Brevet FR2857323A1 — publié le 20050114

Dispositif d'absorption évolutive d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile La présente invention se rapporte à un dispositif d'absorption évolutive d'énergie qui s'applique notamment à une colonne de direction de véhicule automobile. Le dispositif d'absorption agit suivant la direction du choc. Le dispositif selon l'invention s'applique notamment à une colonne de direction réglable en profondeur ou en inclinaison ou bien à une colonne de direction réglable en profondeur et en inclinaison, dont l'arbre de direction est monté dans un tube- corps, qui est supporté et bloqué sur la carrosserie à la position voulue. La colonne de direction comprend un arbre de direction monté tournant dans un tube-corps, qui est relié à un ensemble support fixé au châssis du véhicule ou à un élément de la carrosserie. L'invention peut s'appliquer également à une colonne de direction non réglable ou réglable uniquement en profondeur; dans ce cas, le tube-corps est monté directement dans l'ensemble support. L'amélioration croissante de la sécurité doit s'appliquer sur tous les types de colonnes de direction et notamment aux colonnes de direction pour petits véhicules, dont l'encombrement et le prix de revient sont déterminants. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d'absorption évolutive d'énergie qui utilisent des éléments faciles à mettre en oeuvre et ayant un volume réduit afin de pouvoir s'adapter à tous les types d'encombrement de colonne de direction même les plus faibles; tout en permettant d'absorber l'énergie à dissiper d'une manière contrôlée lors du déplacement du haut de colonne en cas de choc. Selon un mode de réalisation, l'invention se rapporte à un dispositif d'absorption évolutive d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile, qui comporte un arbre de direction monté tournant dans un tube-corps autour d'un axe de direction. Ledit tube-corps est monté dans un ensemble support fixé à la structure du véhicule. Le dispositif de l'invention comporte au moins un élément déformable à déformation contrôlée qui est agencé sur une surface de déformation sensiblement parallèle à l'axe de direction. L'élément déformable à déformation contrôlée comprend: - une première embase disposée à une des deux extrémités axiales et prenant appui axialement sur un élément fixé à la structure du véhicule, - une deuxième embase disposée à l'autre extrémité axiale et prenant appui axialement sur un élément mobile en cas de choc, - un élément de raccordement déformable reliant les deux embases, et qui est constitué par: une succession d'ensembles d'amortissement N qui sont disposés transversalement par rapport à la surface de déformation, ^ chaque ensemble d'amortissement N comprend des portions axiales sensiblement parallèles à l'axe de direction, chaque portion axiale est raccordée à une ou deux portions axiales de chaque ensemble d'amortissement voisin N-1 et/ou N+l par une portion inclinée, afin que chaque portion axiale soit décalée par rapport aux deux ou quatre portions axiales des deux ensembles transversaux voisins N-1 et/ou N+1, ce décalage étant égal à environ la moitié d'un intervalle entre les deux axes de deux portions axiales contiguës de l'ensemble d'amortissement N; - les différentes portions ayant une section qui augmente progressivement depuis chaque embase jusqu'au centre de la partie centrale de l'élément de raccordement de façon qu'en cas de choc la rétraction commence par les extrémités et se termine par le centre, afin que la rétraction soit précise et progressive et qu'il n'y ait aucun flambage de la partie centrale. Selon l'invention, l'élément déformable à déformation contrôlée peut avoir différentes formes, ce qui permet de le disposer dans tous les types de colonne de direction. Dans un premier type de réalisation, l'élément déformable à une surface de déformation qui est refermée sur elle-même de manière que la première embase, l'élément de raccordement et la deuxième embase soient chacun refermés sur eux-mêmes, afin d'avoir un organe déformable à déformation contrôlée ayant un axe et une section dont le contour est circulaire par rapport audit axe. Dans un deuxième type de réalisation, l'élément déformable à une surface de déformation qui est refermée sur elle-même de manière que la première embase, l'élément de raccordement et la deuxième embase soient chacun refermés sur eux-mêmes, afin d'avoir un organe déformable à déformation contrôlée ayant un axe et une section dont le contour est carré ou rectangulaire par rapport audit axe. Dans un troisième type de réalisation, l'élément déformable à une surface de déformation plane afin d'avoir un organe déformable à déformation contrôlée à surface plane. Dans ce type de réalisation, il peut y avoir une combinaison de deux organes déformables à surface plane. Dans cet agencement, un premier organe déformable à surface plane a une deuxième embase, qui est raccordée à une première embase d'un deuxième organe déformable à surface plane, les deux surfaces de déformation planes étant décalées l'une par rapport à l'autre afin d'avoir un ensemble déformable à déformation contrôlée. Selon l'invention, il y a différents genres de montage de ces types de réalisation suivant les différentes colonnes de direction possibles. Dans un premier montage, l'organe déformable à déformation contrôlée, à contour circulaire, est disposé de manière que son axe soit sensiblement parallèle à l'arbre de direction, la première embase prenant appui axialement sur un organe de l'élément support fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase prenant appui axialement sur un organe du tube-corps mobile en cas de choc. Dans un deuxième montage, l'organe déformable à déformation contrôlée, à contour carré ou rectangulaire, est disposé de manière que son axe soit sensiblement parallèle à l'arbre de direction, la première embase prenant appui axialement sur un organe de l'élément support fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase prenant appui axialement sur un organe du tube-corps mobile en cas de choc. Dans un troisième montage, l'ensemble déformable à déformation contrôlée, à double surfaces planes est disposé de manière que ses deux axes soient sensiblement parallèles à l'arbre de direction, la première embase du premier organe déformable prenant appui axialement sur un organe de l'élément support fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase du deuxième organe prenant appui axialement sur un organe du tube-corps mobile en cas de choc. Dans ces trois genres de montage, la deuxième embase est raccordée à un organe du tube-corps mobile en cas de choc, afin qu'en conduite normale, la première embase soit écartée axialement de l'organe de l'élément support fixé à la structure du véhicule pour avoir une course d'approche en cas de choc. Dans un quatrième montage, l'organe déformable à déformation contrôlée, à contour circulaire, est disposé autour d'un tube inférieur fixé à la structure du véhicule et dont l'axe est l'axe de direction, la première embase prenant appui axialement sur le tube inférieur fixe en cas de choc, et la deuxième embase prenant appui axialement sur le tube-corps mobile en cas de choc. Dans ce quatrième montage, en conduite normale, la deuxième embase est écartée axialement du tube-corps pour avoir une course d'approche en cas de choc. Le dispositif d'absorption évolutive d'énergie d'une colonne de direction selon l'invention présente ainsi l'avantage d'avoir une absorption d'énergie programmée tout le long du déplacement de haut de colonne en cas de choc. Cette absorption d'énergie est obtenue à partir d'un élément déformable à déformation contrôlée dont la structure est extrêmement simple et le prix de fabrication relativement faible. De plus la structure très simple de l'élément déformable de base permet d'obtenir des formes appropriées à chaque type de colonne de direction avec un encombrement minimum. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une colonne de direction équipée d'un organe déformable à déformation contrôlée ayant une section à contour circulaire; - la figure 2 est une vue de l'élément déformable à la base de l'organe déformable de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective de 15 l'organe déformable de la figure 1; - la figure 4 est une vue en perspective analogue à la figure 1 avec un organe déformable à section à contour carré ; - la figure 5 est une vue en perspective de 20 l'organe déformable de la figure 4 - la figure 5A est une vue partielle de la figure 5 d'une variante de réalisation; - la figure 6 est une vue en perspective analogue à la figure 1 avec un organe déformable à 25 double surfaces planes; - la figure 7 est une vue en perspective de l'organe déformable de la figure 6, - la figure 8 est une vue en perspective d'une autre colonne de direction équipée d'un organe déformable à contour circulaire dont l'axe est l'axe de direction. Comme cela est représenté sur les différentes vues d'ensemble en perspective 1, 4, 6 et 8, la 35 colonne de direction de véhicule automobile comporte un