FR3079274A1 - Dispositif d'absorption d'energie modulaire - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif d'absorption d'énergie modulaire (9), comprenant : - un support (91) avec des portions de fixation (81) formant les fixations uniques dudit dispositif sur une colonne de direction, - un organe déformant (94) relié fixement au support, - un absorbeur (93) enroulé autour de l'organe déformant et assemblé fixement à chacune de ses extrémités au support, - un organe d'accroche (96) formé d'une pièce distincte du support et présentant un premier côté relié fixement à l'absorbeur et un deuxième côté présentant au moins une première forme d'engagement (96a), ledit dispositif étant agencé de manière à ce que l'exercice de forces en des sens opposés respectivement sur le support et sur la dent entraine une contrainte sur la portion enroulée de l'absorbeur tendant à la déformation de ce dernier.

Description

DISPOSITIF D’ABSORPTION D’ENERGIE MODULAIRE

La présente invention concerne le domaine des colonnes de direction de véhicule. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif d’absorption d’énergie destiné à être monté sur une colonne de direction et agencé de manière à absorber de l’énergie en cas de choc frontal du véhicule.

Les véhicules automobiles actuels sont majoritairement équipés d’un système d’absorption d’énergie en cas de choc frontal. En fonction des différentes valeurs d’énergie à absorber et de la durée d’absorption souhaités, certains composants sont spécifiques à chaque véhicule et nécessitent des adaptations sur les composants alentours, sur les outillages d’assemblage et de contrôle. Ceci se traduit par une multitude de composants et d’outillages pour différents véhicules.

Par ailleurs, sur un même véhicule, l’exigence en termes de choc frontal peut être différente d’une région à une autre ou d’une version du même véhicule à une autre, ce qui implique autant de spécificités différentes, par exemple en termes de niveau d’énergie à absorber. De ce fait, généralement, pour chacune des spécificités est conçu un système d’absorption d’énergie différent.

Le problème technique que vise à résoudre l’invention est donc d’optimiser davantage la production des systèmes d’absorption d’énergie pour des véhicules et/ou des colonnes de direction différents, ou avec des variantes différentes.

A cet effet, un premier objet de l’invention est un dispositif d’absorption d’énergie, comprenant :

un support avec des portions de fixation destinées à permettre la fixation du support sur une colonne de direction, un organe déformant relié fixement au support, un organe d’absorption d’énergie, ci-après absorbeur, constitué d’une pièce plastiquement déformable distincte du support, enroulée autour de l’organe déformant et assemblée fixement à chacune de ses extrémités au support, un organe d’accroche formé d’une pièce distincte du support et présentant un premier côté relié fixement à l’absorbeur et un deuxième côté présentant au moins une première forme d’engagement, notamment une dent.

Ce dispositif d’absorption est agencé de manière :

- à ce que l’exercice de forces en des sens opposés respectivement sur le support et sur ladite forme d’engagement entraîne une contrainte sur la portion enroulée de l’absorbeur tendant à la déformation de ce dernier,

- à former un module dans lequel le support, l’organe déformant, l’organe d’absorption et l’organe d’accroche sont liés entre eux indépendamment desdites portions de fixation de manière à ce que ces dernières forment les uniques moyens de fixation dudit dispositif d’absorption à une colonne de direction.

Ainsi, le dispositif d’absorption d’énergie est modulaire et peut être assemblé complètement avant son montage sur la colonne de direction. Le support assure la solidarisation de l’ensemble des éléments du dispositif d’absorption selon l’invention, avant son montage, puis au montage sur la colonne de direction.

Au moins le support peut donc être une pièce standard conservée pour différents véhicules. En fonction des différentes spécificités de chaque véhicule, que ce soit des modèles différents ou des variantes d’un même modèle, l’absorbeur sera conçu différemment. Le coût et les contraintes de production de ce dispositif d’absorption sont donc diminués.

