Brevet FR2790296A1 — publié le 20000901

Dispositif d'absorption d'énergie d'une manière continue avec déplacement relatif, par laminage d'une bande métallique entre deux pièces de section définie La présente invention concerne les dispositifs d'absorption d'énergie d'une manière continue avec déplacement relatif, par laminage d'une bande métal- lique entre deux pièces de section définie, dont les caractéristiques nouvelles de structure, agencement et conception jouent le rôle pour lequel ils ont été spécifiquement conçus, avec une sécurité et une effi- cacité maximales. Il existe sur le marché, et on peut donc les considérer comme état de la technique, des mécanismes d'absorption d'énergie qui exigent un état déterminé pour pouvoir absorber une incertaine quantité d'énergie avant l'application d'une charge spécifi- que, outre le fait de permettre le déplacement rela- tif entre les pièces qui forment ces mécanismes. Ceci est par exemple le cas des dispositifs de sécurité avant une collision des véhicules automobi- les, tels que pourraient l'être les colonnes de di- rection qui doivent pouvoir absorber l'énergie de la collision considérée, tout en s'éloignant des passa- gers du véhicule. Le dispositif qui est proposé permet une absorp- tion d'énergie d'une façon contrôlée et continue, avec simultanément la possibilité du mouvement rela- tif entre les pièces qui constituent le dispositif, au moyen d'un ensemble formé de trois pièces: une bande métallique (qui peut être étendue à une autre matière dont les caractéristiques conviennent pour le résultat recherché), qui se trouve laminée en étant entraînée par une charge appliquée extérieurement dans le sens longitudinal, entre deux pièces complé- mentaires l'une de l'autre dont les profils inté- rieurs sont au contact de la bande, en déformant celle-ci et en la guidant pendant que se maintient la charge qui provoque le déplacement indiqué précédem- ment. Bien que ce dispositif soit conçu concrètement en tant que mécanisme d'écrasement de colonnes de di- rection présentes dans les véhicules automobiles, on n'écarte pas son intégration possible dans d'autres applications dues à sa simplicité et son fonctionne- ment facile. L'invention concerne un dispositif absorbant l'énergie, qui permet en même temps le déplacement relatif et continu entre deux ensembles qui, tout en pouvant éventuellement admettre d'autres applica- tions, a été spécialement conçu pour son intégration en tant que dispositif d'écrasement dans les colonnes de direction des véhicules automobiles, c'est-à-dire dans les mécanismes employés pour la transmission de rotation depuis le volant de direction jusqu'au boî- tier de direction du véhicule. D'une manière spécifique, la présente invention concerne un dispositif de laminage, jouant le rôle de mécanisme d'écrasement avec l'absorption de charge d'une façon continue, qui est actionné avant l'application d'une charge définie dans le sens lon- gitudinal et pour un instant déterminé, dont l'énergie est absorbée au moyen de la déformation progressive, le plus probablement mécanique, d'une bande qui se déplace entre deux pièces à profils com- plémentaires, également métalliques en des matières à caractéristiques analogues, qui servent de guides pendant le laminage indiqué, lequel pourrait par exemple avoir lieu avant la collision que subit le dispositif de direction quand on souhaite contrôler son comportement en tant que dispositif de sécurité du véhicule. Ainsi qu'on le sait biens, un processus de lami- nage peut être habituellement effectué au moyen de l'ensemble constitué de deux éléments de profil convenable pour permettre que la matière qui flue en- tre elles subisse une déformation déterminée, en étant entraînée entre les deux pièces sous une charge axiale. Il est important de souligner que, tandis que le type considéré de processus de formation présente en général la matière à laminer comme étant mobile vis-à-vis des deux pièces guides, qu'on a l'habitude de considérer comme fixes, l'invention représentée dans ce cas envisage par ailleurs la possibilité que la bande reste fixe, tandis que les deux autres piè- ces, pour le cas présenté à titre d'exemple, ou y compris une seule, pour d'autres cas, sont celles qui exécutent le mouvement longitudinal, provoqué par l'effort préfixé qu'occasionne la charge appliquée en direction axiale, en déformant d'une façon progres- sive la bande pendant son entraînement continu, en même temps qu'est facilitée l'absorption d'énergie d'une manière contrôlée et en exerçant, de cette ma- nière, la fonction d'écrasement requise pour la co- lonne de direction. D'un autre côté, en fonction des exigences fonc- tionnelles et des conceptions de la colonne de direc- tion proprement dite, aussi bien la position relative de la bande que son système de fixation impliquent des variations possibles dans ses formes d'application, sans faire varier l'essentiel de l'idée inventive que propose la présente