Brevet FR2958907A1 — publié le 20111021

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, aux systèmes de direction des véhicules automobiles. Cette invention s'intéresse plus précisément aux colonnes de direction et elle concerne, encore plus particulièrement, une colonne de direction de véhicule automobile pourvue d'un mécanisme de réglage télescopique et/ou d'une fonction d'absorption d'énergie par rétraction. Les colonnes de direction qui équipent certains véhicules automobiles possèdent un mécanisme de réglage, permettant de modifier la position du volant de conduite en hauteur et en profondeur, de manière à l'adapter au mieux à la taille du conducteur du véhicule, et à sa position de conduite. Un exemple de mécanisme de réglage d'une colonne de direction est illustré sur les figures 1 et 2 du dessin annexé, le mécanisme de réglage ici représenté étant appliqué à une colonne de direction 2 d'un véhicule avec dispositif d'assistance électrique 3 de la direction, le dispositif d'assistance 3 agissant au niveau de la partie basse de la colonne de direction 2. Cette colonne de direction 2 comporte un tube intérieur 4 formant la partie basse de la colonne, et un tube extérieur 5 formant la partie haute de la colonne, au sommet de laquelle dépasse un élément 6 de liaison avec le volant de conduite (non représenté). Le tube extérieur 5 est monté coulissant axialement sur le tube intérieur 4, pour le réglage en profondeur de la position du volant, et/ou pour la rétraction de la colonne de direction 2 si celle-ci possède une fonction d'absorption d'énergie (comme précisé plus bas). Le mécanisme de réglage, désigné dans son ensemble par le repère 7, est associé à une bride de fixation supérieure 8 de la colonne de direction 2. Ce mécanisme de réglage 7 comprend essentiellement un axe transversal 9, s'étendant sous le tube extérieur 5 ou sur ce tube et au travers de la bride 8, l'axe 9 portant dans sa partie centrale une came 10 et étant relié latéralement à un levier de commande 11, se terminant par une poignée 12. L'axe transversal 9 du mécanisme de réglage 7 comporte une liaison glissière, sensiblement verticale, avec la bride de fixation supérieure 8 de la colonne de direction 2. Cet axe transversal 9 comporte une autre liaison glissière, parallèle à l'axe de la colonne de direction 2, avec une bride inférieure 13 qui est insérée dans la bride de fixation supérieure 8 et qui est solidaire du tube extérieur 5. Le verrouillage de la colonne de direction 2, dans la position réglée, s'effectue en faisant pivoter le levier de commande 11 donc aussi l'axe 9 jusqu'en butée, en créant ainsi par l'intermédiaire de cames, d'une part, un pincement entre la bride inférieure 13 et la bride de fixation supérieure 8, et d'autre part, une pression exercée par la came 10 sur le tube intérieur 4, au travers d'une ouverture 14 du tube extérieur 5. Le tube intérieur 4 vient alors en appui contre le tube extérieur 5. Le mécanisme 7 est ainsi bloqué en tous sens, ce qui permet de conserver la position réglée. Comme l'illustrent aussi les figures 1 et 2, certaines colonnes de direction possèdent également une fonction d'absorption d'énergie en cas de choc subi par le véhicule. Cette fonction est réalisée par rétraction, notamment entre d'une part le tube extérieur 5 et la bride de fixation supérieure 8 de la colonne de direction 2 rendus solidaires l'un de l'autre par le verrouillage du mécanisme 7, et d'autre part un ensemble de cellules détachables 15 prévues aux points de fixation de la bride supérieure 8 sur le support de colonne de direction (non représenté) lié à la structure du véhicule. En particulier, si la liaison est glissante au niveau du mécanisme 7 c'est-à-dire si en position verrouillée l'effort axial de maintien du réglage télescopique est inférieur à l'effort de décrochement des cellules détachables 15, le tube extérieur 5 solidaire de la bride inférieure 13 vient d'abord en appui sur l'axe transversal 9, avant que les cellules détachables 15 se décrochent. La fonction de rétraction, ainsi réalisée, permet notamment en cas d'impact frontal du véhicule d'amortir le choc du conducteur sur le volant par compression de la colonne de direction 2 sur une partie de sa longueur. L'absorption de l'énergie du choc est ici réalisée selon une courbe effort/déplacement à ajuster sur la base d'essais de choc effectués à l'aide d'un mannequin ; cette courbe est caractérisée en particulier par la valeur de l'effort de décrochement sur le début de la courbe, et par le rapport effort/déplacement sur le restant de la courbe. Lorsqu'elles possèdent soit un mécanisme de réglage tel que décrit précédemment, soit une fonction de rétraction comme il vient d'être rappelé ou analogue, ou une combinaison des deux, les colonnes de direction existantes