L’invention peut optionnellement présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

ladite déformation se réalise selon un axe de déformation et le support est un profilé s’étendant selon cet axe de déformation et ayant une section transversale à cet axe de déformation ; il est ainsi possible de créer différents supports standards si nécessaire, dont on peut ainsi adapter à volonté les différentes longueurs sans changer les interfaces, notamment les portions de fixation, les fonctions principales ou ses performances et ainsi conserver une définition standard pour ces différents supports standards ; la conception de différents supports standards est donc néanmoins simplifiée ;

le support, l’organe déformant, l’absorbeur et l’organe d’accroche sont des pièces distinctes l’une de l’autre ; ce support permet ainsi également recevoir des composants modulaires formés par l’organe déformant, l’absorbeur et l’organe d’accroche ; par exemple, le support et l’organe d’accroche peuvent être standards, et l’absorbeur et l’organe déformant peuvent être adaptés aux différentes spécificités d’absorption requises ;

le dispositif comprend un organe fusible fixant l’une des extrémités de l’absorbeur au support et agencé de manière à se rompre sous un effort donné sur l’organe d’accroche ;

les portions de fixation sont des membrures latérales percées pour recevoir des vis de fixation à une colonne de direction ;

l’organe d’accroche est lié à l’absorbeur par un emprisonnement serti ; le dispositif comprend un élément de première déformation fixé au support et agencée à l’écart dudit organe déformant, l’absorbeur comprenant une première boucle enroulée à ladite pièce de première déformation et une deuxième boucle enroulée audit organe déformant ;

selon l’alinéa précédent, le dispositif peut comprendre un élément pyrotechnique activable agencé de manière à libérer ledit élément de première déformation, de sorte que ladite contrainte s’exerce alors sur l’organe déformant ;

la liaison entre l’absorbeur et l’organe d’accroche est élastique ;

le support comprend une ou plusieurs rainures de guidage de l’absorbeur.

Un autre objet de l’invention est une colonne de direction comprenant :

o une base inférieure destinée à être reliée au châssis d’un véhicule et comprenant des parois de serrage, o un tube supérieur agencé entre ces parois de serrage et de manière à être coulissant par rapport à ladite base inférieure de manière à assurer d’une part le réglage en profondeur d’un volant destiné à être relié au tube supérieur, et d’autre part, le coulissement du tube supérieur et de la base inférieure l’un par rapport à l’autre en cas de choc frontal, o un mécanisme de serrage agencé de manière à serrer les parois de serrage l’une vers l’autre de sorte à immobiliser le tube supérieur dans la base inférieure, o un organe d’engrènement fixé sur le tube supérieur avec une pluralité de dents ou de trous alignés selon une direction parallèle à l’axe de coulissement du tube supérieur par rapport à la base inférieure, o un dispositif selon l’invention, fixé via ses portions de fixation à la base inférieure, l’organe d’accroche étant mobile entre une position d’engagement, dans laquelle il est engrené avec la pluralité de dents ou de trous, et une position de désengagement, dans laquelle il est désengagé de la pluralité de dents ou de trous ;

o un mécanisme d’engagement agencé de manière à être apte à déplacer l’organe d’accroche d’une des positions d’engagement et de désengagement à l’autre.

Dans l’exemple illustré, les termes « haut », « bas », « sous », « dessus », « dessous », « inférieur », « supérieur », « avant », « arrière », « devant », « derrière », « vertical », « horizontal », « transversal » se réfèrent, sauf indication contraire, à l’orientation du dispositif selon l’invention ou de la colonne de direction selon l’invention qu’ils sont destinés à avoir une fois monté dans un véhicule.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des exemples non limitatifs qui suivent, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, parmi lesquels :

la figure 1 est une vue éclatée d’une colonne de direction selon l’invention ;

la figure 2 représente la colonne de la figure 1 assemblée et en perspective ;

la figure 3 est une vue en perspective d’un dispositif d’absorption selon un premier mode de réalisation de l’invention, ici le dispositif de la figure 1 ;

la figure 4 est une vue éclatée de la figure 3 ;

les figures 5a à 5e représentent une section longitudinale du dispositif de la figure 3 et passant par son milieu, selon différentes situations ;

la figure 6 est une vue en perspective d’un dispositif d’absorption selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

la figure 7 est une vue éclatée de la figure 6.

Les figures 1 et 2, illustrent une colonne de direction comprenant un tube supérieur 1 coulissant par rapport à une base inférieure 2, permettant ainsi d’assurer le réglage en profondeur du volant et la course nécessaire en cas de choc frontal.

Ici, la base inférieure 2 comprend deux parois de serrage dont les surfaces internes forment un tube recevant le tube supérieur 1. La base sera appelée ciaprès tube inférieur 2, en raison donc de la forme interne de ses parois de serrage.

Ces tubes 1, 2 sont reliés à la structure du véhicule par une patte supérieure 3 et une patte pivot 4. Un mécanisme de serrage 5 permet d’immobiliser par friction la colonne dans la position de réglage choisie. Ce mécanisme comprend un levier 6 lié à une vis de serrage 7.

