FR3021940A1

FR3021940A1 - ADJUSTABLE STEERING WHEEL FOR A MOTOR VEHICLE COMPRISING AN ELECTRIC MOTORIZATION

Info

Publication number: FR3021940A1
Application number: FR1455243A
Authority: FR
Inventors: Christophe Monteil; Xavier Rochereau; Samuel Vaillant
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2015-12-11
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: FR3021940B1

Abstract

Volant de direction réglable pour véhicule automobile, comportant une jante en plusieurs parties (2) qui sont reliées par des bras (4) au moyeu fixe (8) de ce volant, et un mécanisme (32) permettant de faire varier la distance de cette jante par rapport à l'axe du volant, caractérisé en ce que le mécanisme de variation de distance comporte une motorisation électrique (32).Adjustable steering wheel for a motor vehicle, comprising a rim in several parts (2) which are connected by arms (4) to the fixed hub (8) of this steering wheel, and a mechanism (32) making it possible to vary the distance of this rim relative to the axis of the steering wheel, characterized in that the distance variation mechanism comprises an electric motor (32).

Description

VOLANT DE DIRECTION REGLABLE POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UNE MOTORISATION ELECTRIQUE La présente invention concerne un volant de direction réglable pour véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de commande pour ce volant et un véhicule automobile comportant un tel volant. Les véhicules automobiles comportent généralement un volant de direction actionnant par un arbre guidé dans une colonne, un boîtier de direction situé à la base de cet arbre, qui fait pivoter les roues avant du 10 véhicule. Lors du dessin du style intérieur du véhicule et de la conception du volant de direction, il est nécessaire de faire un choix du diamètre de ce volant qui résulte de différents compromis concernant notamment l'ergonomie, le confort, la sécurité et le style. 15 La jante du volant est généralement circulaire. En variante dans certains cas, par exemple pour des raisons de style ou d'ergonomie, ou pour un usage sportif, la jante du volant comporte un méplat qui peut se trouver en bas, ou deux méplats opposés, ou présente une forme ovale. Concernant l'effort appliqué sur le volant par le conducteur, pour un 20 même couple sur l'arbre de direction, un diamètre plus important réduit cet effort en augmentant le bras de levier par rapport à l'axe, ce qui est favorable pour les manoeuvres aux basses vitesses et de parking, mais est défavorable pour la conduite à grande vitesse en imposant des mouvements de plus forte amplitude, ce qui réduit la réactivité pour les commandes rapides, et la 25 stabilité du véhicule. On peut en variante prendre un diamètre de volant plus petit, ou diminuer la démultiplication entre l'angle du volant et le braquage des roues, ce qui permet de réduire aux basses vitesses le mouvement des mains sur le volant. Mais dans ce cas pour conserver le même effort appliqué par le 30 conducteur, il faut prévoir un système d'assistance comportant une puissance plus importante pour délivrer un couple d'assistance plus élevé.The present invention relates to an adjustable steering wheel for a motor vehicle, and a control method for the steering wheel and a motor vehicle comprising such a steering wheel. Motor vehicles generally comprise a steering wheel operating by a shaft guided in a column, a steering box located at the base of this shaft, which rotates the front wheels of the vehicle. When designing the interior style of the vehicle and the design of the steering wheel, it is necessary to make a choice of the diameter of the steering wheel that results from different compromises including ergonomics, comfort, safety and style. The steering wheel rim is generally circular. Alternatively in some cases, for example for reasons of style or ergonomics, or for sporting use, the rim of the steering wheel has a flat that can be down, or two opposite flat, or has an oval shape. With regard to the force applied to the steering wheel by the driver, for the same torque on the steering shaft, a larger diameter reduces this effort by increasing the lever arm relative to the axis, which is favorable for maneuvers at low speeds and parking, but is unfavorable for driving at high speed by imposing higher amplitude movements, which reduces the responsiveness for fast controls, and the stability of the vehicle. It can alternatively take a smaller diameter of the steering wheel, or decrease the ratio between the steering wheel angle and the steering wheels, which reduces the low speeds movement of the hands on the steering wheel. But in this case, in order to maintain the same force applied by the driver, it is necessary to provide an assistance system comprising a larger power to deliver a higher assistance torque.

