Brevet FR2701000A1 — publié le 19940805

i L'invention se rapporte à une colonne de direction de véhicule automobile et plus particulièrement à un système additionnel d'absorption d'énergie destiné à assurer la protection de la tête du conducteur en cas de choc. Il existe de nombreux systèmes de protection basés sur la récupération d'énergie et qui doivent répondre à des normes de sécurité appelées "test d'arrêt du corps du conducteur" plus connu sous le sigle "test BBT" De nombreux dispositifs ont été proposés pour répondre à ce type de test notamment des dispositifs utilisant des tubes à onde Afin de répondre aux exigences de plus en plus sévères de sécurité, une norme prévoit la protection de la tête du conducteur, c'est-à-dire une norme de choc d'impact de la tête du conducteur plus connue sous le sigle "test HIC" Pour répondre à cette exigence, les colonnes de direction de véhicule automobile doivent comporter un système de sécurité qui réponde au test HIC de choc d'impact de la tête du conducteur avant que n'intervienne le système de sécurité devant répondre au test BBT d'arrêt du corps du conducteur. Le but de la présente invention est de proposer un système de sécurité supplémentaire qui réponde au test HIC et qui intervienne avant le dispositif de sécurité répondant au test BBT d'arrêt du corps du conducteur, ce système se montant sans difficulté dans les colonnes de direction existantes afin de ne pas modifier l'encombrement de cette colonne par rapport à l'environnement du véhicule automobile. Selon l'invention, le système additionnel d'absorption d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile pour la protection de la tête du conducteur, se rapporte à une colonne de direction comportant un axe de direction qui est monté dans un tube-corps Ce système comporte une bague interne montée dans le tube-corps et possédant un trou de passage de l'axe de direction L'axe de direction a deux parties de diamètre différents: une partie de grand diamètre du côté du volant de direction, et une partie de petit diamètre du côté du boîtier de direction Selon l'invention, le trou de passage de la bague interne a un diamètre plus grand que la partie de petit diamètre de l'axe de direction, et un diamètre plus petit que la partie de grand diamètre dudit axe de direction, de façon, qu'en cas de choc, la partie de grand diamètre pousse la bague interne, afin que cette bague interne se déplace dans le tube-corps selon une course prédéterminée, avec le serrage instantané voulu, de manière à absorber l'énergie exigée sur une surface de contact totale pour protéger la tête du conducteur selon le test HIC. Avantageusement, il est prévu dans un mode de réalisation de l'invention une bague intermédiaire qui est disposée à l'intérieur du tube-corps entre ce tube-corps et la bague interne, cette bague intermédiaire étant solidarisée avec ce tube-corps. Afin de permettre une meilleure progressivité du système additionnel d'absorption d'énergie, la bague interne comporte un chanfrein disposé à sa périphérie et du côté du boîtier de direction De plus, le trou de passage de la bague interne comporte une entrée conique, qui est disposée du côté du volant de direction, et qui coopère avec un raccordement conique aménagé sur l'axe de direction entre la partie de petit diamètre et la partie de grand diamètre. Préférentiellement selon l'invention, la bague interne est métallique, et la bague intermédiaire est en matériau du type plastique Avec des cannelures aménagées sur sa surface externe. Selon une variante de l'invention, la bague intermédiaire plastique comporte un manchon métallique monté à l'extérieur de la bague intermédiaire en plastique, ce manchon métallique comportant également sur sa surface externe des cannelures. Avantageusement selon l'invention, les moyens de tenue axiale de la bague intermédiaire sont constitués par des déformations internes du tube-corps Plus précisément, les déformations internes du tube-corps sont constituées par deux séries circulaires de déformations internes qui sont disposées en face de chacune des extrémités de la bague intermédiaire. Une série de déformations internes est disposée à l'extrémité du tube-corps, du côté du boîtier de direction, pour tenir l'extrémité de la bague intermédiaire Chacune de ces déformations