Un organe d’engrènement 8 possède une pluralité de dents ou de trous, ici des trous, et est fixé sur le tube supérieur 1. Selon les spécificités des véhicules différents, le nombre de dents ou de trous peut varier.

La colonne de direction comprend également un dispositif d’absorption 9 d’énergie selon un premier mode de réalisation selon l’invention.

Ce dispositif d’absorption 9 est selon l’invention modulaire.

Comme illustré en figures 3 et 4, ce dernier est ici composé d’un support 91 permettant de se connecter rapidement, via des portions de fixation 81, au reste de la colonne à l’aide de vis de fixation 92 sur le tube inférieur 2.

Selon des variantes non représentées, le support 91 peut être fixé également ou alternativement par sertissage, rivetage, collage ou emboîtement serré.

Le support 91 est ici réalisé à travers une section en profilé.

Ce profilé s’étend selon un axe de déformation prévu lors d’un choc frontal du véhicule. Cet axe est parallèle à l’axe longitudinal du tube supérieur. Le profilé a une section transversale à cet axe de déformation.

Ce profilé peut être métallique, plastique, ou composite. Il peut être réalisé notamment par extrusion, emboutissage ou moulage.

Les portions de fixation sont ici formées par des membrures 81, ici découpées dans le profilé et percées pour recevoir les vis de fixation 92.

Ce support 91 reçoit ici les composants modulaires suivant :

- un organe d’absorption, ci-après l’absorbeur 93,

- un organe déformant, ci-après le dérouleur 94,

- un organe d’accroche, ci-après la crémaillère axiale 96, comprenant au moins une première forme d’engagement, ici au moins quatre forme d’engagement 96a, ici formées chacune par une dent 96a, et

- un pion fusible 95 sécable pour être cisaillé sous un effort donné, en particulier en cas de choc frontal, ce pion fusible 95 fixant l’une des extrémités de l’absorbeur 93 au support 91.

Ce composants 93, 94, 95, 96 sont dits modulaires car ils sont formés chacun de pièces distinctes assemblées entre elles pour former le dispositif d’absorption 9.

L’absorbeur 93 est constitué d’une pièce plastiquement déformable distincte du support 91, enroulée autour du dérouleur 94 et assemblée fixement à l’une de ses extrémités au support 91, via respectivement le pion fusible 95, l’autre extrémité étant fixée à la crémaillère axiale 96.

Comme illustre en figure 4, ce dispositif est modulaire par les fonctions suivantes :

Une parfaite séparation de l’assemblage des éléments d’absorption d’énergie par rapport au reste de la colonne de direction ; cette séparation permet d’isoler si nécessaire l’assemblage du sous-ensemble et de le rendre standard à plusieurs projets ; il est ensuite intégrable au système complet par une fixation rapide du type vissé 92, comme ici ;

Le support 91 est un élément standard, notamment formé à partir d’un profilé ;

L’absorbeur 93 peut être modulé, selon les spécificités requises par le véhicule auquel il est destiné, par sa matière, notamment en métal, sa ou ses sections 93a, sa longueur 93b, son épaisseur 93c et son rayon de courbure autour du dérouleur 94 ; ici, il est notamment formé par un tôle découpée et enroulée présentant cette épaisseur 93c ;

Le dérouleur 94 peut également être modulé par son rayon de courbure et ainsi s’associer à l’absorbeur 93 pour être adapté aux dites spécificités ;

Le pion fusible 95, notamment en plastique, peut être modulé par sa section, sa position sur le sous-ensemble ou son absence afin de répondre à ces spécificités ;

La crémaillère axiale 96 est ici également un élément standard et est liée à l’absorbeur 93 par un emprisonnement serti, permettant une opération de connexion rapide, type sertissage, ce qui permet de connecter la crémaillère axiale 96 à une multitude de variantes d’absorbeurs ayant la même interface de connexion 93d.

La crémaillère axiale 96 est ici réalisée en matière ressort intégrant de ce fait directement le système d’engrènement automatique en position d’engagement même en situation de dent sur dent, comme il sera décrit plus loin.

Le support 91 intègre une ou plusieurs rainures de guidage de l’absorbeur 93. Ceci permet d’optimiser la stabilité du niveau d’absorption d’énergie et également de maîtriser la position de l’absorbeur 93 lors du déroulement, afin d’éviter tout contact avec des éléments extérieurs.

Il est ici possible de connecter le dérouleur 94 au support 91 et ainsi, à partir d’un concept à deux éléments distincts, de sélectionner la variante souhaitée. Alternativement, il est possible de concevoir le support 91 en une pièce monobloc, notamment moulée, intégrant le dérouleur 94.