invention. De cette façon, parmi les nombreuses disposi- tions possibles dans les grandes lignes, l'ensemble constitué par les trois parties impliquées dans le processus de laminage pourraient se trouver ou bien en position horizontale, ou bien en position verti- cale, et par ailleurs on pourrait les trouver dans le sens contraire ou en faveur de l'application de la charge, outre le fait de pouvoir disposer divers en- sembles de laminage en parallèle, d'une façon symé- trique ou inversée, avec toutes les combinaisons pos- sibles qu'on pourrait considérer utiles pour les ap- plications spécifiques. De même, suivant le caractère fonctionnel qu'on voulait donner à ce dispositif d'absorption d'énergie et la façon sous laquelle on souhaite que son guidage ait lieu, la bande pourrait se trouver assujettie en- tre ses deux extrémités, ou bien seulement à une seule, dans le cas o on souhaite son plus grand de- gré de liberté, en ce qui concerne la mobilité. Rien n'est même mentionné au sujet de la section de la bande en question, bien qu'il soit évident que celle-ci pourrait être d'une forme quelconque en fonction des exigences spécifiques pour chaque type d'application, y compris le fait qu'elle pourrait avoir une section variable sur toute l'étendue de sa longueur ou une partie de celle-ci, si les nécessités d'absorption d'énergie l'exigent ainsi. En définitive, la présente invention a pour ob- jet de présenter un dispositif d'absorption d'énergie qui non seulement s'adapte sur le plan dimensionnel pour être parfaitement compatible avec le montage de l'ensemble de pièces intégrées dans la colonne de di- rection, mais permet aussi un contrôle optimal de la quantité d'énergie à absorber et du processus en continu suivant lequel doit s'effectuer cette absorp- tion d'énergie au moyen d'une conception convenable, aussi bien sur le plan dimensionnel et de montage des 2790296 trois pièces fondamentales intégrantes de ce disposi- tif qu'un choix précis des matières qui les compo- sent, d'une manière telle que leur disposition et leur caractère fonctionnel mécanique sont efficaces, le résultat permettant en même temps de jouir d'une grande simplicité et d'un coût réduit. D'autres détails et caractéristiques de la pré- sente demande de brevet sont mis en évidence au cours de la description qui est faite ci-après et dans la- quelle on se réfère aux dessins qui sont annexés au présent mémoire et sur lesquels, d'une manière assez schématique, les détails préférés sont représentés. Ces détails sont fournis à titre d'exemple, en se ré- férant à un cas possible de réalisation pratique, mais on ne se limite pas aux détails qui sont exposés dans celui-ci; cette description doit donc être considérée d'un point de vue illustratif et sans li- mitation d'aucun type. On présente ci-après une liste détaillée des di- vers éléments qui sont mentionnés dans la présente demande de brevet: (10) bande, (11) pièce supé- rieure, (12) pièce inférieure. La figure 1 est une vue frontale, en coupe lon- gitudinale, du dispositif d'absorption d'énergie pro- posé, appliqué à une colonne de direction qu'on pré- sente à titre d'exemple. La figure 2 est une vue de côté, en coupe trans- versale, correspondant au dispositif en question pour la même colonne de direction, qui est prévue dans le but d'éclairer dans une large mesure la situation re- lative des pièces qui forment le dispositif. La figure 3 est un agencement spatial en pers- pective complétant les vues présentées aux figures précédentes qui rend encore plus clair lorsqu'il s'agit de concevoir l'essentiel de la présente inven- tion. Ainsi qu'on peut le voir à la figure 1, on com- prend que la quantité d'absorption d'énergie sera liée dans ce dispositif, d'une façon plus directe, à la forme et aux dimensions du profil de laminage for- mé par la pièce supérieure 11 et la pièce inférieure 12 qui seront celles entre lesquelles la bande 10 de- vra passer, lorsqu'est produit le déplacement relatif qui occasionne sa déformation. Il existe donc d'une manière prioritaire une mise au point optimale de la conception du profil des pièces 11 et 12 pour obtenir une progression convenable et continue du processus de laminage de la bande 10 pendant tout le temps que dure celui-ci, d'une manière telle que l'absorption d'énergie et le guidage de l'ensemble pendant le mou- vement dépendent des spécifications techniques exi- gées pour la colonne de direction dont il s'agit. Par ailleurs, il est évident qu'en fonction du sens suivant lequel agit la charge appliquée et l'objectif recherché par une application concrète, la disposition relative de la bande vis-à-vis des deux autres pièces peut varier de façon que le laminage se produise en faveur de la charge, à l'encontre de celle-ci avec un certain angle d'inclinaison. Egale- ment, le degré de serrage entre les pièces supérieure 11 et inférieure 12 permettra d'ajuster et régler la quantité d'énergie à absorber dans la déformation de la bande 