Brevet FR3104529A1 — publié le 20210618

L’invention concerne un sous ensemble (1) de colonne de direction d'axe X comprenant un tube (2) présentant au moins un élément saillant, un corps (3) et une transmission (4, 5), il est caractérisé en ce que le corps (3) est composé d'au moins deux parties (31, 32) présentant chacune des plans de fixation (310, 320) parallèles à l'axe X, les plans de fixation (310, 320) des parties (31, 32) disposées en vis-à-vis étant de forme complémentaire et les parties (31, 32) sont fixées les unes avec les autres. Ainsi l'intérieur du corps est conçu de manière à rendre indépendants chacun des éléments constituant chacune des différentes sections fonctionnelles internes. Les sections aux extrémités du corps multipartite sont également indépendantes et n'ont pas besoin d'être la combinaison des sections fonctionnelles internes, ce qui rend sa fabrication beaucoup simple et moins coûteuse, et permet d'être réalisé par un plus grand nombre de fournisseurs. Figure pour l’abrégé : figure 5 Corps multi-parties et procédé de montage L’invention concerne le domaine des colonnes de direction de véhicule et plus particulièrement les sous-ensembles de colonne comprenant un tube et un corps entourant une transmission. Ces colonnes de direction sont destinées notamment mais non exclusivement à un véhicule automobile. Les colonnes de direction transmettent la rotation du volant jusqu’aux roues pour modifier leur orientation, par exemple selon l’ordre suivant: le volant, la colonne de direction, l’axe intermédiaire, la crémaillère et enfin les roues. Les colonnes de direction comprennent un sous ensemble de corps de colonne comportant une transmission insérée dans un tube, lui-même disposé dans un corps. La transmission est scindée en deux parties : une transmission supérieure, côté volant et une transmission inférieure, côté roues. Aujourd'hui les colonnes de direction sont de différents types: électriques, manuelles, avec ou sans réglage. Elles peuvent également comporter plusieurs fonctionnalités telles qu'une absorption d'énergie, une butée de réglage, etc… Afin de rationaliser les moyens de production, tant du point de vue des composants que des moyens d’assemblage, les choix techniques pour les différents types de colonnes de direction (colonne de direction à réglage ergonomique manuel et à réglage ergonomique à assistance électrique) ont été communalisés. Ainsi ces différentes fonctionnalités sont constituées par des éléments disposés sur le tube et sont en saillie de celui-ci. C'est pourquoi, le corps de colonne devient un de plus en plus complexe par l’intégration des particularités des différents types de colonne. Par exemple les solutions d’absorption d’énergie ou de butée de réglage. L’intégration de ces particularités impose un certain nombre de contraintes, à la fois à l'assemblage, de réalisation et de conception. En effet, Le processus d’assemblage unidirectionnel des composants suivant l’axe « X » du corps a des conséquences sur : Le volume machine; La trajectoire de la transmission inférieure dans le corps; La trajectoire du tube dans le corps; Le temps de cycle; Le risque d’endommagement des composants internes lors de l’assemblage (roulements…); La maîtrise de l’emmanchement des composants internes (effort d’assemblage ; surface de poussée ; …); La modularité (colonne avec / sans transmission, avec / sans antivol, etc.); Le graissage (pas d’accès direct à la zone de graissage). En effet, le graissage doit être fait à la fois sur le tube et à l'intérieur du corps avant le montage du tube et en insérant le tube dans le corps, la graisse se déplace sans qu'on puisse maîtriser ni sa position ni sa quantité aux zones nécessaires. D'autre part, l'espace entre le tube est le corps n'est pas optimisé. Pour pallier à ce manque de précision on utilise plus de graisse que nécessaire. La réalisation du corps par moulage impose une conception d’outillage incluant des tiroirs, pour réaliser les formes internes, ce qui nécessite d’avoir des angles de dépouille dans le sens des tiroirs et entraîne un encombrement de l’outillage pour permettre d’extraire les tiroirs. Afin de maîtriser les formes et les tolérances fonctionnelles internes, le corps doit passer