Brevet FR3078940A1 — publié le 20190920

Colonne de direction comportant un dispositif de blocage en rotation actionné par une motorisation La présente invention concerne une colonne de direction de véhicule automobile comportant un système antivol de blocage en rotation, ainsi qu'un 5 procédé de commande de cette colonne de direction. Les véhicules automobiles comportent une colonne de direction comprenant généralement un arbre supérieur avant recevant à son extrémité avant un volant de direction, lié en rotation à un arbre inférieur qui entraîne un boîtier de direction réalisant le pivotement des roues avant directrices du 10 véhicule. Les deux arbres télescopiques peuvent coulisser axialement entre eux pour assurer un réglage en profondeur de la position du volant à l'intérieur d'une première plage de réglage formant une course axiale du volant partant de sa position la plus en avant. 15 Le coulissement assure aussi lors d'un choc sur l'avant du véhicule, une possibilité d'enfoncement de l'arbre supérieur suivant une deuxième plage d'amortissement venant après la première plage, afin de réaliser un amortissement absorbant une énergie limitant l'effort appliqué par le conducteur sur un coussin gonflable de sécurité du volant de direction, appelé airbag en 20 langue anglaise. Il est connu de disposer une motorisation électrique réalisant le coulissement longitudinal d'un tube de guidage recevant l'arbre avant pour le guider, afin d'effectuer de manière assistée ou automatique le réglage de la position en profondeur du volant. 25 Par ailleurs les colonnes de direction comportent un système antivol de verrouillage en rotation réalisant un blocage d'un arbre de la colonne qui s'actionne automatiquement quand la clé de contact est retirée, comprenant un pêne lié au support de la colonne, coulissant pour entrer dans une ouverture formée sur une bague de blocage fixée autour d'un arbre de la colonne afin 30 d'assurer son blocage en rotation. En particulier le pêne peut être actionné par une motorisation électrique commandée par la coupure du contact. 2 Un système de blocage connu, présenté notamment par les documents FRA1-2861673 et EP-Al -0918000, comporte un dispositif de friction monté entre le logement du pêne et l'arbre pour le premier document, ou entre le support de colonne et une douille coulissante recevant des nervures axiales d'immobilisation disposées sur l'arbre pour le deuxième document, donnant une possibilité de glissement en rotation autour de cet arbre au-dessus d'un couple prédéfini. En particulier le couple de glissement prédéfini est compris entre 100Nm à 200Nm, il est préférentiellement de 150Nm. De cette manière en cas de tentative de vol du véhicule, l'opérateur exerçant un couple élevé sur le volant de direction afin d'essayer de rompre son blocage, la bague de blocage finit par tourner sur l'arbre avant d'obtenir des déformations d'éléments mécaniques, ou une casse de ces éléments. De cette manière on évite en limitant l'effort une rupture du verrouillage permettant le vol, et sans obtenir cette rupture une déformation d'éléments qui rendrait la conduite dangereuse et nécessiterait des remplacements. On notera que le couple important permettant le glissement de la bague de blocage, nécessite un effort sur le volant trop élevé qui rend le véhicule impossible à conduire quand le blocage est maintenu. Toutefois en utilisant une motorisation électrique pour ce système de blocage, cet ensemble est encombrant à la fois en diamètre et en longueur axiale, et présente une masse élevée ainsi qu'un coût important. De plus la commande d'engagement par le moteur donné par le réseau de bord du véhicule ainsi que le fonctionnement de ce moteur, doivent être entièrement sécurisés pour éviter un blocage intempestif pendant la conduite du véhicule, ce qui complique ce système. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une colonne de direction pour véhicule automobile comportant deux arbres de commande télescopiques liés en rotation, permettant un coulissement axial d'un arbre avant supportant un volant, suivant successivement en partant de la position la plus en avant une première plage de réglage en profondeur de la position de ce volant, puis une deuxième plage 3 d'amortissement utilisée en cas d'accident pour amortir un choc du conducteur sur le volant, cette colonne comportant une motorisation électrique de commande du coulissement, et un dispositif de blocage antivol bloquant la rotation d'un des arbres, étant remarquable en ce que le dispositif de blocage en 5 rotation est automatiquement engagé pour une position axiale de blocage de l'arbre avant donnée par la motorisation se trouvant dans la deuxième plage d'amortissement. Un avantage de cette colonne de direction est qu'après avoir coupé le contact, en utilisant la motorisation existante pour effectuer le coulissement axial 10 de l'arbre avant afin de le disposer dans la position axiale de blocage qui se trouve en dehors de la première plage de réglage utilisée pour les conduites du véhicule, on évite l'implantation d'une deuxième motorisation pour actionner le système de verrouillage ce qui permet de réduire l'encombrement, la masse ainsi que les coûts de la colonne de direction. 15 La colonne de direction selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la position axiale de blocage de l'arbre avant est disposée avant la fin de la course de la deuxième plage d'amortissement. De cette manière en cas d'accident ayant provoqué l'enfoncement complet de 20 l'arbre avant qui vient au bout de cette deuxième plage, le système de verrouillage a traversé la position axiale de blocage sans rester dedans ce qui maintient la direction opérationnelle pour continuer à manoeuvrer le véhicule si nécessaire, suivant ce que demandent certaines réglementations. Avantageusement, le dispositif de blocage en rotation comporte une bague 25 intérieure présentant des dents axiales sur son contour extérieur, qui s'engagent entre des dents disposées dans une bague extérieure. Ce système de blocage est simple à réaliser. Dans ce cas, avantageusement les dents axiales de la bague intérieure et de la bague extérieure présentent axialement des pointes du côté de 30 l'engagement sur l'autre bague. 4 De plus, avantageusement la bague intérieure et la bague extérieure présentent axialement une pointe dépassant axialement des autres pointes du côté de l'engagement sur l'autre bague. Avantageusement, le dispositif de blocage en rotation comporte un 5 système de glissement en rotation limitant le couple transmis par ce dispositif. Dans ce cas, avantageusement le système de glissement comporte un anneau élastique formant des créneaux, disposé entre une des bagues et la pièce la supportant. Avantageusement, le dispositif de blocage en rotation comporte un 10 système de fusible axial qui peut se rompre en cas d'accident sous l'effet d'un effort axial à la mise en contact de deux parties du dispositif de blocage en rotation, lors du déplacement de l'arbre avant dans la deuxième plage d'amortissement. Dans ce cas, le système de fusible axial peut comporter des clips élastiques 15 réalisés en matière plastique, maintenant axialement au moins une des bagues. En particulier, le dispositif de blocage en rotation peut comporter une bague intérieure fixée sur un arbre arrière, et une bague extérieure fixée à l'intérieur d'un tube de guidage réalisant un guidage de l'arbre avant. L'invention a de plus pour objet un procédé de commande d'une colonne 20 de direction comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui commande la motorisation électrique systématiquement après une coupure du contact du véhicule pour disposer l'arbre avant dans sa position axiale de blocage en rotation. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages 25 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 et 2 présentent respectivement en perspective avec un écorché partiel et en coupe axiale suivant un plan vertical, une colonne de direction selon l'invention ; 30 - la figure 3 est un agrandissement partiel de cette coupe axiale ; - la figure 4 est un agrandissement partiel de cette vue en perspective ; 5 - la figure 5 est une vue éclatée de l'arbre arrière avec la bague intérieure de blocage ; - la figure 6 détaille la bague intérieure et la bague extérieure de blocage ; et 5 - les figures 7a, 7b, 7c et 7d présentent en coupe axiale cette colonne de direction disposée successivement dans la position avant de réglage, dans la position arrière de réglage, dans la position de verrouillage et dans