Pour apporter une solution à ces problèmes, un type de volant connu, présenté notamment par les documents DE-B4-19919278 et KR-B1100580044, comporte des bras radiaux comprenant une longueur variable commandée par un mécanisme manuel d'ajustement, et une jante en plusieurs parties qui peuvent coulisser entre elles, afin d'obtenir une variation du diamètre de cette jante. On peut ainsi faire varier le bras de levier de l'effort appliqué par le conducteur sur la jante ainsi que le mouvement des mains sur ce volant, afin de l'adapter au type de conduite. Toutefois le conducteur doit intervenir manuellement pour effectuer ces réglages, ce qui peut être gênant notamment dans le cas de changements fréquents de type de conduite, comprenant par exemple des successions de manoeuvres en ville et de conduites à plus grande vitesse sur route. En complément un type de volant connu, présenté notamment par le document KR-B1-100259539, comporte un vérin hydraulique disposé dans un bras de ce volant, qui permet de faire varier sa longueur. Ce système nécessite une alimentation hydraulique à l'intérieur du volant, qui est délicate à réaliser, complexe et coûteuse, et peut présenter des risques de fuites gênants.To provide a solution to these problems, a known type of steering wheel, presented in particular by DE-B4-19919278 and KR-B1100580044, comprises radial arms comprising a variable length controlled by a manual adjustment mechanism, and a rim in several parts that can slide between them, in order to obtain a variation of the diameter of this rim. It is thus possible to vary the lever arm of the force applied by the driver on the rim and the movement of the hands on the steering wheel, to adapt to the type of driving. However, the driver must intervene manually to make these adjustments, which can be inconvenient especially in the case of frequent changes in driving type, including for example succession of maneuvers in town and pipes at higher speed on the road. In addition to a known type of steering wheel, presented in particular by the document KR-B1-100259539 comprises a hydraulic cylinder disposed in an arm of the steering wheel, which allows to vary its length. This system requires a hydraulic supply inside the steering wheel, which is difficult to produce, complex and expensive, and may present a risk of annoying leaks.

La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un volant de direction réglable pour véhicule automobile, comportant une jante en plusieurs parties qui sont reliées par des bras au moyeu fixe de ce volant, et un mécanisme permettant de faire varier la distance de cette jante par rapport à l'axe du volant, caractérisé en ce que le mécanisme de variation de distance comporte une motorisation électrique. Un avantage de ce volant de direction est qu'avec un moteur électrique de petite puissance disposant d'une démultiplication appropriée, on peut 30 obtenir de manière commandée ou automatique, sans effort pour le conducteur, une adaptation lente de la distance de la jante par rapport à l'axe qui ajuste le bras de levier en fonction du type de conduite. En particulier le moteur électrique peut être compact, avec une alimentation par des fils électriques qu'il est facile de faire passer par un arbre creux de la colonne de direction. Le volant de direction selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la jante comporte deux parties latérales qui peuvent s'écarter transversalement. En particulier, chaque partie latérale de jante peut être reliée au moyeu fixe par deux bras espacés. Avantageusement, chaque partie latérale de la jante est reliée à un support qui est guidé transversalement par des moyens de guidage linéaire du moyeu fixe. Dans ce cas, chaque support peut présenter des pattes qui traversent des fentes de guidage du moyeu, et se terminent chacune au dos de ce moyeu par un bossage comportant un perçage transversal recevant une tige de guidage.The present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art. It proposes for this purpose an adjustable steering wheel for a motor vehicle, comprising a rim in several parts which are connected by arms to the fixed hub of this wheel, and a mechanism for varying the distance of this rim relative to the steering wheel axis, characterized in that the distance variation mechanism comprises an electric motor. An advantage of this steering wheel is that with a low power electric motor having a suitable gear ratio, it is possible to obtain, in a controlled or automatic manner, without effort for the driver, a slow adaptation of the distance of the rim by relative to the axis that adjusts the lever arm depending on the type of pipe. In particular the electric motor can be compact, with a power supply by electrical son that it is easy to pass through a hollow shaft of the steering column. The steering wheel according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another. Advantageously, the rim has two lateral parts that can move transversely. In particular, each side rim portion can be connected to the fixed hub by two spaced arms. Advantageously, each lateral portion of the rim is connected to a support which is guided transversely by linear guide means of the fixed hub. In this case, each support may have lugs which pass through guide slots of the hub, and each end on the back of this hub by a boss having a transverse bore receiving a guide rod.

