Brevet FR2895719A1 — publié le 20070706

La présente invention concerne un système de colonne de direction pour véhicule automobile, du type comprenant : - un arbre de direction s'étendant suivant un axe ; et - un support d'arbre de direction et de montage du système de direction dans un véhicule automobile, l'arbre de direction étant monté rotatif sur le support autour de l'axe. Certains véhicules automobiles sont munis de coussins gonflables de sécurité logés dans un moyeu du volant, et prévus pour se déployer en cas de choc, et éviter que le conducteur heurte le volant. Ces coussins sont étudiés pour se déployer de façon optimale lorsque le volant se situe dans une position neutre correspondant à un déplacement du véhicule en ligne droite. Néanmoins, en cas de choc frontal du véhicule contre un obstacle, il existe un risque que les roues du véhicule automobile pivotent, et que ce mouvement remonte dans le système de colonne de direction jusqu'au volant. Dans ce cas, le coussin déployé pivote autour de l'axe de l'arbre de direction et son efficacité est diminuée. Un but de l'invention est de proposer un système de colonne de 20 direction permettant d'assurer un déploiement satisfaisant d'un coussin gonflable de sécurité associé au système de colonne de direction. A cet effet, l'invention propose un système de colonne de direction pour véhicule automobile, du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'accouplement pour lier en rotation au moins un tronçon de l'arbre de direction et le support en cas de déplacement du tronçon par rapport au support, suivant l'axe de l'arbre de direction, du à un choc subi par le véhicule automobile. Selon d'autres modes de réalisation, le système de colonne de direction comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) 30 isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les moyens d'accouplement sont prévus sous la forme de reliefs complémentaires solidaires du tronçon et du support; - les moyens d'accouplement comprennent des dents formées sur l'un du tronçon et du support, et des logements complémentaires formés sur l'autre parmi le tronçon et le support; - le tronçon est monté mobile suivant l'axe par rapport au support pour permettre le réglage de la position d'un volant de direction fixé sur le tronçon, le système comprenant des moyens de blocage axial du tronçon dans un position déterminée de réglage, les moyens de blocage permettant un déplacement axial du tronçon par rapport au support en cas de choc; - le système comprend une butée axiale disposée entre le tronçon et le support pour prévenir, lors du réglage de la position du tronçon, le déplacement du tronçon par rapport au support jusqu'à l'engagement des moyens d'accouplement, et permettre, en cas de choc, le déplacement axial du tronçon par rapport au support jusqu'à l'engagement des moyens d'accouplement; - la butée comprend au moins une rondelle d'axe l'axe de l'arbre de direction, ondulée dans le sens circonférentiel; - le tronçon est monté sur une première partie du support reliée à une deuxième partie du support par un dispositif de dissipation d'énergie permettant, en cas de choc, le déplacement axial des première et deuxième parties l'une par rapport à l'autre avec une dissipation d'énergie; - le tronçon est monté sur la première partie de façon que, en cas de choc, l'arbre de direction se déplace axialement par rapport au support sous un effort axial supérieur à un premier seuil déterminé, le dispositif de dissipation d'énergie étant prévu pour permettre le déplacement axial des première et deuxième l'une par rapport à l'autre sous un effort axial dépassant un deuxième seuil déterminé supérieur au premier seuil déterminé;30 - le tronçon) est un premier tronçon de l'arbre de direction, qui comprend un deuxième tronçon coaxial au premier tronçon, les premier et deuxième tronçon étant montés coulissants l'un par rapport à l'autre suivant l'axe de l'arbre de direction, et liés en rotation autour de l'axe de l'arbre de direction, le deuxième tronçon étant monté rotatif sur la deuxième partie du support. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un système de colonne de direction tel que défini ci-dessus. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1 et 2 représentent de façon schématique un système de colonne de direction conforme à l'invention, en conditions normales d'utilisation ; 15 - les figures 3 et 4 sont des vues analogues à celles des figures 1 et 2, et illustrent le comportement du système de colonne de direction lors d'un choc subi par le véhicule automobile ; - la figure 5 est une vue schématique illustrant des moyens d'accouplement d'un tronçon d'un arbre de direction et d'un support du 20 système de colonne de direction des figures 1 et 2 ; - les figures 6 à 8 sont des vues analogues à celle de la figure 5 illustrant des moyens de d'accouplement selon des variantes ; la figure 9 est une vue schématique en coupe d'une butée axiale destinée à être disposée entre le tronçon de l'arbre de direction et le support 25 du système de colonne de direction des figures 1 et 2 ; et - la figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 1 illustrant un système de colonne de direction selon une variante. Tel que représenté sur les figures 1 et 2, le système de colonne de direction 2 comprend un arbre de direction 3 s'étendant suivant un axe A, et 30 comprenant un premier tronçon 4 et un deuxième tronçon 6 reliant un volant de direction 8 aux roues (non représentées) du véhicule automobile pour transmettre un mouvement de rotation du volant 8 aux roues. Les tronçons 4 et 6 sont coaxiaux d'axe A, liés en rotation autour de l'axe A, et montés télescopiques l'un sur l'autre suivant l'axe A. Le volant 8 est fixé à une extrémité du tronçon 4 opposée au tronçon 6, et le tronçon 6 est destiné à être relié, de façon connue en soi, à son extrémité opposée au tronçon 4, aux roues du véhicule automobile. Le volant 8 reçoit, de façon connue en soi, un coussin gonflable de sécurité 9 logé par exemple au centre du volant 8. Le coussin 9 est représenté replié dans son logement pour simplifier les figures. Les tronçons 4 et 6 sont montés rotatifs autour de l'axe A dans un support 10 d'arbre de direction et de montage du système 2 dans le véhicule automobile. De façon connue en soi, le support 10 comprend une partie 12 et une partie 14 espacées suivant l'axe A, et reliées par un dispositif 16 de dissipation d'énergie permettant, en cas de choc, un rapprochement des parties 12 et 14 suivant l'axe A. La partie 14 est fixée sur la structure 15 du véhicule automobile. Le tronçon 6 est monté rotatif dans la partie 14 par l'intermédiaire de roulements 18. Le tronçon 4 est monté rotatif dans la partie 12 avec possibilité de coulissement suivant l'axe A, afin de permettre le réglage en profondeur du volant 8, c'est-à-dire le réglage de la position du volant 8 suivant l'axe A. A cet effet, le tronçon 4 est monté rotatif, à l'aide de roulements 20, dans un tube intermédiaire 22 monté coulissant suivant l'axe A sur la partie 12. Afin d'immobiliser le tube 22 par rapport à la partie 12, le système 2 comprend des moyens de blocage 23, de type connu, mobiles entre une position de libération du tube 22 permettant de régler la position du volant 8, et une position d'immobilisation du tube 22 par rapport à la partie 12 pour maintenir le volant 8 dans une position choisie. Les moyens de blocage 23 sont par exemple des moyens de serrage montés sur la partie 12, et permettant d'exercer, en position d'immobilisation, un serrage entre la partie 12 et le tube 22. Le réglage se fait sur une course déterminée e entre deux positions extrêmes : une position reculée (Figure 1) et une position avancée (Figure 2). Le montage télescopique des tronçons 4 et 6 permet le mouvement axial relatif des tronçons 4 et 6 lors du réglage du volant 8. Les moyens de blocage 23 sont prévus pour permettre, en position d'immobilisation, le déplacement du tube 22 par rapport à la partie 12 sous un effort axial dépassant un premier seuil déterminé. Le dispositif 16 est prévu pour permettre le rapprochement des parties 12 et 14 sous un effort axial dépassant un deuxième seuil déterminé supérieur au premier seuil. La partie 12 et le tronçon 4 sont munis de moyens d'accouplement 26, 28 complémentaires permettant, lorsqu'ils sont en prise, de lier la partie 12 et 15 le tronçon 4 en rotation autour de l'axe A. Les moyens d'accouplement 26, 28 constituent également des moyens de butée axiale entre la partie 12 et le tronçon 4. En l'absence de choc, les moyens d'accouplement 26, 28 sont espacés suivant l'axe A, et le tronçon 4 est libre de tourner par rapport à la 20 partie 12. En cas de choc frontal subi par le véhicule automobile, le coussin 9 se déploie, la tête et le thorax du conducteur heurtent le coussin 9, et il en résulte un effort axial sur le volant 8 et le tronçon 4. Lorsque l'effort axial dépasse le premier seuil, les moyens de blocage 23 cèdent et limitent l'augmentation de l'effort axial. Le tronçon 4 s'enfonce axialement jusqu'à ce que les moyens d'accouplement 26 et 28 viennent en prise, de sorte que le tronçon 4 et la partie 12 sont liés en rotation, et que le tronçon 4 est en butée axialement contre la partie 12. Le volant 8 est ainsi immobilisé en rotation (Figure 3). 