la position d'enfoncement complet après un accident. Les figures 1 et 2 présentent un support fixe 4 de colonne de direction 10 équipé de pattes supérieures prévues pour la fixation sous une traverse du tableau de bord du véhicule, lié à un support mobile 2 par un pivot d'axe transversal 26 pour permettre un réglage en hauteur du volant. Le support mobile 2 forme un carter fermé comprenant à l'intérieur, du côté arrière indiqué par la flèche AR, un roulement à billes arrière 6 de guidage d'un arbre arrière 8 disposé 15 suivant un axe principal formant une direction longitudinale. L'arbre arrière 8 calé axialement dans le support mobile 2 par le roulement à billes arrière 6, comporte à son extrémité arrière un cardan 10 de liaison vers un arbre de la colonne de direction, le reliant à un boîtier de direction du véhicule. Un tube coulissant avant 12 guidé dans un alésage du support mobile 2 20 permettant un coulissement axial, comporte à son extrémité avant un roulement avant 14 de guidage recevant un arbre avant 16 de la colonne de direction, qui est calé axialement sur le tube coulissant par ce roulement avant. De cette manière l'arbre avant 16 est libre en rotation dans le tube coulissant 12, mais entraîne ce tube lorsqu'il coulisse suivant son axe. 25 L'arbre avant 16 est formé par un tube comprenant à son extrémité avant des cannelures extérieures 18 de fixation d'un volant de direction, et sur une longueur arrière des cannelures intérieures 20 engagées sur des cannelures extérieures 22 formées autour de l'arbre arrière 8 pour assurer la liaison en rotation. 30 Une motorisation électrique 30 présentant un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal, entraîne un réducteur à engrenages 32 formant un renvoi d'angle, qui entraîne à son tour une vis 34 disposée sous le support mobile 2, 6 parallèlement à l'axe principal. Un chariot 36 comportant un écrou engagé dans la vis 34, entraîne par une lame métallique courbée 28 le tube coulissant 12 qui est fixé à cette lame par des vis 24. La lame métallique courbée 28 disposée parallèlement à l'axe longitudinal, 5 comporte une courbure à 1800 de manière à présenter ses deux extrémités l'une en dessous de l'autre, qui sont liées l'une au chariot 36 et l'autre au tube coulissant 12. On obtient ainsi une liaison axiale rigide entre le chariot 36 et le tube coulissant 12 pour effectuer les réglages en profondeur du volant de direction. 10 En particulier la liaison vis-écrou de la vis 34 et de l'écrou du chariot 36 présente une cinématique irréversible, une poussée axiale sur cet écrou n'entraînant pas de rotation de la vis grâce à un pas suffisamment réduit de cette vis afin d'éviter un déréglage de la position en profondeur du volant si le conducteur applique un effort axial dessus. Pour cela avantageusement on 15 réalise une inclinaison du filetage par rapport à l'axe de la vis 34 comprise entre 8 et 20 degrés, qui est préférentiellement de 12 degrés. Toutefois en cas de choc sur l'avant du véhicule entraînant un gonflement de l'airbag du volant de direction, le torse du conducteur applique un effort important sur le volant, transmis par l'arbre avant 18 au tube coulissant 12 qui 20 est retenu par la lame métallique 28. Pour un effort suffisamment élevé, la courbure de la lame métallique 28 se déroule progressivement en laissant le tube coulissant 12 partir vers l'arrière avec une absorption d'énergie, pour arriver en fin de course au fond du support mobile 2, comme présenté figure 7d. L'arbre arrière 8 supporte une bague intérieure de blocage 40 équipée sur 25 son contour de dents axiales, et le tube coulissant 12 une bague extérieure de blocage 50 équipée à l'intérieur de dents axiales correspondantes, qui dans une position axiale définie de ce tube présentée figure 7c, sont engagées l'une dans l'autre afin de réaliser un blocage en rotation antivol de la direction. Les figures 3, 4, 5 et 6 présentent la bague extérieure 50 fixée de manière 30 rigide dans la partie arrière du tube coulissant 12, comprenant à l'intérieur une succession de dents axiales se terminant chacune par une pointe 48 tournée vers l'arrière. 7 La bague intérieure 40 fixée de manière souple sur l'arbre arrière 8, comporte à l'extérieur une succession de dents axiales se terminant chacune par une pointe 48 tournée vers l'avant, de manière à pouvoir s'engager dans les dents de la bague extérieure 50 par un coulissement axial. 