Brevet FR2921328A1 — publié le 20090327

"Ensemble de direction de véhicule". La présente invention est relative à un ensemble de direction de véhicule. Un ensemble de direction de véhicule connu est représenté à la figure 1. Cet ensemble comporte un volant 12 solidaire d'un arbre 14 de colonne de direction mobile à rotation dans un support 16, par exemple par l'intermédiaire de roulements 18, prévu pour être solidaire d'un élément de structure du véhicule. A proximité du volant, l'ensemble comporte un moyeu fixe 20 relié d'une part à l'arbre 14 par l'intermédiaire d'un palier tournant 22 et d'autre part au support 16 par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal 30 entre les spires duquel au moins une branche 32 du volant 12 est montée tournante, ladite branche 32 étant rigidement liée à l'arbre 14. Le ressort 30 est monté de façon à entourer l'arbre 14 en ayant une première extrémité 24A solidaire en appui contre le support 16 de la colonne 12 et une seconde extrémité 24B en appui contre le moyeu 20. Le volant 12 comporte une jante 34 destinée à être manipulée à rotation entre deux positions extrêmes, à savoir une position de butée droite quand le volant est tourné à fond dans un sens horaire et une position de butée gauche quand le volant est tourné à fond dans un sens antihoraire. La branche 32 traverse un espace délimité par deux spires consécutives du ressort 30, ces deux spires consécutives étant situées sensiblement à mi-longueur du ressort lorsque le volant est en position de point milieu qui correspond à une médiane entre ses positions extrêmes de rotation. Lorsque le volant tourne, la branche 32 glisse le long des spires du ressort 30 de façon que lorsque le volant est sensiblement dans ses positions extrêmes de rotation, au moins une spire est étirée et les autres spires sont comprimées, le ressort maintenant le moyeu 20 fixe, c'est-à-dire non tournant. Les documents FR2891884 et US4541301 décrivent de tels ensembles de direction. Dans un des modes de réalisation d'ensemble de direction de véhicule divulgué dans le document US4541301, le ressort comporte à chacune de ses extrémités un tronçon sensiblement parallèle à son axe. Les tronçons du ressort sont engagés dans un alésage correspondant du support et du moyeu, au détriment de l'encombrement axial de l'ensemble. Les tronçons et les alésages doivent donc avoir une longueur suffisante pour éviter tout démontage accidentel lorsque le volant est en position extrême de rotation. Selon le document FR2891884, les extrémités du ressort sont fixées au support et au moyeu. Dans ce cas, l'inconvénient est que, lorsque le volant est dans une position extrême de rotation, la spire étirée peut être sollicitée jusqu'à perdre au moins en partie sa caractéristique d'élasticité ou jusqu'à ce que sa fixation par rapport au support ou au moyeu se dégrade. La présente invention a notamment pour but de palier ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de direction de véhicule comportant un volant dont au moins une branche est solidaire d'un arbre de colonne de direction mobile à rotation dans un support prévu pour être relié à un élément de structure du véhicule et, à proximité du volant, un moyeu fixe relié d'une part à l'arbre par l'intermédiaire d'un palier tournant et d'autre part au support par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal entre des spires duquel la branche du volant est montée tournante. Le ressort est monté comprimé entre le moyeu et le support lorsque le volant est dans une position médiane entre des positions extrêmes de rotation dans un sens horaire ou dans un sens antihoraire. Grâce à ces dispositions, l'ensemble de direction selon l'invention est compact du fait qu'il peut avoir un ressort dont le nombre de spires est minimum. De plus l'ensemble de direction selon l'invention a sa résistance et sa masse optimisées, en particulier au niveau de la liaison entre le ressort, le moyeu et le support. Dans divers modes de réalisation de l'ensemble de direction selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes . - le ressort a une section transversale rectangulaire ; - le pas