Brevet FR2714649A1 — publié le 19950707

La présente invention a pour objet un organe d'absorption d'énergie, notamment applicable aux colonnes de direction de véhicules automobiles, en vue d'absorber l'énergie en cas de choc. On connaît de nombreux dispositifs ou organes d'absorption d'énergie, mais ils possèdent souvent un encombrement relativement important et ils ne sont donc pas aisément utilisables dans des structures dont le volume disponible est réduit. Le dimensionnement de l'organe d'absorption d'énergie ainsi que son coût et sa complexité sont les inconvénients les plus fréquemment rencontrés. Le but de la présente invention est de proposer un organe d'absorption d'énergie d'encombrement relativement réduit, d'une grande simplicité de conception, qui est susceptible d'être monté facilement, notamment dans les dispositifs d'absorption d'énergie de colonne de direction de véhicule automobile et qui permet également d'absorber un effort aussi constant que possible sur une course importante. L'invention concerne ainsi un organe d'absorption d'énergie interposé entre deux éléments susceptibles de s'écarter l'un de l'autre sous l'action d'un effort extérieur, ledit organe comprenant essentiellement un fil comportant un enroulement et une partie rectiligne, l'enroulement étant disposé autour d'un axe-support, monté sur le premier élément, tandis que l'autre extrémité du fil est fixée sur le deuxième élément, la partie rectiligne de fil s'étendant entre les deux éléments, et étant orientée sensiblement dans la direction de l'effort, de sorte que la traction exercée sur le fil par l'écartement des deux éléments provoque le déroulement de l'enroulement autour de l'axe-support et, ainsi, l'absorption de l'énergie demandée. Dans l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention, la section du fil peut être constante ou évolutive. De même, le diamètre d'enroulement du fil sur l'axe-support peut être constant ou évolutif. La matière constitutive du fil doit être choisie pour pouvoir résister à des efforts de traction importants. Le fil peut être ainsi réalisé en métal par exemple en acier ou en matière plastique. Selon un mode de réalisation, le premier élément est muni d'une pièce ayant une forme générale de U, une tige s'étend entre les ailes du U en étant fixée sur elles et reçoit un manchon autour duquel est enroulé le fil, le manchon pouvant tourner sur la tige. En variante, le fil peut être directement enroulé autour de la tige. Du côté de l'autre extrémité du fil, celle-ci s'accroche sur le deuxième élément par des moyens quelconques. Par exemple une plaque d'accrochage peut être soudée à l'extrémité du fil, si celui-ci est métallique, ladite plaque comportant un trou de passage pour un moyen de fixation sur le deuxième élément. Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, l'application préférée de l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention consiste en une colonne de direction de véhicules automobiles. De telles colonnes connues comprennent un arbre de direction monté dans un tube-corps, qui est supporté et bloqué sur la carrosserie dans la position voulue. Dans une telle application, au moins un organe d'absorption d'énergie selon l'invention, du type défini précédemment, est prévu entre le tube-corps et la carrosserie. Ainsi, le tube-corps ou toute pièce solidaire de celui- ci peut constituer le premier élément dans le montage de l'organe d'absorption d'énergie, la carrosserie ou toute pièce solidaire de celle-ci constituant alors le deuxième élément. Mais, en variante, un montage réciproque est parfaitement possible. Selon un mode de réalisation de l'invention, la colonne de direction comporte un tel organe d'absorption d'énergie, disposé de chaque côté du tube-corps. Dans ce type de montage, la partie enroulée du fil de chaque organe d'absorption d'énergie coopère avec un axe-support solidaire du tube-corps, tandis que l'autre extrémité du fil est fixée sur la carrosserie. L'invention procure un organe d'absorption d'énergie de construction simple, ayant un encombrement particulièrement réduit, tout en permettant d'absorber un effort aussi constant que possible