Brevet FR2925450A1 — publié le 20090626

Dispositif de liaison entre une colonne de direction et un élément de caisse situé au-dessus et à l'avant de la colonne de direction et véhicule automobile associé. La présente invention concerne un dispositif de liaison entre une colonne de direction et un élément de caisse situé au-dessus et l'avant de la colonne de direction, le dispositif étant du type comprenant : - un support de colonne de direction ; - au moins deux poutres de liaison longitudinales, chaque poutre de liaison s'étendant entre une extrémité arrière solidaire du support de colonne, et une extrémité avant située au-dessus et à l'avant du support de colonne pour être fixée sur l'élément de caisse, chaque poutre de liaison longitudinale étant déformable en cas de choc frontal contre le véhicule entre une configuration de repos sensiblement linéaire et une configuration déformée dans laquelle l'extrémité avant s'est rapprochée de l'extrémité arrière. On connaît de US 5,452,916 un dispositif de liaison du type précité, placé entre une colonne de direction et une traverse inférieure de baie. Le dispositif comprend des poutres de liaison longitudinales qui s'étendent entre une extrémité arrière située sur le support de colonne et une extrémité avant située au-dessus et à l'avant du support de colonne, fixée sur la traverse inférieure de baie. Les poutres de liaison longitudinales sont déformables en cas de choc contre le véhicule vers une configuration déformée dans laquelle les extrémités avant des poutres se sont rapprochées des extrémités arrière des poutres en absorbant de l'énergie mécanique de choc. Pour éviter tout mouvement de la colonne de direction vers le conducteur du véhicule, les poutres longitudinales du dispositif de liaison doivent pouvoir se déformer longitudinalement de manière fiable lors de l'intrusion de la traverse de baie dans l'habitacle. Par suite, les poutres longitudinales sont affaiblies au moyen d'encoches engendrant et guidant une telle déformation lorsque la traverse de baie avance à l'intérieur du véhicule. Un tel dispositif ne donne pas entière satisfaction. En effet, la présence des encoches affaiblit mécaniquement le dispositif de liaison en l'absence de choc, lors de l'utilisation normale du véhicule. Ainsi, cet affaiblissement mécanique conduit à une dégradation de la performance vibratoire sur la colonne de direction, qui est ressentie par le conducteur du véhicule lors de la conduite normale du véhicule. Un but de l'invention est donc d'obtenir un dispositif de liaison entre une colonne de direction et un élément de caisse situé au-dessus et à l'avant de la colonne de direction, qui présente un comportement vibratoire amélioré en l'absence de choc, tout en offrant une déformation adéquate lors d'un choc dans lequel l'élément de caisse recule dans l'habitacle. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de liaison du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une traverse de liaison frangible lors d'un choc frontal contre le véhicule, la traverse frangible raccordant un premier point situé sur l'une des poutres de liaison entre les extrémités de cette poutre et un deuxième point situé sur l'autre des poutres de liaison entre les extrémités de cette poutre. Ce dispositif de liaison selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - les poutres de liaison longitudinales sont décalées transversalement l'une par rapport à l'autre, la traverse frangible s'étendant entre les poutres dans une direction transversale du véhicule ; - les poutres sont situées sensiblement l'une au-dessus de l'autre, la traverse frangible s'étendant dans un plan sensiblement vertical entre les poutres ; - la traverse frangible comprend une première bretelle solidaire d'une première poutre longitudinale et présentant une extrémité libre qui fait saillie à l'écart de la première poutre longitudinale vers une deuxième poutre longitudinale, et une deuxième bretelle solidaire de la deuxième poutre longitudinale présentant une extrémité libre qui fait saillie vers la première poutre longitudinale, les extrémités libres des première et deuxième bretelles étant fixées l'une sur l'autre par une liaison frangible ; - la liaison frangible est formée par un élément rapporté entre les extrémités libres ; - la liaison frangible est formée par un encastrement local d'une partie en saillie d'une des extrémités libres dans une cavité correspondante ménagée dans l'autre des extrémités libres ; - la traverse frangible est apte à se rompre lors de l'application