30 Une fois le tronçon 4 en butée contre la partie 12, l'effort axial augmente à nouveau. Lorsque l'effort axial dépasse le deuxième seuil, la partie 12 se rapproche de la partie 14 avec une dissipation d'énergie, dans le dispositif 16, permettant de limiter le choc subi par le conducteur (Figure 4). La distance axiale parcourue par le tronçon 4 jusqu'à l'engagement des moyens d'accouplement 26, 28 varie en fonction de la position de réglage du volant 8 avant le choc. II est possible que le volant 8 tourne légèrement avant que le tronçon 4 et la partie 12 ne soient liés en rotation par les moyens 26, 28. Néanmoins, la rotation ne sera que limitée, et une rotation supplémentaire sera empêchée. Afin d'empêcher que, lors du réglage de la position du volant 8, le conducteur n'engage les moyens d'accouplement 26 et 28, le système comprend une butée axiale 30 interposée entre la partie 12 et le tronçon 4, plus précisément entre la partie 12 et le tube 22. La butée 30 présente une résistance suffisante pour empêcher que le conducteur appliquant un effort de réglage normal ne puisse déplacer le tronçon 4 au-delà de la position enfoncée (Figures 1 et 2). En cas de choc, l'effort axial est suffisant pour rompre la butée 30, et autoriser le déplacement du tronçon 4 au-delà de la position enfoncée, jusqu'à l'engagement des moyens d'accouplement 26, 28 (Figures 3 et 4). Les moyens d'accouplement 26, 28 se présentent par exemple sous la forme de reliefs complémentaires ménagés sur le tronçon 4 et la partie 12. Différents types de reliefs sont envisageables. Dans une variante illustrée sur la figure 5, les moyens d'accouplement 26 et 28 se présentent sous la forme de dents 36 ménagées sur le pourtour d'une extrémité 38 du tronçon 4 opposée au volant 8, et de dents 40 complémentaires ménagées sur le pourtour d'une extrémité 42 d'une portion tubulaire 44 de la partie 12. Les dents 40 définissent des logements 46 de forme complémentaire à celle des dents 36 du tronçon 4. Les dents 36 et 40 sont ainsi prévues pour 30 s'intercaler de façon à lier en rotation l'arbre 4 et la partie 12. Les dents 36 et 40 sont en pointe, et sont en outre munies d'extrémités arrondies pour faciliter leur engagement mutuel, notamment au cas où la portion 44 et le tronçon 4 sont décalés angulairement au moment où ils viennent en prise. Dans une variante illustrée sur la figure 6, les dents 36 et 40 sont prévues sous la forme de créneaux, pour améliorer la liaison en rotation de la portion 44 et du tronçon 4, et présentent de préférence des côtés légèrement en dépouille pour faciliter l'engagement axial. Dans une variante illustrée sur la figure 7, les dents 36 sont espacées 10 circonférentiellement, et l'extrémité 42 est munie de logements axiaux 46 correspondant adaptés pour recevoir les dents 36. Chaque dent 36 possède une base 48 présentant des surfaces latérales s'étendant dans des plans radiaux pour améliorer la liaison en rotation, et des extrémités 50 en pointe pour faciliter l'engagement des dents 1 36 dans les logements 46. Dans la variante illustrée sur la figure 8, la portion 44 et le tronçon 4 sont munis d'ondulations circonférentielles complémentaires ménagées à leurs extrémités 38 et 42 pour un engagement facile et une liaison en rotation efficace. 20 Telle que représentée sur la figure 9, une butée 30 se présente par exemple sous la forme d'une bague ou d'un empilement de bagues 53 d'axe A, ondulées dans le sens circonférentiel et disposées entre un fond 55 de la partie 12 et le tube 22 pour empêcher un rapprochement de ceux-ci suivant l'axe A. 25 Lors du réglage du volant, le tube 22 est en appui sur la butée 30 avant que les moyens 26 et 28 ne s'engagent mutuellement. Les bagues 53 sont prévues pour s'écraser par affaissement de leurs ondulations, en cas d'application d'un effort dépassant un troisième seuil déterminé inférieur aux premiers et deuxièmes seuils. 