par des opérations d’usinages qui dégradent les caractéristiques propres au moulage notamment la suppression de la « peau » du moulage, cela impacte à la fois les coefficients de friction, la dureté superficielle et les caractéristiques mécaniques. De plus cette opération entraîne des contraintes de coûts d’une part et une réduction du nombre de fournisseurs d’autre part dû à la complexité de réalisation. Du fait des contraintes de réalisation et des contraintes d’assemblage ci-dessus, tous les composants du tube doivent avoir un encombrement inférieur à l’ensemble des sections internes du corps dans le sens de l’assemblage de ceux-ci dans le corps. L’anti-extraction du corps par rapport à la transmission supérieure ne peut pas être garantie dans les deux sens à cause de l'espace nécessaire au montage des éléments saillants du tube. Les calculs de contraintes mécaniques du corps doivent tenir compte des usinages et les zones de frictions des composants internes ainsi que des usinages, ce qui peut nécessiter l'ajout de composants dans certaines zones pour les renforcer. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l’art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier d'optimiser les composants internes et de permettre de les assembler facilement. L'objet de la présente invention est un sous ensemble de colonne de direction d'axe X comprenant un tube présentant au moins un élément saillant, un corps et une transmission, il est caractérisé en ce que le corps est composé d'au moins deux parties présentant chacune des plans de fixation parallèles à l'axe X, les plans de fixation des parties disposées en vis-à-vis étant de forme complémentaire et que les parties sont fixées les unes avec les autres. Ainsi l'intérieur du corps est conçu de manière à rendre indépendants chacun des éléments constituant chacune des différentes sections fonctionnelles internes. Les sections aux extrémités du corps multipartites sont également indépendantes et n'ont pas besoin d'être la combinaison des sections fonctionnelles internes, ce qui rend sa fabrication beaucoup simple et moins coûteuse, et permet d'être réalisé par un plus grand nombre de fournisseurs. Ces éléments saillants peuvent être dû à différents éléments tels que les interfaces de réglage, les interfaces roulements, les interfaces d’orientation tube par rapport au corps, les interfaces du système de serrage tube par rapport au corps, les interfaces spécifiques au client… Selon une caractéristique particulière, le tube est composé d'au moins deux éléments présentant chacun des plans de fixation parallèles à l'axe X, les plans de fixation des éléments disposés en vis-à-vis étant de forme complémentaire et les éléments sont fixés les uns avec les autres. Ainsi le montage du tube sur la transmission est facilité. Selon un premier mode de réalisation, les parties et/ou les éléments présentent des plans de fixation de forme plane. Les pièces sont ainsi faciles à réaliser. Selon un deuxième mode de réalisation, les parties et/ou les éléments présentent des plans de fixation de forme complexe. Cette forme peut être courbes, coplanaires ou non, dentés, etc… Il est ainsi possible de tenir compte de spécificités particulières. Avantageusement, les parties et/ou les éléments sont fixés par des vis. D'autres moyens de fixation sont possibles: par serrage comme des rivets …, par soudage, par collage, ou par tout autres moyens de fixation rapportés ou non (clippage, sertissage …). Selon une première variante, le corps comprend au moins une troisième partie présentant un plan de contact perpendiculaire à l'axe X. Il est ainsi possible d'inter-changer une partie seulement du corps selon les équipements désirés. Avantageusement, la troisième partie est solidaire d'un élément de structure comme un antivol, un système de verrouillage ou un absorbeur d'énergie. Le corps est ainsi constitué de deux demi-coquilles de longueur différentes et d'une partie complémentaire solidaire d'un élément fonctionnel. Selon une deuxième variante, le tube comprend au moins une troisième partie présentant un plan de contact perpendiculaire à l'axe X. Il est ainsi possible d'inter-changer une partie seulement du tube selon les équipements désirés Selon une