d'une force calibrée non nulle d'allongement entre les extrémités de la traverse frangible ; et - il comprend une traverse de planche de bord, deux des poutres longitudinales étant placées au-dessus de la traverse de planche de bord et deux des poutres longitudinales étant placées en dessous de la traverse de la planche de bord. L'invention a en outre pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend : - une colonne de direction ; - un élément de caisse transversal situé au-dessus et à l'avant de la colonne de direction ; et - un dispositif tel que défini précédemment, la colonne de direction étant montée sur le support de colonne, les poutres de liaison raccordant le support de colonne à l'élément transversal de caisse. L'invention sera mieux comprise 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 : - la Figure 1 est une vue simplifiée en perspective des parties pertinentes d'un véhicule automobile, comprenant un premier dispositif de liaison selon l'invention ; - la Figure 2 est une vue d'un détail marqué II de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue de dessus du dispositif de liaison représenté sur la Figure 2, après l'intrusion de la traverse inférieure de baie dans l'habitacle du véhicule ; - la Figure 4 est une vue en coupe suivant un plan vertical transversal de deux variantes de traverses de liaison frangibles dans le dispositif de liaison représenté sur les Figures 1 et 3 ; - la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 4 de deux autres variantes ; et - la Figure 6 est une vue analogue à la Figure 2 d'un deuxième dispositif de liaison selon l'invention. Dans tout ce qui suit, les orientations utilisées sont les orientations habituelles d'un véhicule automobile. En particulier, les termes � avant �, � arrière �, � supérieur �, � inférieur �, � gauche �, � droite �, � longitudinal � et � transversal � s'entendent par rapport à la position du conducteur et au sens de marche du véhicule automobile. Les Figures 1 à 3 illustrent une partie avant d'un premier véhicule automobile 11 selon l'invention. Ce véhicule 11 comprend des éléments de caisse 13, une traverse de planche de bord 15 montée sur les éléments de caisse 13, un support de colonne de direction 17 et un dispositif de liaison 18 du support de colonne 17 à des éléments de caisse 13. Comme illustré par la Figure 1, les éléments de caisse 13 comprennent un plancher 19 présentant un profilé médian longitudinal 21, généralement appelé � tunnel �. Les éléments de caisse 13 comprennent également deux montants latéraux 23 dits � A � du véhicule, une traverse inférieure de baie 25 et un tablier 27 sensiblement vertical qui relie la traverse inférieure de baie 25 au plancher 19. Les montants 23 s'étendent sensiblement verticalement respectivement à gauche et à droite du plancher 19, à l'arrière du tablier 27. Le tablier 27 sépare l'habitacle 29 du véhicule du compartiment moteur 31. La traverse de planche de bord 15 comprend une poutre transversale 33 tubulaire sensiblement horizontale et une jambe de force 35 sensiblement verticale. La poutre 33 s'étend transversalement dans le véhicule entre le montant gauche et le montant droit 23. Elle est munie à ses extrémités gauche et droite de plaques terminales 37 de fixation aux montants 23. Les plaques 37 sont fixées sur les montants 23 respectifs. La jambe de force 35 est soudée à son extrémité supérieure 39 sur une partie médiane de la poutre 33. La jambe 35 est vissée à son extrémité inférieure 41 sur le tunnel 21. Le support de colonne 17 est fixé sur la poutre 23, à gauche de la jambe de force 35, à l'arrière et sous la traverse inférieure de baie 25. Il comprend un fiasque supérieur 43 et un flasque inférieur 45 qui enserrent la poutre 33, délimitant un passage 47 d'insertion d'une colonne de direction qui s'étend longitudinalement vers le bas sous le flasque inférieur 45. Comme illustré par la Figure 2, les flasques supérieur et inférieur 43 et 45 délimitent au voisinage de leur bord arrière, un passage transversal 49 qui reçoit la poutre 33. Le flasque supérieur 43 est vissé sur le flasque inférieur 45 à l'avant et à l'arrière du passage 49. Le support 17 est ainsi solidement maintenu en position sur la poutre 33. La colonne de direction 50, représentée partiellement et schématiquement sur la Figure 1, est fixée sous le flasque inférieur 45 dans le passage 47. Le dispositif de liaison 18 comprend deux poutres longitudinales inférieures parallèles 51A, 51B s'étendant vers l'avant à partir du flasque supérieur 43, deux poutres