Brevet FR2748054A1 — publié le 19971031

L'invention concerne un dispositif de verrouillage motorisé pour véhicule automobile, comportant des moyens perfectionnés de limitation de la course du pêne. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de verrouillage motorisé pour l'immobilisation en rotation d'une colonne de direction de véhicule automobile dont la colonne comporte un arbre de transmission muni de logements, du type dans lequel un pêne est susceptible de coulisser entre une position verrouillée basse, dans laquelle il est reçu au moins partiellement dans un logement de l'arbre pour immobiliser celui-ci en rotation autour de son axe, et une position déverrouillée haute dans laquelle il est dégagé des logements, du type dans lequel le pêne est commandé par un moteur électrique par l'intermédiaire d'une tige filetée d'entraînement qui est parallèle à la direction de coulissement du pêne et sur laquelle est monté un coulisseau de commande taraudé qui est immobilisé en rotation de sorte qu'un mouvement de rotation de la tige provoque un mouvement de translation du coulisseau selon l'axe de la tige, et du type dans lequel le coulisseau est susceptible de coopérer avec une butée de verrouillage ou avec une butée de déverrouillage du pêne pour déplacer le pêne respectivement vers ses positions verrouillée et déverrouillée. Dans de tels dispositifs de verrouillage, les positions verrouillée et déverrouillée du pêne sont généralement déterminées par un simple arrêt du moteur électrique qui entraîne la tige filetée. Cela peut être par exemple réalisé en disposant des interrupteurs qui sont actionnés par exemple par une came liée au pêne, et qui envoient des impulsions à un circuit électronique chargé de la commande du moteur, lequel circuit coupe alors l'alimentation électrique du moteur. Toutefois, entre l'instant de la coupure d'alimentation du moteur et l'arrêt effectif de la rotation de l'arbre du moteur électrique, il s'écoule un certain temps difficilement prévisible et qui dépend notamment de l'inertie des pièces mobiles du moteur, et des divers frottements qui affectent le dispositif de verrouillage. De la sorte, il en résulte une incertitude sur la position effective, déverrouillée, du pêne qui est d'autant plus gênante que cette position varie à chaque fois que le moteur est arrêté. Aussi, I'invention a pour but de proposer une conception d'un dispositif de verrouillage qui permette de maîtriser avec suffisamment de précision la position dans laquelle le pêne s'est arrêté, et surtout d'assurer de manière certaine que cette position se trouve dans un intervalle déterminé le plus petit possible. Dans ce but, I'invention propose un dispositif de verrouillage du type vu précédemment, caractérisé en ce que la tige comporte un tronçon qui est prolongé, au moins à l'une de ses extrémités axiales par un tronçon de diamètre réduit de la tige, en ce que lorsque la tige filetée est entraînée selon un premier sens de rotation, le coulisseau est susceptible de coulisser axialement en direction du tronçon de diamètre réduit de la tige jusqu'à une position débrayée dans laquelle son taraudage est dégagé du tronçon fileté de sorte que la poursuite du mouvement de rotation selon le premier sens de la tige est sans effet sur le coulisseau qui occupe alors une première position extrême correspondant à l'une des positions verrouillée ou déverrouillée du coulisseau. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - lorsque le coulisseau est dans sa première position extrême, il est prévu des moyens qui le sollicitent élastiquement en appui axial contre le tronçon fileté de la tige; -le tronçon fileté de la tige est agencé en dessous du tronçon de diamètre réduit, la position débrayée du coulisseau correspond à la position de déverrouillage du pêne, et un ressort de compression est agencé entre une face supérieure du pêne et un collet radial agencé sur la tige d'entraînement au-dessus du tronçon de diamètre réduit pour plaquer élastiquement l'extrémité inférieure du taraudage du coulisseau en appui axial contre l'extrémité supérieure du tronçon fileté; - un élément déformable élastiquement est interposé entre le coulisseau et la butée de verrouillage, et l'élément est déformé élastiquement lorsque le coulisseau est entraîné vers sa position extrême correspondant à la position de verrouillage du pêne et que le pêne n'est pas en regard d'un des logements de l'arbre; - I'élément déformable élastiquement force le pêne vers sa position de verrouillage à l'intérieur d'un logement lorsque l'arbre de transmission de la colonne est tourné autour de son axe de manière à amener un logement de l'arbre en regard du pêne; - le pêne comporte une fenêtre délimitée par une plaque supérieure et une plaque inférieure qui sont perpendiculaires au déplacement du pêne et qui sont chacune munie d'un perçage pour le passage de la tige filetée d'entraînement, le coulisseau est reçu entre les deux plaques supérieure et inférieure de telle sorte que les faces en vis-à-vis, respectivement inférieure et supérieure de ces plaques forment les butées, respectivement de déverrouillage et de verrouillage, du pêne qui coopèrent respectivement avec les faces supérieure et inférieure du coulisseau, et un ressort de compression est agencé entre la plaque inférieure du pêne et la face inférieure du coulisseau; - la tige d'entraînement est montée coaxialement en bout de l'arbre de sortie du moteur qui est agencé au-dessus du pêne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - les figures 1A, lB et 1C sont des vues schématiques des principaux composants d'un dispositif de verrouillage mettant en oeuvre l'invention, et qui est illustré respectivement en position déverrouillée du pêne, en position de préverrouillage du pêne, et en position verrouillée du pêne; - la figure 2 est une vue en perspective de la tige filetée d'entraînement du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective du pêne du dispositif de la figure 1; et - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale agrandie d'un détail de la figure 1 illustrant la position débrayée du coulisseau lorsque le pêne est en position déverrouillée. On a représenté sur les figures un dispositif de verrouillage volontairement simplifié dans le but de mieux illustrer la présente invention. Ce dispositif de verrouillage 10 comporte un pêne 12 qui est susceptible de coulisser longitudinalement entre une position déverrouillée haute, représentée à la figure 1A, et une position verrouillée basse, représentée a la figure 1C et dans laquelle l'extrémité inférieure 14 du pêne 12 est reçue dans un logement 15 formé dans la surface latérale 17 d'un arbre de colonne de direction 16 afin d'empêcher celui-ci de tourner autour de son axe (non représenté) qui, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, est oblique par rapport à la direction longitudinale de coulissement du pêne 14. Le dispositif de verrouillage 10 est du type motorisé et comporte à cet effet un moteur électrique 18 qui, dans l'exemple de réalisation représenté, est agencé au-dessus du pêne 12, I'axe A1 de l'arbre moteur 20 du moteur 18 étant agencé longitudinalement parallèlement à l'axe du déplacement du pêne 12. Il est prévu des moyens de guidage (non représentés) du pêne 12 qui se présentent généralement sous la forme d'un boîtier fixe à un élément fixe (non représenté) de la structure du véhicule. L'arbre moteur 20 du moteur 18 est prolongé longitudi- nalement vers le bas en direction de l'arbre 16 de la colonne de direction par une tige d'entraînement 22 qui comporte un tronçon fileté 24 sur lequel est monté un coulisseau 26 muni d'un taraudage 28 plus particulièrement visible sur la figure 4. Le pêne 12 comporte une fenêtre ou encoche transversale qui s'étend longitudinalement entre deux plaques transversales supérieure 32 et inférieure 34. La fenêtre 30 débouche latéralement selon trois directions perpendiculaires à la direction longitudinale de