sur une course importante, ce qui est très intéressant dans le cas o de tels organes amortisseurs sont utilisés dans les dispositifs d'absorption d'énergie des colonnes de direction de véhicules automobiles. Figure 1 est une coupe axiale d'un organe d'absorption d'énergie suivant l'invention. Figure 2 est une vue suivant II-II de la figure 1. Figure 3 est une vue en perspective d'une colonne de direction de véhicule automobile avec un organe d'absorption d'énergie suivant l'invention. Figure 4 est une vue semblable à la figure 3 après un choc. Figure 5 est une vue en perspective d'une colonne de direction de véhicule automobile avec un organe d'absorption d'énergie suivant un autre mode de réalisation de l'invention. Figure 6 est une vue semblable à la figure 5 après un choc. Figure 7 est une vue de dessus d'une colonne de direction de véhicule automobile avec un organe d'absorption d'énergie suivant un autre mode de réalisation de l'invention. Ainsi qu'on peut le voir notamment sur les figures 1 et 2, l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention est interposé entre deux éléments 1 et 2. Cet organe d'absorption d'énergie comprend essentiellement un fil 71 dont une partie rectiligne 73 est fixée par son extrémité libre à l'élément 2 et un enroulement 72 coopère avec un axe-support monté sur l'élément 1. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, cet axesupport est constitué par un manchon ou entretoise , disposé entre des portées 76 et 77 de l'élément 1. Un boulon 81 maintient l'ensemble en place. Le manchon 75 peut tourner autour de la tige du boulon 81. L'extrémité de l'enroulement 72 du fil peut être fixée au manchon 75. A son autre extrémité, le fil 71 est fixé à l'élément 2. A cet effet, une plaque d'accrochage 82 est soudée à l'extrémité de la partie 73 du fil 71, si celui-ci est métallique. Cette plaque d'accrochage 82 comporte un trou de passage 83 destiné à recevoir un moyen de fixation sur l'élément 2. Selon l'invention, le fil 71, enroulé autour du manchon se déroule plastiquement en cas d'effort de traction causé par l'écartement des éléments 1 et 2. Ainsi qu'on le verra plus loin, dans l'application à une colonne de direction de véhicule automobile, l'effort de traction extérieur se produit en cas de choc. Le manchon 75 étant mobile en rotation, l'enroulement 72 du fil 71 se déroule sous l'action de l'effort de traction. L'effort nécessaire pour dérouler le fil 71 est prédéterminé pour amortir et absorber l'effort appliqué. Dans la position finale, le fil 71 peut être partiellement ou entièrement déroulé. Le déroulement total correspond au taux maximum de l'effort susceptible d'être absorbé. Afin de pouvoir moduler l'énergie à absorber, la section du fil 71 peut être constante ou évolutive. De la même façon, le diamètre d'enroulement du fil 71 dans l'enroulement 72 est constant ou évolutif. On peut jouer également sur la nature du fil, celui-ci pouvant être métallique ou en matière plastique. Apres essai, il s'avère que le niveau d'effort est très constant sur l'ensemble de la course de déroulage du fil 71. Ainsi, l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention présente l'avantage important de pouvoir absorber un effort aussi constant que possible sur une course importante. Du fait de sa constitution, le fil 71 permet d'absorber un effort sur une grande longueur. Dans un exemple de réalisation du type représenté sur les figures 1 et 2, le diamètre extérieur du manchon 75 est de 20 mm, le fil 71 a un diamètre d'enroulement moyen de 25 mm. Ainsi, chaque spire enroulée permet d'absorber un effort sur une course égale à 78 mm environ. Avec trois spires d'enroulement et une demi-spire morte, non utilisée, qui sert au maintien du fil 71 sur le manchon 75, la course totale de déroulement est donc de l'ordre de 230 mm. L'ensemble avant déroulage, a l'encombrement d'un cylindre de 30 mm environ sur une hauteur d'une cinquantaine de mm, pour effort de déroulage de 1000 Newton. Le diamètre intérieur et l'épaisseur du manchon 75 doivent être choisis pour éviter que le manchon 75, sous les efforts induits par le déroulement du fil 71, ne se déforme d'une manière