longitudinales inférieures 53A, 53B s'étendant longitudinalement vers l'avant et vers le haut à partir du flasque inférieur 45, et une plaque terminale de fixation 55 sur la traverse inférieure de baie 25. Selon l'invention, le dispositif de liaison 18 comprend en outre une traverse frangible 57 s'étendant transversalement entre les poutres longitudinales supérieures 51A, 51B. Comme illustré par la Figure 2, les poutres 51A, 51B sont décalées transversalement l'une par rapport à l'autre. Chaque poutre longitudinale supérieure 51A, 51B s'étend entre une extrémité arrière 59A solidaire du flasque supérieur 43 et une extrémité avant 61 solidaire de la plaque terminale 55 fixée sur la traverse inférieure de baie 25. Chaque poutre 51A, 51B est formée par une tige métallique pleine dépourvue de cavité ou d'encoche. La poutre 51A présente au voisinage de son extrémité avant 61 un coude 63 orienté vers la gauche, alors que la poutre longitudinale 51B droite présente un coude 63 orienté vers la droite. De même, chaque poutre longitudinale inférieure 53A, 53B est formée par une tige métallique pleine dépourvue de cavité ou d'encoche. Chaque poutre longitudinale inférieure 53A, 53B s'étend entre une extrémité arrière 65 solidaire du flasque inférieur 45, et située sous la poutre 33 et une extrémité avant 67 solidaire de la plaque terminale 55 située sur la traverse inférieure de baie 25. Dans cet exemple, les poutres longitudinales inférieures 53A, 53B s'étendent ainsi de manière inclinée vers le haut entre leur extrémité arrière 65 et leur extrémité avant 67. L'inclinaison avec l'horizontale des poutres inférieures est par exemple comprise entre 10° et 35°. En outre, la poutre longitudinale gauche 53A présente un coude 69 orienté vers la gauche, alors que la poutre longitudinale droite 53B présente un coude 69 orienté vers la droite. La traverse frangible 57 relie la poutre longitudinale supérieure gauche 51A à la poutre longitudinale supérieure droite 51B. Elle s'étend transversalement et horizontalement. Dans le premier mode de réalisation de l'invention représenté sur la Figure 2, la traverse 57 comprend deux bretelles 71A, 71B liées entre elles de manière frangible par emboutissage local de leurs extrémités libres 73A, 73B. Les bretelles 71A, 71B sont formées par des languettes métalliques sensiblement planes, de largeur, prise suivant un axe longitudinal du véhicule, inférieure à la longueur des poutres longitudinales 51A, 51 B. La bretelle gauche 71A fait saillie transversalement et horizontalement vers la poutre 51 B à partir d'un point médian '74A de la poutre 51A située à l'écart des extrémités 59, 61. Ainsi, la bretelle 71A est placée à l'écart de la plaque terminale 55 et à l'écart du flasque supérieur 43. La bretelle gauche 71A s'étend jusqu'à une extrémité libre 73A appliquée contre l'extrémité libre 73B de la bretelle droite 71B, en l'absence de choc contre le véhicule. De même, la bretelle droite 71B fait saillie horizontalement et transversalement à partir de la poutre longitudinale droite 51B vers la poutre longitudinale gauche 51A, à partir d'un point médian 74B situé à l'écart des extrémités 59, 61 de la poutre longitudinale 51 B. La bretelle 71B présente une largeur sensiblement analogue à celle de la bretelle 71A. Ainsi, la bretelle droite 73B est aussi située à l'écart de la plaque terminale avant 55 et à l'écart du flasque supérieur 43. L'extrémité libre 73A de la bretelle 71A est appliquée et rapportée sur l'extrémité libre 73B de la bretelle 71B par une liaison mécanique frangible 75 obtenue dans cet exemple par emboutissage local des bretelles 71A, 71B au niveau de leurs extrémités libres. Ainsi, comme l'illustre la partie inférieure de la Figure 4, l'extrémité libre 73A délimite une saillie 77 en forme de disque qui fait saillie par rapport à une surface supérieure 79 moyenne de l'extrémité libre 73A. En outre, l'extrémité libre 73A délimite, sous la saillie en forme de disque 77, une cavité 81 de réception de l'extrémité libre 73B, débouchant dans une surface inférieure 83 de l'extrémité libre 73A. De même, l'extrémité libre 73B délimite une saillie 85 en forme de disque, de forme complémentaire à celle de la cavité 81 et une cavité 87 résultant de l'insertion d'un poinçon dans une surface inférieure 89 de la bretelle gauche. Les cavités 81, 87 et les disques en saillie 77, 85 sont obtenus par poinçonnage local des extrémités libres 73A, 73B à l'aide d'un poinçon cylindrique en écrasant les matériaux pour créer la liaison mécanique 75 (désigné par le terme � clinchage �). La liaison 75 est frangible lorsqu'une force transversale prédéterminée est appliquée entre les bretelles 71A, 71B. Les bretelles 71A, 71B, sont ainsi mobiles en cas de choc frontal contre le véhicule entre une configuration de repos dans laquelle leurs extrémités libres 73A, 73B sont liées entre elles par la liaison 75, et une configuration débrayée dans laquelle leurs extrémités libres 73A, 73B sont placées à l'écart l'une de l'autre et dans laquelle la liaison 75 a été rompue. Dans une première variante de réalisation de la liaison 75, représentée sur en haut de la Figure 4, les extrémités libres 73A, 73B sont repliées dans un plan vertical longitudinal l'une contre l'autre. Dans d'autres variantes, représentées sur la Figure 5, la liaison mécanique frangible 75 comprend un point de soudure 91 calibré, rapporté entre les extrémités libres 73A, 73B. On décrira maintenant le comportement du véhicule 11 selon l'invention en l'absence de choc frontal contre le véhicule, et lors d'un tel choc. En l'absence de choc frontal contre le véhicule, le support de colonne 17 et la colonne de direction 18 sont maintenus en position dans la caisse du véhicule par la poutre 33 de la traverse 15. Les efforts appliqués sur la poutre 33 sont repris sur les montants 23 du véhicule par l'intermédiaire des plaques terminales 37 et sur le plancher du véhicule 19 par l'intermédiaire de la jambe de force 35. En l'absence de choc, le dispositif de liaison 18 stabilise le support de colonne 17 en assurant une liaison rigide entre ce support 17 et la traverse inférieure de baie 25 par l'intermédiaire des poutres longitudinales 51A, 51B, 53A, 53B. Selon l'invention, les bretelles 71A, 71B occupent, en l'absence de choc contre le véhicule, leur configuration de repos, dans laquelle leurs extrémités libres 73A, 73B sont appliquées l'une sur l'autre et sont liées entre elles par la liaison 75. Ainsi, la traverse 57 renforce mécaniquement le dispositif de liaison 18, même si les poutres 51A, 51B sont choisies avec une section réduite pour permettre une bonne déformation du dispositif de liaison 18 lors d'une intrusion de la traverse 25 dans l'habitacle 29. Lors d'un choc frontal contre le véhicule, l'ensemble formé par la traverse inférieure de baie 25 et le tablier 27 se rapproche des montants 23. Au début de ce déplacement, la distance qui sépare la plaque terminale 55 du support de colonne 17 se réduit. Une force longitudinale dirigée vers l'arrière s'applique donc sur la plaque terminale 55, cette force étant transmise aux poutres longitudinales 51A, 51B. La force longitudinale exercée sur les poutres 51A, 51B engendre alors une force transversale sur la traverse 57 visant à écarter transversalement l'extrémité 74A de la bretelle 71A à l'écart de l'extrémité 74B de la bretelle 71B. Au-delà d'un seuil de force prédéterminé, la liaison frangible 75 se rompt, et les bretelles 71A, 71 B sont alors libres l'une par rapport à l'autre. Une fois les bretelles 71A, 71B libérées, le déplacement de la traverse de baie 25 vers l'arrière engendre un rapprochement des extrémités avant 61, 67 des poutres respectives 51A, 51 B, 53A, 53B vers leurs extrémités arrières 59, 65. Les poutres longitudinales 51A, 51B, 53A, 53B se déforment alors en absorbant une partie de l'énergie mécanique de choc, qui n'est pas transmise à l'occupant du véhicule. La rigidité structurelle du dispositif de liaison 18 en l'absence de choc étant assurée par la présence de la traverse frangible 57, il est possible de concevoir les dimensions et/ou la résistance à la déformation longitudinale des poutres 51A, 51B, 53A, 53B pour assurer leur déformation fiable et totale lors du choc, après débrayage des bretelles 71A, 71B pour rompre la traverse 57, et empêcher le déplacement vers l'arrière du support de colonne 15. Le rapprochement des extrémités avant 61, 67 vers les extrémités arrières 59, 65 des poutres engendre une déformation transversale des poutres longitudinales gauches 51A, 53A vers la gauche et une déformation transversale des poutres longitudinales droites 51B, 53B vers la droite autour des coudes 63, 69. Dans la variante représentée sur la Figure 6, le dispositif de liaison 18 comprend une traverse frangible 57 s'étendant dans un plan vertical longitudinal entre une poutre longitudinale supérieure 51A et une poutre longitudinale inférieure 53A. La traverse 57 comprend alors une bretelle supérieure 71C qui fait saillie vers le bas à partir d'un point médian 74C de la poutre longitudinale supérieure 51A vers la poutre longitudinale inférieure 53A. De même, la traverse frangible 57 verticale inférieure comprend une bretelle inférieure 71D qui fait saillie vers le haut et vers la poutre longitudinale 51A à partir d'un point médian 74D de la poutre inférieure 53A. Les bretelles 71C, 71D sont liées à leurs extrémités libres 73C, 73D par une liaison frangible 75, comme décrit précédemment. En variante, le dispositif de liaison comprend une traverse frangible transversale 57 horizontale et une traverse frangible verticale 57. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de liaison (18) entre une colonne de direction (50) et un élément de caisse (25) situé au-dessus et à l'avant de la colonne de direction (50), le dispositif (18) étant du type comprenant : - un support (17) de colonne de direction ; - au moins deux poutres (51A, 51B, 53A, 53B) de liaison longitudinales, chaque poutre de liaison (51A, 51B, 53A, 53B) s'étendant entre une extrémité arrière (59, 65) solidaire du support de colonne (17), et une extrémité avant (61, 67) située au-dessus et à l'avant du support de colonne (17) pour être fixée sur l'élément de caisse (25), chaque poutre de liaison longitudinale (51A, 51B, 53A, 53B) étant déformable en cas de choc frontal contre le véhicule entre une configuration de repos sensiblement linéaire et une configuration déformée dans laquelle l'extrémité avant (61, 67) s'est rapprochée de l'extrémité arrière (59, 65) ; caractérisé en ce qu'il comprend au moins une traverse (57) de liaison frangible lors d'un choc frontal contre le véhicule, la traverse frangible (57) raccordant un premier point (74A ; 74C) situé sur l'une des poutres de liaison (51A) entre les extrémités (59, 61) de cette poutre (51A) et un deuxième point (74B ; 74D) situé sur l'autre des poutres de liaison (51 B ; 53A) entre les extrémités (59, 61 ; 65, 67) de cette poutre (51B ; 53A). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les poutres de liaison longitudinales (51A, 51 B) sont décalées transversalement l'une par rapport à l'autre, la traverse frangible (57) s'étendant entre les poutres (51A, 51B) dans une direction transversale du véhicule. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les poutres (51A, 53A) sont situées sensiblement l'une au-dessus de l'autre, la traverse frangible (57) s'étendant dans un plan sensiblement vertical entre les poutres (51A, 53A). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la traverse frangible (57) comprend une première bretelle (71A ; 71C) solidaire d'une première poutre longitudinale (51A) et présentant une extrémité libre (73A) qui fait saillie à l'écart de la première poutre longitudinale (51A) vers une deuxième poutre longitudinale (51B ; 53A), et une deuxièmebretelle (71B ; 71D) solidaire de la deuxième poutre longitudinale (51B ; 53A) présentant une extrémité libre (73B ; 73D) qui fait saillie vers la première poutre longitudinale (51A), les extrémités libres (73A, 73C ; 73B ; 73D) des première et deuxième bretelles (71A, 71C ; 71B, 71D) étant fixées l'une sur l'autre par une liaison frangible (75). 5.- Dispositif (18) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison frangible (75) est formée par un élément (91) rapporté entre les extrémités libres (73A, 73B). 6.- Dispositif (18) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison frangible est formée par un encastrement local d'une partie en saillie (85) d'une des extrémités libres (73B) dans une cavité (81) correspondante ménagée dans l'autre des extrémités libres (73A). 7.- Dispositif (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la traverse frangible (57) est apte à se rompre lors de l'application d'une force calibrée non nulle d'allongement entre les extrémités (74A, 74B) de la traverse frangible (57). 8.- Dispositif (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une traverse (33) de planche de bord, deux des poutres longitudinales (51A, 51B) étant placées au-dessus de la traverse (33) de planche de bord et deux des poutres longitudinales (53A, 53B) étant placées en dessous de la traverse (33) de la planche de bord. 9.- Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend : - une colonne de direction (50) ; - un élément de caisse transversal (25) situé au-dessus et à l'avant de la colonne de direction (50) ; et - un dispositif (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la colonne de direction (50) étant montée sur le support de colonne (17), les poutres de liaison (51A, 51B, 53A, 53B) raccordant le support de colonne (17) à l'élément transversal de caisse (25).30