disposition particulière, l’élément en relief est un absorbeur d’énergie. L'absorbeur d'énergie est habituellement disposé à l'extérieur du corps, car assez volumineux et difficile à monter, la structure en deux parties du corps permet de l'intégrer facilement dans celui-ci. Avantageusement, l’absorbeur d’énergie comprend un système d’activation en saillie du tube. Selon une autre disposition particulière, l’élément en relief est une butée de réglage. Selon une autre disposition particulière, l’élément en relief est un système antivol. Selon une autre disposition particulière, l’élément en relief est un roulement. L'invention concerne également un procédé de montage d'un sous ensemble de colonne de direction ayant au moins une des caractéristiques précédentes, les parties du corps étant montées sur le tube de façon radiale à l'axe X et celles-ci sont fixées ensemble par des moyens de fixation. Les contraintes d’assemblage sont réduites car la trajectoire de la transmission supérieure dans le corps est réduite, d'où une réduction du volume machine et du temps de cycle. Il n'y a presque plus de risques d’endommager les composants internes lors de l’assemblage. On limite, voire on supprime, l’emmanchement des composants internes, on facilite l’accès pour le graissage : graissage direct sur zones de contact et on augmente la modularité (colonne avec / sans transmission, avec / sans antivol, etc…) Selon une caractéristique particulière, les éléments du tube sont montés sur une transmission de façon radiale à l'axe X et sont fixées ensemble par des moyens de fixation. Les contraintes d’assemblage sont également réduites car la trajectoire de la transmission supérieure sur le tube est réduite, d'où une réduction du volume machine et du temps de cycle. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : Brève description des figures est une vue en coupe d'un tube intégrant plusieurs fonctionnalités dans différentes sections; est une vue en coupe d'un corps de l'état de la technique; est une vue en coupe du tube monté dans le corps de la figure 2; est une vue en perspective illustrant le montage d'un sous ensemble de l'état de la technique; montre un corps selon l'invention en perspective; est une vue en coupe du corps selon l'invention; est une vue en coupe d'un tube monté dans le corps de la figure 6; est une vue en perspective illustrant le montage d'un sous ensemble selon l'invention; est une vue en perspective d'une variante de l'invention est une vue en perspective d'une autre variante de l'invention est une vue éclaté d'une colonne de direction; est une vue en coupe illustrant différentes fonctionnalités d'un sous ensemble. La figure 11 illustre une colonne de direction comprenant une patte de fixation supérieure 8 et d’une patte de fixation inférieure 9 permettant le maintien en position dans le véhicule d’un sous-ensemble de corps de colonne 1. La patte de fixation supérieure comprend une vis de serrage 80 pour y fixer le sous ensemble 1 de corps de colonne. Le sous ensemble de colonne de direction 1 d'axe X de l'état de la technique comprend un tube 2, un corps 3 cylindrique, une transmission inférieure 4 et une transmission supérieure 5. On peut voir à la figure 1 que le tube 2 comporte une partie cylindrique 21 et un absorbeur d'énergie 20 placé sur la partie cylindrique 21 et avec plusieurs parties en saillie de 3 hauteurs différentes, h 1 , h 2 et h 3 . Ces parties en saillie sont ici rectangulaires et donc particulièrement difficile à introduire dans un corps cylindrique. Celui-ci doit donc être adapté pour pouvoir recevoir ce tube 2. La figure 2 montre un corps 3 de l'état de la technique où l'intérieur 30 doit rester lisse et ne pas présenter d'aspérités pour permettre l'introduction de la plus grande hauteur h 3 de l'absorbeur d'énergie 20 avec le tube 2. Le montage du sous ensemble 1 se fait de la façon suivante (cf. figure 4): la transmission supérieure 5 est introduite axialement dans le tube 2, cet ensemble est entré axialement dans le corps 3, puis, du côté opposé, la transmission inférieure 4 est emmanchée axialement dans le tube 2 pour être fixé à la transmission supérieure 5. Il est aussi possible d'assembler le sous ensemble en premier et de l'introduire