FR2834958A1

FR2834958A1 - Dispositif reglable d'amortissement de choc pour colonne de direction de vehicule automobile, colonne de direction et vehicule automobile comprenant un tel dispositif

Info

Publication number: FR2834958A1
Application number: FR0200829A
Authority: FR
Inventors: Andre Hoblingre
Original assignee: Faurecia Industries SAS
Current assignee: Faurecia Industries SAS
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: FR2834958B1

Abstract

Dispositif d'amortissement de choc pour colonne de direction de véhicule automobile, ladite colonne comportant un corps de colonne (3) monté rotatif dans un élément de châssis (5), de sorte qu'en cas de choc, le corps de colonne (3) peut coulisser axialement, ledit dispositif (1) étant adapté pour produire un effort réglable d'amortissement. Il comporte un élément déformable (13) et un élément de guidage essentiellement indéformable (11), pouvant être solidarisés axialement chacun à l'un respectif du corps de colonne (3) et de l'élément de châssis (5), et un élément de coin (17) essentiellement indéformable, disposé entre l'élément déformable (13) et l'élément de guidage (11), ledit élément de coin (17) ayant une position active réglable déterminant une profondeur réglable de pénétration dans l'élément déformable (13), de façon que ledit élément de coin (17) déforme l'élément déformable (13) au cours du coulissement relatif, en créant un effort axial résistant.

Description

L'invention concerne un dispositif d'amortissement de choc pour colonne de direction de véhicule automobile.

Un tel dispositif est destiné à une colonne comportant un corps de colonne adapté pour être fixé de façon libérable à un élément de châssis du véhicule, de sorte qu'en cas de choc dépassant un seuil d'intensité prédéterminé, le corps de colonne peut coulisser par rapport à l'élément de châssis à partir d'une position déployée de conduite jusqu'à une position rétractée.

En particulier, l'invention vise un dispositif adapté pour produire un effort réglable d'amortissement s'opposant au passage de la position déployée à la position rétractée du corps de colonne.

On connaît dans l'état de la technique un tel dispositif, par exemple du type comportant un doigt déplaçable transversalement par rapport à la direction de coulissement du corps de colonne, et s'engageant, en fonction de sa position transversale, sélectivement dans un nombre variable d'éléments destinés à exercer un effort résistant s'opposant à la rétraction du corps de colonne. Un tel dispositif ne donne pas entière satisfaction, du fait que l'effort résistant s'opposant à la rétraction est directement lié au nombre d'éléments mécaniques résistants (spires métalliques ou autres) dans lesquels est engagé le doigt mobile. Ainsi, l'effort résistant ne peut prendre qu'un nombre limité de valeurs discrètes. Le réglage de l'amortissement n'est donc pas suffisamment précis.

En outre, un tel dispositif ne produit pas un effort d'amortissement suffisant, à moins de mettre en oeuvre des éléments mécaniques encombrants.

Un autre inconvénient d'un tel dispositif est d'introduire, sur le corps de colonne lors de sa rétraction, un déséquilibre des efforts mécaniques dû à la position dissymétrique du doigt transversal mobile.

L'invention a pour but de proposer un dispositif d'amortissement de choc du type mentionné précédemment, qui soit affranchi des inconvénients précités.

A cet effet, un dispositif suivant l'invention comporte un élément déformable et un élément de guidage essentiellement indéformable, pouvant être solidarisés axialement chacun à l'un respectif du corps de colonne et de l'élément de châssis, de façon à coulisser l'un par rapport à l'autre en cas de choc, entre une position déployée et une position rétractée, et un élément de coin essentiellement indéformable, disposé entre l'élément déformable et l'élément de

guidage, ledit élément de coin ayant une position active réglable déterminant une profondeur réglable de pénétration dans l'élément déformable, de façon que ledit élément de coin déforme l'élément déformable au cours du coulissement relatif, en créant un effort axial résistant.

