un plan parallèle aux dimensions longitudinales de la lame (28) et de la fente (32). 7. Ensemble de colonne de direction selon les revendications 3 et 6 prises ensemble, caractérisé en ce que l'organe femelle à fente (32) forme l'âme (24A) de la chape (24). 8. Ensemble de colonne de direction selon la revendication 7, caractérisé en ce que les butées d'appui axial complémentaires comprennent une butée (42) d'arrêt de l'enfoncement de la lame (28) dans la fente (32), solidaire de l'âme (24A), destinée à coopérer avec une portion en vis à vis de la tranche de la lame (28). 9. Ensemble de colonne de direction selon la revendication 8, caractérisé en ce que la butée d'arrêt est formée par un prolongement (42) de l'âme (24A) replié sur celle-ci de manière à recouvrir une extrémité de la fente (32). 10. Ensemble de colonne de direction selon la revendication 7, caractérisé en ce que les butées d'appui axial complémentaires comprennent au moins un tourillon (52) transversal par rapport à la fente (32), solidaire de la lame (28), destiné à coopérer avec le bord de la fente (32) de l'âme (24A). 11. Ensemble de colonne de direction selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la chape (24) comprend une butée (44) de déviation radiale de l'extrémité de liaison (14E) de l'arbre, disposée à l'opposé des butées d'appui axial complémentaires (42;52) par rapport à l'axe (X) de l'arbre, destinée à coopérer avec l'extrémité de liaison (14E) de l'arbre (14) lors du déplacement angulaire relatif de cet arbre (14) et du joint de Cardan (16) pour séparer ces deux éléments. 12. Ensemble de colonne de direction selon les revendications 3 et 11 prises ensemble, caractérisé en ce que la butée de déviation comporte un talon (44) prolongeant l'âme (24A) de la chape (24) vers l'extrémité de liaison (14E) de l'arbre (14).