ensuite axialement par l'avant ou par l'arrière. On comprend qu'ainsi il n'est pas possible de choisir les zones de graissage, puisque la graisse qui aura été déposée sur le tube 2 ou à l'intérieur du corps 3 va nécessairement se déplacer lors de l'emmanchement des différentes pièces. La zone de graissage G qui facilite le mouvement du tube dans le corps pour permettre le réglage du volant n'est pas directement accessible. Le corps 3 de l'invention illustré à la figure 5 comprend deux parties 31 et 32. La première partie 31 comprend un plan de fixation 310 rectiligne destiné à venir contre le plan de fixation 320 rectiligne de la deuxième partie 32. Chaque partie comprend quatre trous de fixation 311, 312, 313 et 314 pour la première partie 31 et 321, 322, 323 et 324 pour la deuxième partie 32. La fixation est faite par des vis 6 (ici 3) qui relient les trous de fixation 311 avec 321, 312 avec 322 et 313 avec 323, les derniers trous 314 et 324 sont reliés par la vis de serrage 80 de la patte de fixation supérieure 8. L'intérieur 30 du corps 3 des surfaces 300, 301, 302 et 303 sont décalées les unes par rapport aux autres pour tenir compte des différentes hauteurs h 1 , h 2 et h 3 des parties en saillie et du diamètre du tube 2. Les surfaces 300, 301 et 302 sont disposées exactement en vis à vis des éléments saillants alors que la surface 303 est en contact avec la partie cylindrique du tube 2. Ainsi comme on peut le voir sur la figure 7 où le tube 2 est monté dans le corps 3, l'espace entre eux est optimisé. Le montage de ce corps 3 est illustré figure 8. Les transmissions inférieure 4 et supérieure 5 sont emmanchées dans le tube 2 et l’assemblage des deux demi-coquilles ou deux parties 31 et 32 du corps 3 sur le tube 2 se fait suivant des directions radiales par rapport à l’axe X de la colonne, ce qui limite la trajectoire nécessaire au montage. Dans cet exemple, le tube 2 comprend aussi une butée de réglage 22. Dans l'exemple illustré à la figure 9, le tube 2 est également constitué de deux éléments 23 et 24. ces deux éléments 23 et 24 sont fixés entre eux par des vis 7 (ici 3). Le premier élément 23 comprend un plan de fixation 230 rectiligne destiné à venir contre un plan de fixation 240 rectiligne du deuxième élément 24. Chaque élément comprend trois trous de fixation 231, 232 et 233 pour le premier élément 23 et 241, 242 et 243 pour le deuxième élément 24. La fixation est faite par les vis 7 qui relient les trous de fixation 231 avec 241, 232 avec 242 et 233 avec 243. Ici encore l'intérieur 25 du tube 2 présente des surfaces 250, 251, 252 et 253 décalées les unes par rapport aux autres pour tenir compte des différentes hauteurs des parties en saillie 50, 51 et 52 du diamètre de la transmission supérieure 5. Les surfaces 250, 251 et 252 sont disposées exactement en vis à vis des éléments saillants alors que la surface 253 est en contact avec la partie cylindrique de la transmission supérieure 5. Dans l'exemple de la figure 10, le corps 3 est en trois parties 33, 34, 35. La première partie 33 et la deuxième partie 34 sont de longueurs différentes de celle de la troisième partie 35 et la somme des longueurs de la première partie 33 et la deuxième partie 34 est ici égale à la longueur de la troisième partie 35. Les première et deuxième parties 33 et 34 sont en contact l'une avec l'autre par des plans de contact 332 et 342 perpendiculaire à l'axe X. Ces plans pourraient être de forme différente mais de préférence de forme complémentaire afin que les deux parties 33 et 34 soient bien en contact l'une avec l'autre. Les parties 33, 34 et 35 formant le corps 3 sont assemblés sur quatre plans de contacts les plans 330-350 et 331-351 entre les première et troisième parties 33 et 35 et plans 340-352 et 341-353 entre les deuxième et troisième parties 34 et 35. L'assemblage est réalisé par des vis, des rivets, par soudage, collage, clipsage, sertissage ou tout autre moyen de fixation rapportée ou non. Il est à noter que le plan 350 présente un décrochement 3501 par rapport au plan 352 qui est décalé par rapport au plan 350. Cela signifie que les plans 350, 351, 352 et 353 peuvent être placés à des niveaux différents et donc ne pas être coplanaires et donc les plans en vis-à-vis 330, 