Suivant d'autres caractéristiques du dispositif de l'invention, prises seules ou suivant toutes les combinaisons techniquement envisageables : - l'élément déformable est un arbre, et l'élément de guidage est une bague complémentaire montée coaxialement, l'élément de coin étant disposé de façon périphérique par rapport à l'arbre ; - l'arbre présente au moins deux sections de diamètres différents, tandis que la surface intérieure de la bague présente une section évasée convergeant vers l'axe dans la direction de coulissement, l'élément de coin étant, dans la position déployée, disposé entre la section d'arbre de faible diamètre et la section évasée de la surface intérieure de la bague, le dispositif comportant en outre une butée axiale pour l'élément de coin, ladite butée étant de position axiale réglable, de sorte que lors du coulissement relatif de l'arbre et de la bague, l'élément de coin prend une position fixe radialement qui définit la profondeur de pénétration de l'élément de coin dans la section d'arbre de plus grand diamètre, puis pénètre dans ladite section de plus grand diamètre ; - l'élément de coin comporte un ensemble de billes montées sur l'arbre par l'intermédiaire d'une pièce d'entretoise assurant une solidarisation des billes et de l'arbre jusqu'à la position de contact des billes sur la butée axiale ; - les billes sont réparties de façon régulière angulairement sur la périphérie de l'arbre ; - la bague présente une section taraudée, et la butée réglable est définie par une partie d'un manchon à filetage extérieur coopérant avec ladite section taraudée, en formant une liaison vis-écrou ; - le dispositif comprend un moteur électrique commandé en fonction de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, et adapté pour régler la position active de l'élément de coin ; et - le moteur est adapté pour entraîner le manchon en rotation, de façon à positionner axialement la butée réglable.

L'invention vise également une colonne de direction comportant un corps de colonne adapté pour être fixé de façon libérable à un élément de châssis du véhicule, de sorte qu'en cas de choc dépassant un seuil d'intensité prédéterminé, le corps de colonne peut coulisser par rapport à l'élément de châssis à partir d'une position déployée de conduite jusqu'à une position rétractée, tel que décrit précédemment.

L'invention vise enfin un véhicule automobile comportant un dispositif d'amortissement de choc tel que décrit précédemment.

Un mode particulier de l'invention va maintenant être décrit plus en détail en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif d'amortissement de choc suivant l'invention, en position initiale de repos, dans un plan longitudinal ; - la figure 2 est une vue de section suivant la ligne 2-2 indiquée sur la figure 1 ; et - les figures 3 et 4, qui sont des vues analogues à la figure 1, sans le moteur, illustrent le fonctionnement du dispositif des figures précédentes, et représentent ce dispositif dans deux phases successives de choc, à savoir respectivement le début de la phase de choc, et la fin de la phase de choc.

Sur la figure 1, on a représenté un dispositif d'amortissement 1 conforme à l'invention, monté sur un ensemble de direction 2. Cet ensemble comprend une colonne de direction représentée par son corps de colonne 3, monté rotatif dans un élément de châssis 5, tel qu'un tube, fixe par rapport à la structure du véhicule.

De façon connue, le corps de colonne 3 est arrêté en translation par rapport à l'élément de châssis 5 par des moyens libérables, de sorte qu'il peut coulisser dans l'élément de châssis 5 en cas de choc dépassant un seuil d'intensité prédéterminé, depuis une position déployée de conduite représentée à la figure 1 jusqu'à une position rétractée.

Le dispositif 1 est destiné à produire un effort réglable d'amortissement s'opposant au passage de la position déployée à la position rétractée du corps de colonne 3 dans l'élément de châssis 5, par des moyens qui seront décrits ciaprès.

Le corps de colonne 3 et l'élément de châssis 5 sont de forme générale cylindrique et sont montés coaxialement suivant leur axe longitudinal X-X. Le corps de colonne 3 comprend un plateau d'appui en saillie radiale, destiné à le solidariser en translation avec une partie mobile du dispositif d'amortissement 1, lors du coulissement du corps de colonne 3 dans l'élément de châssis 5.

Le dispositif d'amortissement 1 comprend un élément de guidage 11 rigidement fixé à l'élément de châssis 5 et présentant la forme extérieure d'une bague cylindrique d'axe X'-X'parallèle à l'axe X-X.

Intérieurement, la bague 11 a une section évasée tronconique 11A s'ouvrant sur une extrémité, et une section cylindrique taraudée 11 B débouchant sur l'autre extrémité.

Le dispositif 1 comprend en outre un arbre cylindrique 13 monté coaxialement dans l'élément de guidage 11, et présentant deux sections 13A, 13B de diamètres différents séparées par une section de transition 13C, par exemple de forme extérieure tronconique. Dans la position de repos du dispositif, qui correspond à une situation normale de conduite, c'est-à-dire à la position déployée du corps de colonne 3 par rapport à l'élément de châssis 5, la section de plus grand diamètre 13A s'étend essentiellement à l'extérieur de la bague de guidage 11. Son extrémité libre est située du côté du plateau d'appui 7, sans contact avec ce dernier, afin de ne pas créer de résistance à la rotation du corps de colonne 3, avec un léger jeu relatif J. La section de plus faible diamètre 13B s'étend essentiellement à l'intérieur de la bague de guidage 11.

