Brevet FR2990674A1 — publié le 20131122

. ARMATURE DE VOLANT DE DIRECTION DEFORMABLE L'invention s'adresse aux systèmes de sécurité passive disposés au niveau du volant d'un véhicule, par exemple d'un véhicule automobile. Lors d'une collision, par exemple un choc frontal, différents dispositifs de protection, actifs et/ou passifs, sont mis en oeuvre pour protéger les occupants du véhicule accidenté et notamment pour protéger son conducteur. Par exemple, un système de protection active du conducteur est la présence d'un système de coussin gonflable de protection, communément appelé « airbag », situé au niveau du volant du véhicule. De manière connue, en cas de choc frontal, le coussin se gonfle rapidement et se place entre le conducteur et le volant pour amortir le choc du conducteur projeté vers l'avant contre le volant. Afin de diminuer encore le risque ou l'importance des blessures infligées au conducteur, il est également connu d'y adjoindre un système de protection passif comme par exemple une colonne de direction collapsable. Ce système permet à une colonne de direction de s'effondrer sur elle-même lorsqu'une force importante est appliquée sur le volant. Il est ainsi possible d'amortir encore le choc par une absorption supplémentaire d'énergie résultant d'un recul du volant d'une distance pouvant aller jusqu'à 50 mm. L'un des inconvénients de cette technologie est son caractère contraignant. La collapsabilité de la colonne (c'est-à-dire sa capacité à s'effondrer sur elle-même) implique qu'aucun des éléments embarqués lors de cette opération ne doit être perturbé par l'environnement. Par exemple, les commandes sous-volant ou la demi-gaine couvrant ces commandes ne doivent pas voir leur mouvement être perturbé par la planche de bord, ce qui est très difficile à obtenir. Il serait donc intéressant de pouvoir obtenir un résultat similaire en termes de gain de distance sans avoir à utiliser une colonne collapsable. Il est connu de l'art antérieur des systèmes passifs de protection du conducteur par déformation du volant en cas de choc frontal. Par exemple le document US3948118 propose un volant composé de deux cerceaux concentriques reliés par des branches. Le volant est relié à la colonne de direction par une structure de connexion disposée à l'intérieur du cerceau intérieur. La structure de connexion présente une résistance à la déformation inférieure à celle des cerceaux et des branches. Lors d'un choc, la déformation de la structure de connexion va réorienter le volant par pivotement ce qui va lui permettre d'offrir une surface d'impact parallèle au conducteur. Le document US4709944 illustre un autre exemple de cette technologie permettant au volant de se réorienter lors d'un choc pour se placer perpendiculairement à la direction de la force d'impact du conducteur sur le volant. Toujours avec la même idée de réorientation du volant, le document US4644817 décrit un volant dont les branches sont déformables et reliées à la fois au moyeu et à un organe central de déformation se présentant sous une forme de coupe. Lors d'un choc les branches et l'organe central de déformation se déforment permettant d'absorber en partie l'énergie d'impact au travers du travail de déformation. Avant le choc, le moyeu est disposé sensiblement parallèlement au cerceau extérieur, ce qui n'est plus le cas après le choc du fait du pivotement du volant. On notera que dans les solutions proposées le gain de distance n'est obtenu que sur une portion du volant, puisque l'autre portion bascule en direction du conducteur. Ces solutions n'offrent donc pas une réponse satisfaisante au problème posé. De plus les technologies proposées mettent en oeuvre des pièces additionnelles spécifiquement destinées à être déformées. Pour des raisons économiques, il serait intéressant de trouver une solution ne requérant pas l'ajout de telles pièces zo additionnelles. L'invention a pour objectif d'apporter une réponse à au moins un des inconvénients de l'art antérieur en proposant un système de sécurité passif permettant une absorption des efforts lors d'un choc par un gain de distance relativement au volant et qui n'implique pas l'embarquement d'éléments dont le recul serait susceptible 25 d'être perturbé par l'environnement. A cet effet, l'invention a pour objet une armature de volant de direction pour