coulissement du pêne 12 et elle délimite une face longitudinale verticale 36 entre les deux plaques 32, 34, à l'intérieur du pêne 12. La fenêtre 30 est destinée à permettre un déplacement relatif selon la direction longitudinale du coulisseau 26 par rapport au pêne 12 et, dans l'exemple de réalisation ici représenté, il a été choisi de disposer la tige filetée 22 de telle sorte qu'elle traverse un perçage longitudinal 38 de la plaque supérieure 32 et qu'elle s'étende longitudinalement dans la fenêtre 30. La plaque inférieure 34 est percée d'un trou longitudinal borgne 40 dans lequel est reçue l'extrémité inférieure 42 de la tige filetée 22 lorsque le pêne 12 est en position déverrouillée. Comme on peut le voir sur les figures, le taraudage 28 du coulisseau 26 ne s'étend que sur une partie supérieure du coulisseau 26 et il est prolongé axialement vers le bas par un alésage de plus grand diamètre 44 qui est destiné au passage de l'extrémité inférieure de la tige 22. Le coulisseau 26 comporte une face latérale 46 qui est agencée en regard de la face longitudinale 36 de la fenêtre 30, en appui contre cette face longitudinale 36, de sorte que le pêne 12 forme un blocage en rotation du coulisseau 26 autour de l'axe A1 de la tige filetée 22. Ainsi, lorsque la tige filetée 22 est entraînée en rotation autour de son axe par le moteur 18, le coulisseau 26 est animé d'un mouvement de translation longitudinale dont le sens dépend du sens de rotation du moteur 18. Le coulisseau 26 est susceptible de provoquer le déplacement du pêne entre ses positions déverrouillée et verrouillée. En effet, lorsque le coulisseau 26 se déplace axialement vers le haut, par rapport à la tige filetée 22, il est susceptible de venir en appui par sa face supérieure 48 contre la face inférieure 50 de la plaque supérieure 32 du pêne 12 et il est alors susceptible d'entraîner avec lui le pêne 12. Il en est de même lorsque la face inférieure 52 du coulisseau 26 vient en contact avec la face supérieure 54 de la plaque inférieure 40 du pêne 12. Ainsi, les plaques 32 et 34 avec leurs faces en vis-à-vis respectivement inférieure 50 et supérieure 54 forment des butées, respectivement de déverrouillage et de verrouillage du pêne 12, coopérant respectivement avec les faces supérieure 48 et inférieure 53 du coulisseau 26. Un ressort de compression 53 est agencé entre le fond 45 de l'alésage 44 du coulisseau 26 et la face supérieure 54 de la plaque inférieure 40 du pêne 12 si bien que lorsque le coulisseau 26 est animé d'un mouvement axial vers le bas, il est susceptible d'entraîner avec lui le pêne 12 vers sa position verrouillée. Si l'extrémité 14 du pêne 12 n'est pas en regard d'un des logements 15 de l'arbre 16 de la colonne de direction, lorsque le coulisseau se déplace axialement vers le bas, I'extrémité inférieure 14 du pêne 12 arrive en butée contre la face latérale 17 de l'arbre 16 et ne peut continuer sa course (figure lB). Avantageusement, grâce à I'interposition du ressort de compression 53, le coulisseau 26 peut poursuivre son déplacement vers le bas, jusqu'à sa position qui correspond à la position normale verrouillée du pêne 12, en comprimant le ressort 53. o Il suffit alors de faire pivoter l'arbre 16 de la colonne de direction autour de son axe de manière à amener l'un de ses logements 15 en regard de l'extrémité 14 du pêne 12 pour que le pêne 12, sous l'effet de l'action du ressort de compression 53, s'engage dans le logement 15 afin d'immobiliser l'arbre 16 en rotation (figure 1C). Conformément aux enseignements de l'invention, il est prévu des moyens perfectionnés pour déterminer de manière précise et fiable la position déverrouillée du pêne 12 par rapport à la tige 22. A cet effet, le tronçon fileté 24 est prolongé a son extrémité supérieure par un tronçon lisse 56 dont le diamètre est réduit de manière à être inférieur au diamètre de tête des filets du taraudage 28 du coulisseau 26. Ainsi, lorsque le moteur 18 est commandé de manière à faire remonter