Le dispositif d'amortissement 1 comporte en outre une pièce d'entretoise 15, sous la forme d'un tube fermé à une extrémité, emmanchée à force sur la section 13B de l'arbre cylindrique 13, de façon que son extrémité fermée porte sur l'extrémité libre de la section de faible diamètre 13B, et que la pièce d'entretoise 15 se déplace solidairement avec l'arbre cylindrique 13 lors d'un coulissement axial dans la bague de guidage 11.

Comme représenté sur les figures 1 et 2, la pièce d'entretoise porte, du côté de son extrémité ouverte voisine de la section de transition 13C, une pluralité de billes 17, de préférence réparties régulièrement sur la périphérie de la section d'arbre 13B, de façon à assurer une symétrie des efforts résistants sur l'arbre 13 lors du fonctionnement du dispositif.

En référence à nouveau à la figure 1, le dispositif d'amortissement 1 comprend un manchon 19 monté coaxialement et de façon glissante sur la pièce d'entretoise 15. Le manchon 19 présente, à son extrémité située du côté de l'extrémité libre de la section d'arbre 13B, une roue dentée solidaire et coaxiale.

Le manchon 19 présente un filetage extérieur complémentaire du taraudage de la section cylindrique 11B de la bague de guidage 11, s'étendant sur l'essentiel de sa longueur.

L'extrémité 19A du manchon, opposée à la roue dentée 21 et tournée vers les billes 17, définit pour celles-ci une face de butée axiale s'opposant au déplacement solidaire des billes 17 avec l'arbre 13 et la pièce d'entretoise 15, vers la position rétractée de l'arbre. La position axiale de la butée 19A définie par le manchon 19 est réglable par rotation, dans un sens ou dans l'autre, du manchon autour de l'axe X'-X'.

Le déplacement du manchon 19 pour régler la butée 19A axialement est obtenu par entraînement en rotation de la roue dentée 21, au moyen d'une roue dentée complémentaire 23 solidaire en rotation de l'arbre de sortie 24 d'un moteur électrique 25. La commande du moteur 25 est par exemple assurée par un dispositif électronique de commande, recevant un certain nombre de paramètres identifiés de fonctionnement et/ou d'état du véhicule. Par exemple, la position de la butée peut être réglée en fonction de la masse du conducteur, de la vitesse du véhicule, etc... Ces paramètres étant mesurés ou estimés au moyen de capteurs adaptés, de façon connue en soi.

La bague de guidage 11, dont la section intérieure taraudée 11B s'étend du côté de la section d'arbre 13B de plus faible diamètre, a sa section évasée tronconique 11A tournée du côté opposé. La base de plus faible diamètre est définie par la partie de transition avec la section taraudée 11 B, et la base de plus grand diamètre est définie par l'ouverture d'extrémité tournée vers la section d'arbre 13A de plus grand diamètre.

La bague de guidage 11 et les billes 17 sont réalisées dans des matériaux de dureté supérieure au matériau constituant l'arbre cylindrique 13. ff en est de préférence de même du manchon 19, qui doit présenter une résistance à la compression suffisante pour bloquer, par la surface de butée 19A, le

déplacement axial des billes 17 lorsque celles-ci sont entraînées par le déplacement axial de la section d'arbre 13A de plus grand diamètre.

La bague 11, les billes 17, et le manchon 19 définissent par conséquent des éléments essentiellement indéformables vis-à-vis de l'arbre 13, qui définit, dans ce dispositif fonctionnant par déformation plastique, l'élément déformable principal.

Comme il sera montré par la suite dans la description du fonctionnement du dispositif, les billes 17 sont destinées à former des éléments de coin qui, lors du déplacement axial de l'arbre cylindrique 13 vers sa position rétractée, se coincent entre l'arbre 13 et la section évasée 11A de la bague 11, en un point déterminé par la position axiale de la butée 19A.

On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif d'amortissement de choc représenté sur les figures.