importante et ne se coince sur l'axe constitué par la tige du boulon 81. De ce fait, le diamètre minimum possible d'enroulement du fil 71 est proche de celui décrit. Il est en revanche possible de faire varier la matière et le diamètre du fil 71. Ces paramètres sont a priori faciles à maîtriser en production. Dans le système qui vient d'être décrit, le frottement n'intervient que dans l'articulation du manchon 75 et de l'axe constitué par le boulon 81. Selon l'invention, le fil peut être de section circulaire, carrée, rectangulaire ou de forme quelconque. Selon l'invention, il faut noter que le fil 71 peut être fait en acier ou en quelque autre matière. Le déroulement du fil 71 peut se faire dans un plan quelconque comme par exemple dans un plan horizontal ou vertical. Le manchon 75 peut être métallique ou en matière plastique. Les figures 3 et 4 représentent un cas d'application de l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention, qui se monte sur une colonne de direction de véhicule automobile. L'arbre de direction est monté dans un tube-corps 10. Ce tube- corps 10 est supporté et bloqué dans la carrosserie à la position voulue. Un support est lié à la carrosserie et reçoit le tube-corps. Le tube-corps 10 comporte une patte de fixation de la colonne 84 et un support de colonne 85. Un organe d'absorption d'énergie 70 selon l'invention est disposé de chaque côté du tube-corps 10. L'enroulement 72 du fil 71 de chaque organe d'absorption d'énergie 70 est monté sur un axe de maintien d'un boulon 81 solidaire du tube-corps 10. Une plaque d'accrochage 82 reçoit l'extrémité de la partie rectiligne 73 du fil 71 et est fixée sur la carrosserie 2. Chaque plaque d'accrochage 82 est montée sur un système d'accrochage déclipsable 86. Dans ce cas d'application, la partie rectiligne 73 se trouve au-dessus de l'axe de maintien. En cas de choc, l'organe d'absorption d'énergie sert à bloquer le tubecorps grâce au surserrage, et la colonne de direction se rétracte, ce qui provoque le déclipsage de l'accrochage 86. L'organe d'absorption d'énergie 70 est ainsi maintenu solidaire du support de colonne 85 par sa plaque d'accrochage 82.En même temps, la colonne poursuit sa rétraction en entraînant avec elle la patte de fixation 84, ainsi que l'axe de maintien du fil 71. Le déplacement entre le support de colonne 85 et la patte de fixation 84 engendre une tension dans le fil 71. Cette tension provoque le déroulage de l'enroulement 72, sur l'axe de maintien constitué par le boulon 81. Ce déroulage engendre un effort résistant qui permet d'absorber l'énergie. Le niveau d'absorption d'énergie est ainsi géré par le diamètre du fil 71 dans l'enroulement 72, le diamètre d'enroulement de ce fil 71, ainsi que sa matière. L'organe d'absorption d'énergie 70 selon l'invention présente ainsi l'avantage de donner une absorption d'énergie contrôlée dans un encombrement très réduit. Dans les modes de réalisation décrits précédemment, on a illustré un montage dans lequel l'enroulement 72 du fil 71 coopère avec un manchon ou entretoise monté sur la tige du boulon 81. Une telle disposition n'est cependant pas obligatoire. En effet, l'enroulement 72 peut être monté directement sur la tige du boulon 81; celle-ci peut alors être graissée, ou encore traitée en surface. Dans une autre variante, l'enroulement 72 peut être enroulé sur un palier libre en rotation pour éviter une dispersion de frottement. Dans son application aux colonnes de direction de véhicules automobiles, l'axe de maintien du fil 71 peut être fixé sur des pattes liées au tube-corps 10 ou être directement fixé sur lui. Egalement, l'axe de maintien peut être fixé sur le support de colonne 85. De même, le déclipsage peut être réalisé au niveau du tube-corps de colonne plutôt qu'au niveau de la plaque d'accrochage 82. Les figures 5 et 6 représentent une colonne de direction qui comporte un organe d'absorption d'énergie 70 disposé de chaque côté du tube-corps 10. L'enroulement 72 du fil 71 de chaque organe d'absorption d'énergie est monté sur un axe de maintien, solidaire du tube-corps 10. La plaque d'accrochage 82 de l'extrémité de la partie rectiligne 73 du fil 71 est fixée