moyen des spires du ressort lorsqu'il est monté comprimé entre le moyeu et le support est sensiblement égal à la moitié du pas de ses spires lorsqu'il est dans un état détendu à partir duquel il est monté comprimé entre le moyeu et le support ; - le pas des spires du ressort comprimé est sensiblement de 6 millimètres lorsque le volant est dans la position médiane ; - une extrémité avant du ressort est fixée sur le support et une extrémité arrière du ressort est fixée sur 20 le moyeu ; - le ressort est monté comprimé entre deux surfaces du moyeu et du support distantes sensiblement de 45 millimètres ; - le ressort comporte sept spires. 25 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : 30 - la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble connu de direction de véhicule comportant un moyeu fixe ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un ensemble de direction de véhicule à moyeu fixe selon l'invention ; 35 - la figure 3A est une représentation schématique d'un ressort d'un ensemble de direction de véhicule dans lequel des branches d'un volant sont en position médiane de rotation entre une position extrême de rotation dans un sens horaire et une position extrême de rotation dans un sens antihoraire ; - la figure 3B est une représentation schématique d'un ressort d'un ensemble de direction de véhicule dans lequel des branches du volant sont dans une position extrême de rotation dans un sens horaire ; - la figure 3C est une représentation schématique d'un ressort d'un ensemble de direction de véhicule dans lequel des branches du volant sont dans une position extrême de rotation dans un sens antihoraire ; - la figure 4 est une section radiale de deux spires consécutives d'un ressort d'un ensemble de direction de véhicule à moyeu fixe selon l'invention ; - la figure 5 est une section radiale d'un moule de surmoulage d'une gaine autour d'une âme du ressort d'un ensemble de direction de véhicule à moyeu fixe selon l'invention ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un bloc 20 prismatique transversalement en secteur angulaire du moule de la figure 5 ; et - la figure 7 est une représentation schématique partielle de dessus du ressort et de blocs du moule de la figure 5. 25 Dans la description qui va suivre concernant le mode de réalisation de l'ensemble de direction selon l'invention représenté aux figures 2 à 7, des références identiques à celles de la figure 1 illustrant l'état de la technique sont utilisées pour les éléments identiques 30 ou similaires. Comme représenté à la figure 2, le support 16 comporte une partie sensiblement tubulaire 16A d'axe A et un flasque radial 16B raccordé extérieurement à l'extrémité arrière de la partie tubulaire. 35 Seul un manchon d'extrémité arrière de l'arbre 14 de colonne de direction est représenté à la figure 2. Le reste de l'arbre 14 et les roulements 18 situés entre l'arbre et le support 16 ne sont pas représentés. Le volant comporte une partie centrale sensiblement tubulaire 12A et deux branches 32 raccordées extérieurement au milieu de la partie tubulaire 12A. Une vis 36 d'axe A assure la fixation de la partie tubulaire 12A du volant sur l'arbre 14, lui-même d'axe A, un manchon 140 étant interposé entre ledit arbre 14 et ladite partie tubulaire 12A. Un palier 22 constitué par deux roulements à billes est disposé à l'extrémité arrière de la partie centrale tubulaire 12A du volant, entre cette partie et un manchon 40 d'axe A du moyeu 20. Le manchon 40 comporte une aile avant 42 s'étendant radialement par exemple sur 180 degrés. A l'opposé de l'aile 42, le moyeu 20 comporte une plaque arrière 44 annulaire qui est vissée sur le manchon central 40. La plaque 44 du moyeu 20 peut supporter un module de coussin gonflable de sécurité et/ou un module interfaces de commande d'équipements du véhicule. Selon l'invention, le ressort 30 est disposé comprimé entre une surface plane arrière du flasque 16B du support 16 et une surface plane avant de l'aile 42 du moyeu 20, autour de la partie tubulaire 12A du volant 12. Dans le cas présent, le ressort 30 comporte sept spires dont les faces d'extrémité avant et arrière au contact