Avantageusement, la motorisation électrique entraîne une tige filetée de déplacement des parties de jante. Dans ce cas, la tige filetée peut comporter deux longueurs présentant des filetages inversés, déplaçant chacune une partie de jante. Avantageusement la tige filetée est directement liée à l'arbre d'un moteur de la motorisation électrique. L'invention a aussi pour objet un procédé de commande automatique d'un volant de direction réglable comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui réduit la distance de la jante par rapport à l'axe pour les petites vitesses du véhicule.Advantageously, the electric motor drives a threaded rod for moving the rim parts. In this case, the threaded rod may have two lengths having inverted threads, each moving a rim portion. Advantageously, the threaded rod is directly connected to the shaft of a motor of the electric motor. The invention also relates to a method of automatically controlling an adjustable steering wheel comprising any one of the preceding features, which reduces the distance of the rim relative to the axis for the small vehicle speeds.

L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comportant un volant de direction comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle de la partie arrière d'un volant de direction selon l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des vues respectivement avant et arrière de ce volant comprenant deux parties de jante écartées ; et - les figures 4 et 5 sont des vues respectivement avant et arrière de ce volant comprenant deux parties de jante rapprochées. La figure 1 présente un volant de direction prévu pour entraîner un arbre de direction non représenté centré sur l'axe A, comportant deux parties de jante disposées latéralement, de manière symétrique par rapport à un plan vertical passant par cet axe. Le conducteur se trouve du côté appelé par convention côté avant, indiqué par la flèche « AV ». Chaque partie latérale de jante 2 est reliée à un support 6 par deux bras espacés 4 sensiblement horizontaux, pour former une poignée permettant au conducteur de saisir cette jante en glissant la main entre les bras. Le support 6 comporte une partie verticale qui est fixée à plat sur la face avant d'un moyeu 8 formant une plaque. Le moyeu 8 comporte une partie de liaison arrière 10, qui est elle-même fixée à l'extrémité supérieure de l'arbre de direction non représenté, pour l'entraîner en rotation.The invention furthermore relates to a motor vehicle comprising a steering wheel comprising any one of the preceding features. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a partial view of the rear part of a steering wheel according to the invention; - Figures 2 and 3 are respectively front and rear views of the steering wheel comprising two rim parts spaced apart; and - Figures 4 and 5 are front and rear views respectively of this wheel comprising two rim parts close together. Figure 1 shows a steering wheel designed to drive a not shown shaft axis centered on the axis A, having two rim portions disposed laterally, symmetrically with respect to a vertical plane passing through this axis. The driver is on the side conventionally called front side, indicated by the arrow "AV". Each side rim portion 2 is connected to a support 6 by two substantially horizontal spaced arms 4, to form a handle allowing the driver to grasp the rim by sliding the hand between the arms. The support 6 has a vertical portion which is fixed flat on the front face of a hub 8 forming a plate. The hub 8 has a rear link portion 10, which is itself fixed to the upper end of the not shown steering shaft, to drive it in rotation.