internes est réalisée à partir d'une seule découpe Une deuxième série de déformations internes, à l'intérieur du tube-corps pour tenir l'autre extrémité de la bague intermédiaire, est réalisée à partir de deux découpes. Le système additionnel d'absorption d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile selon l'invention, présente ainsi l'avantage de pouvoir être disposé facilement dans les colonnes de direction existantes, et d'absorber l'énergie par filage de manière à répondre au test HIC de choc d'impact de la tête du conducteur, avant que n'intervienne l'absorption d'énergie destinée à répondre au test BBT d'arrêt du corps du conducteur. D'autres avantages ressortiront de l'invention, qui sera mieux comprise à l'aide de la description donnée ci- dessous d'exemples particuliers de réalisation, décrits à titre non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une vue en coupe axiale du système additionnel d'absorption d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile selon l'invention; La Figure l A est une vue de détail de la Figure 1; La Figure 2 est une courbe de l'évolution de l'effort dû au choc en fonction du temps de manière à répondre aux tests HIC et BBT; La Figure 3 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation du système additionnel d'absorption d'énergie d'une colonne de direction selon l'invention; La Figure 4 est une vue de dessus suivant IV de la Figure 3. Les différentes mesures et essais réalisés par la demanderesse ont permis d'établir la courbe représentée sur la Figure 2, et qui se rapporte aux variations de l'effort de choc en fonction du temps, de manière à répondre dans un premier temps aux normes de choc d'impact de la tête du conducteur au test HIC, et dans un deuxième temps de pouvoir répondre au test d'arrêt du corps du conducteur test BBT On observe que la valeur de l'effort de choc est notablement plus faible dans la zone du test HIC que dans la zone du test BBT. Cette valeur d'effort de choc lors du test HIC peut être facilement adaptée par le système selon l'invention qui va être décrit ci-après. Comme on peut le voir sur la Figure 1, le système additionnel d'absorption d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile pour la protection de la tête du conducteur selon l'invention se monte sur une colonne de direction qui comporte un axe de direction 1, qui est monté dans un tube-corps 2 Le système additionnel d'absorption d'énergie selon l'invention comporte essentiellement une bague interne 3 disposée entre le tube-corps 2 et l'axe de direction 1 Cette bague interne 3 est montée dans le tube-corps 2, et elle possède un trou de passage 4 de l'axe de direction 1. L'axe de direction 1 a deux parties de diamètres différents: une partie 5 de grand diamètre du côté du volant de direction, et une partie 6 de petit diamètre du côté du boîtier de direction Le trou de passage 4 de la bague interne 3 a un diamètre qui est plus grand que la partie 6 de petit diamètre de l'axe de direction 1, et un diamètre qui est plus petit que la partie 5 de grand diamètre de cet axe de direction 1 On obtient de cette manière un épaulement entre la partie 5 de grand diamètre et la partie 6 de petit diamètre de l'axe de direction qui pousse la bague interne 3 en cas de choc Ainsi, en cas de choc, la partie 5 de grand diamètre pousse la bague interne 3 afin que ladite bague interne 3 se déplace dans le tube-corps 2 selon une course prédéterminée, avec le serrage instantané voulu, de manière à absorber l'énergie sur une surface de contact totale pour protéger la tête du conducteur. Dans le système représenté sur la Figure 1, il est prévu une bague intermédiaire 7, qui est disposée à l'intérieur du tube-corps 2 et solidarisée avec ce tube-corps 2, de manière que la bague interne 3 coulisse à l'intérieur de cette bague intermédiaire 7. La bague intermédiaire 7 est en matière plastique, et elle comporte à l'extérieur un manchon métallique 8 dont la face interne 20 est montée à force sur la face externe 15 de la bague intermédiaire 7 en matière plastique. Le manchon métallique 8 comporte des cannelures 19 aménagées sur sa face externe 21 de manière à rattraper les dispersions de réalisation de la face interne 26 du tube-corps 2 De plus, des moyens de tenue axiale de la bague intermédiaire 