Enfin, l’avantage de l’invention est d’isoler un sous-ensemble, à savoir le module formant le dispositif d’absorption d’énergie dont les spécificités peuvent être nombreuses et ainsi alléger la complexité sur la ligne principale d’assemblage. L’avantage est également de profiter de cet isolement pour permettre de définir ce sous-ensemble comme un standard sur lequel des adaptations mineures peuvent être intégrées tout en restant compatible avec les stations d’assemblage de ce sous ensemble. De par sa standardisation, cet élément peut être utilisé à volonté sur plusieurs projets en parallèle.

Tous ces avantages se traduisent directement en augmentation de performance économique sur les composants, grâce à un plus gros volume, une optimisation des frais de structure, grâce à des moyens d’assemblage et de contrôle dilués sur plusieurs projets et sur une plus longue période, mais également une optimisation des ressources nécessaires au suivi et à la réalisation du produit, grâce à une meilleure connaissance du produit et ses procédés de réalisation.

Comme illustré en figures 1,2 et 5a à 5e, une came 10 est également liée à la vis de serrage 7 et forme un mécanisme d’engagement permettant d’engager ou de désengager la crémaillère axiale 96 avec l’organe d’engrènement 8.

La figure 5a illustre l’engrènement de la crémaillère axiale 96 dans l’organe d’engrènement 8, lorsque le dispositif d’absorption 9 est monté sur le tube inférieur 2, en position d’engagement. Le tube supérieur 1 est alors bloqué dans le tube inférieur 2 par serrage, et les dents de la crémaillère axiale 96 sont engagées dans les trous du dispositif d’absorption 9. On peut voir ici la came 10.

Pour régler la position du volant, l’utilisateur actionne le levier 6, entraînant la came 10 en position de désengagement: le système d’engrènement est alors désactivé, comme illustré en figure 5c. Le tube supérieur 1 peut alors coulisser dans le tube inférieur 2.

Une fois le réglage effectué, l’actionnement en sens inverse du levier 6 entraîne la came 10 en sens inverse, et la crémaillère axiale 96 s’engrène à nouveau dans l’organe d’engrènement 8.

En cas d’engrènement dents sur dents, comme illustré en figure 5b, soit ici positionnement des dents 96a de la crémaillère axiale 96 contre les bandes séparant chaque trou de l’organe d’engrènement 8, la propriété élastique de la liaison de cette crémaillère 96 à l’absorbeur 93, permet un engrènement complet automatique en cas de choc, les dents glissant dans les trous.

En cas de choc frontal, des forces s’exercent en des sens opposés respectivement sur le support 91 et sur les dents de la crémaillère axiale 96, entraînant une contrainte sur la portion enroulée de l’absorbeur 93, ce qui tend à la déformation de ce dernier. Cette déformation permet d’absorber au moins une partie de l’énergie d’un choc frontal du véhicule.

Dans l’exemple illustré, au début du choc cette déformation va entraîner le cisaillement du pion fusible 95, comme illustré en figure 5d. L’extrémité correspondante de l’absorbeur 93, qui était fixée au support 91 est alors complètement libre. La déformation va se poursuivre par un déroulement plus ou moins long en fonction du choc, comme on peut le voir en figure 5d. Lors du déroulement la tôle formant l’absorbeur 93 est guidée dans les rainures du support.

Selon un deuxième mode de réalisation illustré en figures 6 et 7, le support 91 peut intégrer un absorbeur 99 à plusieurs déroulements.

Le dispositif d’absorption 9’ est ici composé d’un absorbeur 99 à double niveau d’effort. A l’aide d’un système pyrotechnique 97 et d’un second dérouleur 98, l’absorbeur 99 peut alors être sollicité en double déroulement, permettant une forte énergie d’absorption.

Si le système pyrotechnique 97 est activé, le second dérouleur 98 est libéré et ainsi translate sur son support 91. L’absorbeur 99 se déroule alors comme un 5 absorbeur à simple déroulement. Ceci permet d’adapter le niveau d’absorption à la situation détectée par le véhicule.

Pour le reste, le dispositif 9’ du deuxième mode de réalisation présente des caractéristiques similaires à celles du premier. La description de ce dernier, hormis donc celles décrites au trois paragraphes ci-dessus, peut donc s’appliquer au 10 deuxième mode de réalisation.