331, 340 et 341 ne pas l'être non plus. Dans tous les exemples de réalisation, le graissage peut être fait avant le montage directement sur les parties du corps 3 ou les éléments du tube 2 exactement à l'endroit nécessaire et avec juste la quantité utile. Le figure 12 montre différents éléments en reliefs dans le sous ensemble de colonne de direction 1. Entre le corps 3 et la transmission inférieure 4, il y a un roulement inférieur 40 et un système antivol inférieur 41, entre le tube 2 et la transmission supérieure 4, on trouve un système antivol supérieur 51, un roulement intermédiaire 50 et un roulement supérieur 52, et entre le tube 2 et le corps 3 il y a un système d'absorption d'énergie 20 et un système d'activation 26 dudit système d'absorption d'énergie 20. Ce système, lorsque le levier de verrouillage (visible sur le sous ensemble 8 de la Figure 11) est : Fermé : permet d’activer le système d’absorption d’énergie, qui limite de manière contrôlée l’effort nécessaire au mouvement axial du tube dans le corps. Ouvert : permet de désactiver le système d’absorption d’énergie et ainsi, de pourvoir régler axialement la colonne de direction. Certains de ces équipements sont optionnels notamment le système antivol 41 et 51. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. Sous ensemble (1) de colonne de direction d'axe X comprenant un tube (2) présentant au moins un élément saillant, un corps (3) et une transmission (4, 5), caractérisé en ce que le corps (3) est composé d'au moins deux parties (31, 32) présentant chacune des plans de fixation (310, 320) parallèles à l'axe X, les plans de fixation (310, 320) des parties disposées en vis-à-vis étant de forme complémentaire et que les parties (31, 32) sont fixées les unes avec les autres. Sous ensemble (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (2) est composé d'au moins deux éléments (23, 24) présentant chacun des plans de fixation (230, 240) parallèles à l'axe X, les plans de fixation (230, 240) des éléments disposés en vis-à-vis étant de forme complémentaire et que les éléments (23, 24) sont fixés les uns avec les autres. Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties (31, 32) et/ou les éléments (23, 24) présentent des plans de fixation (310, 320, 230, 240) de forme plane. Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties (31, 32) et/ou les éléments (23, 24) présentent des plans de fixation (310, 320, 230, 240) de forme complexe. Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties (31, 32) et/ou les éléments (23, 24) sont fixés par des vis (6, 7). Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (3) comprend au moins une troisième partie (34) présentant un plan de contact (242) perpendiculaire à l'axe X. Sous ensemble (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la troisième partie (34) est solidaire d'un élément de structure comme un antivol (41, 51), un système de verrouillage ou un absorbeur d'énergie (20). Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube (2) comprend au moins une troisième partie présentant un plan de contact perpendiculaire à l'axe X. Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément en relief est un absorbeur d’énergie (20) . Sous ensemble (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’absorbeur d’énergie comprend un système d’activation en saillie du tube. Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément en relief est une butée de réglage (22). Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément en relief est un système antivol (41, 51) . Sous ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément en relief est un roulement (40, 50, 52) . Procédé de montage d'un sous ensemble (1) de colonne de direction selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les parties (31, 32, 33, 34, 35) du corps (3) sont montées sur le tube (2) de façon radiale à l'axe X et qu'elles sont fixées ensemble par des moyens de fixation (6). Procédé de montage selon la revendication précédente en ce qu'elle dépend d'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les éléments (23, 24) du tube (2) sont montés sur une transmission (4, 5) de façon radiale à l'axe X et qu'elles sont fixées ensemble par des moyens de fixation (7).