7 permettent d'immobiliser cette bague intermédiaire 7 par rapport au déplacement de l'axe de direction 1 en cas de choc. La bague interne 3, qui selon un mode de réalisation de l'invention est métallique, possède un chanfrein hl disposé à sa périphérie sur la face externe 13, de manière à améliorer le coulissement de la bague interne 3 dans la bague intermédiaire 7 lors du choc Le trou de passage 4 de la bague interne 3 comporte une entrée conique 12, qui est disposée du côté du volant de direction Cette entrée conique 12 est poussée lors du choc par un raccordement conique 9, qui est aménagé sur l'axe de direction 1 entre la partie 6 de petit diamètre et la partie 5 de grand diamètre. Ainsi, le tube-corps 2 a une face interne 26 qui est toujours lisse tandis que le manchon métallique 8 de la bague intermédiaire 7 peut être lisse ou avoir des cannelures 19 permettant le rattrapage des dispersions de la face interne 26 du tube-corps 2 Selon l'invention, il y a toujours serrage pour la surface de contact entre la surface externe 13 de la bague interne 3 et la face interne 14 de la bague intermédiaire 7 Lors du montage, il y a une surface de contact instantanée entre la bague interne 3 et la bague intermédiaire 7 qui correspond au diamètre de cette bague interne 3 multiplié par la largeur axiale de cette bague interne 3 Lors du fonctionnement du système additionnel d'absorption d'énergie, il y a déplacement de cette bague interne 3 dans la bague intermédiaire 7 suivant une course prédéterminée de manière à avoir une surface de contact totale qui permette d'absorber la quantité d'énergie voulue afin de pouvoir répondre aux normes de choc d'impact de la tête du conducteur ou norme HIC La surface de contact totale est ainsi égale à la surface de contact instantanée augmentée de la surface représentée par la course d'absorption d'énergie multipliée par le diamètre de la bague interne 3 Il est ainsi possible selon le système additionnel d'absorption d'énergie de l'invention de prédéterminer la quantité voulue d'absorption d'énergie en modifiant ou adaptant la course de glissement avec la surface de glissement, ainsi qu'en adaptant le serrage de la bague interne 3 dans la bague intermédiaire 7 De plus, ce serrage peut être constant, variable ou évolutif, de manière à répondre exactement aux exigences demandées Enfin, un autre avantage de l'invention réside dans le choix du type de chanfrein ll de la bague interne 3, ainsi que l'état des surfaces en contact 13 et 14 et que des matériaux utilisés pour réaliser la bague interne 3 et la bague intermédiaire 7. Le mode de réalisation représenté sur les Figures 3 et 4 part de la même structure de base que celle illustrée à la Figure 1, c'est-à-dire qu'il est disposé entre l'axe de direction 1 et le tube-corps 2 d'une colonne de direction de véhicule automobile Cet axe de direction 1 est monté dans le tube-corps 2 à l'aide de paliers à aiguille 10 De la même façon l'axe de direction 1 comporte une partie 5 de grand diamètre du côté du volant de direction et une partie 6 de petit diamètre du côté du boîtier de direction Ces parties 5 et 6 sont raccordées l'une à l'autre par un raccordement conique 9. Une bague interne 3 métallique, analogue à celle décrite précédemment comporte un trou de passage 4 ainsi qu'une entrée conique 12 qui est disposée du côté du volant de direction De plus, cette bague interne 3 est munie d'un chanfrein 11 disposé sur sa face externe 13 du côté du boîtier de direction. Une bague intermédiaire 7 en plastique est montée dans le tube-corps 2, et elle est munie sur sa face externe 15 de cannelures 16, de façon à permettre un rattrapage des dispersions de la face interne 26 du tube-corps 2. La bague intermédiaire 7 est solidarisée avec le tube- corps 2 par des moyens de tenue axiale qui sont constitués par des déformations internes de ce tube-corps 2 qui sont disposés de chaque côté de cette bague intermédiaire 7 Les déformations internes du tube-corps 2, comme on peut le voir notamment sur la Figure 4 en vue extérieure, ainsi que sur la Figure 3 en coupe, sont constituées par deux séries circulaires de déformations internes Ces deux séries circulaires de déformations internes sont disposées en face de chacune des extrémités 17 et 18 de la bague intermédiaire 7. La première série de