A noter que dans les exemples illustrés les dents sont portées par l’organe d’accroche, qui s’engrène avec des trous de l’organe d’engrènement 8. Dans des variantes non représentées, il est possible d’inverser : l’organe d’accroche porte alors des trous venant s’accrocher sur des dents de l’organe d’engrènement.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif d’absorption d’énergie (9 ; 9’), comprenant :

   un support (91) avec des portions de fixation (81) destinées à permettre la fixation du support sur une colonne de direction, un organe déformant (94) relié fixement au support, un organe d’absorption d’énergie, ci-après absorbeur (93 ; 99), constitué d’une pièce plastiquement déformable distincte du support, enroulée autour de l’organe déformant et assemblée fixement à chacune de ses extrémités au support, un organe d’accroche (96) formé d’une pièce distincte du support et présentant un premier côté relié fixement à l’absorbeur et un deuxième côté présentant au moins une première forme d’engagement, ledit dispositif d’absorption étant agencé de manière :

   - à ce que l’exercice de forces en des sens opposés respectivement sur le support et sur ladite première forme d’engagement entraîne une contrainte sur la portion enroulée de l’absorbeur tendant à la déformation de ce dernier,

   - à former un module dans lequel le support, l’organe déformant, l’organe d’absorption et l’organe d’accroche sont liés entre eux indépendamment desdites portions de fixation de manière à ce que ces dernières forment les uniques moyens de fixation dudit dispositif d’absorption à une colonne de direction.
2. 2. Dispositif (9 ; 9’) selon la revendication 1, dans lequel ladite déformation se réalise selon un axe de déformation et le support (91) est un profilé s’étendant selon cet axe de déformation et ayant une section transversale à cet axe de déformation.
3. 3. Dispositif (9 ; 9’) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le support (91), l’organe déformant (94), l’absorbeur (93 ; 99) et l’organe d’accroche (96) sont des pièces distinctes l’une de l’autre.
4. 4. Dispositif (9 ; 9’) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un organe fusible (95) fixant l’une des extrémités de l’absorbeur (93) au support (91) et agencé de manière à se rompre sous un effort donné sur l’organe d’accroche (96).
5. 5. Dispositif (9 ; 9’) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les portions de fixation (81 ) sont des membrures latérales percées pour recevoir des vis de fixation (92) à une colonne de direction.
6. 6. Dispositif (9 ; 9’) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe d’accroche (96) est lié à l’absorbeur (93) par un emprisonnement serti.
7. 7. Dispositif (9’) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un élément de première déformation (98) fixé au support (91) et agencé à l’écart dudit organe déformant (94), l’absorbeur (99) comprenant une première boucle (99a) enroulée à ladite pièce de première déformation et une deuxième boucle (99b) enroulée audit organe déformant.
8. 8. Dispositif (9’) selon la revendication 7, comprenant un élément pyrotechnique (97) activable agencé de manière à libérer ledit élément de première déformation (98), de sorte que ladite contrainte s’exerce alors sur l’organe déformant (94).
9. 9. Dispositif (9 ; 9’) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la liaison entre l’absorbeur (93 ; 99) et l’organe d’accroche (96) est élastique.
10. 10. Dispositif (9; 9’) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (91) comprend une ou plusieurs rainures de guidage de l’absorbeur (93 ; 99).
11. 11. Colonne de direction comprenant :

    une base inférieure (2) destinée à être reliée au châssis d’un véhicule et comprenant des parois de serrage, un tube supérieur (1) agencé entre ces parois de serrage et de manière à être coulissant par rapport à ladite base inférieure de manière à assurer d’une part le réglage en profondeur d’un volant destiné à être relié au tube supérieur, et d’autre part, le coulissement du tube supérieur et de la base inférieure l’un par rapport à l’autre en cas de choc frontal, un mécanisme de serrage (5) agencé de manière à serrer les parois de serrage l’une vers l’autre de sorte à immobiliser le tube supérieur dans la base inférieure, un organe d’engrènement (8) fixé sur le tube supérieur (1) avec une pluralité de dents ou de trous alignés selon une direction parallèle à l’axe de coulissement du tube supérieur par rapport à la base inférieure, un dispositif (9 ; 9’) selon l’une des revendications précédentes, fixé

    5 via ses portions de fixation (81 ) à la base inférieure, l’organe d’accroche (96) étant mobile entre une position d’engagement, dans laquelle il est engrené avec la pluralité de dents ou de trous, et une position de désengagement, dans laquelle il est désengagé de la pluralité de dents ou de trous ;

    un mécanisme d’engagement (10) agencé de manière à être apte à

    10 déplacer l’organe d’accroche d’une des positions d’engagement et de désengagement à l’autre.