5 Un anneau élastique 42 réalisé en élastomère présente un contour formant une succession de créneaux, comportant du côté intérieur des creux recevant des dentures axiales correspondantes 60 formées autour de l'arbre arrière 8, et du côté extérieur des creux recevant des dentures axiales correspondantes 46 formées dans la bague intérieure 40. Le diamètre intérieur des dents de la bague 10 extérieure 50 est plus grand que le diamètre extérieur des dents de la bague intérieure 40. De cette manière on obtient un assemblage bloqué en rotation de la bague intérieure 40 sur l'arbre 8, comportant une petite souplesse permettant d'éviter des bruits lorsque des contraintes sont appliquées sur cette bague intérieure. 15 Avantageusement l'anneau élastique 42 est réalisé dans un élastomère présentant une température de transition vitreuse comprise entre -80°C et +30°C, qui est préférentiellement proche de -40°C. Pour cela on peut utiliser en particulier un matériau du type élastomère thermoplastique, un éthylène- 20 propylène-diène monomère « EPDM », un butadiène-acrylonitrile « NBR », un butadiène-acrylonitrile hydrogéné « HBNR », ou un silicone. Les pointes arrière 48 sur les dentures axiales de la bague extérieure 50 et les pointes avant de la bague intérieure 40 facilitent l'introduction des dents de cette bague extérieure entre celles de la bague intérieure quand l'arbre avant 8 25 recule. De plus, avantageusement on réalise sur chaque bague 40, 50 une dent plus longue, présentant un prolongement tourné vers l'autre bague d'environ 0,5 à 3mm préférentiellement de lmm, qui est légèrement décalée angulairement, de manière à préparer un engagement du reste des dents par une petite rotation 30 angulaire si nécessaire. Cette petite rotation est rendue possible par le caractère déformable de l'anneau élastique 42, qui permet une petite rotation de la bague 8 intérieure 40 autour de l'arbre arrière 8 de sorte que les dents des deux bagues 40, 50 puissent coopérer ensemble sans se bloquer. Un clip élastique ouvert 44 est fixé dans une rainure de l'arbre arrière 8 de chaque côté de la bague intérieure 40, pour maintenir la position axiale de cette 5 bague et de l'anneau élastique 42. Les figures 7a et 7b présentent respectivement la position maximum avant A et la position maximum arrière B de réglage en profondeur du volant de direction, réalisée par la motorisation 30 dans le cadre de la conduite normale du véhicule, avec une plage de réglage PR comprise entre ces deux maximums, 10 qui est généralement de 30 à 50mm. La figure 7c présente une position de verrouillage C disposée systématiquement à chaque arrêt du véhicule par la motorisation 30, après que le conducteur ait coupé le contact, en reculant le tube de guidage 12 de manière à aligner la bague extérieure 50 sur la bague intérieure 40 après avoir engagé 15 leurs dentures entre elles. On réalise de manière simple et économique, avec très peu de composants ajoutés, un verrouillage de la direction en utilisant la motorisation 30 et son circuit de commande déjà existants pour le réglage en profondeur du volant. On notera que la position de verrouillage C étant nettement reculée par 20 rapport à la plage de réglage PR en profondeur du volant, libère un espace devant ce volant qui facilite l'entrée ou la sortie du conducteur dans le véhicule. La figure 7d présente une position après accident D obtenue à partir d'une position dans la plage de réglage PR, où le conducteur a appliqué un effort important sur le volant qui déforme en déroulant complètement la lame 25 métallique courbée 28, pour disposer le tube de guidage 12 en buté arrière après avoir parcouru la plage d'amortissement PA venant après cette plage de réglage. Dans ce cas la bague extérieure 50 est passée au-dessus de la bague intérieure 40 pour aller derrière elle sans être bloquée par cette bague intérieure, ce qui rend complètement libre la direction afin de pouvoir répondre à certaines 30 exigences réglementaires imposant dans ce cas une manoeuvre possible de la direction avec le volant. 