véhicule, comprenant un cerceau extérieur, un moyeu et au moins deux branches reliant le moyeu au cerceau extérieur agencées pour que le cerceau extérieur et le moyeu soient disposés sur des plans différents écartés d'une hauteur H1, remarquable en 30 ce qu'elle comprend des moyens pour réduire la hauteur H1 entre le cerceau extérieur et le moyeu sous l'application d'une force de poussée supérieure à un seuil donné exercée sur le cerceau extérieur en direction du moyeu. Selon des modes particuliers de réalisation, l'ensemble peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les moyens pour réduire la hauteur entre le cerceau extérieur et le moyeu permettent une translation du cerceau extérieur en direction du moyeu. Cette translation est assimilée à un recul du volant. - les moyens pour réduire la hauteur entre le cerceau extérieur et le moyeu sont des moyens passifs mis en oeuvre par l'application d'une force de poussée supérieure à un seuil donné exercée sur le cerceau extérieur en direction du moyeu. - les moyens pour réduire la hauteur entre le cerceau extérieur et le moyeu permettent de diminuer la longueur axiale des branches reliant le moyeu au cerceau extérieur par déformation desdites branches. - les moyens pour réduire la hauteur entre le cerceau extérieur et le moyeu sont configurés pour conserver l'orientation angulaire du cerceau extérieur relativement au moyeu. - l'armature présente deux branches, de préférence diamétralement opposées. - l'armature présente plus de deux branches, de préférence régulièrement réparties sur le pourtour du moyeu. - la déformation des branches est un pliage desdites branches. - les branches comprennent au moins une tige coudée déformable et formant un angle saillant ou un arc de cercle. - la déformation des branches résulte de la déformation de la ou des tiges coudées de manière à diminuer la valeur de l'angle saillant ou la corde de l'arc de cercle. - les branches comprennent chacune deux tiges coudées déformables, de préférence disposées de manière à former un quadrilatère. - les branches sont déformables selon une direction différente de la direction définie par la hauteur Hi. - la réduction de la hauteur entre le cerceau extérieur et le moyeu atteint jusqu'à 50 mm ou plus. - la réduction de la hauteur entre le cerceau extérieur et le moyeu est d'au moins 10 mm et de préférence d'au moins 50 mm. - l'armature est moulée d'une seule pièce. - l'armature est en magnésium ou en matériau thermoplastique chargé. - le cerceau extérieur et le moyeu sont rigides. - avant et après réduction de la hauteur de l'armature le cerceau extérieur et le moyeu sont parallèles. L'invention a également pour objet un volant de direction pour véhicule remarquable en ce qu'il comprend une armature telle que définie plus haut. De préférence le volant est en outre équipé d'un système de coussin gonflable. L'invention a enfin pour objet un véhicule remarquable en ce qu'il comprend un volant tel que défini plus avant. Avantageusement le volant est monté sur une colonne de direction conçue pour s'effondrer sur elle-même en cas d'application sur le volant d'une force supérieure à un seuil donné. Comme on l'aura compris à la lecture de la définition qui vient d'en être donnée, l'invention consiste pour l'essentiel à rendre les branches d'un volant déformables de manière à ce qu'elles puissent diminuer de longueur. Cette réduction de longueur accompagne un recul du cerceau extérieur du volant en direction du moyeu. Le volant est rendu collapsable. Autrement dit, l'armature du volant est conçue pour pouvoir s'effondrer sur elle-même. Le volant s'aplatit en réponse à l'application d'une force donnée sur son cerceau extérieur suite à l'avancée du conducteur en réponse à un choc frontal. L'invention permet un recul du volant en réponse à l'avancée du conducteur par une diminution de la hauteur que présente le volant entre son cerceau extérieur et son moyeu. L'invention consiste à déformer le volant de manière à obtenir une translation de son cerceau extérieur en direction du moyeu et non pas comme dans l'art antérieur à le déformer de manière à obtenir un pivotement du cerceau extérieur relativement au moyeu. Selon un premier aspect de l'invention, la capacité du volant à s'aplatir est obtenue par la présence de branches déformables reliant le