Brevet FR2790241A1 — publié le 20000901

Dispositif de contrôle du quidage longitudinal pour un arbre télescopique et/ou ensemble comportant un mécanisme d'écrasement dans une colonne de direc- tion pour véhicule automobile La présente invention concerne des dispositifs de contrôle du guidage longitudinal pour des arbres télescopiques et/ou ensembles comportant des mécanis- mes d'écrasement dans des colonnes de direction pour véhicules automobiles, dont les caractéristiques nou- velles de structure, agencement et conception jouent le rôle pour lequel ils ont été spécifiquement conçus, avec une sécurité et une efficacité maxima- les. D'une manière plus précise, l'invention concerne une disposition nettement mécanique qui est applica- ble sur les mécanismes de colonne de direction et qui permet un ensemble de fonctions, telles que le gui- dage de la colonne, aussi bien dans le sens vertical que le sens longitudinal, l'ajustement de celle-ci pour que le même type de colonne puisse s'adapter à différents types ode véhicules en raccourcissant ou allongeant la longueur travaillante de cette colonne, ainsi que le dispositif d'écrasement proprement dit de la majorité des colonnes de direction installées dans les véhicules dans lesquelles, en cas d'accident et par la suite de parcourir une longueur de sécuri- té, l'arbre de la direction ou élément mâle s'écrasant sur l'autre arbre, également appelé élé- ment femelle, lequel, en combinaison avec ledit arbre de direction, dispose des moyens nécessaires pour ab- sorber l'énergie de collision sous l'effet de la pression de l'utilisateur qui, par ses mains, appli- que la force, créée dans la collision, sur le volant et de ce dernier sur ladite colonne de direction ou élément mâle. 2 2790241 Il existe sur le marché, et on peut donc consi- dérer comme état de la technique, plusieurs disposi- tifs de direction qui se disposent essentiellement entre le boîtier de direction et le volant situé à l'extrémité opposée. Entre les deux, volant et boîtier, on trouve le mécanisme de direction proprement dit, constitué d'un élément mâle ou colonne de direction qui pénètre dans un élément femelle. La surface latérale de l'élément mâle dispose des moyens nécessaires pour s'emboîter avec d'autres disposés dans la surface latérale intérieure de l'élément femelle, d'une manière telle qu'à un pre- mier moment, ils peuvent s'accoupler l'un avec l'autre, ce qui les immobilise, pour que la surface ou force de rotation exercée sur le volant puisse être transmise de l'élément mâle sur l'élément fe- melle, sans aucun type de déplacement entre les deux. Par ailleurs, ces surfaces latérales de l'élément mâle et de l'élément de femelles disposent d'autres moyens qui permettent le guidage longitudi- nal de l'élément mâle vis-à-vis de l'élément femelle, dans le but d'adapter la longueur du dispositif de direction aux caractéristiques dimensionnelles du vé- hicule, d'une manière telle que ce dispositif puisse se raccourcir ou s'allonger sans la nécessité de dis- poser de types distincts de mécanismes de direction. Par ailleurs, ces mécanismes de direction com- portent des dispositifs d'écrasement qui permettent d'absorber l'énergie qui s'exerce sur le volant en cas de collision, d'une manière telle que l'élément mâle puisse entrer dans l'élément femelle, en absor- bant l'énergie de collision et sans que l'arbre de la colonne de direction pénètre dans la partie avant de l'utilisateur. 3 2790241 Tout ce qui précède doit se combiner avec d'autres moyens qui permettent en même temps le dé- placement longitudinal de la direction, dans le cas o le véhicule est équipé de ce type de moyens, ou bien, ainsi que cela a été dit, d'autres moyens qui permettent d'ajuster la longueur du dispositif de di- rection à la taille plus grande ou moins grande de l'utilisateur, avec une indépendance des moyens déjà indiqués pour installer sur mesure le dispositif de direction en fonction non pas des caractéristiques de l'utilisateur, mais de celles du véhicule proprement dit. La présente invention a pour objet de fournir un dispositif de guidage qui non seulement soit parfai- tement compatible avec le déplacement relatif entre les pièces de la colonne de direction (élément mâle et élément femelle), mais permet aussi un contrôle optimal du mouvement entre les deux au moyen de la solidarisation de toutes les pièces mobiles entre el- les vis-à-vis de celles qui restent fixes, ce qui fait que la disposition mécanique proposée est effi- cace, tout en étant d'une grande simplicité structu- relle de montage, avec en même temps un coût de fa- brication plus faible. Dans les mécanismes télescopiques qui font par- tie de l'état de la technique, par exemple les bre- vets de la même demanderesse n 9202654, 9300654, 9500177, 9600871, et également dans les montages à écrasement dans lesquels deux ensembles doivent se déplacer l'un vis-à-vis de l'autre à un moment déter- miné et sous une certaine charge, il est indispensa- ble qu'il existe un dispositif qui permette le gui- dage de l'ensemble mobile par rapport à l'ensemble fixe d'une manière continue et contrôlée. 4 2790241 Le dispositif proposé dans la présente inven- tion garantit l'action du guidage mentionnée précé- demment, plus précisément dans les colonnes de direc- tion présentes dans les véhicules automobiles, bien qu'on n'écarte pas son intégration possible dans d'autres applications en raison de sa simplicité et de son fonctionnement facile. La présente invention fait référence à un dispo- sitif de guidage qui permet un contrôle directionnel précis pendant le déplacement relatif entre deux en- semble qui, tout en pouvant encore éventuellement ad- mettre d'autres applications, a été spécialement conçu pour son intégration dans les colonnes de di- rection des véhicules automobiles, c'est-à-dire dans les mécanismes employés pour la transmission de rota- tion depuis le volant de direction jusqu'au bottier de direction du véhicule. D'une manière plus précise, la présente inven- tion concerne les dispositifs télescopiques et/ou dispositifs à mécanisme d'écrasement incorporé, les- quels subissent le déplacement longitudinal de cer- taines parties vis-à-vis d'autres, qui restent fixes, sous certaines conditions de charge qui se présentent ou bien lors de l'activation du mécanisme de réglage télescopique, quand on souhaite faire varier la hau- teur du volant vis-à-vis du conducteur, ou bien lors- qu'on cherche à faciliter le montage de l'ensemble sur le véhicule, ou bien avant le choc que subit le dispositif de direction quand on désire vérifier son comportement en tant que dispositif de sécurité du véhicule. Le dispositif proposé comprend un support de co- lonne, qui se fixe sur la structure résistante de la carrosserie du véhicule et qui, à l'une de ses extré- mités située à l'opposé du volant, présente une patte sur laquelle est articulé un palier basculant de la colonne de direction proprement dite, ce support étant serré par une pièce intermédiaire qui glisse dans certaines situations vis-à-vis du support de co- lonne indiqué, et une pièce mobile inférieure dépla- çable longitudinalement et verticalement, actionnée directement par un mécanisme de réglage au moyen du- quel, par l'intermédiaire de cette pièce, la colonne de direction pourra être réglée en hauteur et en pro- o10 fondeur. Comme on le sait bien, les fonctions télescopi- ques et d'écrasement sont en général remplies habi- tuellement par l'ensemble formé par au moins deux éléments tubulaires ou à profil convenable pour per- mettre qu'ils soient assemblés l'un dans l'autre et qu'ils restent maintenus convenablement dans une po- sition relative déterminée, jusqu'à l'instant auquel cette position varie en liaison avec la longueur de l'ensemble lorsque celui-ci se trouve soumis à un ef- fort préfixé en direction axiale. Toutefois, la colonne de direction du véhicule non seulement est composée des éléments coulissants indiqués précédemment, mais elle comprend également d'autres composants qui ont pour rôle de remplir di- verses autres fonctions dont est chargé ce dispositif important. De toute manière, il est indispensable que tous les éléments de la colonne, accessoires ou auxiliai- res et ceux qui doivent exécuter le déplacement rela- tif par rapport au reste des pièces qui fixent la co- lonne au véhicule et qui restent fixes pendant ce mouvement, ne présentent aucun type de frottement et ne font aucun obstacle à sa progression. D'autres détails et caractéristiques de la pré- sente demande de brevet sont mis en évidence au cours 6 2790241 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) support de colonne, (10a) patte, (lob) manchon, (10c) prolongement, (11) axe, (12) palier basculant, (13) joint de Cardan, (14) ar- bre de colonne, (15) écrou, (16) bouchon, (17) tige, (18) tête, (19) rainure, (20) pièce intermédiaire, (21) tube extérieur de colonne, (22) pièce mobile in- férieure, (23) éléments. La figure 1 est une vue de bout, partiellement en coupe, d'une colonne de direction présentée à ti- tre d'exemple dans laquelle on trouve les pièces principales qui interviennent dans l'objet de l'invention qui est décrite dans le présent mémoire. La figure 2 est une vue de côté, correspondant également à la même colonne de direction, sur la- quelle il est représenté, dans un but de clarté, à plus grande échelle, la situation relative des pièces que l'on voit à la figure précédente. La figure 3 est une variante de conception par rapport à celle de la figure 1, dans laquelle appa- raissent également, conformément au même dispositif, les avantages de l'invention décrite précédemment, outre le fait de montrer l'amplitude et la variété de l'idée inventive et de ses applications possibles. 7 2790241 Dans l'une des réalisations préférées de ce qui constitue l'objet de la présente invention, et ainsi qu'on peut voir à la figure 1, le dispositif proposé est formé d'un support de colonne 10 dont la configu- ration transversale est sensiblement en "U"1 et dont les ailes présentent une concavité, ces concavités se terminant par des prolongements ou ailes 10c au moyen desquelles ce support est fixé aux éléments structu- rels de la carrosserie du véhicule, non représenté aux figures. Dans la partie inférieure de ce support 10, il est prévu, en contact, une pièce intermédiaires 20 qui présente également une section transversale en forme de "U" et dont les ailes ont une forme coudée qui réduit la largeur de la section transversale et s'étendent longitudinalement et d'une manière paral- lèle, en enserrant entre elles le tube extérieur 21 de la colonne à l'intérieur duquel est situé l'arbre 14 proprement dit de la colonne. Il est prévu, situé entre les ailes de pièces intermédiaires 20, une pièce mobile inférieure 22, également à configuration en "U" en section transver- sale, dont les ailes sont pliées d'une manière convergente vers l'intérieur en étant soudées au tube extérieur de colonne 21. Lorsqu'on se reporte aux figures annexées, on peut voir, au centre de l'ensemble, les arbres téles- copiques, c'est-à-dire l'arbre 14 et le tube exté- rieur de colonne 21, dans leur cas les éléments 23 à déplacement relatif sous charge, constituant le noyau du mouvement longitudinal à observer dans la colonne de direction considérée. C'est à la partie inférieure, voir les figures 1 et 2, qu'est situé le mécanisme essentiel du disposi- tif de réglage du mouvement de la colonne, ce méca- 8 2790241 nisme de réglage n'étant pas indispensable pour contrôler le guidage du déplacement longitudinal qu'on souhaite montrer avec cet exemple, étant donné qu'il pourrait se présenter le cas d'un simple ensem- ble glissant sous une certaine charge qu'il faut gui- der dans son déplacement relatif et dans lequel la présente invention ne serait pas applicable, ledit mécanisme de réglage étant toutefois illustratif dans son cas pour permettre à la colonne 14 le déplacement vertical en plus du déplacement longitudinal, ce qui maintient la fiabilité du dispositif de contrôle du guidage