des surfaces susmentionnées qui sont distantes sensiblement de 45 millimètres. Le ressort 30 est constitué par une âme métallique 30 50 recouverte par une gaine 52 en matière plastique (figure 4). Les spires du ressort 30 ont une section transversale rectangulaire. Le ressort a une forte raideur en torsion autour de l'axe A et une souplesse importante en compression 35 axiale. A cet effet, l'âme 50 comporte des spires plates, ou de faible épaisseur, c'est-à-dire ayant une section rectangulaire dont le long côté est orienté radialement par rapport à l'axe du ressort. A titre d'ordre de grandeur, le rapport de longueur du grand et du petit côté de la section de ces spires est de l'ordre de un vingtième à un cinquième. Les spires sont formées par exemple à partir de rondelles fendues, déformées axialement et raccordées les unes aux autres par soudage, comme décrit par exemple dans la demande de brevet FR2878770. L'extrémité avant du ressort 30 est fixée sur le flasque arrière 16B du support 16, par exemple par vissage ou par tout autre mode de fixation équivalent. L'extrémité arrière du ressort 30 est fixée sur l'aile 42 du moyeu 20, ici par vissage de vis 46. En position médiane de rotation du volant 12 entre une position extrême de rotation à fond dans un sens horaire et une position extrême de rotation à fond dans un sens antihoraire, le volant n'étant donc au point milieu, c'est-à-dire ni braqué à gauche, ni braqué à droite, comme représenté à la figure 2 et schématisé également à la figure 3A, le pas des spires est sensiblement de 6,4 millimètres pour que les branches 32 du volant 12 puissent traverser l'espace délimité par deux spires consécutives du ressort et puissent glisser entre les spires quand le volant est tourné dans le sens horaire pour diriger le véhicule à droite ou dans le sens antihoraire pour diriger le véhicule à gauche. Pendant que le volant tourne, le moyeu est fixe par rapport au support 16 et par rapport à la planche de bord. En effet, le moyeu 20 est maintenu par rapport au support 16 par le ressort 30 qui présente une forte raideur en torsion et le palier 22 permet la rotation mutuelle de l'arbre 14 et du moyeu 20. Avantageusement, le module d'interface et/ou le module de coussin gonflable de sécurité sont maintenus dans une position fixe lorsque le volant est manoeuvré en rotation pour que les interfaces et/ou coussin gonflable soient placés de façon favorable par rapport au conducteur. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3B, quand le volant est tourné à fond à droite, une seule spire avant 30B est interposée entre les branches 32 et le flasque 16B du support 16, de sorte que le pas de la spire avant 30B est de 22 millimètres et que le pas de chacune des autres spires est de 4 millimètres. De même, comme représenté à la figure 3C, quand le volant est tourné à fond à gauche, une seule spire arrière 30C est interposée entre les branches 32 et l'aile 42 du moyeu 20, de sorte que le pas de la spire arrière 30C est de 22 millimètres et que le pas de chacune des autres spires est de 4 millimètres. Dans ces configurations, les spires 30B et 30C sont détendues alors que les autres spires sont comprimées. Avant son montage au sein de l'ensemble de direction 10, le ressort 30 est au repos en étant détendu et en ayant des spires dont le pas est de 13 millimètres. Ainsi, avantageusement, comme le ressort est comprimé lorsqu'il est monté entre le flasque 16B du support 16 et l'aile 42 du moyeu 20 alors que le volant est dans une position médiane, toutes ses spires sont comprimées pendant une certaine course angulaire du volant à partir de sa position de point milieu qui correspond à sa position médiane entre des positions extrêmes de rotation dans un sens horaire ou dans un sens antihoraire. Seules les deux spires avant et arrière du ressort peuvent être étirées lors de la course angulaire du volant. Au maximum, cet étirement est de 9 millimètres quand le pas de la spire 30B et celui de la spire 30C est de 22 millimètres, ce qui permet d'éviter une sollicitation risquant d'affecter les propriétés d'élasticité du ressort et la fixation du ressort sur le flasque 16B ou sur l'aile 42. Ainsi, par rapport à un ensemble de direction classique dans lequel le ressort n'est pas comprimé après son montage alors que le volant est en position de point milieu, la solution selon l'invention permet : - de réduire le nombre de spires, au bénéfice de son poids et de son encombrement, et/ou -de réduire la sollicitation en extension des spires quand le volant est proche de ses positions extrêmes de rotation, au bénéfice de sa fiabilité et/ou - de réduire la section transversale ou longitudinale du ressort, au bénéfice de son poids et de son encombrement. Le pas de 13 millimètres des spires du ressort 30 10 détendu avant montage est aussi favorable à la fabrication du ressort. D'une part, est facilité le soudage des rondelles déformées lorsqu'elles sont assemblées comme décrit ci-dessus, un écartement de 13 millimètre entre des spires 15 de l'âme étant suffisant pour le passage d'une tête de soudure et de mors de maintien. D'autre part, le surmoulage de la gaine 52 sur l'âme 50 est facilité. En effet, la gaine 52 des spires est surmoulée sur l'âme 50 dans un moule comportant des 20 blocs mobiles 60 (figures 6 et 7) qui ont une section transversale tronconique et qui forment des peignes entre les dents 62 desquels l'âme 50 est insérée avant moulage et après avoir disposé l'âme autour d'un bloc fixe 64, l'extrémité de chaque dent 62 du peigne étant emboîtée 25 dans une rainure 66 du bloc fixe 64 pour fermer le moule avant surmoulage. Comme représenté aux figures 4 et 6, pour un pas P1 de 13 millimètres et pour une gaine d'épaisseur totale P2 de 4 millimètres, l'écartement P3 des faces en regard de la gaine de deux spires 30 consécutives permet d'utiliser des blocs de moule plus résistants car l'écartement entre deux dents étant égale à P2 et l'épaisseur de chaque dent étant égale à P3, le moule est d'autant plus robuste que la valeur de P3 est importante. 35 Un avantage supplémentaire de l'ensemble de direction selon l'invention est qu'il est compact du fait qu'il peut avoir un ressort dont le nombre de spires est minimum, tout en ayant une résistance optimisée. REVENDICATIONS 1. Ensemble de direction de véhicule comportant un volant (12) dont au moins une branche (32) est solidaire d'un arbre (14) de colonne de direction mobile à rotation dans un support (16) prévu pour être relié à un élément de structure du véhicule et, à proximité du volant, un moyeu fixe (20) relié d'une part à l'arbre (14) par l'intermédiaire d'un palier (22) tournant et d'autre part au support (16) par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal (30) entre des spires duquel la branche (32) du volant (12) est montée tournante, caractérisé en ce que le ressort (30) est monté comprimé entre le moyeu (20) et le support (16) lorsque le volant (12) est dans une position médiane entre des positions extrêmes de rotation dans un sens horaire ou dans un sens antihoraire. 2. Ensemble de direction de véhicule selon la revendication 1, dans lequel le pas moyen des spires du ressort (30) lorsqu'il est monté comprimé entre le moyeu (20) et le support (16) est sensiblement égal à la moitié du pas de ses spires lorsqu'il est dans un état détendu à partir duquel il est monté comprimé entre le moyeu (20) et le support (16). 3. Ensemble de direction de véhicule selon la revendication 2, dans lequel le pas des spires du ressort (30) comprimé est sensiblement de 6 millimètres lorsque le volant (12) est dans la position médiane. 4. Ensemble de direction de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ressort (30) a une section transversale rectangulaire. 5. Ensemble de direction de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une extrémité avant du ressort (30) est fixée sur le support (16) et une extrémité arrière du ressort (30) est fixée sur le moyeu (20). 6. Ensemble de direction de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ressort (30) est monté comprimé entre deux surfaces du moyeu (20) et du support (16) distantes sensiblement de 45 millimètres. 7. Ensemble de direction de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ressort (30) comporte sept spires.