Les deux parties de la jante 2 constituent deux poignées latérales qui dégagent les zones supérieure et inférieure du volant, permettant en particulier une conduite sportive du véhicule avec un volant compact présentant une faible inertie en rotation. De plus on a un dégagement supérieur et inférieur important donnant un certain style au cockpit, et permettant une grande visibilité vers l'affichage du tableau de bord se trouvant au-dessus de la colonne de direction.The two parts of the rim 2 constitute two lateral handles which release the upper and lower areas of the steering wheel, allowing in particular a sporty driving of the vehicle with a compact flywheel having a low rotational inertia. In addition there is an important upper and lower clearance giving a certain style to the cockpit, and allowing great visibility to the display of the dashboard located above the steering column.

Chaque support 6 comporte sur sa face arrière, à chaque extrémité supérieure et inférieure, une patte glissée dans une fente horizontale 14 du moyeu 8, qui traverse la plaque de ce moyeu. Les deux fentes horizontales 14 sont disposées de manière symétrique par rapport à l'axe A.Each support 6 has on its rear face, at each upper and lower end, a tab slid into a horizontal slot 14 of the hub 8, which passes through the plate of this hub. The two horizontal slots 14 are arranged symmetrically with respect to the axis A.

Chaque patte se termine en arrière du moyeu 8 par un bossage rapporté 12, qui est ajusté au dos de ce moyeu, présentant un perçage transversal recevant une tige de guidage horizontal 16 traversant à la fois les deux bossages supérieurs ou inférieurs des deux supports 6. Chaque tige de guidage 16 comporte une butée centrale 18 et à chaque extrémité une butée latérale 20, qui permettent un coulissement latéral d'un bossage 12 entre ces deux butées. On obtient ainsi un guidage transversal rigoureux et sans jeux de chacun des supports 6 qui peut coulisser latéralement entre les deux positions d'extrémité, rapprochée et éloignée par rapport à l'axe A. De plus on dispose d'une liaison solide des supports 6 avec l'arbre de direction, ce qui assure la sécurité. Le moyeu 8 comporte un bossage arrière central 30 visible figure 5, disposé dans la partie de liaison arrière 10, qui présente un perçage transversal recevant un moteur électrique 32 comportant un axe qui se prolonge de chaque côté par une tige filetée 34. Le moteur électrique 32 est alimenté par des fils électriques passant dans l'arbre de direction formant un tube, afin d'assurer son alimentation en courant. On peut prévoir en particulier un moteur électrique similaire à ceux utilisés pour régler la position de la colonne de direction.Each tab ends behind the hub 8 by an insert boss 12, which is fitted on the back of this hub, having a transverse bore receiving a horizontal guide rod 16 passing through both the upper and lower bosses of the two supports 6. Each guide rod 16 comprises a central stop 18 and at each end a lateral stop 20, which allow lateral sliding of a boss 12 between these two stops. This gives a rigorous transversal guidance and without games of each of the supports 6 which can slide laterally between the two end positions, close and remote relative to the axis A. In addition we have a solid connection of the supports 6 with the steering shaft, which ensures safety. The hub 8 comprises a central rear boss 30 visible in FIG. 5, disposed in the rear link portion 10, which has a transverse bore receiving an electric motor 32 having an axis which is extended on each side by a threaded rod 34. The electric motor 32 is powered by electrical son passing in the direction shaft forming a tube, to ensure its power supply. In particular, an electric motor similar to those used to adjust the position of the steering column can be provided.

