FR3023243A1

FR3023243A1 - STEERING COLUMN FOR A MOTOR VEHICLE COMPRISING TWO COMPRESSIBLE PARTS SUPPORTED BY KEYS

Info

Publication number: FR3023243A1
Application number: FR1456510A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Leon
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-01-08

Abstract

Colonne de direction pour véhicule automobile comprenant un tube supportant le volant de direction qui peut se contracter sous l'effet d'un effort axial, caractérisée en ce que le tube comporte deux parties (20, 22) coulissant l'une dans l'autre, des clavettes (40) engagées dans des perçages (32) des deux parties de tube pour les caler axialement entre elles, provoquant une découpe de la matière de ces parties au-delà d'un niveau d'effort axial s'appliquant entre elles.Steering column for a motor vehicle comprising a tube supporting the steering wheel which can contract under the effect of an axial force, characterized in that the tube comprises two parts (20, 22) sliding one inside the other , keys (40) engaged in bores (32) of the two tube parts to wedge them axially with each other, causing a cutting of the material of these parts beyond a level of axial force applying between them .

Description

COLONNE DE DIRECTION POUR VÉHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT DEUX PARTIES COMPRESSIBLES MAINTENUES PAR DES CLAVETTES La présente invention concerne une colonne de direction pour véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une telle colonne de direction. 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 véhicule. Afin de protéger le conducteur en cas de choc frontal important sur le véhicule, qui entraîne en particulier un recul du boîtier de direction, et d'éviter notamment que le volant écrase le conducteur sur son siège en blessant son thorax, on dispose une colonne de direction qui peut s'enfoncer suivant son axe. Un type de colonne de direction connu, présenté notamment par les documents FR-A-1541956 et FR-A-1573096, comporte un tube présentant une succession de bossages annulaires qui permettent un écrasement axial de ce tube programmé en fonction de l'effort s'appliquant dessus. Plusieurs modèles de tubes permettent de régler l'écrasement suivant le niveau de l'effort, afin d'obtenir une certaine progressivité assurant la sécurité. Toutefois les différentes normes mondiales nécessitent des caractéristiques de l'écrasement de la colonne de direction adaptées, en particulier la course en fonction de l'effort, dépendant notamment de la morphologie des habitants des pays. Les constructeurs automobiles doivent alors prévoir différents tubes comprenant des bossages annulaires variés, afin d'adapter la course d'écrasement en fonction de l'effort. Cette variété de composants pour les colonnes de direction entraîne une gestion complexe, et augmente les coûts.The present invention relates to a steering column for a motor vehicle, and a motor vehicle equipped with such a steering column. Motor vehicles generally include 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. In order to protect the driver in the event of a major frontal impact on the vehicle, which causes in particular a recoil of the steering box, and especially to prevent the steering wheel crushes the driver on his seat by injuring his chest, it has a column of direction that can sink along its axis. A known type of steering column, presented in particular by the documents FR-A-1541956 and FR-A-1573096, comprises a tube having a succession of annular bosses which allow axial compression of this programmed tube as a function of the effort. applying on it. Several models of tubes make it possible to adjust the crushing according to the level of the effort, in order to obtain a certain progressivity ensuring the safety. However, the different global standards require characteristics of the crushing of the adapted steering column, in particular the race according to the effort, depending in particular on the morphology of the inhabitants of the countries. The car manufacturers must then provide different tubes with various annular bosses, to adapt the crash course according to the effort. This variety of components for the steering columns leads to complex management, and increases costs.

La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une colonne de direction pour véhicule automobile comprenant un tube supportant le volant de direction qui peut se contracter sous l'effet d'un effort axial, caractérisée en ce que le tube comporte deux parties coulissant l'une dans l'autre, des clavettes engagées dans des perçages des deux parties de tube pour les caler axialement entre elles, provoquant une découpe de la matière de ces parties au-delà d'un niveau d'effort axial s'appliquant entre elles.The present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art. It proposes for this purpose a steering column for a motor vehicle comprising a tube supporting the steering wheel which can contract under the effect of an axial force, characterized in that the tube comprises two parts sliding one in the other, keys engaged in holes in the two tube parts to wedge them axially between them, causing a cutting of the material of these parts beyond a level of axial force applying between them.

