Brevet FR2915949A1 — publié le 20081114

Ensemble de direction d'un véhicule automobile La présente invention concerne un ensemble de direction d'un véhicule automobile. La figure 1 représente de façon schématique un ensemble connu de direction de véhicule automobile. Cet ensemble comprend une colonne de direction 91 à une extrémité de laquelle est solidarisé un volant de direction 92. La colonne de direction 91 est montée à rotation sur une structure fixe 93 du véhicule au moyen de roulements 94, par exemple du type à billes. Le volant 92 est formé d'un anneau 95 destiné à être tenu par un conducteur et disposé autour d'une partie centrale 96 du volant, couramment dénommée moyeu central du volant de direction. Le moyeu central 96 du volant 92 est agencé afin de rester fixe pendant que le volant 92 est libre en rotation avec la colonne de direction 91. Le moyeu central fixe 96 comporte une bague centrale 97 dans laquelle est montée à rotation l'extrémité de la colonne de direction 91 au moyen d'un roulement 98, par exemple du type à billes. Le moyeu central 96 peut recevoir des moyens fonctionnels tels qu'un sac gonflable et des commandes pouvant être actionnées manuellement, comme par exemple des commandes de régulation de la vitesse, de la radio, de passage et de sélection des vitesses. L'immobilisation du moyeu central 96 est ici réalisée par un ressort 99 en appui entre d'une part la structure 93 du véhicule et d'autre part le moyeu central 96 ; le ressort 99 étant monté coaxialement à la colonne de direction 91. Le volant de direction 92 est solidairement fixé à la colonne de direction 91 au moyen d'une platine 910, ladite platine 910 du volant 92 s'étendant entre deux spires du ressort 99. La platine 910 glisse ainsi entre les spires du ressort lors de la rotation du volant de direction 92. Ce ressort 99 doit présenter des caractéristiques particulières telles qu'il doit être très raide en torsion axiale et très souple en compression axiale. Ces caractéristiques conduisent à réaliser un ressort hélicoïdal à spires plates où chaque spire a une section rectangulaire d'une épaisseur suivant la direction de l'axe des spires très inférieure à sa hauteur dans la direction perpendiculaire à cet axe, afin d'augmenter le rapport entre les deux raideurs. A titre d'exemple, le rapport entre l'épaisseur et la hauteur d'une spire peut être compris entre 1/5 et 1/20. Un tel ressort ne permet pas une fabrication en continu contrairement aux ressorts hélicoïdaux classiques et, par conséquent, est très difficile à réaliser et est coûteux. En outre, le passage des fils électriques associés aux nombreux organes de commande du moyeu central 96 n'est pas pratique dans un ensemble de direction pourvu d'un tel ressort 99. Enfin, la présence de ce ressort particulier rend l'ensemble de direction encombrant axialement. La présente invention a pour but de palier les inconvénients ci-dessus de l'ensemble de direction connu 25 d'un véhicule. A cet effet, l'invention propose un ensemble de direction d'un véhicule comprenant une colonne de direction montée à rotation sur un élément de structure du véhicule, un volant de direction couplé en rotation 30 avec ladite colonne par des moyens de couplage, et un moyeu central monté rotatif par rapport audit volant, caractérisé en ce que les moyens de couplage en rotation du volant et de la colonne comprennent : - deux parties coaxiales, une partie externe 35 solidaire du volant et montée à rotation relativement à la structure et au moyeu central, et une partie interne solidaire en rotation de la colonne de direction ; un ressort hélicoïdal logé dans la partie externe coaxialement à la colonne de direction et immobilisé en translation entre la structure et le moyeu central ; et - une pièce d'accouplement en rotation des parties externe et interne, ladite pièce étant en prise avec les spires du ressort disposé entre les deux parties des moyens de couplage, de manière qu'une rotation du volant entraîne une rotation de la colonne de direction par l'intermédiaire de la pièce, ladite pièce effectuant un mouvement hélicoïdal entre les spires du ressort le long de celui-ci. De préférence, la pièce d'accouplement est une couronne dentée extérieurement et intérieurement en engrènement respectivement avec des cannelures internes de la partie externe du moyeu et des cannelures externes de la partie interne du moyeu. La couronne comprend une rainure arquée coaxiale à l'axe de révolution de la couronne et s'étendant d'un flanc à l'autre de la couronne en traversant son épaisseur à la manière d'une hélice dans laquelle est engagée une spire du ressort. La rainure se décompose en trois portions successives . une première portion formée sur une face de la couronne suivant un secteur d'angle prédéterminé, dont la profondeur est croissante jusqu'à une extrémité de sorte que la rainure traverse la couronne à cette extrémité ; une deuxième portion traversant la couronne de part en part suivant un secteur d'angle prédéterminé, entre l'extrémité de la première portion et l'extrémité opposée ; et une troisième portion formée sur la face opposée de la couronne suivant un secteur d'angle prédéterminé, dont la profondeur est décroissante entre l'extrémité de la deuxième portion et l'extrémité opposée. Les fonds des première et troisième portions de rainure sont inclinés relativement à l'axe de révolution de la couronne. La rainure arquée s'étend d'une extrémité à l'autre 5 au travers de la couronne et suivant un secteur d'environ 2700. La partie interne du moyeu est constituée par un manchon amoviblement fixé en bout de la colonne de direction. 10 Les cannelures des deux parties du moyeu s'étendent sur une longueur approximativement égale à celle du ressort. Les cannelures des deux parties du moyeu comprennent un revêtement antifriction du type téflon. 15 L'invention vise également un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ensemble de direction tel que défini précédemment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci 20 apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement un 25 ensemble de direction pour véhicule conforme à l'art antérieur ; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble de direction conforme à l'invention ; la figure 3 est une vue suivant la flèche III de 30 la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe semblable à celle de la figure 2 et représentant le volant de direction braqué au maximum dans un sens déterminé ; - la figure 5 est une vue en coupe semblable à 35 celle de la figure 4 et représentant le volant de direction braqué au maximum dans le sens opposé ; - la figure 6 est une vue en perspective d'une pièce d'accouplement faisant partie de l'ensemble de direction de l'invention ; et la figure 7 est une vue en section suivant la 5 ligne brisée VII-VII de la figure 6. L'ensemble de direction pour véhicule automobile tel que représenté aux figures 2 à 5 comprend une colonne de direction 1 montée à rotation sur le bâti ou un élément de structure 2 du véhicule par des roulements non 10 représentés. Un volant de direction 3, partiellement représenté, est solidarisé en rotation à l'extrémité de la colonne de direction 1 comme on le verra ultérieurement. Le volant de direction 3 comprend un moyeu central 15 5 monté rotatif par rapport au dit volant 3 de sorte que ledit moyeu central reste fixe lors de la rotation du volant de direction 3. Un ressort hélicoïdal 4 est monté coaxialement à l'axe longitudinal X, X' de la colonne de direction 1 en 20 étant immobilisé en translation et en rotation entre la structure 2 du véhicule et le moyeu central 5 du volant 3. Ce moyeu central fixe 5 peut recevoir un sac gonflable et diverses commandes destinées à être actionnées manuellement. 25 Ainsi, le ressort 4 a l'une de ses spires extrêmes en appui contre la structure 2 du véhicule et sa spire extrême opposée en appui contre le moyeu central 5. L'ensemble de direction comprend des moyens de couplage 6 en rotation du volant de direction 3 et de la 30 colonne de direction 1. Ces moyens de couplage 6 comportent deux parties concentriques . - une partie externe cylindrique 7, formant une bague solidaire du volant 3, montée à rotation sur la structure 35 2 et le moyeu central 5 par des roulements à billes 8, et - une partie interne 9, formant un manchon solidaire en rotation de la colonne de direction 1, fixée en bout de la colonne de direction 1 coaxialement à celle-ci. Les roulements 8 sont fixés sur la structure 2 et le moyeu central 5 par sertissage, mais ils peuvent être montés différemment, par exemple par des circlips. La partie externe 7 présente des cannelures internes 10 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal XX' de la colonne de direction 1. La partie interne 9 présente sur sa périphérie externe des cannelures 11 s'étendant également parallèlement à l'axe longitudinal XX' de la colonne 1. Les cannelures 10, 11 des parties 7, 9 des moyens de couplage 6 sont situées à l'aplomb du ressort 4 et s'étendent sur une longueur approximativement égale à celle du ressort. Les moyens de couplage 6 comprennent en outre une couronne 12 assurant l'accouplement en rotation des deux parties externe 7 et interne 9 desdits moyens de couplage 6. Cette couronne 12 présente une denture externe et une denture interne engrenant respectivement avec respectivement avec les cannelures internes 10 de la partie externe 7 et les cannelures externes 11 de la partie interne 9 des moyens de couplage 6. La couronne 12 est en prise avec les spires du ressort 4 qui est disposé entre les deux parties 7, 9 des moyens de couplage 6. A cet effet, la couronne 12 comprend une rainure arquée 13 coaxiale à l'axe de révolution de la couronne 12 et s'étendant d'un flanc à l'autre de la couronne 12 en traversant son épaisseur à la manière d'une hélice dans laquelle est engagée une spire du ressort 4. Comme cela ressort mieux des figures 3, 6 et 7, la rainure 13 est creusée dans un flanc correspondant de la couronne 12 de plus en plus profondément à partir d'une de ses extrémités 13a pour traverser complètement l'épaisseur de la couronne 12 et ressortir dans le flanc opposé de la couronne 12 en ayant une profondeur de moins en moins importante jusqu'à déboucher sur l'autre flanc de la couronne 12 à son extrémité opposée 13b. La rainure 13 se décompose ainsi en trois portions 5 successives . une première portion 131 formée sur une face 12a de la couronne 12 suivant un secteur d'angle prédéterminé, dont la profondeur est croissante entre la première extrémité 13a de la rainure 13 jusqu'à être 10 égale à l'épaisseur de la couronne 12, de sorte que la rainure 13 traverse la couronne 12 à l'extrémité 13c de la première portion 131 opposée à la première extrémité 13a ; - une deuxième portion 132 traversant la couronne 15 12 de part en part suivant un secteur d'angle prédéterminé, entre l'extrémité 13c de la première portion 131 et l'extrémité 13d opposée ; et - une troisième portion formée sur la face 12b opposée de la couronne 12 suivant un secteur d'angle 20 prédéterminé, dont la profondeur est décroissante entre l'extrémité 13d de la deuxième portion 132 et la deuxième extrémité 13b de la rainure 13. De préférence, la rainure arquée 13 s'étend d'une extrémité 13a à l'autre 13b au travers de la couronne 12 25 suivant un secteur d'environ 270 ; cet angle n'étant pas limitatif pour mettre en oeuvre l'invention. De la sorte, la couronne 12 est en prise dans le ressort 4 et peut se déplacer le long du ressort dans un sens ou dans l'autre parallèlement à l'axe XX' en suivant les spires de ce 30 ressort ; ledit ressort 4 traversant la couronne 2 au niveau de la deuxième portion 132 de la rainure 13.. Les fonds des première 131 et troisième 132 portions de rainure 13 sont inclinés relativement à la direction XX' de manière à faciliter le déplacement dans 35 un sens ou dans l'autre de la couronne 12 le long du ressort 4. Le manchon 9 des moyens de couplage 6 est fixé en bout de la colonne de direction 1 par une vis de fixation 14 enserrant une collerette interne 9a du manchon 9 entre la tête de la vis 14 et l'extrémité d'une douille 15 solidaire en rotation de l'extrémité tubulaire la de la colonne de direction 1 d'une part et du manchon 9 d'autre part. Avantageusement, la douille 15 est montée en force à l'intérieur d'une partie du manchon 9 ou le manchon 9 est surmoulé autour de la douille 15. De plus, l'extrémité la de la colonne de direction 1 est montée à l'intérieur la douille 15 et coopère en rotation avec ladite douille 15 au moyens de cannelures ménagées à la fois dans la douille 15 et sur cette extrémité la ; ladite extrémité la pouvant présenter une portion tronconique afin de garantir diminuer le jeu entre la colonne 1 et la douille la. De la sorte, au besoin, le manchon 9 peut être démonté de l'extrémité de la colonne de direction 1. Le fonctionnement de l'ensemble de direction 20 ressort déjà de la description qui précède et va être maintenant expliqué. Lorsque le volant 3 est tourné dans le sens indiqué par la flèche F en figure 2 à partir d'une position médiane de la couronne 12 relativement au ressort 4, la 25 colonne de direction 1 est entraînée en rotation dans le sens correspondant par l'intermédiaire des parties externe 7 et interne 9 et de la couronne 12 des moyens de couplage 6. Lors de la rotation du volant 3, la couronne 12 effectue un mouvement sensiblement hélicoïdal, la 30 rotation de la couronne 12 se traduisant par une translation concomitante parallèlement à l'axe XX' imposé par les spires du ressort 4. De la sorte, lors de la rotation du volant 3 et donc de la rotation de la couronne 12, la couronne 12 coulisse le long des 35 cannelures 10 et 11. Le déplacement de la couronne 12 le long du ressort 4 s'effectue jusqu'à une position axiale à l'extrémité du ressort représentée en figure 4 et correspondant à un angle de braquage maximum du volant 3. Lorsque le volant 3 est tourné dans le sens contraire à celui de la flèche F, la colonne de direction tourne dans le même sens par l'intermédiaire des parties externe 7 et interne 9 et de la couronne 12 qui se déplace axialement le long du ressort 4 en direction opposée à celle de la figure 4 pour arriver à une position d'extrémité de ce ressort représentée en figure 5 et correspondant à un angle de braquage maximum du volant opposé à celui de la figure 4. La couronne 12 peut se déplacer le long des cannelures 10, 11 avec un minimum de frottement en les réalisant par surmoulage d'un matériau anti-friction, tel que du téflon, ou en les adaptant sous forme de glissières à billes. Avec de tels moyens de couplage 6 en rotation du volant et de la colonne de direction 1, le ressort 4 est avantageusement un ressort hélicoïdal de conception classique (contrairement à un ressort hélicoïdal à spires plates tels que décrit dans le préambule), dans lequel circule des câbles électriques afin de relier les organes de commande disposés à l'intérieur du moyen central au reste du véhicule. En outre, l'ensemble de direction de l'invention, en utilisant une couronne constituant une pièce centrale mobile en translation le long du ressort fixe dans le moyeu du volant, a pour avantage par rapport à l'ensemble de direction connu où on autorise une translation du ressort, de nécessiter une longueur d'implantation L plus faible dans le moyeu. Dans ces conditions, cette disposition se traduit par un ensemble de direction moins encombrant axialement que les ensembles de direction connus. REVENDICATIONS 1. Ensemble de direction d'un véhicule comprenant une colonne de direction (1) montée à rotation sur un élément de structure (2) du véhicule, un volant de direction (3) couplé en rotation avec ladite colonne (1) par des moyens de couplage (6), et un moyeu central (5) monté rotatif par rapport audit volant (3), caractérisé en ce que les moyens de couplage (6) en rotation du volant (3) et de la colonne (1) comprennent : - deux parties coaxiales (7,9), une partie externe (7) solidaire du volant (3) et montée à rotation relativement à la structure (2) et au moyeu central (5), et une partie interne (9) solidaire en rotation de la colonne de direction (1) ; - un ressort hélicoïdal (4) logé dans la partie externe (7) coaxialement à la colonne de direction (1) et immobilisé en translation entre la structure (2) et le moyeu central (5) ; et - une pièce (12) d'accouplement en rotation des parties externe (7) et interne (9), ladite pièce (12) étant en prise avec les spires du ressort (4) disposé entre les deux parties (7,9) des moyens de couplage (6), de manière qu'une rotation du volant (3) entraîne une rotation de la colonne de direction (1) par l'intermédiaire de la pièce (12), ladite pièce (12) effectuant un mouvement hélicoïdal entre les spires du ressort (4) le long de celui-ci. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'accouplement (12) est une couronne dentée extérieurement et intérieurement en engrènement respectivement avec des cannelures internes (10) de la partie externe (7) du moyeu (6) et des cannelures externes (11) de la partie interne (9) du moyeu (6). 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couronne (12) comprend une rainure arquée (13) coaxiale à l'axe de révolution de lacouronne et s'étendant d'un flanc à l'autre de la couronne (12) en traversant son épaisseur à la manière d'une hélice dans laquelle est engagée une spire du ressort (4). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rainure (13) se décompose en trois portions successives . une première portion (131) formée sur une face (12a) de la couronne (12) suivant un secteur d'angle prédéterminé, dont la profondeur est croissante jusqu'à une extrémité (13c) de sorte que la rainure (13) traverse la couronne (12) à cette extrémité (13c) ; - une deuxième portion (132) traversant la couronne (12) de part en part suivant un secteur d'angle prédéterminé, entre l'extrémité (13c) de la première portion (131) et l'extrémité (13d) opposée ; et - une troisième portion formée sur la face (12b) opposée de la couronne (12) suivant un secteur d'angle prédéterminé, dont la profondeur est décroissante entre l'extrémité (13d) de la deuxième portion (132) et l'extrémité (13b) opposée. 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fonds des première (131) et troisième (132) portions de rainure (13) sont inclinés relativement à l'axe de révolution de la couronne (12). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la rainure arquée (13) s'étend d'une extrémité à l'autre au travers de la couronne (12) et suivant un secteur d'environ 270 . 7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie interne (9) du moyeu est constituée par un manchon amoviblement fixé en bout de la colonne de direction (1). 8. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les cannelures (10,11) des deux parties (7,9) du moyeu (6) s'étendent sur une longueur approximativement égale à celle du ressort (4). 9. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les cannelures (10,11) des deux parties (7,9) du moyeu (6) comprennent un revêtement antifriction du type téflon. 10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ensemble de direction tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.