arbre de direction 1, qui est monté tournant dans un tube-corps 2 autour d'un axe de direction 3. Le tube-corps 2 est monté dans un ensemble support 6 qui est fixé à la structure du véhicule. Dans le cas des figures 1, 4 et 6, l'ensemble support 6 comporte uniquement un élément support 8 fixe, tandis que pour la figure 8 l'ensemble support 6 comporte un élément support fixe 8 et un élément support mobile 9 se déplaçant en cas de choc. Selon l'invention, le dispositif d'absorption évolutive d'énergie d'une colonne de direction comporte au moins un élément déformable 10 à déformation contrôlée, dont la forme est adaptée à chaque type de colonne. Selon la quantité d'énergie à absorber, il pourrait être agencé plusieurs éléments déformables sur une même colonne de direction. L'élément déformable 10 à déformation contrôlée est agencé sur une surface de déformation 14 qui est sensiblement parallèle à l'axe de direction 3 de la colonne de direction. L'élément déformable 10 à déformation contrôlée représenté sur la figure 2 comprend une première embase 11, une deuxième embase 12 et un élément de raccordement déformable 13. La première embase 11 est disposée à une des deux extrémités axiales, la deuxième embase 12 est disposée à l'autre extrémité axiale, et l'élément de raccordement déformable 13 relie les deux embases 11 et 12. L'élément de raccordement déformable 13 est constitué par une succession d'ensembles d'amortissement N qui sont disposés transversalement par rapport à la surface de déformation 14. N est une désignation arbitraire et commode qui 35 se rapporte à un ensemble d'amortissement quelconque parmi tous les ensembles d'amortissement de l'élément de raccordement déformable 13. Ceci permet de décrire l'architecture de l'élément de raccordement 13 à partir d'un ensemble 5 d'amortissement N quelconque et de ses ensembles d'amortissement voisins appelés N+l et/ou N-1 dans un sens arbitraire comme cela est représenté sur la figure 2. Les ensembles d'amortissement N dans le cas de la réalisation représentée sur la figure 2 sont au nombre de 12 et sont référencés de 101, 102... à 112. Les ensembles d'amortissement N sont sensiblement parallèles aux deux embases 11 et 12. Chaque ensemble d'amortissement N comprend des portions axiales sensiblement parallèles à l'axe de direction 3. Les portions axiales sont référencées de 201, 202... à 212; l'ensemble d'amortissement 101 comprenant les portions axiales 201, l'ensemble d'amortissement 102 comprenant les portions axiales 202 et ainsi de suite jusqu'à l'ensemble d'amortissement 112 avec les portions axiales 212. Dans le cas de la figure 2, les portions axiales sont rangées en plusieurs axes 21, 22... à 29. Chaque axe 21, 22... à 29 est sensiblement parallèle à l'axe de direction. Chaque axe 21, 23, 25, 27 et 29 comprend les portions axiales 201, 204, 205, 208, 209 et 212. Chaque axe 22, 24, 26, 28 comprend les portions 30 axiales 202, 203, 206, 207, 210 et 211. Chaque portion axiale de l'ensemble d'amortissement N est raccordée à une ou deux portions axiales de chaque ensemble d'amortissement voisin N-1 et/ou N+1 par une portion inclinée. Les portions inclinées sont référencées de 301, 302... à 311. La portion inclinée 301 est raccordée à la portion axiale 201, la portion inclinée 302 est raccordée à la portion axiale 202, et ainsi de suite jusqu'à la portion inclinée 311 raccordée à la portion axiale 211. Chaque portion axiale de l'ensemble transversal N est décalée par rapport aux deux ou quatre portions axiales de deux ensembles d'amortissement voisins N-1 et/ou N+1. Ce décalage est égal à environ la moitié d'un intervalle entre les deux axes de deux portions axiales contiguës de l'ensemble d'amortissement N, par exemple la moitié de l'intervalle entre les axes 21 et 23. Cela revient à dire que la moitié de l'intervalle entre deux portions axiales contiguës représente l'intervalle entre deux axes successifs par exemple entre les axes 21 et 22. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les différentes portions ont une section qui augmente progressivement depuis chaque embase 11 et 12 jusqu'au centre de la partie centrale de l'élément de raccordement 13, de manière qu'en cas de choc, la rétraction commence par les extrémités et se termine par le centre de la partie centrale, afin que la rétraction soit précise et progressive et qu'il n'y ait aucun flambage de la partie centrale. Ainsi, la rétraction commence par les ensembles d'amortissement 101 et 102 et se termine par les ensembles d'amortissement 111 et 112. Les ensembles d'amortissement 101 et 102 ont des portions axiales 201 et 202 qui ont une section plus faible que les portions axiales 203 et 204 des ensembles d'amortissement 103 et 104; et ainsi de suite jusqu'aux ensembles d'amortissement 111 et 112 où les portions axiales 211 et 212 ont les sections les plus fortes. La surface de déformation référencée 14 est ainsi matérialisée par les différents axes 21, 22 29 qui sont sensiblement parallèles à l'arbre de direction 1. Dans la suite de l'exposé et quelque soit le nombre d'ensembles d'amortissement N, l'élément déformable à déformation contrôlée conservera la référence 10 avec une première embase 11, une deuxième embase 12 et un élément de raccordement déformable 13, qui sont agencés sur une surface de déformation 14. Comme cela est représenté sur les figures 1 et 3, l'élément déformable 10 à une surface de déformation 14 qui est refermée sur elle-même de manière que la première embase 11, l'élément de raccordement 13 et la deuxième embase 12 soient chacun refermés sur eux- mêmes, afin d'avoir un organe déformable 30 à déformation contrôlée ayant un axe 31 et une section dont le contour 32 est circulaire par rapport audit axe 31. L'organe déformable 30 à déformation contrôlée, à contour circulaire, est disposé de manière que son axe 31 soit sensiblement parallèle à l'arbre de direction 3, la première embase 11 prenant appui axialement sur un organe 5 de l'élément support 8 fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase 12 prenant appui axialement sur un organe 7 du tube-corps 2 mobile en cas de choc. Comme cela est représenté sur les figures 4, 5 et 5A, l'élément déformable 10 à une surface de déformation 14 qui est refermée sur elle- même de manière que la première embase 11, l'élément de raccordement 13 et la deuxième embase 12 soient chacun refermés sur eux-mêmes, afin d'avoir un organe déformable 40 à déformation contrôlée ayant un axe 41 et une section dont le contour 42 est carré ou rectangulaire par rapport audit axe 41. L'organe déformable 40 à déformation contrôlée, à contour carré ou rectangulaire, est disposé de manière que son axe 41 soit sensiblement parallèle à l'arbre de direction 3, la première embase 11 prenant appui axialement sur un organe 5 de l'élément support 8 fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase 12 prenant appui axialement sur un organe 7 du tube-corps 2 mobile en cas de choc. Comme cela est représenté sur les figures 6 et 7, l'élément déformable à une surface de déformation 14 plane afin d'avoir un organe déformable 50, 55 à surface plane à déformation contrôlée ayant un axe 51, 56. Le premier organe déformable 50 à surface plane a une deuxième embase 12, qui est raccordée à une première embase d'un deuxième organe déformable 55 à surface plane, les deux surfaces de déformation 14 planes d'axes 51 et 56 étant décalées l'une par rapport à l'autre afin d'avoir un ensemble déformable 60 à déformation contrôlée. L'ensemble déformable 60 à déformation contrôlée, à double surfaces planes est disposé de manière que ses deux axes 51 et 56 soient sensiblement parallèles à l'arbre de direction 3, la première embase 11 du premier organe 50 déformable prenant appui axialement sur un organe 5 de l'élément support 8 fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase 12 du deuxième organe 55 prenant appui axialement sur un organe 7 du tube-corps 2 mobile en cas de choc. Dans les différents types de montage représentés sur les figures 1, 4 et 6, la deuxième embase 12 est raccordée à l'organe 7 du tube-corps 2 mobile en cas de choc, afin qu'en conduite normale, la première embase 11 soit écartée axialement de l'organe 5 de l'élément support 8 fixé à la structure du véhicule pour avoir une course d'approche en cas de choc. Comme cela est représenté sur la figure 8, l'organe déformable 30 à déformation contrôlée, à contour circulaire, est disposé autour d'un tube inférieur 4 fixé à la structure du véhicule et dont l'axe est l'axe de direction 3, la première embase 11 prenant appui axialement sur le tube inférieur 4 fixe en cas de choc, et la deuxième embase 12 prenant appui axialement sur le tube-corps 2 mobile en cas de choc. De plus, en conduite normale, la deuxième embase 12 est écartée axialement du tube-corps pour avoir une course d'approche en cas de choc. 13 REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'absorption évolutive d'énergie d'une colonne de direction de véhicule automobile, comportant un arbre de direction (1) monté tournant dans un tube-corps (2) autour d'un axe de direction (3), ledit tube-corps (2) étant monté dans un ensemble support (6) fixé à la structure du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément déformable (10) à déformation contrôlée qui est agencé sur une surface de déformation (14) sensiblement parallèle à l'axe de direction (3), ledit élément déformable (10) à déformation contrôlée comprenant. - une première embase (11) disposée à une des deux extrémités axiales et prenant appui axialement sur un élément (4, 5) fixé à la structure du véhicule, - une deuxième embase (12) disposée à l'autre extrémité axiale et prenant appui axialement sur un élément (7) mobile en cas de choc, - un élément de raccordement déformable (13) reliant les deux embases (11, 12), et qui est constitué par. 25.une succession d'ensembles d'amortissement N (101, 102. . 112) qui sont disposés transversalement par rapport à la surface de déformation (14), É chaque ensemble d'amortissement N comprend des portions axiales (201, 202... 212) sensiblement parallèles à l'axe de direction (3), chaque portion axiale (201, 202... 212) est raccordée à une ou deux portions axiales de chaque ensemble d'amortissement voisin N-1 et/ou N+1 par une portion inclinée (301, 302... 311), afin que chaque portion axiale soit décalée par rapport aux deux ou quatre portions axiales des deux ensembles d'amortissement voisins N-1 et/ou N+1, ce décalage étant égal à environ la moitié d'un intervalle entre les deux axes de deux portions axiales contiguës de l'ensemble d'amortissement N; - les différentes portions ayant une section qui augmente progressivement depuis chaque embase (11, 12) jusqu'au centre de la partie centrale de l'élément de raccordement (13) de façon qu'en cas de choc la rétraction commence par les extrémités et se termine par le centre, afin que la rétraction soit précise et progressive et qu'il n'y ait aucun flambage de la partie centrale. 2 - Dispositif d'absorption évolutive d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément déformable (10) à une surface de déformation (14) qui est refermée sur elle-même de manière que la première embase (11), l'élément de raccordement (13) et la deuxième embase (12) soient chacun refermés sur eux-mêmes, afin d'avoir un organe déformable (30) à déformation contrôlée ayant un axe (31) et une section dont le contour (32) est circulaire par rapport audit axe (31). 3 - Dispositif d'absorption évolutive d'énergie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément déformable (10) à une surface de déformation (14) qui est refermée sur elle-même de manière que la première embase (11), l'élément de raccordement (13) et la deuxième embase (12) soient chacun refermés sur eux-mêmes, afin d'avoir un organe déformable (40) à déformation contrôlée ayant un axe (41) et une section dont le contour (42) est carré ou rectangulaire par rapport audit axe (41). 4 - Dispositif d'absorption évolutive d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément déformable à une surface de déformation (14) plane afin d'avoir un organe déformable (50, 55) à surface plane à déformation contrôlée ayant un axe (51, 56). - Dispositif d'absorption évolutive d'énergie selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe déformable (30) à déformation contrôlée, à contour circulaire, est disposé de manière que son axe (31) soit sensiblement parallèle à l'arbre de direction (3), la première embase (11) prenant appui axialement sur un organe (5) de l'élément support (8) fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase (12) prenant appui axialement sur un organe (7) du tube-corps 2 mobile en cas de choc. 6 - Dispositif d'absorption évolutive d'énergie selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe déformable (40) à déformation contrôlée, à contour carré ou rectangulaire, est disposé de manière que son axe (41) soit sensiblement parallèle à l'arbre de direction (3), la première embase (11) prenant appui axialement sur un organe (5) de l'élément support (8) fixé à la structure du véhicule, et la deuxième embase (12 prenant appui axialement sur un organe (7) du tube-corps (2) mobile en cas de choc. 7 - Dispositif d'absorption évolutive d'énergie selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe déformable (30) à déformation contrôlée, à contour circulaire, est disposé autour d'un tube inférieur (4) fixé à la structure du véhicule et dont l'axe est l'axe de direction (3), la première embase (11) prenant appui axialement sur le tube inférieur (4) fixe en cas de choc, et la deuxième embase (12) prenant appui axialement sur le tube- corps (2) mobile en cas de choc.