moyeu au cerceau extérieur. Avantageusement la déformation des branches permet de réduire leur longueur axiale ce qui va modifier leur orientation angulaire et donc accompagner la translation du cerceau extérieur en direction du moyeu. Selon un deuxième aspect, l'effondrement du volant, ou plus précisément de son armature sur elle-même n'implique pas d'embarquer lors de ce mouvement des éléments dont la translation pourrait être empêchée par l'environnement. Selon un troisième aspect, l'invention ne requiert pas l'emploi de pièces additionnelles faisant office de fusible et uniquement destinées à être déformées. L'invention est remarquable en ce que les parties déformables jouent à la fois le rôle de fusible et le rôle d'élément de structure. L'invention est particulièrement avantageuse en ce que l'armature de volant selon l'invention peut être moulée d'une seule pièce et ne nécessite donc l'assemblage d'aucune pièce additionnelle. L'invention offre de nombreux avantages comme celui de pouvoir conserver une colonne de direction simple et robuste avec un gain en masse provenant de la suppression du système de collapsabilité sur la colonne. L'invention permet de diminuer les exigences portées par l'airbag seul et de les répartir entre les éléments ce qui diminue les coûts associés à l'airbag. L'invention réduire le risque de « bagslap » ou contact du conducteur sur le volant en fin de choc par augmentation de la distance disponible. Avantageusement ce système fonctionne également sans airbag conducteur avec les mêmes effets bénéfiques lors de l'appui du conducteur directement sur la jante du volant en cas d'absence ou de non déclenchement de l'airbag. L'invention est également avantageuse en ce qu'elle est alternative à l'emploi d'une colonne collapsable mais peut également être complémentaire à l'emploi d'une telle colonne pour augmenter encore la sécurité du conducteur. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une représentation en perspective d'une armature de volant selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une représentation en perspective d'une armature de volant selon l'invention ; - les figures 3a et 3b sont des représentations schématiques de profil et de face d'une armature de volant selon l'invention dans son état initial ; - les figures 4a et 4b sont des représentations schématiques de profil et de face d'une armature de volant selon l'invention dans son état déformé, illustrant la mécanique de déformation dudit volant. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. On se référera en premier lieu à la figure 1 présentant une armature (1) de volant selon l'art antérieur. Elle comprend un cerceau extérieur (3) relié à un moyeu (5) par deux branches (7). Le cerceau extérieur (3) est disposé sur un plan parallèle au plan du moyeu (5) en avant de celui-ci. Le cerceau extérieur (3), le moyeu (5) et les branches (7) sont rigides. La figure 2 représente une armature (9) de volant selon l'invention. Elle comprend également un cerceau extérieur (3) relié à un moyeu central (5) par au moins deux branches (11). On notera au passage que l'invention ne se limite pas aux volants présentant deux branches mais s'applique à tous types de volants quelque soit leur nombre de branches. Le cerceau extérieur (3) est disposé sur un plan parallèle au plan du moyeu (5) en avant de celui-ci. Le cerceau extérieur (3) et le moyeu (5) sont disposés sur des plans différents écartés d'une hauteur H1 (comme représenté sur la figure 3a). L'invention est remarquable en ce que l'armature comprend des moyens passifs pour réduire la hauteur H1 entre le cerceau extérieur (3) et le moyeu (5) sous l'application d'une force de poussée supérieure à un seuil donné exercée sur le cerceau extérieur (3) en direction du moyeu (5). Selon l'invention, le cerceau extérieur (3) et le moyeu (5) sont rigides mais les branches (11) sont déformables sous l'application d'une force de poussée sur le cerceau extérieur (3) supérieure à un seuil donné, par exemple en l'application d'une force résultant de la projection du conducteur d'un véhicule sur ledit volant lors d'un choc ou plus particulièrement sur le coussin gonflable associé audit volant. Comme nous allons le voir en détail, la géométrie des branches (11) est choisie pour que leur déformation engendre une modification