Un avantage de cette colonne de direction est qu'en prévoyant un nombre de perçages défini autour de chaque partie de tube qui reste standard, permettant de garder un seul type de pièce, on peut ajuster le nombre de clavettes engagées dans ces perçages qui vont entraîner une résistance à la découpe dépendant de ce nombre, ce qui permet de calibrer de manière simple et rapide l'effort axial d'écrasement de la colonne. La colonne de direction selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'ensemble des perçages est aligné suivant un 20 même plan transversal. Avantageusement, chaque perçage d'au moins une partie est aligné axialement sur une rainure longitudinale, la matière entre le perçage et sa rainure étant destinée à se découper en cas de choc. Dans ce cas, les deux parties comportant des perçages alignés sur des 25 rainures longitudinales, la découpe de chacune de ces parties lors d'un choc est ajustée pour un niveau d'effort axial différent. Avantageusement, un épaulement circulaire est disposé à une extrémité axiale d'un jeu de rainures, pour former une butée de fin de course des clavettes.An advantage of this steering column is that by providing a number of holes defined around each tube portion that remains standard, to keep a single type of room, we can adjust the number of keys engaged in these holes that will lead a cutting resistance depending on this number, which allows to calibrate in a simple and fast way the axial force of crushing of the column. The steering column according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another. Advantageously, all the bores are aligned along the same transverse plane. Advantageously, each hole of at least one portion is aligned axially on a longitudinal groove, the material between the bore and its groove being intended to be cut in case of impact. In this case, the two parts having bores aligned on longitudinal grooves, the cutting of each of these parts during an impact is adjusted for a different level of axial force. Advantageously, a circular shoulder is disposed at an axial end of a set of grooves, to form a limit stop of the keys.

Avantageusement, les clavettes présentant une forme globale en « U », comportent leurs deux branches qui sont insérées en même temps dans deux perçages d'une même partie. En particulier, les clavettes peuvent présenter une section carrée qui est 5 ajustée dans une forme correspondante des perçages. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'une colonne supportant un volant de direction, qui comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 10 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 d'un ensemble de direction comportant une colonne selon l'art antérieur ; - les figures 2a, 2b et 2c sont des vues de cette colonne de direction 15 présentée successivement dans la position initiale, dans une position intermédiaire après un premier niveau d'effort, et dans la position finale après un effort élevé ; et - la figure 3 est une vue de détail de la partie supérieure du tube. La figure 1 présente un système de direction comportant un arbre 20 supérieur 2 disposé suivant un axe principal, recevant à son extrémité supérieure, du côté indiqué par la flèche « SUP », le volant de direction non représenté. L'arbre supérieur 2 entraîne en rotation par l'intermédiaire de cannelures longitudinales disposées à sa base un arbre intermédiaire 4, de manière à pouvoir librement coulisser axialement par rapport à cet arbre 25 intermédiaire. Un tube de guidage 14 de l'arbre supérieur 2, est fixé à un support mobile 16 par l'intermédiaire d'un réglage en hauteur commandé par une poignée 12 disposée en dessous de ce système de direction. La base de l'arbre intermédiaire 4 entraîne par un joint de cardan 6 30 guidé en rotation dans un support fixe 10, un arbre inférieur 8 relié à un boîtier de direction qui fait pivoter les roues avant du véhicule.Advantageously, the keys having a global shape in "U", have their two branches which are inserted at the same time in two bores of the same part. In particular, the keys may have a square section which is adjusted in a corresponding form of the bores. The invention also relates to a motor vehicle equipped with a column supporting a steering wheel, which comprises any 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 appended drawings, in which: FIG. 1 is a view of a steering assembly comprising a column according to the prior art; - Figures 2a, 2b and 2c are views of the steering column 15 presented successively in the initial position, in an intermediate position after a first level of effort, and in the final position after a high effort; and - Figure 3 is a detail view of the upper part of the tube. Figure 1 shows a steering system comprising an upper shaft 2 arranged along a main axis, receiving at its upper end, the side indicated by the arrow "SUP", the steering wheel not shown. The upper shaft 2 drives in rotation through longitudinal splines disposed at its base an intermediate shaft 4, so as to freely slide axially relative to the intermediate shaft. A guide tube 14 of the upper shaft 2, is fixed to a mobile support 16 via a height adjustment controlled by a handle 12 disposed below this steering system. The base of the intermediate shaft 4 drives a universal joint 6 guided in rotation in a fixed support 10, a lower shaft 8 connected to a steering box which pivots the front wheels of the vehicle.

Le support fixe 10 monté sous la planche de bord du véhicule, maintient le support mobile 16 par l'intermédiaire de moyens permettant un coulissement axial de ce support mobile sous l'effet d'une forte charge appliquée sur le volant de direction.The fixed support 10 mounted under the dashboard of the vehicle, maintains the movable support 16 by means allowing axial sliding of the mobile support under the effect of a strong load applied to the steering wheel.

