WO2020127131A1 - Absorbeur d'énergie de choc d'une colonne de direction avec boucle fermée par liaison fusible - Google Patents

Absorbeur d'énergie de choc d'une colonne de direction avec boucle fermée par liaison fusible Download PDF

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WO2020127131A1
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loop
steering column
absorber
upper tube
lower base
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PCT/EP2019/085466
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Mickael Sauquet
Eddy Dupont
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Robert Bosch Automotive Steering Vendôme
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    • B62D1/195—Yieldable supports for the steering column

Definitions

  • the present invention relates to the field of vehicle steering columns.
  • the present invention relates to an energy absorption device intended to be mounted on a steering column and arranged so as to absorb energy in the event of a frontal impact from the vehicle
  • the steering column allows among other things to maintain the position of the steering wheel in the vehicle.
  • the driver may hit the steering wheel.
  • the steering wheel must then move towards the dashboard so as not to injure the driver. This displacement must be carried out under a controlled effort in order to manage the energy absorption during the impact.
  • this control first includes a high effort to set the steering wheel into motion, followed by a lower effort during the travel stroke of the steering wheel. The difficulty therefore consists in managing this significant effort at the start of the crash.
  • An object of the present invention is therefore to simplify the production of an energy absorption system.
  • a first object of the invention relates to an energy absorber of a steering column impact comprising:
  • the plastically deformable part and the fusible link being arranged in such a way that the exertion of forces in opposite directions respectively on the first fixing interface and on the second fixing interface causes a stress tending to deformation of the loop, a break in the fuse link, and further deformation of the loop after said break.
  • this absorber is formed by a single loop, closed on itself by a single connection. Its implementation is therefore simplified.
  • the design and mounting of the fuse link are made on this plas tically deformable part. Then, it suffices to fix the loop on either side to two elements of a steering column moving relative to each other in the event of impact, the first fixing interface being fixed to one of these elements and the second fixing interface being fixed to the other of these elements. The control then depends essentially on the plastically deformable part and not on the connection to the other parts of the column. The design of the column and its assembly are therefore also simplified.
  • the fusible link is a portion of the plastically deformable part and directly links two other portions of this plastically deformable part; thus the rupture of the fusible link is done so that the two other portions remain integral with the plastically deformable part; this avoids the generation of a free broken element, risking being lodged between the sliding parts and thus disturbing the movement of the smoothing parts during the impact, which could block the system;
  • the loop is oblong and extends along an axis, called the loop axis, passing between the first fixing interface and the second fixing interface, so that said exercise of forces in opposite directions can be carried out substantially parallel to this loop axis; thus, the loop can be housed between two sliding parts of the steering column with limited space;
  • the plastically deformable part comprises a male portion and a portion female, the male portion being housed in the female portion so as to form the fusible link; thus the assembly is simple and the breaking of the fusible link is effected by exiting the male portion out of the female portion;
  • the female portion comprises a housing, the inlet of which comprises a narrowing
  • the male portion comprises a head arranged in the housing, the width of the head being less than or equal to the width of the housing but greater than or equal to that of the narrowing, the absorber being arranged so that the rupture of the fusible link takes place by exiting the head out of the housing thanks to the deformation of the housing with spacing of the constriction and / or thanks to the deformation of the head;
  • the plastically deformable part is formed by a strip of sheet metal; this part is more easily achievable; it is thus particularly suitable for shock absorption by deformation;
  • the housing is formed by a notch in a first end of the sheet metal strip, and the male portion is formed by a cut at a second end of the sheet metal strip; the production of the plastically deformable part is further simplified;
  • Another object of the invention is a steering column comprising:
  • An upper tube mounted to move in sliding fashion on said lower base so as to ensure on the one hand the depth adjustment of a steering wheel intended to be connected to the upper tube, and on the other hand, the sliding of the upper tube and lower base relative to each other in the event of impact,
  • a locking mechanism arranged so as to, in a first state, immobilize the upper tube on the lower base and, in a second state, allow said smoothing
  • a shock in particular a frontal impact, is often much greater than the force
  • the depth adjustment of the steering column can be achieved by means of an electric actuator mounted on the lower base and driving an endless screw onto which is screwed a drive nut of the upper tube, the second fixing interface being fixed to said drive nut; thus, once the adjustment has been made, the nut is fixed on the lower base and maintains the second fixing interface in the event of an impact; after rupture of the fusible link, the first fixing interface moves relative to the second fixing interface, causing the deformation of the plastically deformable part.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a steering column according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a perspective view of an impact energy absorber according to an exemplary embodiment of the invention, such as that mounted on the steering column of Figure 1;
  • Figure 3 shows a front view of Figure 2
  • FIG. 4 shows a sectional view of the column of Figure 1 along a transverse plane comprising the longitudinal axis of this steering column, before an impact;
  • FIG. 5a represents a side view of the fusible link of the absorber of FIG. 2, before the impact;
  • Figure 5b shows the same view as Figure 5a but at the start of the shock, at the time of the shock energy absorption peak;
  • Figure 6 shows schematically the kinematics of shock absorption on the set of G absorber of Figure 2;
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the impact energy absorption curve in the steering column of FIG. 1.
  • Figures 1 and 4 illustrate a steering column 10 according to an exemplary embodiment according to the invention.
  • the X axis corresponds to the longitudinal axis
  • the Y axis corresponds to the transverse axis
  • the Z axis corresponds to the vertical axis.
  • This steering column 10 consists of a flywheel shaft 1, also called a flywheel axis, the end of which, on the right in FIG. 1, is intended to receive a flywheel.