présentent un inconvénient de démanchement de colonne qui peut se manifester dans plusieurs situations. Ainsi, pendant l'assemblage de la colonne de direction, et jusqu'à son montage final sur le véhicule, en passant par les différentes étapes de manipulation lors de l'emballage, du transport, du déchargement et de la préparation pour l'assemblage sur le véhicule, il existe un risque de démanchement. En particulier, si le mécanisme de réglage possède une liaison glissante, et que l'opérateur porte la colonne de direction par sa partie supérieure même en position verrouillée, le simple poids de la partie inférieure de la colonne de direction, incluant le réducteur du dispositif d'assistance et aussi l'ensemble moteur et calculateur de ce dispositif dans le cas d'un calculateur intégré, peut suffire à provoquer le démanchement de la colonne de direction, et la partie inférieure de cette colonne peut ainsi tomber au sol et se trouver détériorée. Si le mécanisme de réglage de la colonne de direction possède une liaison non glissante, autrement dit une liaison « positive », le risque de démanchement est plus limité mais ce risque existe malgré tout, si on déverrouille la colonne de direction, que ce soit de manière intentionnelle ou accidentelle. Lorsque la colonne de direction est installée et en service sur le véhicule, le risque de démanchement existe aussi, lors d'un choc bénin sur le volant. A ce moment, les cellules détachables peuvent se décrocher et, si le conducteur tire ensuite le volant vers lui, la partie supérieure de la colonne de direction qui est solidaire du volant peut se déconnecter de la partie inférieure, et cela rend le véhicule inconduisible, avec une mise en danger évidente. La présente invention vise à éviter cet inconvénient, et elle a donc pour but de fournir une solution qui empêche le démanchement d'une colonne de direction du genre ici considéré, avec mécanisme de réglage télescopique, et/ou avec fonction d'absorption d'énergie, notamment dans les situations précédemment évoquées. A cet effet, l'invention a pour objet une colonne de direction de véhicule automobile pourvue d'un mécanisme de réglage télescopique et/ou d'une fonction d'absorption d'énergie par rétraction, la colonne de direction comprenant un tube intérieur et un tube extérieur monté coulissant axialement sur le tube intérieur, éventuellement un mécanisme de réglage apte à verrouiller ou déverrouiller la colonne de direction en bloquant ou libérant le tube intérieur relativement au tube extérieur, et un arbre rotatif télescopique s'étendant à l'intérieur de l'ensemble des deux tubes précités, cet arbre interne comprenant une partie inférieure et une partie supérieure liées en rotation mais mobiles en translation axialement l'une relativement à l'autre, en particulier lors du réglage de la colonne de direction ou lors de la rétraction pour absorption d'énergie, la partie supérieure de l'arbre étant liée en translation axialement au tube extérieur, cette colonne de direction étant essentiellement caractérisée par le fait que sont prévus, sur les deux parties de l'arbre interne télescopique, des moyens de butée qui coopèrent pour limiter la translation axiale de la partie supérieure relativement à la partie inférieure dans le sens de l'allongement de l'arbre, afin d'éviter le démanchement de la colonne de direction. Ainsi, l'idée à la base de la présente invention consiste à modifier la structure de l'arbre interne télescopique de la colonne de direction, par l'ajout d'une butée qui limite la course de translation de la partie supérieure de cet arbre, elle-même liée en translation axialement au tube extérieur de la colonne de direction. Le risque de démanchement de la colonne de direction est ainsi évité efficacement, même si le mécanisme de réglage possède une liaison glissante ou se trouve déverrouillé. Comme on le comprend, la solution proposée par l'invention est efficace aussi bien dans les phases de transport et de montage de la colonne de direction, qu'une fois cette colonne de direction en place sur le véhicule. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, dans la mesure où la partie supérieure de l'arbre interne télescopique de la colonne de direction est une partie tubulaire, les moyens de butée comprennent, d'une part, un élément annulaire porté par l'extrémité inférieure de la partie supérieure tubulaire dudit arbre, et d'autre part, une face annulaire aménagée dans la zone supérieure de la partie inférieure dudit arbre, introduite dans la partie supérieure tubulaire, la butée se faisant par contact et appui de l'élément annulaire contre la face annulaire. Pour rendre la fabrication et le montage aisés, l'élément annulaire est constitué par un anneau élastique, inséré dans une gorge annulaire interne aménagée à l'extrémité