30 Les bagues 53 sont réalisées par exemple en matière plastique ou en métal. Dans un autre mode de réalisation illustré sur la figure 10, la butée 30 se présente sous la forme d'un ou plusieurs éléments fusibles comprenant une base 54 montée coulissante sur le tube 22, et un pion fusible 56 solidaire de la base 54 et en saillie dans une fente 58 de la partie 12. Le tube 22 comprend une surface d'arrêt 60 venant en appui sur la base 54 pour limiter l'enfoncement du volant 8 lors du réglage de celui-ci. En cas de choc, la surface d'arrêt 60 vient en appui sur la base 54, et le pion 56 se rompt, autorisant le déplacement du tube 22 jusqu'à l'engagement des moyens d'accouplement 26 et 28. 1r L'invention s'applique également à un système de colonne de direction ne permettant pas le réglage en profondeur du volant, auquel cas les moyens de montage de l'arbre de direction sur lequel est fixé le volant dans le support sont prévus pour céder, en cas de choc, lorsqu'il sont soumis à un effort déterminé, pour permettre le coulissement de l'arbre relativement 15 au support. REVENDICATIONS 1.- Système de colonne de direction pour véhicule automobile, du type comprenant : - un arbre de direction (3) s'étendant suivant un axe (A) ; et - un support (10) d'arbre de direction et de montage du système de direction dans un véhicule automobile, l'arbre de direction (3) étant monté rotatif sur le support (10) autour de l'axe (A) de l'arbre de direction (3) ; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'accouplement (26, 28) pour lier en rotation au moins un tronçon (4) de l'arbre de direction (3) et le support (10) en cas de déplacement du tronçon (4) par rapport au support (10), suivant l'axe (A) de l'arbre de direction (3), du à un choc subi par le véhicule automobile. 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement (26, 28) sont prévus sous la forme de reliefs complémentaires solidaires du tronçon (4) et du support (10). 3.- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les 20 moyens d'accouplement (26, 28) comprennent des dents (36, 40) formées sur l'un du tronçon (4) et du support (10), et des logements (46) complémentaires formés sur l'autre parmi le tronçon (4) et le support (10). 4.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon (4) est monté mobile suivant l'axe (A) par rapport au support (10) pour permettre le réglage de la position d'un volant de direction (8) fixé sur le tronçon (4), le système comprenant des moyens de blocage (23) axial du tronçon (4) dans un position déterminée de réglage, les moyens de blocage (23) permettant un déplacement axial du tronçon (4) 30 par rapport au support (10) en cas de choc. .- Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une butée axiale (30) disposée entre le tronçon (4) et le support (10) pour prévenir, lors du réglage de la position du tronçon (4), le déplacement du tronçon (4) par rapport au support (10) jusqu'à l'engagement des moyens d'accouplement (26, 28), et permettre, en cas de choc, le déplacement axial du tronçon (4) par rapport au support (10) jusqu'à l'engagement des moyens d'accouplement (26, 28). 6.- Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la butée 10 comprend au moins une rondelle (50) d'axe l'axe (A) de l'arbre de direction (3), ondulée dans le sens circonférentiel. 7.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon (4) est monté sur une première partie (12) du support (10) reliée à une deuxième partie (14) du support (10) par un dispositif de dissipation d'énergie (16) permettant, en cas de choc, le déplacement axial des première (12) et deuxième (14) parties l'une par rapport à l'autre avec une dissipation d'énergie. 20 8.-Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tronçon (4) est monté sur la première partie (12) de façon que, en cas de choc, l'arbre de direction (4) se déplace axialement par rapport au support (10) sous un effort axial supérieur à un premier seuil déterminé, le dispositif de dissipation d'énergie (16) étant prévu pour permettre le déplacement axial des première (12) et deuxième (14) l'une par rapport à l'autre sous un effort axial dépassant un deuxième seuil déterminé supérieur au premier seuil déterminé. 9.- Système selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le 30 tronçon (4) est un premier tronçon de l'arbre de direction (3), qui comprend un deuxième tronçon (6) coaxial au premier tronçon (4), les premier (4) etdeuxième (6) tronçon étant montés coulissants l'un par rapport à l'autre suivant l'axe (A) de l'arbre de direction (3), et liés en rotation autour de l'axe (A) de l'arbre de direction (3), le deuxième tronçon (6) étant monté rotatif sur la deuxième partie (14) du support (10). 10.- Véhicule automobile comprenant une système de colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes.