Brevet FR2933363A1 — publié le 20100108

DISPOSITIF DE DIRECTION EN PARTICULIER POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UN VOLANT DE DIRECTION FIXE EN HAUT D'UN ARBRE DE DIRECTION La présente invention concerne un dispositif de direction pour véhicule automobile, comprenant un arbre de direction comportant des joints d'articulation. Le volant de direction manoeuvré par le conducteur, est fixé en haut de l'arbre de direction pour exercer dessus une rotation transmise à un boîtier de direction situé à son extrémité inférieure, ce boîtier appliquant sur les deux roues avant un angle de braquage pour assurer la direction du véhicule. Le boîtier de direction peut comporter une crémaillère pour transformer la rotation du volant en un mouvement transversal de braquage des roues, ou d'autres systèmes réalisant une transformation de mouvement similaire. L'arbre de direction comporte généralement suivant son axe, deux angles successifs, l'un étant situé à sa base, proche de la liaison de l'arbre sur le boîtier, l'autre un peu plus haut dans l'habitacle. Des joints d'articulation du type cardan transmettent habituellement la rotation au niveau de ces angles. Avec deux angles successifs sensiblement de même valeur, et en disposant judicieusement ces joints de cardan, on obtient une transmission du mouvement de rotation par l'arbre de direction qui reste homocinétique, ce qui facilite la conduite du véhicule. Les angles formés par la colonne de direction permettent d'ajuster l'inclinaison du volant indépendamment de la position du boîtier de direction. Ils permettent aussi d'assurer la sécurité du conducteur en cas de choc important sur l'avant du véhicule. En cas de recul du boîtier de direction, l'arbre de direction peut se déformer plus facilement en limitant le recul du volant dans l'habitacle. Pour pouvoir réaliser différentes implantations du volant dans l'habitacle à partir d'une même plateforme standard, à différentes hauteurs notamment en fonction des types de véhicule à réaliser, on peut utiliser un arbre de direction comportant un tronçon intermédiaire situé entre les deux angles, qui est télescopique. Ce tronçon intermédiaire peut comprendre des cannelures axialement coulissantes, pour réaliser de manière simple différentes longueurs. Un tel dispositif est présenté notamment dans le document US-A1-20060162989, qui décrit un volant dont la position est réglable, le tronçon intermédiaire de la colonne de direction étant télescopique pour s'adapter aux réglages du volant. Un inconvénient principal de cette colonne de direction est qu'un déplacement notable du volant pour réaliser par exemple différentes implantations en hauteur, entraîne un changement des angles de l'arbre de direction, les joints de cardan ne travaillent alors plus dans les mêmes conditions et la transmission du mouvement peut ne plus être homocinétique. Pour garder une transmission de mouvement homocinétique, on pourrait disposer des joints de cardan doubles qui sont homocinétiques quelque soit l'angle formé. Mais cette solution est plus encombrante, et comporte une masse et un coût plus élevés. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution simple permettant de réaliser avec un arbre de direction standard différentes positions du volant tout en gardant un mouvement homocinétique. Elle propose à cet effet un dispositif de direction en particulier pour véhicule automobile, comportant un volant de direction fixé en haut d'un arbre de direction, pour transmettre une rotation à un boîtier de direction comprenant un arbre court d'entraînement, cet arbre de direction comportant deux joints d'articulation encadrant un tronçon intermédiaire, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement du boîtier est prolongé par une rallonge inférieure restant alignée suivant un même axe, qui se raccorde au tronçon intermédiaire par un des joints d'articulation. Un avantage essentiel du dispositif de direction suivant l'invention, est que l'on peut de manière simple en ajoutant la rallonge inférieure entre un boîtier et un arbre de direction standards, disposer le volant à différentes hauteurs tout en gardant un mouvement homocinétique. De plus le dispositif de direction selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon une disposition particulière, l'arbre de direction comporte en tout deux joints de cardan, un premier joint étant lié d'une part à un tronçon supérieur qui porte directement le volant de direction, et d'autre part au tronçon intermédiaire qui est lui-même relié par le deuxième joint à la rallonge inférieure. Avantageusement, la rallonge inférieure est fixée à l'arbre d'entraînement par un clipsage. La rallonge inférieure peut comporter à son extrémité basse un manchon qui s'emboîte sur l'arbre d'entraînement, cet arbre comportant des rainures axiales qui coopèrent avec des formes correspondantes du manchon pour assurer un entraînement en rotation. Avantageusement, le manchon est verrouillé axialement sur l'arbre d'entraînement par des billes maintenues dans des perçages radiaux du manchon, qui viennent se loger dans une gorge annulaire de cet arbre d'entraînement Les billes peuvent être maintenues dans la gorge annulaire de l'arbre d'entraînement, par une douille coulissante axialement qui enserre ces billes. La douille peut être rappelée axialement dans une position verrouillée par un ressort exerçant une charge permanente. La douille peut être maintenue bloquée en position verrouillée par un bouton de blocage qui est rappelé radialement vers l'extérieur par un ressort de rappel, pour venir dans un perçage correspondant de cette douille et la bloquer axialement. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'une colonne de direction selon l'art antérieur ; - les figures 2a et 2b sont des vues partielles respectivement d'une colonne de direction selon l'art antérieur et d'une autre selon l'invention ; - les figures 3a et 3b sont des vues respectivement en section suivant le plan 3a et en coupe axiale, d'un manchon de raccordement d'une rallonge inférieure à un arbre d'entraînement d'un boîtier ; et - les figures 4a, 4b et 4c sont des vues de détail du fonctionnement du dispositif de verrouillage du manchon de raccordement. La figure 1 présente une colonne de direction 1 comprenant un volant 2 comportant un moyeu fixé à un tronçon supérieur 4 d'un arbre de direction, qui est maintenu et guidé en rotation par un support 6 lié à la caisse du véhicule. L'extrémité basse du tronçon supérieur 4, est reliée par un premier joint de cardan 14 à un tronçon intermédiaire 8, qui est lié lui-même à son extrémité basse par un second joint de cardan 16 à un arbre d'entraînement 18 entrant dans un boîtier de direction 10, pour entraîner une crémaillère transversale 12. Les différents tronçons de l'arbre de direction sont disposés de manière à ce que les angles formés par cet arbre au niveau des centres d'articulation des joints de cardan, V2 pour le premier joint de cardan 14 et V3 pour le second joint de cardan 16, soient sensiblement égaux. De cette manière, et en disposant les joints de cardan 14, 16 suivant des alignements particuliers, on peut réaliser une transmission de mouvement homocinétique par l'arbre de direction. La figure 2a présente une vue de détail d'une colonne de direction 1 suivant l'art antérieur. On notera que dans cette colonne de direction 1, l'arbre d'entraînement 18 du boîtier de direction 10 est court, la partie inférieure du second joint de cardan 16 venant juste au dessus de la tôle de plancher 30, qui est elle-même située très près du boîtier de direction 10. La figure 2b présente une vue de détail d'une colonne de direction 31 selon l'invention. La partie supérieure de la colonne de direction 31 comprenant le tronçon supérieur 4 non représenté, et le tronçon intermédiaire 8 avec ses deux joints de cardan 14, 16 situés aux extrémités, est similaire à celle présentée ci-dessus. Une rallonge inférieure 32 est fixée par un manchon de fixation 34 sur l'arbre d'entraînement 18 du boîtier de direction 10, qui reste aussi similaire à celui présenté ci-dessus, cette rallonge restant en permanence alignée suivant l'axe de l'arbre d'entraînement. De cette manière on peut relever le centre d'articulation V3 du second joint de cardan 16 suivant l'axe de l'arbre d'entraînement 18, ce qui permet aussi de relever le centre d'articulation V2 et la position du volant 2, tout en conservant des angles formés par les joints de cardan 14, 16 permettant de maintenir une transmission de mouvement homocinétique. On peut réaliser ainsi à partir d'une même plateforme contenant un boîtier de direction standard 10, des véhicules comprenant une assise basse, ou une assise haute comme des véhicules monospace, sans modifier les caractéristiques de fonctionnement de la direction. De plus, on garde une colonne de direction 31 qui possède des caractéristiques équivalentes de sécurité, comprenant notamment un tronçon intermédiaire 8 entre les deux joints de cardan 14, 16, cette colonne pouvant absorber des chocs et se déformer en cas d'accident. Les différentes figures 3 et 4 présentent un exemple de manchon de fixation 34 de la rallonge inférieure 32 sur l'arbre d'entraînement 18 du boîtier de direction 10, permettant un montage rapide et sécurisé. L'extrémité basse de la rallonge inférieure 32 comporte un manchon femelle 50 comprenant des saillies axiales internes 52, qui s'emboîtent