qui est propose. Le déplacement de la colonne 14 s'obtient grâce à une tige 17 qui traverse perpendiculairement les ailes de la pièce intermédiaires 20, ainsi que de la pièce mobile inférieure 22, cette tige présentant à l'une de ses extrémités, comme on peut voir à la fi- gure 1, une tête classique 18, tandis que le filetage correspondant est disposé sur la partie opposée, pour l'ajustement d'un écrou 15 correspondant, avec un bouchon 16 protégeant celui-ci. Le réglage du dispositif est assuré grâce au fait qu'il est prévu, dans la pièce mobile inférieure 22 et la pièce intermédiaire 20, une rainure 19 dans laquelle peut circuler la tige 17 précédemment dé- crite. A la partie supérieure de l'ensemble, et comme le montre la figure 2, on voit la structure fixe de la colonne de direction, ou bien le support de co- lonne 10, qui se fixe à la structure du véhicule au moyen des prolongements 10c et il est prévu, située à la partie extrême de ce support 10, une patte l0a qui, à sa partie extrême, comporte un manchon lob pour le passage d'un axe il sur lequel s'articule un palier basculant 12 dans lequel pénètre l'arbre de la 9 2790241 colonne de direction l'arbre 14 de la colonne de di- rection, d'une manière telle que cet arbre puisse basculer par l'intermédiaire du palier et de l'axe 11 vis-à-vis du support de colonne 10. A la partie extrême de l'arbre de colonne 14, il est prévu un joint de Cardan 13 correspondant qui permet l'articulation de l'arbre de colonne 14 avec d'autres éléments de la direction qui lui permettent de pénétrer dans le boîtier de la direction propre- ment dite et qui permettent des changements d'orientation de celle-ci lorsque la structure du vé- hicule et ses caractéristiques l'exigent. De même, une partie active et essentielle est, en même temps pendant le processus de guidage de tout l'ensemble mobile, également constituée par une pièce intermédiaire coulissante 20 qui reste en contact di- rect avec la structure fixe le long de toute la course et que nous pourrions dire être guidée d'une manière continue par celle-ci. Enfin, comme on peut le voir aux figures 1 et 2, on peut voir la pièce mobile inférieure 22 qui est déplaçable suivant les directions longitudinale et verticale et est actionnée directement par le méca- nisme de réglage qui va permettre, par l'intermédiaire de cette pièce inférieure 22, que la colonne 14 remplisse les fonctions de réglage en hau- teur et profondeur, à condition qu'elles soient vo- lontairement requises. On peut comprendre que, dans ce cas, la pièce intermédiaire 20 indiquée précédemment implique d'aucune façon le dispositif de guidage de la pièce mobile inférieure 22, pendant son déplacement en di- rection verticale, qui constitue en même temps la bu- tée de la course ou parcours de cette dernière pièce comme on le constate en examinant les deux figures. On voit par ailleurs à la figure 3 une réalisa- tion, équivalente à celle précédemment décrite, qui est un arbre de colonne de direction réglable verti- calement, mais non pas longitudinalement, bien qu'il présente également un contrôle de guidage dans le sens longitudinal prévu pour que, lors de l'application d'une charge d'écrasement déterminée, l'ensemble des pièces mobiles se déplacent dans cette direction d'une façon convenable et sans obstacle, ni déviation dans sa course. Sur cette figure 3, on peut observer, outre le mécanisme de réglage en hauteur, analogue à celui re- présenté à la figure 1, une nouvelle pièce ou struc- ture fixe 10, différente de celle présentée aux figu- res 1 et 2, qui joue le rôle de guide directionnel et en même temps de butée limite de la course verticale de la pièce 20 déplaçable verticalement, au moyen du mécanisme de réglage. Comme dans l'exemple précédent, le contrôle du guidage est possible au moyen du contact direct des pièces à mouvement relatif, grâce à leur forme adéquate au moyen de laquelle le dépla- cement se réalise d'une façon correcte. On peut en outre comprendre que le fait de main- tenir la