En particulier le support mobile 16 est lié au support fixe 10 par des bandes de tôles formant chacune une boucle 18, qui peuvent se déployer sous l'effet d'une pression axiale importante pour permettre l'avancée du volant de direction avec ce support mobile, et protéger le conducteur. Ces moyens permettant un coulissement axial du support mobile 16 sous l'effet d'une charge axiale, comportant des pièces de tôle déformables 18, doivent être modifiés pour chaque adaptation nécessitant un niveau de charge variable entraînant la déformation. Il faut alors prévoir un nombre de composants adapté pour les différents marchés géographiques répondant à des normes spécifiques.In particular, the mobile support 16 is connected to the fixed support 10 by strips of sheet each forming a loop 18, which can be deployed under the effect of a large axial pressure to allow the steering wheel to advance with this movable support , and protect the driver. These means allowing axial sliding of the mobile support 16 under the effect of an axial load, comprising deformable sheet metal parts 18, must be modified for each adaptation requiring a variable level of load causing the deformation. It is then necessary to provide a number of components adapted to the different geographic markets that meet specific standards.

Les figures 2a, 2b, 2c et 3 présentent une partie mobile 20 de tube de direction comprenant un épaulement annulaire supérieur 24, qui reçoit l'arbre supérieur 2 avec un calage axial entre ces deux éléments afin de transmettre la poussée axiale en cas d'accident. La partie mobile du tube 20 a sa base ajustée dans une partie fixe du 20 tube 22, comportant un épaulement annulaire médian 30 qui permet son calage axial dans le support fixe du système de direction, afin de résister à la poussée axiale en cas d'accident. La partie mobile du tube 20 comporte dans sa longueur inférieure, sur environ la moitié de sa hauteur, une succession de rainures longitudinales 28 25 régulièrement espacées. Un perçage de section carrée 26 est disposé dans l'alignement de chaque rainure 28, entre cette rainure et l'extrémité inférieure de la partie mobile 20. La partie fixe du tube 22 comporte au-dessus de l'épaulement médian 30, une succession de rainures longitudinales 34 alignées sur celles de la 30 partie mobile 20. Comme pour la partie mobile 20, un perçage de section carrée 32 est disposé dans l'alignement de chaque rainure 34, entre cette rainure et l'extrémité supérieure de la partie fixe 22. L'ensemble des perçages 32 est disposé dans un même plan transversal. Des clavettes 40 formées dans un profilé métallique de section carrée, présentent une boucle en forme de « U » comportant chacune de ses pattes qui est insérée successivement dans un perçage 32 de la partie fixe 22, puis dans un perçage 26 de la partie mobile 20, afin de solidariser axialement ces deux parties entre elles. On notera que le montage d'une clavette 40 mettant en place ses deux pattes, assure ainsi en même temps deux points de solidarisation entre les deux parties de tube 20, 22. Lors de l'assemblage du système de direction, l'opérateur peut choisir le nombre de clavettes 40 à ajuster dans les perçages 26, 32. Lors d'un choc important sur l'avant du véhicule entraînant une charge axiale sur le volant de direction, la partie mobile du tube 20 transmet cet effort à la partie fixe 22 par l'intermédiaire des clavettes 40. Si cet effort est trop important comme indiqué figure 2b, avec une force élevée F1, on a d'abord des découpes de la matière de la partie fixe du tube 22 en-dessous de chaque perçage 32, par les pattes des clavettes 40. Les clavettes 40 peuvent ensuite coulisser dans les rainures 34 de la partie fixe 22, et arriver en appui au bout de ces rainures sur l'épaulement médian 30. Pour un effort plus important encore avec une force très élevée F2, comme indiqué figure 2c, on a alors des découpes de la matière de la partie mobile 20 au-dessus de chaque perçage 26, par les pattes des clavettes 40. Ces clavettes 40 peuvent ensuite coulisser dans les rainures 28 de la partie mobile 20, et arriver en appui en haut de ces rainures. On obtient ainsi de courses successives répondant chacune à un niveau d'effort F1, F2, qui est réglable facilement et rapidement sans modification des composants avec le nombre de clavettes 40. On notera que ces niveaux d'effort réglables sont prédéterminés en fonction de la section des pattes des clavettes 40, de la distance axiale entre chaque perçage 26, 32 et la rainure 28, 34 correspondant, et de la dureté de la matière. La calibration des efforts prédéterminés peut se faire en particulier pour commencer par des calculs, qui sont ensuite validés par des essais afin d'obtenir les niveaux d'effort prédéterminés correspondant aux différents besoins des normes de sécurité. La course correspondant à chaque niveau d'effort est ajustée par la longueur des rainures 28, 34, qui peuvent comporter plusieurs longueurs différentes suivant les applications des véhicules, avec un minimum de modifications des composants. On peut prévoir en particulier une course totale de la partie mobile 20, qui est au maximum d'environ 100mm. La modularité apportée par la colonne de direction suivant l'invention, permet d'optimiser les masses nécessaires pour cette colonne en ajustant facilement à chaque fois l'effort d'enfoncement suivant les besoins, et de réduire les coûts.FIGS. 2a, 2b, 2c and 3 show a moving part 20 of the steering tube comprising an upper annular shoulder 24, which receives the upper shaft 2 with an axial wedging between these two elements in order to transmit the axial thrust in the event of accident. The movable part of the tube 20 has its base fitted in a fixed part of the tube 22, having a median annular shoulder 30 which allows its axial setting in the fixed support of the steering system, in order to withstand the axial thrust in case of accident. The movable portion of the tube 20 has in its lower length, about half of its height, a succession of longitudinal grooves 28 regularly spaced. A square section bore 26 is disposed in alignment with each groove 28, between this groove and the lower end of the movable part 20. The fixed part of the tube 22 comprises above the median shoulder 30, a succession longitudinal grooves 34 aligned with those of the movable portion 20. As for the movable portion 20, a square section bore 32 is disposed in alignment with each groove 34 between said groove and the upper end of the fixed portion 22. The set of holes 32 is disposed in the same transverse plane. Keys 40 formed in a metal section of square section, have a loop-shaped "U" each having its legs which is inserted successively into a hole 32 of the fixed part 22, then in a hole 26 of the movable part 20 in order to axially join these two parts together. Note that the mounting of a key 40 putting in place its two legs, thus ensures at the same time two points of attachment between the two tube parts 20, 22. During assembly of the steering system, the operator can choose the number of keys 40 to be adjusted in the holes 26, 32. During a major impact on the front of the vehicle causing an axial load on the steering wheel, the movable portion of the tube 20 transmits this force to the fixed part 22 by means of the keys 40. If this force is too great as indicated in FIG. 2b, with a high force F1, first of all there are cutouts of the material of the fixed part of the tube 22 below each bore 32 by the tabs of the keys 40. The keys 40 can then slide in the grooves 34 of the fixed part 22, and come to bear at the end of these grooves on the median shoulder 30. For an even greater effort with a very strong force high F2, as indicated fi 2c, there are then cutouts of the material of the movable portion 20 above each hole 26, by the tabs of the keys 40. These keys 40 can then slide in the grooves 28 of the movable part 20, and arrive support at the top of these grooves. We thus obtain successive races each responding to a level of effort F1, F2, which is adjustable easily and quickly without modifying the components with the number of keys 40. It will be noted that these adjustable levels of effort are predetermined according to the section of the tabs of the keys 40, the axial distance between each bore 26, 32 and the corresponding groove 28, 34, and the hardness of the material. The calibration of the predetermined forces can be done in particular to start with calculations, which are then validated by tests in order to obtain the predetermined levels of effort corresponding to the different needs of the safety standards. The stroke corresponding to each level of effort is adjusted by the length of the grooves 28, 34, which may have several different lengths depending on the applications of the vehicles, with a minimum of component modifications. In particular, it is possible to provide a total stroke of the moving part 20, which is at most about 100 mm. The modularity provided by the steering column according to the invention makes it possible to optimize the masses required for this column by easily adjusting each time the driving force as required, and to reduce costs.