La position de repos du dispositif 1, représentée à la figure 1, correspond à des conditions normales de conduite. Le corps de colonne 3 est dans sa position déployée par rapport à l'élément de châssis 5, et l'arbre cylindrique 13 est également dans sa position déployée par rapport à la bague de guidage 11. Dans ces conditions, le plateau d'appui 7 est sans contact avec l'extrémité libre de la section d'arbre 13A de grand diamètre. Les billes 17, maintenues par la pièce d'entretoise 15, sont solidarisées à l'arbre 13 sur la section 13B de faible diamètre, au voisinage de la section de transition tronconique 13C. Les billes sont alors disposées dans une section d'entrée de la section évasée 11 A de la bague 11, sans contact avec cette dernière. Le manchon 19, dont la position axiale est de préférence ajustée en temps réel par le moteur 25, s'étend de telle façon que la butée 19A se situe dans une position axiale comprise entre les billes 17 et la section filetée 11B de la bague 11, par exemple.

Sur la figure 3, on a représenté le même dispositif, en début de phase de choc, le corps de colonne 3 se déplaçant vers sa position rétractée suivant le sens indiqué par la flèche F. La détection du choc fige la position de la butée réglable 19A, de sorte que durant toute la phase de fonctionnement du dispositif, la butée 19A est fixe par rapport à la bague de guidage 11 et l'élément de châssis 5. Le coulissement du corps de colonne 3 dans l'élément de châssis 5 dans le sens de la flèche F entraîne l'appui du plateau 7 sur l'extrémité libre de la

section d'arbre 13A, et la solidarisation en translation axiale de l'arbre cylindrique 13 avec le corps de colonne 3. L'arbre 13, la pièce d'entretoise 15, et les billes 17 se déplacent axialement de façon solidaire, la pièce d'entretoise 15 coulissant librement dans le manchon 19 fixe. Le coulissement solidaire se produit jusqu'à l'entrée en contact des billes 17 avec la butée 19A du manchon 19. La pièce d'entretoise 15 est alors repoussée plus avant suivant la direction F par l'arbre 13, tandis que les billes 17 sont arrêtées. De ce fait, les billes 17 sont libérées de la pièce d'entretoise 15 et entrent en contact avec la section de transition 13C de l'arbre 13, qui repousse les billes radialement vers la section évasée 11 A, jusqu'au contact avec celles-ci. C'est cette position qui est représentée à la figure 3.

La position axiale des billes, telle qu'imposée par la butée 19A, définit ainsi une position radiale par rapport à l'axe X'-X', et détermine une profondeur de pénétration des billes 17 dans l'arbre cylindrique déformable13.

Le rayon de la section d'arbre 13A, augmenté du diamètre d'une bille 17, étant supérieur au diamètre de la section évasée 11A sur au moins une partie de celle-ci, et en particulier au niveau de la position de la butée axiale 19A, chaque bille 17 constitue un élément de coin s'opposant au déplacement axial de l'arbre 13, en pénétrant dans ce dernier.

Les billes 17, le manchon 19, et la bague de guidage 11 étant essentiellement indéformables relativement à l'arbre cylindrique 13 du fait qu'ils sont réalisés dans un matériau de plus grande dureté que ce dernier, les billes 17 pénètrent dans la section d'arbre 13A de plus grand diamètre de la profondeur déterminée par la position radiale des billes 17, et donc par la position axiale de la butée réglable 19A. La bague de guidage 11 et les billes 17 forment ainsi une filière de laminage de l'arbre 13, qui exerce sur ce dernier un effort axial résistant, et ce jusqu'à la fin de la phase de choc, illustré sur la figure 4.

On comprend que la figure 4 illustre la position rétractée du corps de colonne 3, ainsi que la position rétractée de l'arbre cylindrique 13.

Sur la figure 5, on a représenté la position initiale de repos de la butée réglable 19A, déterminant la profondeur minimale de pénétration des billes 17 dans la section d'arbre 13A. On comprend en effet que, puisque la butée 19A est sensiblement en contact avec les billes 17, ces dernières prennent, au passage

de la section évasée 13C, la position radiale la plus éloignée de l'axe X'-X'telle que rendue possible par la constitution particulière du dispositif représenté. Cette position initiale correspond à l'effort résistant minimal.

A l'inverse, on a représenté sur la figure 6, la position du manchon 19 déterminant l'effort axial résistant maximal, puisque la position de la butée 19 correspond à la mise en contact des billes 17 simultanément avec la section évasée 11A et avec la section d'arbre 13B de plus faible diamètre. La profondeur de pénétration des billes 17 dans la section d'arbre 13A est alors maximale.