10. Si on se reporte à la figure 2, celle-ci pré- sente la section rectangulaire de la bande dans cet exemple, ce qui permet d'accentuer la large variété de sections possibles de cette bande qu'on pourrait prendre en compte, avant le grand éventail d'application suivant lesquelles il serait possible d'exécuter ce dispositif d'absorption d'énergie. Pour des motifs divers, il est également possible de pen- ser qu'au lieu d'une bande 10, on prévoit diverses bandes de sections plus petites pour le même ensemble de pièces 11 et 12. De même, on pourra imaginer le dispositif en po- sition inversée, dans le cas o cela est nécessaire pour des motifs divers de montage et de conception. Cette figure 2 permet également de considérer des va- 0 riantes possibles à la position horizontale, repré- sentée dans l'exemple, comme pourraient l'être des dispositions latérales ou verticales, inclinées ou faisant un certain angle, ou bien des combinaisons des différentes possibilités, de façon que le nombre d'unités d'absorption d'énergie puisse varier en fonction des exigences ou nécessités aussi bien tech- niques que dimensionnelles. Quant à la figure 3, outre le degré de taille qui se présente en ce qui concerne la position rela- tive entre les différentes pièces qui composent le dispositif, il est également possible de contrôler les fixations existant pour les différentes pièces de l'exemple. Ainsi, la bande 10 se trouve assujettie à la bride principale par l'une de ses extrémités, bien qu'elle puisse également être fixée par les deux ex- trémités, si cela s'avère convenable, y compris faire partie intégrante de la bride elle-même. Pour leur part, les pièces 11 et 12 apparaissent assujetties entre elles, les deux pièces pouvant avoir des formes très différentes, en fonction de ce qu'il faut pour des motifs de conception ou de montage de la colonne de direction ou de l'application dont il s'agit. On peut également comprendre à la figure 3 que les pièces 11 et 12 devront avoir un mouvement rela- tif vis-à-vis de la bande 10 pour que se produise la 8 2790296 déformation pour l'application de la charge dans le sens longitudinal, que ce soit cette dernière qui se déplace ou que les deux autres pièces se voient af- fectées par le mouvement relatif indiqué, comme il arrive dans l'exemple actuel. On souligne enfin le fait que, bien que la charge qu'on considère soit axiale et que la déforma- tion se produise dans le sens longitudinal, on pour- rait trouver des applications dans lesquelles aussi bien la direction et le sens de la charge que la dé- formation ne coïncident pas avec ceux considérés avec l'exemple en question, mais, dans importe quel cas, la présente invention pourra s'appliquer d'une ma- nière efficace. L'objet de la présente demande de brevet ayant été décrit suffisamment en regard des dessins an- nexés, on comprend qu'il sera possible d'y introduire des modifications quelconques de détail qu'on estime convenables, à condition que ne soit pas altérée l'essence du brevet qui se trouve résumée dans les revendications qui suivent. 9 2790296 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'absorption d'énergie d'une ma- nière continue avec déplacement relatif, par laminage d'une bande métallique entre deux pièces de section définie, caractérisé en ce que le dispositif est for- mé d'une pièce supérieure (11) et une pièce infé- rieure (12) rendues solidaires par un moyen quel- conque, d'une manière telle que soit disposée entre elles une bande (10) qui peut se déplacer vis-à-vis des pièces supérieure (11) et inférieure (12), ou que ces pièces supérieure (11) et inférieurs (12) se dé- placent vis-à-vis de la bande (10), quand il se pro- duit une quantité d'énergie sous l'effet de l'application d'une charge spécifique, le déplacement relatif se produisant entre les pièces supérieure (11) et inférieure (12) et la bande (10) ou vice ver- sa. 2. Dispositif d'absorption d'énergie suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bande (10) peut présenter une large diversité de sections possi- bles, y compris la possibilité d'avoir une section variable suivant sa longueur, en totalité ou d'une manière partielle. 3. Dispositif d'absorption d'énergie suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il peut être prévu une ou différentes bandes (10), en fonction de chaque type spécifique d'application, laminées entre deux pièces (11) et (12) qui servent de guide pendant que se produit le mouvement relatif qui permet la dé- formation de cette bande (10). 4. Dispositif d'absorption d'énergie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractéri- sé en ce que la position de fonctionnement du dispo- sitif s'adapte aux nécessités dimensionnelles et fonctionnelles exigées pour l'application concrète 2790296 dont il s'agit dans chaque cas, de façon que le mon- tage puisse être réalisé en position horizontale, droite ou inversée ou bien verticale, latérale, y compris inclinée avec un angle déterminé.