  • This flying shaft 1 is fixed to the upper tube 2, for example as here, by means of one or more bearings 8.
  • the steering column 10 is here intended to be fixed in the vehicle by
  • the steering column 10 comprises a lower base 5, here in the form of a tube, in particular as here more or less rectangular.
  • This lower base 5 is mounted fixed in longitudinal translation on the cap 3, that is to say fixed in translation along the axis of the steering column A, which also corresponds to the central axis of the flywheel 1.
  • the lower base 5 is housed in the cap 3.
  • the upper tube 2 is movably mounted to slide on said lower base 5, so as to allow the depth adjustment of the steering wheel.
  • the upper tube 2 is assembled in the lower base 5 by a slide-type connection.
  • this lower base 5 can also be mounted on the cap 3 so as to be able to rotate about a transverse axis R. This allows the height of the steering wheel to be adjusted.
  • the steering column also includes an impact energy absorber 4.
  • FIG. 4 illustrates more precisely how this absorber 4 is mounted in the steering column 10.
  • the absorber 4 includes two fixing interfaces.
  • the first interface of the absorber 4 includes two fixing interfaces.
  • the fixing 41 is fixed to the upper tube 2, here on an external side of the latter.
  • the second fixing interface 42 is connected to the lower base 5 and can be mobilized relative to this lower base 5 by a locking means 9, here on one side of the locking means 9.
  • the absorber 4 is here formed by a single part, which is a plastically deformable part.
  • G absorber and the plastically deformable part 4 form the same part.
  • this plastically deformable part 4 may be a strip of sheet metal folded back on itself in a loop.
  • the two ends of the sheet metal strip can be connected to each other by a fusible link
  • the loop is oblong and extends along an axis, called loop axis B, between a first loop end 45 and a second loop end 46.
  • loop ends 45, 46 can be arranged in semicircles connecting an external flat part of the loop, at the top in FIGS. 2 and 3, and an internal flat part of the loop, at the bottom in FIGS. 2 and 3.
  • the external flat part carries the second attachment interface 42 and the internal flat part carries the first fixing interface
  • the planar shape of the fixing interfaces 41, 42 makes it possible to ensure firmer fixing by pressing them against the parts to which they are fixed.
  • the loop axis B passes between the first fixing interface 41 and the second fixing interface 42, which are therefore arranged on either side of the loop, in particular of the loop axis B.
  • this constraint tends to rupture the fuse link 40 and to deform the loop, in the sense that after a certain threshold, the fuse link 40 breaks and is followed by a deformation of the loop.
  • the steering column 10 is electrically adjustable.
  • the locking mechanism 9 is the system allowing both the adjustment and the immobilization of the upper tube 2 on the lower base 5. It can therefore pass from a first state, of immobilization of the upper tube 2, to a second state , free sliding of the upper tube 2.
  • the locking mechanism 9 comprises an electric actuator 6, fixed on the lower base 5 on one side, and fixed on the other side to said second fixing interface 42 via a connection.
  • This connection here comprises a worm 7a, the axis of which extends parallel to the axis of the steering column A, and a drive nut 7b screwed onto the worm 7.
  • This worm 7a is rotated by the actuator 6, thus driving the nut 7b in displacement along the worm 7.
  • the second attachment interface 42 here comprises two holes 42a, 42b, through which pass fixing screws 22a, 22b fixing the second fixing interface 42 on the drive nut 7b.
  • the fixing screws 22a, 22b have a portion passing through a slot 51 in the lower base 5, arranged so that these fixing screws 22a, 22b can slide in this slot 51.
  • the actuator 6 moves the drive nut 7b along the worm 7a.
  • the drive nut 7b drives the absorber 4, the upper tube 2 and the flywheel 1, which are guided by sliding in the lower base 5.
  • the actuator 6 is stopped and the drive nut 7b is locked on the worm 7a.
  • the upper tube 2 is therefore immobilized relative to the lower base 5.
  • the fuse link 40 is designed so that the rupture threshold of the fuse link 40 is greater than the force exerted on this fuse link 40 during adjustment and / or during a weak effort, such as the driver leaning on the steering wheel.
  • this link 40 is fusible because beyond a threshold it breaks.
  • This threshold is chosen to correspond to a shock, in particular a shock due to the driver striking the steering wheel in the event of a frontal or rear impact.
  • the fuse link 40 is formed by two ends of the sheet metal strip, which are fitted so that the rupture of the fuse link 40 passes through an initial deformation of at least one of these ends.
  • FIG. 5a illustrates this example in an enlarged manner.
  • the female portion 44 includes a housing 44a, the inlet 44c (visible in Figure 6, in the drawing at the bottom) comprises a narrowing 44b.
  • the male portion 43 comprises a head 43a arranged in the housing 44a, the width of the head 43a, illustrated by the large double arrow in FIG. 5a, being less than or equal to the width of the housing 44a but greater than or equal to the width of the shrinkage.
  • male and female portions, 43, 44, can, as here, be formed by cutting the sheet metal strip.
  • the housing 44a is formed by a notch in a first end of the sheet metal strip.
  • the male portion 43 may be formed by a cut at a second end of the sheet metal strip so as to give the male portion 43 a base 43b carrying said head 43a, the base 43b having a width, illustrated by the small double arrow in Figure 5a, less than the shrinkage 44b.
  • the absorber 4 is arranged so that the rupture of the fuse link 40 is effected by exiting the head 43 out of the housing 44a thanks to the deformation of the housing 44a with spacing of the narrowing 44b and / or thanks to the deformation of the head 43a.