de leur longueur axiale. La longueur axiale des branches (11) après déformation est inférieure à leur longueur axiale avant déformation. Cette diminution de la longueur des branches (11) accompagne un mouvement de recul du cerceau extérieur (3) en direction du moyeu (5), soit une diminution de la hauteur H1. En d'autres termes, l'armature (9) de volant va s'aplatir. La longueur axiale des branches (11) est définie comme étant la longueur en ligne droite qu'elles présentent entre leur point d'accroche sur le moyeu (5) et leur point d'accroche sur le cerceau extérieur (3). Les figures 3a et 3b sont des représentations schématiques de profil et de face d'une armature de volant selon l'invention. Sur la figure 3a, l'armature (9) de volant est vue de profil. Le cerceau extérieur (3) est sensiblement parallèle au moyeu (5). Il est néanmoins situé sur un plan différent, en avant du moyeu (5). Les branches (11) s'étendent obliquement reliant le moyeu (5) au cerceau extérieur (3) de manière à présenter un angle a avec le plan du moyeu et/ou du cerceau extérieur (3). La hauteur H1 entre le moyeu (5) et le cerceau extérieur (3) est définie par leurs diamètres respectifs pris au niveau du point d'accroche des branches (11) et la longueur axiale desdites branches (11). Sur la figure 3b, on voit que chaque branche (11) est composée d'au moins une tige et de préférence de deux tiges (13, 15) ou plus. La déformation des branches (11) est obtenue par une déformation des tiges (13, 15). Les tiges (13, 15) sont représentées comme étant coudées de manière à présenter un angle saillant, mais selon l'invention les tiges peuvent également former un arc de cercle. Lorsqu'elles comprennent deux tiges (13, 15) celles-ci sont avantageusement, mais non obligatoirement, reliées entre elles au niveau de leur point d'accroche au cerceau extérieur (3) et/ou au niveau de leur point d'accroche au moyeu (5). Les deux tiges (13, 15) forment préférentiellement un quadrilatère concave ou convexe. La forme géométrique préférée selon l'invention est une forme de losange qui permet d'obtenir les meilleurs résultats en termes de transmission des efforts en vue de l'obtention d'un pliage des tiges (13, 15) et donc une réduction de la longueur axiale des branches (11). On se référera maintenant aux figure 4a et 4b. La figure 4a illustre la réduction de la hauteur H1 jusqu'à une hauteur H2 sous l'application d'une force P sur le cerceau extérieur (3). Sur la figure 4b on voit que la force appliquée sur le cerceau extérieur (3) est transmise aux branches (11). Le moyeu (5), étant fixe, va opposer une résistance à cette force qui est également transmise aux branches (11). Les tiges (13, 15) des branches (11) se déforment sous l'effort en pliant. La forme coudée des tiges (13, 15) va permettre de choisir la direction préférentielle de déformation. La déformation va accentuer l'angle saillant déjà présenté par lesdites tiges (13, 15). Le coude est le point de rencontre des deux forces de poussée et de résistance et sera donc le lieu privilégié de la déformation. La disposition des tiges (13, 15) l'une relativement à l'autre leur permet de se plier selon direction opposées l'une de l'autre de manière à ne pas se gêner mutuellement dans leur déformation. Les tiges (13, 15) vont donc s'écarter l'une de l'autre au niveau de leur partie coudée qui joue le rôle de point d'amorce de la déformation, voire d'articulation. Comme on peut le voir sur la figure 4a, cette déformation des branches (11) est associée à un déplacement du cerceau extérieur (3) en direction du moyeu (5), c'est-à-dire à un recul dudit cerceau (3) extérieur. Ce recul peut atteindre 50 mm ou plus. De préférence il est d'au moins 10 mm, de préférence d'au moins 50 mm. Ceci est rendu possible par une diminution de la longueur axiale des branches (11) du fait de la déformation des tiges. Cette réduction de la longueur axiale des branches (11) est couplée à un changement d'orientation angulaire desdites branches (11). L'angle a initial est réduit jusqu'à une valeur d'angle 13. On notera que si l'orientation angulaire des branches(11) relativement au moyeu (5) et au cerceau extérieur (3) est modifiée, celle du moyeu (5) relativement au cerceau extérieur (3) est restée sensiblement inchangée. Lors de son déplacement en direction du moyeu (5), le cerceau