sur la carrosserie 2, de manière que la partie rectiligne 73 du fil se trouve au-dessous de l'axe de maintien. La Figure 7 représente une colonne de direction qui comporte un organe d'absorption d'énergie disposé d'un côté du tube-corps 10. L'enroulement 72 du fil 71 de l'organe d'absorption d'énergie est monté sur un axe de maintien 87, solidaire de la carrosserie. La plaque d'accrochage 82 de l'extrémité de la partie rectiligne 73 du fil 71 est fixée au tube-corps 10, de manière que la partie rectiligne 73 du fil se trouve au-dessus de l'axe de maintien 87. Les signes de référence insérés après les caractéristiques 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. Organe d'absorption d'énergie interposé entre deux éléments (1, 2) susceptibles de s'écarter l'un de l'autre sous l'action d'un effort extérieur, ledit organe étant caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un fil (71) comportant un enroulement (72) et une partie rectiligne (73), l'enroulement (72) étant disposé autour d'un axe- support (74, 75), monté sur le premier élément (1), tandis que l'autre extrémité du fil (71) est fixée sur le deuxième élément (2), la partie rectiligne (73) de fil (71) s'étendant entre les deux éléments (1, 2) et étant orientée sensiblement dans la direction de l'effort, de sorte que la traction exercée sur le fil (71) par l'écartement des deux éléments (1, 2) provoque le déroulement de l'enroulement (72) autour de l'axe-support (74, 75) et ainsi l'absorption de l'énergie demandée. 2. Organe d'absorption d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section du fil (71) est constante ou évolutive. 3. Organe d'absorption d'énergie selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre d'enroulement (72) du fil (71) sur l'axe support (74) est constant ou évolutif. 4. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que le fil (71) est réalisé en métal, par exemple en acier, ou en matière plastique. 5. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier élément (1) est muni d'une pièce ayant une forme générale de U, en ce qu'une tige (81) s'étend entre les ailes (76, 77) du U en étant fixée sur elles et reçoit un manchon (75) autour duquel est enroulé le fil, le manchon (75) pouvant tourner sur la tige (81). 6. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fil (71) est directement enroulé autour de la tige (74). 7. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fil (71) est métallique et que l'extrémité de sa partie (73) comporte une plaque d'accrochage (82) qui lui est fixée par soudure et comporte un trou de passage (83) d'un moyen de fixation sur l'élément (2). 8. Colonne de direction de véhicule automobile dont l'arbre de direction est monté dans un tube-corps (10), qui est supporté et bloqué sur la carrosserie à la position voulue, caractérisée en ce qu'au moins un organe d'absorption d'énergie (70) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 est prévu entre le tube-corps et la carrosserie. 9. Colonne de direction selon la revendication 8 caractérisée en ce que le tube-corps (10) ou toute pièce solidaire de celui-ci constitue le premier élément (1) du montage de l'organe d'absorption d'énergie (70), la carrosserie ou toute pièce solidaire de celle- ci constituant alors le deuxième élément (2). 10. Colonne de direction selon la revendication 8, caractérisée en ce que la carrosserie ou toute pièce solidaire de celle-ci constitue le premier élément (1) du montage de l'organe d'absorption d'énergie (70), le tube-corps (10) constituant alors le deuxième élément (2). 11. Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe d'absorption d'énergie (70) disposé de chaque côté du tube-corps (10). 12. Colonne de direction selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe d'absorption d'énergie (70) disposé de chaque côté du tube-corps (10), l'enroulement (72) du fil (71) de chaque organe d'absorption il d'énergie (70) étant monté sur l'axe-support (74) solidaire du tube-corps (10) et la plaque d'accrochage (82) de l'extrémité de la partie (73) du fil (71) est fixée sur la carrosserie (2), la partie (73) étant au-dessus ou au-dessous de l'axe de maintien (74).