9 En variante le montage de la bague intérieure 40 peut comporter un fusible d'effort axial, comprenant par exemple des clips élastiques 44 réalisés en matière plastique, permettant par une rupture sous l'effet d'un choc en cas d'accident un recul complet de l'arbre avant 16 au cas où les dentures des deux 5 bagues 40, 50 butent les unes sur les autres sans pouvoir s'aligner angulairement pour laisser le passage. En variante tout autre disposition des bagues 40, 50 peut être utilisée. On peut notamment prévoir un système de glissement en rotation de la bague extérieure 50 par rapport au tube de guidage 12, pour un seuil de couple 10 suffisamment élevé, préférentiellement de l'ordre de 150Nm, afin d'éviter des endommagements de la colonne de direction dans le cas où une personne malveillante appliquerait un couple élevé sur le volant de direction pour tenter de rompre son verrouillage. On peut aussi, disposer axialement les bagues 40, 50 à d'autres REVENDICATIONS1 - Colonne de direction pour véhicule automobile comportant deux arbres de commande télescopiques (8, 16) liés en rotation, permettant un coulissement 5 axial d'un arbre avant (16) supportant un volant, suivant successivement en partant de la position la plus en avant une première plage de réglage en profondeur (PR) de la position de ce volant, puis une deuxième plage d'amortissement (PA) utilisée en cas d'accident pour amortir un choc du conducteur sur le volant, cette colonne comportant une motorisation électrique 10 (30) de commande du coulissement, et un dispositif de blocage antivol bloquant la rotation d'un des arbres (16), caractérisée en ce que le dispositif de blocage en rotation est automatiquement engagé pour une position axiale de blocage de l'arbre avant (16) donnée par la motorisation (30) se trouvant dans la deuxième plage d'amortissement (PA). 15 2 - Colonne de direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que la position axiale de blocage de l'arbre avant (16) est disposée avant la fin de la course de la deuxième plage d'amortissement (PA). 3 - Colonne de direction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif de blocage en rotation comporte une bague intérieure (40) 20 présentant des dents axiales sur son contour extérieur, qui s'engagent entre des dents disposées dans une bague extérieure (50). 4 - Colonne de direction selon la revendication 3, caractérisée en ce que les dents axiales de la bague intérieure (40) et de la bague extérieure (50) présentent axialement des pointes (48) du côté de l'engagement sur l'autre 25 bague. - Colonne de direction selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bague intérieure (40) et la bague extérieure (50) présentent axialement une pointe (48) dépassant axialement des autres pointes du côté de l'engagement sur l'autre bague. 30 6 - Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de blocage en rotation 11 comporte un système de glissement en rotation limitant le couple transmis par ce dispositif. 7 - Colonne de direction selon les revendications 3 et 6, caractérisée en ce que le système de glissement comporte un anneau élastique (42) formant des 5 créneaux, disposé entre une des bagues (40, 50) et la pièce la supportant. 8 - Colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de blocage en rotation comporte un système de fusible axial qui peut se rompre en cas d'accident sous l'effet d'un effort axial à la mise en contact de deux parties du dispositif de blocage en rotation, lors du déplacement de l'arbre avant (16) dans la deuxième plage d'amortissement (PA). 9 - Colonne de direction selon les revendications 3 et 8, caractérisée en ce que le système de fusible axial comporte des clips élastiques (44) réalisés en matière plastique, maintenant axialement au moins une des bagues (40, 50). 10 - Colonne de direction selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de blocage en rotation comporte une bague intérieure (40) fixée sur un arbre arrière (8), et une bague extérieure (50) fixée à l'intérieur d'un tube de guidage (12) réalisant un guidage de l'arbre avant (16). 11 - Procédé de commande d'une colonne de direction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il commande la motorisation électrique (30) systématiquement après une coupure du contact du véhicule pour disposer l'arbre avant (16) dans sa position axiale de blocage en rotation.