déformations internes 22 est disposée à l'extrémité du tube-corps 2 du côté du boîtier de direction, afin de tenir l'extrémité 17 de la bague intermédiaire 7. Chacune de ces déformations internes 22 est réalisée à partir d'une seule découpe 23 Une deuxième série de déformations internes 24 est disposée à l'intérieur du tube-corps 2 pour tenir l'autre extrémité 18 de la bague intermédiaire 7. Chacune de ces déformations internes 24 est réalisée à partir de deux découpes 25. Les signes de référence insérés après les caractéris- tiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1 Système additionnel d'absorption d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile pour la protection de la tête du conducteur, ladite colonne de direction comportant un axe de direction ( 1) qui est monté dans un tube- corps ( 2), caractérisé en ce qu'il comporte une bague interne ( 3) montée dans le tube-corps ( 2), et possédant un trou de passage ( 4) de l'axe de direction ( 1), qui a deux parties de diamètres différents: une partie ( 5) de grand diamètre du côté du volant de direction, et une partie de petit ( 6) diamètre du côté du boîtier de direction; le trou de passage ( 4) de la bague interne ( 3) ayant un diamètre plus grand que la partie ( 6) de petit diamètre de l'axe de direction ( 1), et un diamètre plus petit que la partie ( 5) de grand diamètre dudit axe de direction, de façon, qu'en cas de choc, la partie ( 5) de grand diamètre pousse la bague interne ( 3), afin que ladite bague interne ( 3) se déplace dans le tube-corps ( 2) selon une course prédéterminée, avec le serrage instantané voulu, de manière à absorber l'énergie exigée sur une surface de contact totale pour protéger la tête du conducteur. 2 Système additionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une bague intermédiaire ( 7) disposée à l'intérieur du tube-corps ( 2) entre le tube-corps ( 2) et la bague interne ( 3), et solidarisée avec ledit tube- corps ( 2). 3 Système additionnel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague interne ( 3) comporte un chanfrein ( 11) disposé à sa périphérie et du côté du boîtier de direction. 4 Système additionnel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trou de passage ( 4) de la bague interne ( 3) comporte une entrée conique ( 12), qui est disposée du côté du volant de direction, et qui coopère avec un raccordement conique ( 9) aménagé sur l'axe de direction ( 1) entre la partie ( 6) de petit diamètre et la partie ( 5) de grand diamètre. Système additionnel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague interne ( 3) est métallique. 6 Système additionnel selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la bague intermédiaire ( 7) est en matériau du type plastique. 7 Système additionnel selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bague intermédiaire ( 7) plastique comporte un manchon métallique ( 8) montée à l'extérieur de ladite bague intermédiaire ( 7) en plastique. 8 Système additionnel selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bague intermédiaire ( 7) en plastique comporte des cannelures ( 16) aménagées sur sa face externe ( 15). 9 Système additionnel selon la revendication 7, caractérisé en ce que le manchon métallique ( 8) comporte des cannelures ( 19) aménagées sur sa face externe 20. Système additionnel selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les moyens de tenue axiale de la bague intermédiaire ( 7) sont constitués par des déformations internes du tube-corps ( 2). 11 Système additionnel selon la revendication 10, caractérisé en ce que les déformations internes du tube-corps ( 2) sont constituées par deux séries circulaires de déforma- tions internes disposées en face de chacune des extrémités ( 17, 18) de la bague intermédiaire ( 7), c'est-à-dire une série de déformations internes ( 22) disposée à l'extrémité du tube- corps ( 2) du côté du boîtier de direction, pour tenir l'extrémité ( 17) de la bague intermédiaire ( 7), chacune de ces déformations internes étant réalisée à partir d'une seule découpe ( 23), une série de déformations internes ( 24) à l'intérieur du tube-corps ( 2) pour tenir l'autre extrémité ( 18) de la bague intermédiaire ( 7), chacune de ces dernières déformations internes ( 24) étant réalisée à partir de deux découpes ( 25).