section représentée à la figure 3 tout le long de la course qu'il faut prévoir pour le déplace- ment pendant l'écrasement, le contact entre la pièce intermédiaire 20 et les pièces 23 va permettre que la course de cet écrasement se produise d'une manière optimale dans le sens longitudinal. L'objet de la présente invention ayant été dé- crit suffisamment en regard des dessins annexés, on comprend qu'il serait possible d'y introduire des modifications quelconques de détail qu'on estime convenables, à condition que les modifications propo- il 2790241 sées n'altèrent pas l'essence du brevet qui se trouve résumé dans les revendications qui suivent. 12 2790241 REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle du guidage longitudi- nal pour un arbre télescopique et/ou ensemble compor- tant un mécanisme d'écrasement dans une colonne de direction pour véhicule automobile, du type formé d'un élément mâle ou arbre de colonne (14) qui est introduit à l'intérieur d'un élément femelle et qui permet aussi bien la fonction d'adaptation de la lon- gueur travaillante du dispositif de direction que l'écrasement de celleci en cas de collision, ces éléments mâle et femelle s'adaptant aux caractéristi- ques du véhicule, les moyens correspondants de gui- dage, réglage de la longueur et écrasement étant dis- posés dans leurs surfaces latérales, dispositif ca- ractérisé en ce qu'il comporte un support de colonne (10) formé d'une pièce à section transversale sensi- blement en "U" dont les ailes sont coudées suivant une surface concave, ces surfaces concaves se prolon- geant suivant des prolongements (0lOc) qui permettent la solidarisation du support (10) avec les éléments structurels du véhicule, le dispositif s'articulant à l'aide de pattes (10a) qui se trouvent à l'extrémité du support (10) et qui articulent l'arbre de colonne de volant (14) au moyen d'un palier basculant (12) dont l'extrémité inférieure se trouve traversée par un manchon (lob) et un axe (11) qui permettent le mouvement de l'arbre de colonne (14) vis-à-vis du support de colonne (10), l'arbre de colonne (14) étant entouré par un tube extérieur de colonne (21) qui est emprisonné par une pièce intermédiaire (20) à section transversale en "U" dont les ailes sont pliées vers l'intérieur et dont la base se trouve de manière permanente en contact avec le support de co- 13 2790241 lonne (10), les ailes de cette pièce (20) étant tra- versées par le manchon correspondant (lOb), tandis qu'est disposée entre les deux une pièce mobile infé- rieure (22) à section transversale en "U" dont les ailes convergent vers l'intérieur et sont rendues so- lidaires, par soudure ou autre moyen, du tube exté- rieur de colonne (21), une tige (17) traversant les ailes de la pièce intermédiaire (20) et de la pièce mobile inférieure (22). 2. Dispositif de contrôle suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la tige (17) qui tra- verse les ailes de la pièce intermédiaire (20) et de la pièce mobile inférieure (22) présente, à l'une de ses extrémités, un embout (18), tandis qu'à l'extrémité opposée, elle présente une surface file- tée qui est entourée par un mécanisme de réglage for- mé d'un écrou (15) qui est recouvert d'un bouchon (16), la tige (17) pouvant ainsi s'immobiliser en un point quelconque d'une rainure (19). 3. Dispositif de contrôle suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'en variante, ce disposi- tif peut être formé d'un support de colonne (10) dont la section transversale a une forme en "U" et dont les ailes présentent, dans leur zone centrale, des déformations concaves à l'intérieur desquelles frotte une pièce mobile inférieure (22) également à section transversale en "U" dont les ailes, au voisinage de leurs extrémités, sont pliées vers l'intérieur, en frottant partiellement sur le support de colonne (10), les ailes de la pièce mobile inférieure (22) et de la pièce intermédiaire (20) étant traversées par une tige (17) pourvue des mécanismes de réglage et d'immobilisation correspondants.