inférieure de la partie supérieure tubulaire de l'arbre télescopique de la colonne de direction. Avantageusement, l'extrémité inférieure de la partie supérieure tubulaire de l'arbre télescopique présente un évasement offrant la place nécessaire pour le passage de la partie inférieure de cet arbre et aussi pour insérer l'anneau élastique. Ce mode de réalisation utilise, en particulier, un anneau élastique fendu, du genre « Circlips. Dans une variante, la partie supérieure de l'arbre interne télescopique est une partie tubulaire, et les moyens de butée comprennent, d'une part, au moins une zone déformée vers l'intérieur, située à l'extrémité inférieure de la partie inférieure dudit arbre, et d'autre part, une face annulaire aménagée dans la zone supérieure dudit arbre, introduite dans la partie supérieure tubulaire, la butée se faisant par contact et appui de la zone déformée contre la face annulaire. Cette zone peut résulter d'une déformation annulaire vers l'intérieur, en forme de resserrement, de toute l'extrémité inférieure ou d'un sertissage réalisé en plusieurs points de cette extrémité inférieure. Comme on le comprend, une telle variante évite tout élément rapporté tel qu'un anneau élastique. Quant à la face annulaire, aménagée dans la zone supérieure de la partie inférieure de l'arbre télescopique, celle-ci est avantageusement une face plane usinée, et en particulier une face dressée, sur laquelle pourra venir en butée l'élément annulaire, tel qu'un anneau élastique. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette colonne de direction avec mécanisme de réglage télescopique : Figures 1 et 2 (déjà mentionnées) sont des vues en perspective 15 illustrant des mécanismes de réglage et d'absorption d'énergie selon l'état de la technique ; Figure 3 est une vue en coupe passant par l'axe d'une colonne de direction conforme à la présente invention. La figure 3 montre partiellement une colonne de direction 2 avec 20 son mécanisme de réglage 7, les éléments correspondant à ceux précédemment décrits (en référence aux figures 1 et 2) étant désignés par les mêmes repères numériques et ne faisant pas ici l'objet d'une nouvelle description. Cette figure 3 montre aussi l'arbre interne télescopique 16 de la 25 colonne de direction, arbre qui est logé dans l'ensemble tubulaire formé par le tube intérieur 4 et par le tube extérieur 5, l'arbre interne télescopique 16 étant rotatif autour de l'axe A dudit ensemble. L'arbre interne télescopique 16 se compose, lui-même, d'une partie inférieure 17 et d'une partie supérieure 18, qui sont liées en rotation mais 30 mobiles en translation l'une relativement à l'autre, suivant l'axe A. La partie inférieure 17 de l'arbre 16 est une partie pleine, tandis que la partie supérieure 18 de cet arbre 16 est une partie tubulaire. Ainsi, la partie inférieure 17 possède une zone supérieure en forme de tête 19, engagée de manière coulissante dans la zone d'extrémité inférieure 20 de la partie supérieure 18. 35 La zone d'extrémité supérieure de la partie supérieure 18 de l'arbre 16 forme l'élément 6 de liaison avec le volant. On notera aussi qu'un roulement 21 réalise une liaison en translation axiale entre la partie supérieure 18 de l'arbre 16, d'une part, et le tube extérieur 5, d'autre part, tout en permettant la rotation de l'arbre 16. Selon l'invention, des moyens de butée sont aménagés d'une part 5 à l'extrémité inférieure 20 de la partie supérieure 18 tubulaire, et d'autre part sur la tête 19 de la partie inférieure 17 de l'arbre 16. L'extrémité inférieure 20 de la partie supérieure 18 tubulaire, qui peut être évasée, comporte une gorge annulaire interne 22 dans laquelle est inséré un anneau élastique fendu 23, du genre « Circlips ». 10 La tête 19 de la partie inférieure 17 de l'arbre 16 présente une face annulaire 24, qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe A et qui est tournée vers l'anneau élastique 23. Le diamètre extérieur de la face annulaire 24 est plus grand que le diamètre intérieur de l'anneau élastique 23 à l'état monté. Cette face annulaire 24 peut être usinée par chariotage et dressage. 15 Ainsi, en cas de traction exercée sur le volant et transmise à l'arbre 16 par l'élément 6 de liaison, la partie supérieure 18 de l'arbre 16 se déplace en translation suivant l'axe A, relativement à la partie inférieure 17, dans le sens indiqué par une flèche F, mais ce mouvement est arrêté lorsque l'anneau élastique 23 vient au contact de la face annulaire 24. La butée ainsi créée 20 arrête aussi en translation axiale le tube extérieur 5, compte tenu de la liaison en translation réalisée par le roulement 21, et ainsi le démanchement de la colonne de direction 2 se trouve évité. Cette fonction de butée est aussi réalisée si une partie de la colonne de direction 2 tend à se séparer de l'autre sous le seul effet de son poids. 