Claims

CLAIMS1 - Steering column for a motor vehicle comprising a tube supporting the steering wheel which can contract under the effect of an axial force, characterized in that the tube comprises two parts (20, 22) sliding one in the other, keys (40) engaged in bores (26, 32) of the two tube parts to wedge them axially between them, causing cutting of the material of these parts beyond a level of axial force s applying between them (F1, F2).

2 - steering column according to claim 1, characterized in that the set of bores (26, 32) is aligned along the same transverse plane.

3 - steering column according to claim 1 or 2, characterized in that each bore (26, 32) of at least a portion (20, 22) is aligned axially on a longitudinal groove (28, 34), the material between the piercing and its groove being intended to be cut in case of shock.

4 - steering column according to claim 3, characterized in that the two parts (20, 22) having bores (26, 32) aligned on longitudinal grooves (28, 34), the cutting of each of these parts during a shock is adjusted for a different axial force level (F1, F2).

5 - steering column according to claim 3 or 4, characterized in that a circular shoulder (30) is disposed at an axial end of a set of grooves (34), to form a limit stop of the keys ( 40).

6 - A steering column according to any one of the preceding claims, characterized in that the keys (40) having an overall shape in "U", have their two branches which are inserted at the same time in two bores (26, 32) of the same part (20, 22).

7 - steering column according to any one of the preceding claims, characterized in that the keys (40) have a square section, which is adjusted in a corresponding form of the bores (26, 32).

8 - A motor vehicle equipped with a column supporting a steering wheel, characterized in that this column is made according to any one of the preceding claims.