On peut prévoir avantageusement, et ce à titre d'exemple, que la butée réglable 19A définit un effort axial résistant sur l'arbre 13 d'autant plus grand que la masse du conducteur et la vitesse du véhicule sont importantes.

Le moteur électrique 25 d'entraînement du manchon 19, si le dispositif en prévoit un, est pour cela commandé en conséquence par un organe électronique de commande adapté.

En variante, on pourrait prévoir que le dispositif d'amortissement 1 soit disposé coaxialement par rapport au corps de colonne 3, les axes X'-X'et X-X étant alors confondus.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement de choc pour colonne de direction de véhicule automobile, ladite colonne comportant un corps de colonne (3) monté rotatif dans un élément de châssis (5) du véhicule, de sorte qu'en cas de choc dépassant un seuil d'intensité prédéterminé, le corps de colonne (3) peut coulisser axialement par rapport à l'élément de châssis (5) à partir d'une position déployée de conduite jusqu'à une position rétractée, ledit dispositif (1) étant adapté pour produire un effort réglable d'amortissement s'opposant au passage de la position déployée à la position rétractée du corps de colonne (3), caractérisé en ce qu'il comporte un élément déformable (13) et un élément de guidage essentiellement indéformable (11), pouvant être solidarisés axialement chacun à l'un respectif du corps de colonne (3) et de l'élément de châssis (5), de façon à coulisser l'un par rapport à l'autre en cas de choc, entre une position déployée et une position rétractée, et un élément de coin (17) essentiellement indéformable, disposé entre l'élément déformable (13) et l'élément de guidage (11), ledit élément de coin (17) ayant une position active réglable déterminant une profondeur réglable de pénétration dans l'élément déformable (13), de façon que ledit élément de coin (17) déforme l'élément déformable (13) au cours du coulissement relatif, en créant un effort axial résistant.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément déformable (13) est un arbre, et l'élément de guidage (11) est une bague complémentaire montée coaxialement, l'élément de coin (17) étant disposé de façon périphérique par rapport à l'arbre (13).
3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre présente au moins deux sections (13A, 13B) de diamètres différents, tandis que la surface intérieure de la bague (11) présente une section évasée (11A) convergeant vers l'axe (X'-X') dans la direction de coulissement, l'élément de coin (17) étant, dans la position déployée, disposé entre la section d'arbre de faible diamètre (13B) et la section évasée (11A) de la surface intérieure de la bague (11), le dispositif (1) comportant en outre une butée axiale (19A) pour l'élément de coin (17), ladite butée étant de position axiale réglable, de sorte que lors du coulissement relatif de l'arbre (13) et de la bague (11), l'élément de coin (17) prend une position fixe radialement qui définit la profondeur de pénétration

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de l'élément de coin (17) dans la section d'arbre de plus grand diamètre (13A), puis pénètre dans ladite section de plus grand diamètre.
4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de coin (17) comporte un ensemble de billes montées sur l'arbre (13) par l'intermédiaire d'une pièce d'entretoise (15) assurant une solidarisation des billes (17) et de l'arbre (13) jusqu'à la position de contact des billes (17) sur la butée axiale (19A).
5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les billes (17) sont réparties de façon régulière angulairement sur la périphérie de l'arbre (13).
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la bague (11) présente une section taraudée, et la butée réglable (19A) est définie par une partie d'un manchon (19) à filetage extérieur coopérant avec ladite section taraudée, en formant une liaison vis-écrou.
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique (25) commandé en fonction de paramètres de fonctionnement et/ou d'état du véhicule, et adapté pour régler la position active de l'élément de coin (17).
8. Dispositif suivant les revendications 6 et 7 prises ensemble, caractérisé en ce que le moteur (25) est adapté pour entraîner le manchon (19) en rotation, de façon à positionner axialement la butée réglable (19A).
9. Colonne de direction de véhicule automobile comportant un corps de colonne (3) adapté pour être fixé de façon libérable à un élément de châssis (5) du véhicule, de sorte qu'en cas de choc dépassant un seuil d'intensité prédéterminé, le corps de colonne (3) peut coulisser par rapport à l'élément de châssis (5) à partir d'une position déployée de conduite jusqu'à une position rétractée, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'amortissement de choc suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Véhicule automobile comportant un dispositif d'amortissement de choc suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8.