extérieur (3) conserve son orientation angulaire initiale. En fin de déformation, le cerceau extérieur (3) est resté sensiblement parallèle au moyeu (5). Ce résultat est obtenu d'une part par la répartition des branches (11) autour du cerceau extérieur (3). L'obtention de ce résultat est d'autre part facilité par la présence d'un coussin gonflable recevant le conducteur et qui va répartir l'effort appliqué par le conducteur projeté en direction du volant sur l'intégralité du pourtour cerceau extérieur (3). La force P est appliquée de manière sensiblement uniforme sur le pourtour du cerceau extérieur (3). On notera également que la déformation des tiges (13, 15) ne se fait préférentiellement pas en direction du cerceau extérieur (3), si bien qu'aucun point dur n'apparaît en direction du conducteur ni aucun élément saillant susceptible d'endommager le sac gonflable n'est généré. La déformation des tiges (13, 15) ne se fait préférentiellement pas non plus en direction du moyeu (5) si bien qu'elle n'est pas susceptible d'être gênée par l'environnement, comme par exemple par la présence de commandes sous-volant. La déformation des tiges (13, 15) se fait selon une direction transversale aux branches (11). La déformation des tiges (13, 15) se fait par écartement l'une de l'autre ce qui augmente la largeur de la branche (11) d'une valeur L1 à une valeur L2. Les branches (11) de l'armature (9) de volant selon l'invention doivent présenter une rigidité suffisante pour que le volant puisse être manoeuvré dans des conditions normales sans se déformer et ne se déformer qu'en application d'une force supérieure à un seuil donné. A cet effet, l'armature de volant ou au moins les branches (11) peuvent être en métal, par exemple en magnésium. L'alliage sera choisi sans peine par l'homme du métier en fonction des caractéristiques mécaniques de résistance et de déformabilité recherchées. Il est possible également de réaliser l'armature de volant, ou de réaliser les branches, en un matériau thermoplastique chargé afin d'obtenir une déformation élastique réversible des branches, au lieu d'une déformation plastique. Selon une mise en oeuvre particulièrement avantageuse, l'armature de volant est moulée d'une seule pièce. REVENDICATIONS1. Armature (9) de volant pour véhicule, comprenant un cerceau extérieur (3), un moyeu (5) et au moins deux branches (11) reliant le moyeu (5) au cerceau extérieur (3) agencées pour que le cerceau extérieur (3) et le moyeu (5) soient disposés sur des plans différents écartés d'une hauteur H1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour réduire la hauteur H1 entre le cerceau extérieur (3) et le moyeu (5) sous l'application d'une force de poussée supérieure à un seuil donné exercée sur le cerceau extérieur (3) en i.o direction du moyeu (5). 2. Armature (9) selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens pour réduire la hauteur entre le cerceau extérieur (3) et le moyeu (5) permettent de diminuer la longueur axiale des branches (11) reliant le moyeu (5) au cerceau 15 extérieur (3) par déformation desdites branches (11). 3. Armature (9) selon la revendication 2 caractérisée en ce que la déformation des branches (11) est un pliage desdites branches (11). 20 4. Armature (9) selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisée en ce que les branches (11) comprennent au moins une tige coudée (13,15) déformable et formant un angle saillant ou un arc de cercle. 5. Armature (9) selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que les 25 branches (11) comprennent deux tiges coudées (13,15) déformables, de préférence disposées de manière à former un quadrilatère. 6. Armature selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la réduction de la hauteur entre le cerceau extérieur (3) et le moyeu (5) atteint 30 jusqu'à 50 mm ou plus. 7. Armature (9) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle est moulée d'une seule pièce.n 8. Armature (9) selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'elle est en magnésium ou en matériau thermoplastique chargé. 9. Volant caractérisé en ce qu'il comprend une armature selon l'une des revendications 1 à 8, de préférence le volant est en outre équipé d'un système de coussin gonflable. 10. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un volant selon la revendication 9.10