le coulisseau le long du tronçon fileté 24 de la tige d'entraînement 22, il arrive un moment o l'extrémité inférieure 58 du taraudage 28 arrive au niveau de l'extrémité supérieure 60 du tronçon fileté 24. Le taraudage 28 s'étend alors en regard du tronçon supérieur lisse de diamètre réduit 56 de la tige 22, si bien qu'il ne peut plus y avoir engrènement entre la tige 22 et le coulisseau 26, et que si le moteur 18 est commandé plus longtemps dans le sens qui tend à provoquer un mouvement du coulisseau 26 vers le haut, celui- ci ne progressera plus car il est alors dans une position débrayée, en appui longitudinalement vers le bas contre l'extrémité supérieure 58 du tronçon fileté 24. De la sorte, l'incertitude sur la position du coulisseau 26 par rapport à la tige 22 ne peut être supérieure à la valeur d'un pas du filetage, et ceci quelle que soit la position angulaire d'arrêt du moteur 18. Un ressort de compression 62 est interposé entre la face supérieure 64 du pêne 12 et un collet radial 66 agencé sur la tige 22 au-dessus du tronçon de diamètre réduit 56. Ainsi, lorsque le coulisseau 26 est dans sa position débrayée représentée à la figure 1A, le ressort 62 plaque d'une part le pêne 12 axialement vers le bas contre le coulisseau 26 et, d'autre part, I'extrémité inférieure 58 du taraudage 28 du coulisseau 26 contre l'extrémité supérieure 60 du tronçon fileté 24 de la tige 22. De la sorte, lorsque le moteur 18 est commandé en rotation selon le sens qui tend a faire descendre le coulisseau 26 vers le bas, on assure un engrènement sûr et fiable du taraudage 28 et du tronçon fileté 24 avant que l'arbre 20 du moteur 18 n'ait effectué un tour complet. Une fois l'engrènement réalisé, le coulisseau 26 progresse axialement vers le bas le long du tronçon fileté 24. Les deux ressorts de compression 53, 62 qui sont interposés entre le pêne 12 et. respectivement, le coulisseau 26 et le collet radial 66 ont alors tous les deux pour effet de pousser le pêne 12 axialement vers le bas. Ceci est particulièrement avantageux dans le cas représenté à la figure lB o le pêne 12 n'est pas en regard d'un logement 15. En effet, I'action combinée des deux ressorts s'ajoute pour assurer un engagement rapide de l'extrémité inférieure 14 du pêne 12 dans un logement 15 lorsqu'ils sont mis en regard l'un de l'autre. Dans l'exemple de réalisation qui est représenté sur les figures, la position verrouillée du pêne 12 qui est représentée à la figure 1C est déterminée par l'appui de l'extrémité axiale inférieure 14 du pêne 12 contre le fond du logement 15. Ainsi, lorsque le pêne est en position verrouillé, il existe un jeu entre la face inférieure 50 de la plaque supérieure 32 du pêne 12 et la face supérieure 48 du coulisseau 26. On peut toutefois prévoir que cette position verrouillée du pêne 12 soit déterminée par la position du coulisseau 26, auquel cas il faut prévoir des logements 15 plus profonds dans l'arbre, les ressorts de compression 53, 62 combinant alors leurs actions pour plaquer la plaque supérieure 32 du pêne 12 contre la face supérieure 48 du coulisseau 26. Dans ce cas, on peut déterminer la position inférieure du coulisseau 26, et donc la position verrouillée du pêne 12, en prévoyant un dispositif similaire à celui décrit pour la détermination de la position débrayée supérieure du coulisseau 26. REVENDICATIONS 1. Dispositif de verrouillage motorisé pour l'immobilisation en rotation d'une colonne de direction de véhicule automobile dont la colonne de direction comporte un arbre de transmission (16) muni de logements, du type dans lequel un pêne (12) est susceptible de coulisser entre une position verrouillée basse, dans laquelle il est reçu au moins partiellement dans un logement (15) de l'arbre (16) pour immobiliser celui-ci en rotation autour de son axe, et une position déverrouillée haute dans laquelle il est dégagé des logements, du type dans lequel le pêne (12) est commandé par un moteur électrique (18) par l'intermédiaire d'une tige filetée (22) d'entraînement qui est parallèle à la direction de coulissement du pêne (12) et sur laquelle est monté un coulisseau de commande (26) taraudé qui est immobilisé en rotation de sorte qu'un mouvement de rotation de la tige provoque un mouvement de translation du coulisseau selon l'axe de la tige, et du type dans lequel le coulisseau est susceptible de coopérer avec une butée de verrouillage (32) ou avec une butée de déverrouillage (34) du pêne (12) pour déplacer le pêne (12) respectivement vers ses positions verrouillée et déverrouillée, caractérisé en ce que la tige (22) comporte un tronçon fileté (24) qui est prolongé, au moins à l'une de ses extrémités axiales, par un tronçon de diamètre réduit (56) de la tige (22), en ce que lorsque la tige filetée (22) est entraînée selon un premier sens de rotation, le coulisseau (26) est susceptible de coulisser axialement en direction du tronçon de diamètre réduit (56) de la tige (22) jusqu'à une position débrayée dans laquelle son taraudage (28) est dégagé du tronçon fileté (24) de sorte que la poursuite du mouvement de rotation selon le premier sens de la tige (22) est sans effet sur le coulisseau (26) qui occupe alors une première position extrême correspondant à l'une des positions verrouillée ou déverrouillée du coulisseau (26). 2. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque le coulisseau (26) est dans sa première position extrême, il est prévu des moyens (62) qui le sollicitent élastiquement en appui axial contre le tronçon fileté (24) de la tige (22). 3. Dispositif de verrouillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tronçon fileté (24) de la tige (22) est agencé en dessous du tronçon de diamètre réduit (56), en ce que la position débrayée du coulisseau (26) correspond à la position de déverrouillage du pêne (12), et en ce qu'un ressort de compression (62) est agencé entre une face supérieure (64) du pêne (12) et un collet radial (66) agencé sur la tige d'entraînement (22) au-dessus du tronçon de diamètre réduit (56) pour plaquer élastiquement l'extrémité inférieure (58) du taraudage (28) du coulisseau (26) en appui axial contre l'extrémité supérieure (60) du tronçon fileté (24). 4. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément déformable élastiquement (53) est interposé entre le coulisseau (26) et la butée de verrouillage (34), et en ce que l'élément (53) est déformé élastiquement lorsque le coulisseau (26) est entraîné vers sa position extrême correspondant à la position de verrouillage du pêne (12) et que le pêne (12) n'est pas en regard d'un des logements de l'arbre (16). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément déformable élastiquement (53) force le pêne (12) vers sa position de verrouillage à l'intérieur d'un logement lorsque l'arbre de transmission (16) de la colonne est tourné autour de son axe de manière à amener un logement de l'arbre en regard du pêne (12). 6. Dispositif de verrouillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pêne (12) comporte une fenêtre (30) délimitée par une plaque supérieure (32) et une plaque inférieure (34) qui sont perpendiculaires au déplacement du pêne (12) et qui sont chacune munie d'un perçage pour le passage de la tige filetée d'entraînement (22), en ce que le coulisseau (26) est reçu entre les deux plaques supérieure (32) et inférieure (34) de telle sorte que les faces en vis-à-vis, respectivement inférieure (50) et supérieure (54) de ces plaques (32, 34) forment les butées, respectivement de déverrouillage et de verrouillage, du pêne (12) qui coopèrent respectivement avec les faces supérieure (48) et inférieure (52) du coulisseau (26), et en ce qu'un ressort de compression (53) est agencé entre la plaque inférieure (34) du pêne (12) et la face inférieure (52) du coulisseau (26). 7. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige o10 d'entraînement (22) est montée coaxialement en bout de l'arbre de sortie (20) du moteur (18) qui est agencé au-dessus du pêne (12).