Chaque partie filetée 34 de l'axe du moteur électrique 32, présentant un pas inversé l'un par rapport à l'autre, est engagée dans un taraudage formé dans un bossage arrière 36 disposé au milieu d'une liaison verticale 38 reliant les deux bossages 12 d'un même support 6. De cette manière une rotation du moteur électrique 32 dans un sens va 30 entraîner un écartement symétrique des deux supports 6 par rapport à l'axe A, comme le présentent les figures 2 et 3, et une rotation dans l'autre sens va entraîner un rapprochement symétrique de ces deux supports, comme le présentent les figures 4 et 5. On notera qu'en choisissant un pas réduit pour les deux parties filetées 34 du moteur électrique 32, on obtient une forte démultiplication assurant pour un tour de ce moteur, un petit déplacement latéral de chaque support 6 égal à un pas. On obtient un volant de direction qui présente tous les écartements possibles de ses deux parties de jantes 2, entre une position écartée maximum donnant le couple le plus élevé pour les manoeuvres aux basses vitesses, et une position rapprochée minimum nécessitant des mouvements des mains réduits, favorable pour le contrôle aux vitesses plus élevées. On peut prévoir une commande manuelle qui peut être au tableau de bord ou directement sur le volant, ou une commande automatique qui peut être fonction de différents paramètres, comprenant la vitesse du véhicule.Each threaded portion 34 of the axis of the electric motor 32, having a pitch inverted relative to each other, is engaged in a tapping formed in a rear boss 36 disposed in the middle of a vertical connection 38 connecting the two In this way a rotation of the electric motor 32 in one direction will cause a symmetrical spacing of the two supports 6 with respect to the axis A, as shown in FIGS. 2 and 3, and a rotation of the electric motor 32 in one direction. rotation in the other direction will bring about a symmetrical approximation of these two supports, as shown in Figures 4 and 5. It will be noted that by choosing a reduced pitch for the two threaded portions 34 of the electric motor 32, a high gear ratio is obtained. providing for a revolution of this engine, a small lateral displacement of each support 6 equal to one step. A steering wheel is obtained which has all the possible spacings of its two rim parts 2, between a maximum spaced position giving the highest torque for maneuvers at low speeds, and a minimum close position requiring reduced hand movements, favorable for control at higher speeds. One can provide a manual control that can be on the dashboard or directly on the steering wheel, or an automatic control that can be a function of various parameters, including the speed of the vehicle.

Avantageusement la variation de diamètre du volant est suffisamment lente pour ne pas perturber le conducteur pendant sa conduite. En particulier on peut prévoir un diamètre du volant variant de 310 à 370mm, qui permet de couvrir la gamme des dimensions habituellement utilisées.20Advantageously the diameter variation of the steering wheel is slow enough not to disturb the driver while driving. In particular one can provide a steering wheel diameter ranging from 310 to 370mm, which can cover the range of dimensions usually used.

Claims

CLAIMS1 - adjustable steering wheel for a motor vehicle, comprising a rim in several parts (2) which are connected by arms (4) to the fixed hub (8) of the steering wheel, and a mechanism (32) for varying the distance of this rim relative to the axis of the steering wheel (A), characterized in that the distance variation mechanism comprises an electric motor (32).

2 - steering wheel according to claim 1, characterized in that the rim has two lateral parts (2) which can move transversely.

3 - steering wheel according to claim 2, characterized in that each side rim portion (2) is connected to the fixed hub (8) by two spaced arms (4). 15

4 - steering wheel according to claim 2 or 3, characterized in that each lateral portion of the rim (2) is connected to a support (6) which is guided transversely by linear guiding means (14) of the fixed hub ( 8).

5 - steering wheel according to claim 4, characterized in that each support (6) has tabs which pass through guide slots (14) of the hub (8), and each end at the back of the hub by a boss (12) having a transverse bore receiving a guide rod (16).

6 - steering wheel according to any one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (32) drives a threaded rod (34) for moving the rim parts (2).

7 - steering wheel according to claims 2 and 6, characterized in that the threaded rod (34) has two lengths having inverted threads, each moving a rim portion (2).

8 - steering wheel according to claim 6 or 7, characterized in that the threaded rod (34) is directly connected to the shaft of a motor of the electric motor (32).

9 - A method of automatically controlling an adjustable steering wheel according to any one of the preceding claims, characterized in that it reduces the distance of the rim (2) relative to the axis (A) for small speeds of the vehicle. - Motor vehicle with a steering wheel, characterized in that the steering wheel is made according to any one of claims 1 to 8.