25 Comme on le conçoit, les moyens de butée ici ajoutés ne perturbent ni le fonctionnement normal de la colonne de direction 2, ni le réglage de cette colonne par le mécanisme 7. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette colonne de direction qui a été décrite ci-dessus, à titre 30 d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'écarterait pas du cadre de l'invention : - par des modifications de détail des formes, en particulier au niveau de l'extrémité inférieure de la partie supérieure tubulaire 35 de l'arbre interne télescopique, par exemple en supprimant 10 l'évasement si le diamètre de la partie inférieure de l'arbre est réduit - en appliquant l'invention à des colonnes de direction dont le mécanisme de réglage ou le système d'absorption d'énergie par rétraction différeraient quelque peu de ceux ici décrits, l'axe du mécanisme de réglage pouvant par exemple passer sur le tube extérieur et non pas sous ce tube ; - en destinant cette colonne à des systèmes de direction de tous types, assistés ou non, et avec tout genre d'assistance électrique ou hydraulique dans le cas de directions assistées. REVENDICATIONS1. Colonne de direction de véhicule automobile pourvue d'un mécanisme de réglage télescopique et/ou d'une fonction d'absorption d'énergie par rétraction , la colonne de direction (2) comprenant un tube intérieur (4) et un tube extérieur (5) monté coulissant axialement sur le tube intérieur, éventuellement un mécanisme de réglage (7) apte à verrouiller ou déverrouiller la colonne de direction (2) en bloquant ou libérant le tube intérieur (4) relativement au tube extérieur (5), et un arbre rotatif télescopique (16) s'étendant à l'intérieur de l'ensemble des deux tubes (4, 5) précités, cet arbre interne (16) comprenant une partie inférieure (17) et une partie supérieure(18) liées en rotation mais mobiles en translation axialement l'une relativement à l'autre, en particulier lors du réglage de la colonne de direction, ou lors de la rétraction par absorption d'énergie, la partie supérieure (18) de l'arbre (16) étant liée en translation axialement au tube extérieur (5), caractérisée en ce que sont prévus, sur les deux parties (17, 18) de l'arbre interne télescopique (16), des moyens de butée (23, 24) qui coopèrent pour limiter la translation axiale de la partie supérieure (18) relativement à la partie inférieure (17) dans le sens de l'allongement de l'arbre (16), afin d'éviter le démanchement de la colonne de direction (2). 2. Colonne de direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie supérieure (18) de l'arbre interne télescopique (16) est une partie tubulaire, et en ce que les moyens de butée comprennent, d'une part, un élément annulaire (23) porté par l'extrémité inférieure (20) de la partie supérieure (18) tubulaire dudit arbre (16), et d'autre part, une face annulaire (24) aménagée dans la zone supérieure (19) de la partie inférieure (17) dudit arbre, introduite dans la partie supérieure (18) tubulaire, la butée se faisant par contact et appui de l'élément annulaire (23) contre la face annulaire (24). 3. Colonne de direction selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément annulaire est constitué par un anneau élastique (23), inséré dans une gorge annulaire interne (22) aménagée à l'extrémité inférieure (20) de la partie supérieure (18) tubulaire de l'arbre télescopique (16) de la colonne de direction (2). 4. Colonne de direction selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'extrémité inférieure (20) de la partie supérieure (18) tubulaire de l'arbre télescopique (16) présente un évasement offrant la place nécessaire pour insérer l'anneau élastique (23). 5. Colonne de direction selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'anneau élastique (23) est un anneau élastique fendu, du genre « Circlips ». 6. Colonne de direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie supérieure (18) de l'arbre interne télescopique (16) est une partie tubulaire, et en ce que les moyens de butée comprennent, d'une part, au moins une zone déformée vers l'intérieur, située à l'extrémité inférieure (20) de la partie supérieure (18) tubulaire dudit arbre (16), et d'autre part, une face annulaire (24) aménagée dans la zone supérieure (19) de la partie inférieure (17) dudit arbre introduite dans la partie supérieure (18) tubulaire, la butée se faisant par contact et appui de la zone déformée contre la face annulaire (24). 7. Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la face annulaire (24), aménagée dans la zone supérieure (19) de la partie inférieure (17) de l'arbre télescopique (16), est une face plane usinée, et en particulier une face dressée, sur laquelle peut venir en butée l'élément annulaire, tel qu'un anneau élastique (23).25