  • the force absorption peak at the start of the shock is achieved by the rupture of the fuse link 40.
  • the deformation begins from the start and couples with the rupture of the fuse link 40. It causes the beginning of the unwinding of the first loop end 45 formed by the absorber 4 and a push of the female portion 44 along the axis of the steering column A and down the steering column 10, that is to say according to the arrow D going to the left in FIG. 5b.
  • This causes the passage of the male portion 43, here linked to the drive nut 7b, in the narrowing 44b of the female portion 44, which it is linked to the upper tube 2.
  • This narrowing 44b generates a deformation by bending of each of the two parts forming the housing 44a of the female portion 44, which here deviate from one another according to the arrows E upwards and downwards in FIG. 5b. This deformation continues until the head 43a comes out of the housing 44a.
  • the fuse link 40 breaks as explained above and illustrated in Figure 5b, then as the upper tube 2 sinks into the lower base 5, the female portion 44 moves away from the male portion 43.
  • the female portion 44 therefore forms a movable strand and the male portion 43 forms a fixed strand.
  • FIG. 7 makes it possible to visualize the peak of absorption of force P, during said rupture, followed by the subsequent progressive absorption.
  • the following are represented: on the ordinate, the force applied to the upper tube 2 via the flywheel in Newton, and on the abscissa, the depression of the upper tube 2 in the lower base 5 in millimeters.
  • the force generated can be controlled by means of various parameters of the absorber 4, in particular: material of the strip, thickness, width of the male portion 43, width of the inlet 44c of the housing 44a, sections zones deforming in flexion, coefficient of friction between the male portion 43 and the female portion 44.
  • the sheet metal strip may include longitudinal recesses 47, 48, making it possible to modulate the absorption force during the course of the loop.
  • the advantage is to have a peak energy absorption system integrated directly into the absorber 4, without any additional part.
  • the effort adjustment for different vehicles can be easily managed by modifying one of said parameters of the absorber 4.
  • the adjustment of the force is also easy for mass production by adjusting the width of the opening of the female portion according to the material used for the manufacture of the plastically deformable part.
  • first fixing interface 41 can, as in this example
  • the fusible link 10 can be arranged so as to break essentially, or even only, under the effect of a deformation by necking of the male portion 43 during the passage inside the narrowing of the female portion 44, when the latter moves.
  • the bending deformation of the two parts of the female portion 44 forming the shrinkage 44b can be blocked by means of rigid parts arranged outside the female portion 44, thus constraining the latter so as to that the entry 43c of the housing 43a retains its width.
  • the absorption effort can be reduced by making a through hole in the head 43a, thus facilitating its crushing.
  • the fusible link can be arranged with the female portion fixed to the lower base and the male portion forming the movable portion fixed to the lower tube.
  • the loop can be arranged so that the first loop end is placed towards the bottom of the column, while the second loop end, which does not undergo significant deformation, either arranged towards the top of the column.
  • the first loop end will run downwards and away from the second loop end, which will remain in position fixed to the lower base.
  • the fusible link can be formed by a small local section of the plastically deformable part which breaks during sufficient stressing, in particular during an impact. After rupture, the loop is open and has two ends moving away from each other during the unwinding of the absorber.

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Abstract

L'invention concerne un absorbeur d'énergie d'un choc de colonne de direction comprenant : - une pièce plastiquement déformable (4) formant une boucle, - une liaison fusible (40) fermant cette boucle sur elle-même, - une première interface de fixation (41) et une deuxième interface de fixation (42) distinctes de la liaison fusible, agencées de part et d'autres de la boucle, la pièce et la liaison fusible étant agencées de manière à ce que l'exercice de forces en des sens opposés respectivement sur la première interface de fixation et sur la deuxième interface de fixation entraîne une contrainte tendant à une déformation de la boucle, à une rupture de la liaison fusible, et à une poursuite de la déformation de la boucle après ladite rupture.

Description

Description
Titre de l'invention : Absorbeur d’énergie de choc d’une colonne de direction avec boucle fermée par liaison fusible
[0001] 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
[0002] La colonne de direction permet entre autre de maintenir la position du volant dans le véhicule. Lors d’un accident, le conducteur peut heurter le volant. Le volant doit alors se déplacer vers le tableau de bord afin de ne pas blesser le conducteur. Ce dé placement doit s’effectuer sous un effort contrôlé afin de gérer l’absorption d’énergie pendant le choc.
[0003] Les véhicules automobiles actuels sont majoritairement équipés d’un système
d’absorption d’énergie en cas de choc, notamment du conducteur contre le volant. Suivant la configuration du véhicule, il est parfois requis par le constructeur au tomobile que ce contrôle comprenne d’abord un effort élevé de mise en mouvement du volant, suivi d’un effort plus faible pendant la course de déplacement du volant. La difficulté consiste donc à gérer cet effort important au démarrage du crash.
[0004] La plupart des dispositifs connus consistent à ajouter un élément fusible qui va donc se casser au démarrage du choc et créer ainsi un effort ponctuel élevé. L’inconvénient est que cet élément fusible nécessite une opération spécifique d’assemblage de l’élément fusible sur les pièces coulissantes de la colonne de direction.
[0005] D’autres systèmes connus fonctionnent par interaction entre une forme spécifique d’un organe absorbeur de choc formé d’une bande plastiquement déformable et un autre composant de la colonne pour créer ce pic d’effort. Un inconvénient est que le pic d’effort dépend des tolérances et de l’accostage entre les deux composants ; la tolérance sur l’effort engendré est alors difficilement gérable
[0006] De plus, les accostages entre différentes pièces induisent des proximités qui peuvent engendrer de la bruyance due aux vibrations dans le véhicule.
[0007] Un but de la présente invention est donc de simplifier la réalisation d’un système d’absorption d’énergie.
[0008] Pour cela, un premier objet de l’invention concerne un absorbeur d’énergie d’un choc de colonne de direction comprenant :
- une pièce plastiquement déformable formant une boucle,
- une liaison fusible fermant cette boucle sur elle-même,
- une première interface de fixation et une deuxième interface de fixation, ces in- terfaces de fixation étant distinctes de la liaison fusible et agencées de part et d’autres de la boucle,
la pièce plastiquement déformable et la liaison fusible étant agencées de manière à ce que l’exercice de forces en des sens opposés respectivement sur la première interface de fixation et sur la deuxième interface de fixation entraîne une contrainte tendant à une déformation de la boucle, à une rupture de la liaison fusible, et à une poursuite de la déformation de la boucle après ladite rupture.
[0009] Ainsi, cet absorbeur est formé par une simple boucle, fermée sur elle-même par une simple liaison. Sa réalisation est donc simplifiée.
[0010] Par ailleurs, la conception et le montage de liaison fusible se font sur cette pièce plas tiquement déformable. Ensuite, il suffit de fixer la boucle de part et d’autre à deux éléments d’une colonne de direction se déplaçant l’un par rapport à l’autre en cas de choc, la première interface de fixation étant fixée à l’un de ces éléments et la deuxième interface de fixation étant fixée à l’autre de ces éléments. Le contrôle dépend alors es sentiellement de la pièce plastiquement déformable et non de la liaison aux autres pièces de la colonne. La conception de la colonne et son assemblage sont donc également simplifiés.
[0011] La rupture de la liaison fusible créera un pic d’absorption de l’énergie du choc,
l’énergie requise pour la rupture se cumulant à l’énergie requise pour la déformation de la pièce. Après la rupture, seule la déformation de la pièce absorbera l’énergie du choc.
[0012] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus
clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :
- la liaison fusible est une portion de la pièce plastiquement déformable et lie directement deux autres portions de cette pièce plastiquement déformable ; ainsi la rupture de la liaison fusible se fait de telle sorte que les deux autres portions restent solidaires de la pièce plastiquement déformable ; on évite ainsi la génération d’un élément cassé libre, risquant de se loger entre les pièces coulissantes et de perturber ainsi le déplacement des pièces cou lissantes lors du choc, ce qui pourrait bloquer le système ;
- la boucle est oblongue et s’étend selon un axe, dit axe de boucle, passant entre la première interface de fixation et la deuxième interface de fixation, de manière à ce que ledit exercice de forces en des sens opposés puisse être réalisé sensiblement parallèlement à cet axe de boucle ; ainsi, la boucle peut être logée entre deux pièces coulissantes de la colonne de direction avec un encombrement limité ;
- la pièce plastiquement déformable comprend une portion mâle et une portion femelle, la portion mâle étant logée dans la portion femelle de manière à former la liaison fusible ; ainsi l’assemblage est simple et la rupture de la liaison fusible se fait par sortie de la portion mâle hors de la portion femelle ;
- la portion femelle comprend un logement dont l’entrée comprend un rétré cissement, et la portion mâle comprend une tête agencée dans le logement, la largeur de la tête étant inférieure ou égale à la largeur du logement mais su périeure ou égale à celle du rétrécissement, l’absorbeur étant agencé de manière à ce que la rupture de la liaison fusible se fasse par sortie de la tête hors du logement grâce à la déformation du logement avec écartement du ré trécissement et/ou grâce à la déformation de la tête ;
- la pièce plastiquement déformable est formée par une bande de tôle ; cette pièce est plus facilement réalisable ; elle est ainsi particulièrement adaptée à l’absorption de choc par déformation ;
- le logement est formé par une encoche dans une première extrémité de la bande de tôle, et la portion mâle est formée par une découpe à une deuxième extrémité de la bande de tôle ; la réalisation de la pièce plastiquement dé formable est encore davantage simplifiée ;
- la découpe confère à la portion mâle une base portant ladite tête, la base ayant une largeur inférieure à celle du rétrécissement.
[0013] Un autre objet de l’invention est une colonne de direction comprenant :
- une base inférieure destinée à être reliée au châssis d’un véhicule,
- un tube supérieur monté mobile en coulissement sur 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,
- un mécanisme de blocage agencé de manière, à selon un premier état, immobiliser le tube supérieur sur la base inférieure et, selon un deuxième état, permettre ledit cou lissement,
- un absorbeur selon l’invention, fixé via la première interface de fixation au tube supérieur et relié via la deuxième interface de fixation à la base inférieure.
[0014] Un choc, notamment un choc frontal, est souvent bien supérieur à la force
d’immobilisation du mécanisme de blocage. Grâce à cet absorbeur, en cas de choc, l’énergie transmise au tube supérieur entraînera sa descente par rapport à la base in férieure et donc la rupture de la liaison fusible, suivie de la déformation de la pièce plastiquement déformable. Cette énergie sera ainsi absorbée de manière très forte au début, puis progressivement.
[0015] Dans cette colonne de direction selon l’invention, le réglage en profondeur de la colonne de direction peut être réalisé au moyen d’un actionneur électrique monté sur la base inférieure et entrainant une vis sans fin sur laquelle est vissé un écrou d’entrainement du tube supérieur, la deuxième interface de fixation étant fixée audit écrou d’entrainement ; ainsi, une fois le réglage effectué, l’écrou est fixe sur la base in férieure et maintien la deuxième interface de fixation en cas de choc ; après rupture de la liaison fusible, la première interface de fixation se déplace par rapport à la deuxième interface de fixation, entrainant la déformation de la pièce plastiquement déformable.
[0016] Dans la présente demande, les termes « haut », « bas », « inférieur », « supérieur »,
« frontal », « arrière », « devant », « derrière », « transversal » se réfèrent, sauf in dication contraire, à l’orientation de l’absorbeur selon l’invention ou de la colonne de direction selon l’invention qu’ils sont destinés à avoir, une fois montés dans un véhicule.
[0017] 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 :
[0018] [fig.l]
La figure 1 représente une vue en perspective d’une colonne de direction selon un exemple de réalisation de l’invention ;
[0019] [fig.2]
La figure 2 représente une vue en perspective d’un absorbeur d’énergie de choc selon un exemple de réalisation de l’invention, tel que celui monté sur la colonne de direction de la figure 1 ;
[0020] [fig.3]
La figure 3 représente une vue de face de la figure 2 ;
[0021] [fig.4]
La figure 4 représente une vue en coupe de la colonne de la figure 1 selon un plan transversal comprenant l’axe longitudinal de cette colonne de direction, avant un choc ;
[0022] [fig.5a]
La figure 5a représente une vue latérale de la liaison fusible de G absorbeur de la figure 2, avant le choc ;
[0023] [fig.5b]
La figure 5b représente la même vue que la figure 5a mais au début du choc, au moment du pic d’absorption de l’énergie du choc ;
[0024] [fig.6]
La figure 6 schématise la cinématique d’absorption du choc sur l’ensemble de G absorbeur de la figure 2 ;
[0025] [fig.7]
La figure 7 est un diagramme schématique illustrant la courbe d’absorption de l’énergie du choc dans la colonne de direction de la figure 1. [0026] Les figures 1 et 4 illustrent une colonne de direction 10 selon un exemple de réa lisation selon l’invention.
[0027] En figure 1, l’axe X correspond à l’axe longitudinal, l’axe Y correspond à l’axe transversal, l’axe Z correspond à l’axe vertical.
[0028] Cette colonne de direction 10 se compose d’un arbre volant 1, encore appelé axe volant, dont l’extrémité, à droite en figure 1, est destinée à recevoir un volant. Cet arbre volant 1 est fixé au tube supérieur 2, par exemple comme ici, par l’intermédiaire d’un ou plusieurs paliers 8.
[0029] La colonne de direction 10 est ici destinée à être fixée dans le véhicule par
l’intermédiaire d’un support de colonne, encore appelé casquette 3.
[0030] La colonne de direction 10 comprend une base inférieure 5, ici en forme de tube, notamment comme ici plus ou moins rectangulaire. Cette base inférieure 5 est montée fixe en translation longitudinale sur la casquette 3, c’est à dire fixe en translation selon l’axe de la colonne de direction A, qui correspond également à l’axe central de l’arbre volant 1.
[0031] Ainsi, une fois la colonne de direction 10 montée dans le véhicule, ici environ selon l’orientation illustrée en figure 1, la casquette 3 est fixe par rapport au châssis et la base inférieure 5 est fixe en translation longitudinale par rapport à ce châssis.
[0032] Ici la base inférieure 5 est logée dans la casquette 3.
[0033] Le tube supérieur 2 est monté mobile en coulissement sur ladite base inférieure 5, de manière à permettre le réglage en profondeur du volant. Ici, le tube supérieur 2 est assemblé dans la base inférieure 5 par une liaison de type glissière.
[0034] Selon l’invention, cette base inférieure 5 peut en outre être montée sur la casquette 3 de manière mobile en rotation autour d’un axe transversal R. Cela permet le réglage en hauteur du volant.
[0035] La colonne de direction comprend également un absorbeur 4 d’énergie de choc.
[0036] Un exemple de réalisation de cet absorbeur 4 est illustré isolément en figures 2 et 3.
La figure 4 illustre plus précisément comment cet absorbeur 4 est monté dans la colonne de direction 10.
[0037] L’ absorbeur 4 comprend deux interfaces de fixation. La première interface de
fixation 41 est fixée au tube supérieur 2, ici sur un côté externe de ce dernier. La deuxième interface de fixation 42 est reliée à la base inférieure 5 et peut être im mobilisée par rapport à cette base inférieure 5 par un moyen de blocage 9, ici sur un côté du moyen de blocage 9.
[0038] L’ absorbeur 4 est ici formé par une pièce unique, qui est une pièce plastiquement dé formable. Autrement dit, dans cet exemple, G absorbeur et la pièce plastiquement dé formable 4 forment la même pièce.
[0039] Selon l’invention, comme dans cet exemple, cette pièce plastiquement déformable 4 peut être une bande de tôle repliée sur elle-même en une boucle. Pour cela, les deux extrémités de la bande de tôle peuvent être reliées l’une à l’autre par une liaison fusible
40, qui ferme donc cette boucle, l’absorbeur étant ainsi formé d’une seule pièce, à savoir la bande de tôle.
[0040] Ici, la boucle est oblongue et s’étend selon un axe, dit axe de boucle B, entre une première extrémité de boucle 45 et une deuxième extrémité de boucle 46. Comme ici, ces extrémités de boucles 45, 46 peuvent être agencées en demi-cercles reliant une partie plane externe de la boucle, en haut en figures 2 et 3, et une partie plane interne de la boucle, en bas en figures 2 et 3. La partie plane externe porte la deuxième interface de fixation 42 et la partie plane interne porte la première interface de fixation
41.
[0041] La forme plane des interfaces de fixation 41, 42, permet d’assurer une fixation plus ferme en les plaquant aux pièces auxquelles elles sont fixées.
[0042] Comme on peut le voir ici, l’axe de boucle B passe entre la première interface de fixation 41 et la deuxième interface de fixation 42, qui sont donc agencées de part et d’autre de la boucle, en particulier de l’axe de boucle B.
[0043] Ainsi, l’exercice de forces Fl, F2 en des sens opposés sur ces interfaces de fixation 41, 42 selon une direction parallèle à cet axe de boucle B, tend à l’écartement des ex trémités de boucle 45, 46 l’une de l’autre et met en contrainte la liaison fusible 40. Cet exercice de force en des sens opposés est mise en œuvre par une force tendant à enfoncer le tube supérieur 2 dans la base inférieure 5, quand le mécanise de blocage 9 immobilise le tube supérieur 2 sur la base inférieure 5.
[0044] Dans cet exemple et d’une manière générale selon l’invention, cette contrainte tend à la rupture de la liaison fusible 40 et à la déformation de la boucle, au sens que passé un certain seuil, la liaison fusible 40 rompt et est suivie d’une déformation de la boucle.
[0045] Dans cet exemple, la colonne de direction 10 est à réglage en profondeur électrique.
Le mécanisme de blocage 9 est le système permettant à la fois le réglage et l’immobilisation du tube supérieur 2 sur la base inférieure 5. Il peut donc passer d’un premier état, d’immobilisation du tube supérieur 2, à un deuxième état, de libre cou lissement du tube supérieur 2.
[0046] Pour cela le mécanisme de blocage 9 comprend un actionneur 6 électrique, fixé sur la base inférieure 5 d’un côté, et fixé de l’autre côté à ladite deuxième interface de fixation 42 par l’intermédiaire d’une connexion.
[0047] Cette connexion comprend ici une vis sans fin 7a, dont l’axe s’étend parallèlement à l’axe de colonne de direction A, et un écrou d’entrainement 7b vissé sur la vis sans fin 7. Cette vis sans fin 7a est entraînée en rotation par l’actionneur 6, entraînant ainsi l’écrou 7b en déplacement le long de la vis sans fin 7.
[0048] La deuxième interface de fixation 42 comprend ici deux trous 42a, 42b, au travers desquels passent des vis de fixation 22a, 22b fixant la deuxième interface de fixation 42 sur l’écrou d’entrainement 7b. Les vis de fixation 22a, 22b, présentent une portion passant au travers d’une lumière 51 de la base inférieure 5, agencée de manière à ce que ces vis de fixation 22a, 22b puissent coulisser dans cette lumière 51.
[0049] Ainsi lors du réglage en profondeur, encore appelé ajustement axial, de la position du volant, l’actionneur 6 déplace l’écrou d’entrainement 7b le long de la vis sans fin 7a. L’écrou d’entrainement 7b entraîne l’absorbeur 4, le tube supérieur 2 et l’arbre volant 1, qui sont guidés par coulissement dans la base inférieure 5.
[0050] Une fois le réglage effectué, l’actionneur 6 est arrêté et l’écrou d’entrainement 7b est bloqué sur la vis sans fin 7a. Le tube supérieur 2 est donc immobilisé par rapport à la base inférieure 5.
[0051] D’une manière générale, comme ici, la liaison fusible 40 est conçue de manière à ce que le seuil de rupture de la liaison fusible 40 soit supérieur à l’effort exercé sur cette liaison fusible 40 lors du réglage et/ou lors d’un effort faible, tel que le conducteur prenant appui sur le volant.
[0052] Par définition, cette liaison 40 est fusible car au-delà d’un seuil elle rompt. Ce seuil est choisi pour correspondre à un choc, notamment un choc dû au conducteur venant percuter le volant en cas de choc frontal ou arrière.
[0053] Selon l’invention, comme dans l’exemple illustré, la liaison fusible 40 est formée par deux extrémités de la bande de tôle, qui sont emboîtées de sorte que la rupture de la liaison fusible 40 passe par une déformation initiale d’au moins l’une de ces ex trémités.
[0054] Dans cet exemple, cela est réalisé par le fait que l’une des extrémités forme une
portion mâle 43 et l’autre une portion femelle 44. La figure 5a illustre de manière agrandie cet exemple.
[0055] La portion femelle 44 comprend un logement 44a dont l’entrée 44c (visible en figure 6, dans le dessin du bas) comprend un rétrécissement 44b.
[0056] La portion mâle 43 comprend une tête 43a agencée dans le logement 44a, la largeur de la tête 43a, illustrée par la grande double flèche en figure 5a, étant inférieure ou égale à la largeur du logement 44a mais supérieure ou égale à la largeur du rétré cissement.
[0057] Ces portions mâle et femelle, 43, 44, peuvent, comme ici, être formées par découpe de la bande de tôle.
[0058] Par exemple, le logement 44a est formé par une encoche dans une première extrémité de la bande de tôle.
[0059] La portion mâle 43 peut être formée par une découpe à une deuxième extrémité de la bande de tôle de manière à conférer à la portion mâle 43 une base 43b portant ladite tête 43a, la base 43b ayant une largeur, illustrée par la petite double flèche en figure 5a, inférieure à celle du rétrécissement 44b.
[0060] L’absorbeur 4 est agencé de manière à ce que la rupture de la liaison fusible 40 se fasse par sortie de la tête 43 hors du logement 44a grâce à la déformation du logement 44a avec écartement du rétrécissement 44b et/ou grâce à la déformation de la tête 43a.
[0061] Lors d’un accident, le conducteur heurte le volant et ce choc induit donc un effort sur l’arbre volant 1 de la colonne de direction 10 selon la flèche C en figure 4. La transmission de cet effort se fait jusqu’à l’absorbeur 4, ici via le palier 8 et le tube supérieur 2. Comme la deuxième interface de fixation 42 est fixe par rapport à l’actionneur 6 et donc par rapport à la base inférieure 5, le mouvement du tube supérieur 2 à l’intérieur de la base inférieure 5 ne peut donc se faire que si l’absorbeur 4 se déforme.
[0062] Il s’exerce alors deux forces Fl, F2 selon l’axe de colonne de direction A en des sens opposés.
[0063] Le pic d’absorption d’effort au début du choc est réalisé par la rupture de la liaison fusible 40.
[0064] Ici, la déformation commence dès le début et se couple à la rupture de la liaison fusible 40. Elle entraine un début du déroulement de la première extrémité de boucle 45 formée par l’absorbeur 4 et une poussée de la portion femelle 44 selon l’axe de la colonne de direction A et vers le bas de la colonne de direction 10, c’est à dire selon la flèche D allant vers la gauche en figure 5b. Ceci entraine le passage de la portion mâle 43, ici liée à l’écrou d’entrainement 7b, dans le rétrécissement 44b de la portion femelle 44, qui elle est liée au tube supérieur 2. Ce rétrécissement 44b engendre une déformation par flexion de chacune des deux parties formant le logement 44a de la portion femelle 44, qui s’écartent ici l’une de l’autre selon les flèches E vers le haut et le bas en figure 5b. Cette déformation se poursuit jusqu’à ce que la tête 43a sorte du logement 44a.
[0065] Cette déformation permettant la sortie de la tête 43a du logement 44a se cumule donc avec l’effort de déroulement de la première extrémité de boucle 45 et génère le pic d’absorption d’effort.
[0066] Comme on peut le voir en figure 6, à un état El précédant le choc, la partie mâle 43 est dans la portion femelle 44 ; la liaison fusible 40 ferme la boucle.
[0067] Au choc, la liaison fusible 40 se rompt comme expliqué plus haut et illustré en figure 5b, puis au fur et à mesure que le tube supérieur 2 s’enfonce dans la base inférieure 5, la portion femelle 44 s’écarte de la portion mâle 43. La portion femelle 44 forme donc un brin mobile et la portion mâle 43 forme un brin fixe.
[0068] Ici, cela se traduit par un rapprochement des interfaces de fixation 41, 42 l’une de l’autre et donc un déroulement de la bande de tôle. Ce déroulement se réalise au niveau de la première extrémité de boucle 45 et se traduit par l’évolution de celle-ci le long de la bande de tôle. Ce déroulement entraîne ici le déplacement de la deuxième extrémité de boucle 46, qui porte la portion femelle 44, vers le bas de la colonne de direction 10, soit vers la gauche en figure 6, sans déformation sensible de la deuxième extrémité de boucle 46.
[0069] Ce déroulement après rupture de la liaison fusible 40, que l’on observe sur les états E2 et E3, correspond à une absorption du choc moindre et plus progressif.
[0070] La figure 7 permet de visualiser le pic d’absorption d’effort P, lors de ladite rupture, suivi de l’absorption progressive ultérieure. A titre illustratif, sont représentés : en ordonnée, la force appliquée sur le tube supérieur 2 via le volant en Newton, et en abscisse, l’enfoncement du tube supérieur 2 dans la base inférieure 5 en millimètres.
[0071] L’effort engendré peut être maîtrisé par l’intermédiaire de différents paramètres de l’absorbeur 4, notamment : matière de la bande, épaisseur, largeur de la portion mâle 43, largeur de l’entrée 44c du logement 44a, sections des zones se déformant en flexion, coefficient de friction entre la portion mâle 43 et la portion femelle 44.
[0072] Egalement, la bande de tôle peut comprendre des évidements longitudinaux 47, 48, permettant de moduler l’effort d’absorption lors du déroulement de la boucle.
[0073] L’avantage est d’avoir un système d’absorption de pic d’effort intégré directement dans l’absorbeur 4 en étant dépourvu de pièce additionnelle. L’ajustement de l’effort pour différents véhicules peut être géré facilement en modifiant l’un desdits paramètres de l’absorbeur 4.
[0074] L’ajustement de l’effort est également facile pour une production en série en ajustant la largeur de l’ouverture de la portion femelle en fonction du matériau utilisé pour la fabrication de la pièce plastiquement déformable.
[0075] A noter que la première interface de fixation 41 peut, comme dans cet exemple
comprendre également des trous 41a, 41b permettant la fixation au tube supérieur 2 avec des vis 21a, 21b.
[0076] Selon une variante de l’invention, à la place d’une déformation par flexion des deux parties de la portion femelle 44 formant le rétrécissement, la liaison fusible 10 peut être agencée de manière à ce se rompre essentiellement, voire uniquement, sous l’effet d’une déformation par striction de la portion mâle 43 lors du passage à l’intérieur du rétrécissement de la portion femelle 44, quand cette dernière se déplace. Dans ce cas, la déformation par flexion des deux parties de la portion femelle 44 formant le rétré cissement 44b, peut être bloquée par l’intermédiaire de pièces rigides agencées à l’extérieur de la portion femelle 44, contraignant ainsi cette dernière de manière à ce que l’entrée 43c du logement 43a conserve sa largeur. On peut diminuer l’effort d’absorption en réalisant un trou traversant dans la tête 43a, facilitant ainsi son écrasement.
[0077] Bien qu’ici la portion femelle 44 soit la portion mobile fixée au tube inférieur 2, dans une variante de réalisation non représentée, la liaison fusible peut être agencée avec la portion femelle fixée à la base inférieure et la portion mâle formant la portion mobile fixée au tube inférieur.
[0078] Selon une variante non représentée, la boucle peut être agencée de manière à ce que la première extrémité de boucle soit placée vers le bas de la colonne, alors que la deuxième extrémité de boucle, qui ne subit pas de déformation sensible, soit agencée vers le haut de la colonne. Ainsi après rupture, la première extrémité de boucle se déroulera en descendant vers le bas et en s’écartant de la deuxième extrémité de boucle, qui elle restera en position fixée à la base inférieure.
[0079] A noter que selon une variante non représentée, à la place d’une déformation
permettant une sortie de la portion mâle de la portion femelle, la liaison fusible peut être formée par une section locale faible de la pièce plastiquement déformable qui rompt lors de la mise sous contrainte suffisante, notamment lors d’un choc. Après rupture, la boucle est ouverte et présente deux bouts s’éloignant l’un de l’autre lors du déroulement de l’absorbeur.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Absorbeur d’énergie d’un choc de colonne de direction comprenant :
- une pièce plastiquement déformable (4) formant une boucle,
- une liaison fusible (40) fermant cette boucle sur elle-même,
- une première interface de fixation (41) et une deuxième interface de fixation (42), ces interfaces de fixation étant distinctes de la liaison fusible et agencées de part et d’autres de la boucle, la pièce plastiquement déformable et la liaison fusible étant agencées de manière à ce que l’exercice de forces (Fl, F2) en des sens opposés res pectivement sur la première interface de fixation et sur la deuxième interface de fixation entraîne une contrainte tendant à une déformation de la boucle, à une rupture de la liaison fusible, et à une poursuite de la déformation de la boucle après ladite rupture.
[Revendication 2] Absorbeur selon la revendication 1, dans lequel la liaison fusible (40) est une portion de la pièce plastiquement déformable et lie directement deux autres portions (43, 44) de cette pièce plastiquement déformable.
[Revendication 3] Absorbeur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la boucle est
oblongue et s’étend selon un axe, dit axe de boucle (B), passant entre la première interface de fixation (41) et la deuxième interface de fixation (42), de manière à ce que ledit exercice de forces (Fl, F2) en des sens opposés puisse être réalisé sensiblement parallèlement à cet axe de boucle.
[Revendication 4] Absorbeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce plastiquement déformable (4) comprend une portion mâle (43) et une portion femelle (44), la portion mâle étant logée dans la portion femelle de manière à former la liaison fusible (40).
[Revendication 5] Absorbeur selon la revendication 4, dans lequel la portion femelle (44) comprend un logement (44a) dont l’entrée (44c) comprend un rétré cissement (44b), et dans lequel la portion mâle (43) comprend une tête (43a) agencée dans le logement, la largeur de la tête étant inférieure ou égale à la largeur du logement mais supérieure ou égale à celle du rétré cissement, l’absorbeur étant agencé de manière à ce que la rupture de la liaison fusible (40) se fasse par sortie de la tête hors du logement grâce à la déformation du logement avec écartement du rétrécissement et/ou grâce à la déformation de la tête.
[Revendication 6] Absorbeur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce plastiquement déformable (4) est formée par une bande de tôle. [Revendication 7] Absorbeur selon les revendications 5 et 6 prises en combinaison, dans lequel le logement (44a) est formé par une encoche dans une première extrémité de la bande de tôle, et dans lequel la portion mâle (43) est formée par une découpe à une deuxième extrémité de la bande de tôle.
[Revendication 8] Absorbeur selon la revendication 7, la découpe confère à la portion mâle
(43) une base (43b) portant ladite tête (43a), la base ayant une largeur inférieure à celle du rétrécissement (44b).
[Revendication 9] Colonne de direction (10) comprenant :
- une base inférieure (5) destinée à être reliée au châssis d’un véhicule,
- un tube supérieur (2) monté mobile en coulissement sur ladite base in férieure 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 cou lissement du tube supérieur et de la base inférieure l’un par rapport à l’autre en cas de choc,
- un mécanisme de blocage (9) agencé de manière à, selon un premier état, immobiliser le tube supérieur sur la base inférieure et, selon un deuxième état, permettre ledit coulissement,
- un absorbeur (4) selon l’une des revendications précédentes, fixé via la première interface de fixation (41) au tube supérieur (2) et relié via la deuxième interface de fixation (42) à la base inférieure (5).
[Revendication 10] Colonne de direction (10) selon la revendication 10, dans lequel le
réglage en profondeur de la colonne de direction est réalisé au moyen d’un actionneur électrique (6) entraînant une vis sans fin (7a) sur laquelle est vissé un écrou d’entrainement (7b) du tube supérieur (2), la deuxième interface de fixation (42) étant fixée audit écrou
d’entrainement.
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