sur des rainures axiales correspondantes de l'arbre d'entraînement 18 pour assurer un entraînement en rotation. Une douille mobile 54 entoure l'extrémité inférieure du manchon 50, elle peut coulisser axialement entre une position haute de déverrouillage et une position basse de verrouillage, en étant rappelée dans la position de verrouillage par un ressort 58 situé radialement entre deux. Dans la position de déverrouillage présentée figure 4b, la douille 54 comporte une gorge annulaire interne 60 qui se trouve axialement alignée avec des billes 56 maintenues dans des perçages radiaux du manchon 50. De cette manière, les billes 56 peuvent radialement s'écarter et venir sur le diamètre extérieur de l'arbre d'entraînement 18, le manchon 50 peut être introduit axialement sur cet arbre d'entraînement. Quand le manchon 50 arrive dans sa position de montage présentée figure 4a, les billes 56 sont axialement alignées sur une gorge annulaire externe 62 de l'arbre d'entraînement 18, on relâche la douille 54 qui est rappelée vers le bas en position verrouillée par le ressort de rappel 58. Les billes 56 descendent dans la gorge externe 62, et se trouvent bloquées radialement par l'alésage de la douille 54 qui les empêche de ressortir vers l'extérieur. La liaison est rapide à mettre en place par simple clipsage. La douille 54 étant revenue vers le bas, un bouton de blocage 70 placé dans un logement radial du manchon 50, et rappelé radialement vers l'extérieur par un ressort de rappel, vient en face d'un perçage radial correspondant de la douille 54. Sous l'effet de son ressort de rappel, la partie supérieure du bouton de blocage 70 rentre dans le perçage radial de la douille 54, ce qui bloque cette douille axialement. Pour démonter la rallonge inférieure 32, il faut repousser suffisamment le bouton poussoir 70 pour qu'il descende dans son logement du manchon 50 en libérant le perçage radial de la douille 54, pour permettre à cette douille de coulisser axialement. L'assemblage est ainsi sécurisé. Ce type de liaison est rapide à mettre en oeuvre sur une ligne de montage, et il permet facilement de s'assurer que le montage est bien effectué sans risque d'erreur. REVENDICATIONS1 û Dispositif de direction en particulier pour véhicule automobile, comportant un volant de direction (2) fixé en haut d'un arbre de direction, pour transmettre une rotation à un boîtier de direction (10) comprenant un arbre court d'entraînement (18), cet arbre de direction comportant deux joints d'articulation (14, 16) encadrant un tronçon intermédiaire (8), caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (18) du boîtier est prolongé par une rallonge inférieure (32) restant alignée suivant un même axe, qui se raccorde au tronçon intermédiaire par un des joints d'articulation (16). 2 û Dispositif de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de direction comporte en tout deux joints de cardan, un premier joint (14) étant lié d'une part à un tronçon supérieur (4) qui porte directement le volant de direction, et d'autre part au tronçon intermédiaire (8) qui est lui- même relié par le deuxième joint (16) à la rallonge inférieure (32). 3 û Dispositif de direction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la rallonge inférieure (32) est fixée à l'arbre d'entraînement (18) par un clipsage. 4 û Dispositif de direction selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rallonge inférieure (32) comporte à son extrémité basse un manchon (50) qui s'emboîte sur l'arbre d'entraînement (18), cet arbre comportant des rainures axiales qui coopèrent avec des formes correspondantes (52) du manchon pour assurer un entraînement en rotation. 5 û Dispositif de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon (50) est verrouillé axialement sur l'arbre d'entraînement (18) par des billes (56) maintenues dans des perçages radiaux du manchon, qui viennent se loger dans une gorge annulaire (62) de cet arbre d'entraînement 6 û Dispositif de direction selon la revendication 5, caractérisé en ce que les billes (56) sont maintenues dans la gorge annulaire (62) de l'arbre d'entraînement (18), par une douille (54) coulissante axialement, qui enserre ces billes.7 û Dispositif de direction selon la revendication 6, caractérisé en ce que la douille (54) est rappelée axialement dans une position verrouillée par un ressort (58) exerçant une charge permanente. 8 - Dispositif de direction selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la douille (54) est maintenue bloquée en position verrouillée par un bouton de blocage (70) qui est rappelé radialement vers l'extérieur par un ressort de rappel, pour venir dans un perçage correspondant de cette douille et la bloquer axialement.