FR2653730A1 - Improved safety steering column for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une colonne de direction pour véhicule automobile du type comportant un arbre de commande de direction actionné par le volant et relié à un mécanisme de direction par au moins un arbre intermédiaire dont l'extrémité inférieure est solidaire du pignon de commande de la crémaillère transversale du mécanisme de direction et dont l'extrémité supérieure est équipée d'un joint de transmission du mouvement de rotation
L'invention concerne plus particulièrement une commande de direction de ce type dite de sécurité, pour un véhicule automobile plus particulièrement à traction avant et à moteur transversal dont la crémaillère de direction est située sensiblement au niveau du mécanisme de pont avant et en arrière de celui-ci.The present invention relates to a steering column for a motor vehicle of the type comprising a steering control shaft actuated by the steering wheel and connected to a steering mechanism by at least one intermediate shaft whose lower end is integral with the control pinion of the transverse rack and pinion of the steering mechanism and the upper end of which is fitted with a joint for transmitting the rotational movement
The invention relates more particularly to a steering control of this so-called safety type, for a motor vehicle more particularly with front-wheel drive and with transverse motor, the steering rack of which is situated substantially at the level of the front axle mechanism and behind that. -this.
Lors d'une collision violente par l'avant du véhicule, il arrive que le groupe motopropulseur recule dans le compartiment moteur par rapport à la structure du véhicule. On constate alors que le carter de pont vient en contact avec le boîtier de la crémaillère de direction étant donné le positionnement relatif très proche de ces éléments dû à l'épure de la direction. Le recul du groupe motopropulseur se transmet donc à la colonne de direction et risque d~entraîner, par l'intermédiaire des différents arbres constitutifs de la colonne, un recul ou une remontée du volant à l'inté- rieur de l'habitacle qui risque de provoquer de graves blessures au conducteur. In a violent collision from the front of the vehicle, the powertrain may back up in the engine compartment relative to the structure of the vehicle. It is then found that the axle housing comes into contact with the steering rack housing given the relative positioning very close to these elements due to the simplicity of the steering. The recoil of the powertrain is therefore transmitted to the steering column and may cause ~, through the various shafts of the column, a recoil or a rise of the steering wheel inside the passenger compartment which may cause serious injury to the driver.
Afin de résoudre ce problème il a déjà été proposé différents dispositifs anti-recul pour colonne de direction dont la fonction est de permettre un "raccourcissement" de la longueur de la colonne de direction. Ces dispositifs comportent par exemple un agencement téléscopique coulissant d'au moins un des arbres de la colonne de direction, ou une liaison séparable de deux arbres tel que cela est par exemple décrit dans le document FR-A-2.434O71. On constate que ces dispositifs sont coûteux, difficiles à implanter, et ne fonctionnent pas toujours de manière satisfaisante. In order to solve this problem, various anti-recoil devices for a steering column have already been proposed, the function of which is to allow a "shortening" of the length of the steering column. These devices comprise for example a telescopic sliding arrangement of at least one of the shafts of the steering column, or a separable connection of two shafts as that is for example described in the document FR-A-2.434O71. We see that these devices are expensive, difficult to install, and do not always work satisfactorily.
Afin de remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé dans la demande de brevet français n" 89 04925 déposée le 13 avril 1989 une colonne de direction caractérisée en ce que larbre intermédiaire svétend vers I'arrière dans un plan transversal formant un angle par rapport à la verticale inférieur ou égal à 45" et en ce que la crémaillère de direction est fixée à la structure du véhicule par des moyens lui permettant de se déplacer par rapport à cette dernière en cas de collision. In order to remedy these drawbacks, there has already been proposed in French patent application No. 89 04925 filed on April 13, 1989 a steering column characterized in that the intermediate shaft extends backwards in a transverse plane forming an angle by relative to the vertical less than or equal to 45 "and in that the steering rack is fixed to the structure of the vehicle by means allowing it to move relative to the latter in the event of a collision.
La présente invention a pour but de proposer une colonne de direction du type de celle décrite et représentée dans cette dernière demande de brevet français dont la conception soit telle qu'elle facilite le déplacement de la crémaillère par rapport à la structure du véhicule en cas de collision sous l'effet d'un effort déterminé dirigé depuis lavant du véhicule vers I'habitacle. The object of the present invention is to provide a steering column of the type described and represented in this last French patent application, the design of which is such that it facilitates the movement of the rack relative to the structure of the vehicle in the event of collision under the effect of a determined force directed from the front of the vehicle to the passenger compartment.
Dans ce but, et selon I'invention, le boîtier de la crémaillère est fixé sur un élément de structure de la caisse du véhicule qui comporte une surface d'appui plane avec laquelle coopère une surface appui plane correspondante d'un support de fixation de la crémaillère, les deux surfaces étant maintenues en appui mutuel par un organe de liaison fileté dont l'axe passe par ces surfaces et qui est susceptible de s'allonger par déformation plastique pour permettre le déplacement relatif desdites deux surfaces d'appui. For this purpose, and according to the invention, the rack housing is fixed to a structural element of the vehicle body which has a flat support surface with which a corresponding flat support surface of a fixing support cooperates. the rack, the two surfaces being held in mutual support by a threaded connecting member whose axis passes through these surfaces and which is capable of elongating by plastic deformation to allow the relative movement of said two bearing surfaces.
Selon d'autres caractéristiques de I'inven- tion
- la surface d'appui du support de fixation est susceptible de pivoter par rapport à autre surface autour dun axe sensiblement parallèle à celui de la crémaillère
- cet axe de pivotement est constitué par une première arête formée par l'intersection de la surface d'appui du support de fixation avec une première paroi inclinée de ce support
- organe fileté traverse le support selon une direction perpendiculaire aux surfaces en appui et comporte une face radiale qui est en appui sur une portion de surface plane du support de fixation parallèle et opposée à la surface d'appui du support
- cette portion de surface plane est délimitée par une seconde arête parallèle à la première arête et formée par lwintersection de ladite portion de surface plane avec une seconde paroi inclinée du support de fixation
- les deux arêtes sont situées de part et autre de I'axe du corps de organe de liaison
- chacune des deux arêtes intercèpte la trace de la section du corps par un plan radial perpendiculaire à l'axe de celui-ci
- le corps de l'organe de liaison comporte une portion de section réduite pour faciliter son allongement par de format ion plastique
- lwélément de structure de la caisse du véhicule automobile sur lequel est fixé le boîtier de la crémaillère de direction est un longeron ou une traverse de section creuse à travers laquelle s'détend le corps de l'organe de liaison, la surface d'appui plane étant constituée par l'une des faces du longeron ou de la traverse, une des extrémités de l'organe de liaison prenant appui sur une autre face du longeron ou de la traverse opposée et parallèle à cette face ; et
- le boîtier de la crémaillère de direction est fixé sur un élément de structure de la caisse du véhicule au moyen de deux supports de fixation identi ques. According to other features of the invention
the bearing surface of the fixing support is capable of pivoting with respect to another surface about an axis substantially parallel to that of the rack
- This pivot axis consists of a first edge formed by the intersection of the bearing surface of the fixing support with a first inclined wall of this support
- threaded member passes through the support in a direction perpendicular to the bearing surfaces and has a radial face which is supported on a portion of the flat surface of the fixing support parallel and opposite to the bearing surface of the support
- This flat surface portion is delimited by a second edge parallel to the first edge and formed by the intersection of said flat surface portion with a second inclined wall of the fixing support
- the two edges are located on either side of the axis of the body of the connecting member
- each of the two edges intercepts the trace of the section of the body by a radial plane perpendicular to the axis thereof
- The body of the connecting member has a reduced section portion to facilitate its elongation by plastic ion format
- the structural element of the body of the motor vehicle on which the casing of the steering rack is fixed is a spar or a cross-member of hollow section through which the body of the connecting member extends, the bearing surface plane being constituted by one of the faces of the spar or of the cross-member, one of the ends of the connecting member bearing on another face of the spar or of the cross-member opposite and parallel to this face; and
- the steering rack housing is fixed to a structural element of the vehicle body by means of two identical fixing supports.
D~autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 est une vue schématique en coupe partielle par un plan longitudinal du véhicule passant par l'axe de l'organe de liaison fileté d'un des deux supports de fixation de la crémaillère de direction du véhicule
- la figure 2 est une vue de dessus selon la flèche F de la figure 1 de la crémaillère de direction avec ses deux supports de fixation identiques et symétriques ; ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale de la partie avant d'un véhicule automobile équipé d'une colonne de direction selon l'inven- tion
- la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 de la partie avant du véhicule après que ce dernier ait subi une collision par l'avant ; et
- la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 1 après que le véhicule ait subi la collision par l'avant
On a représenté aux figures 3 et 4 une structure avant 10 de véhicule automobile dont le compartiment moteur 12 recoit notamment un groupe motopropulseur 14 et son radiateur de refroidissement 16.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:
- Figure 1 is a schematic view in partial section through a longitudinal plane of the vehicle passing through the axis of the threaded connecting member of one of the two mounting brackets for the steering rack of the vehicle
- Figure 2 is a top view along arrow F of Figure 1 of the steering rack with its two identical and symmetrical mounting brackets; ;
- Figure 3 is a schematic view in longitudinal section of the front part of a motor vehicle equipped with a steering column according to the invention
- Figure 4 is a view similar to that of Figure 3 of the front part of the vehicle after the latter has suffered a collision from the front; and
- Figure 5 is a view similar to that of Figure 1 after the vehicle has suffered the collision from the front
FIGS. 3 and 4 show a front structure 10 of a motor vehicle, the engine compartment 12 of which receives in particular a powertrain 14 and its cooling radiator 16.
On voit sur les figures le carter d'embrayage 18 de la bote de vitesses du groupe motopropulseur et le carter de pont 20 de la transmission aux roues avant. The figures show the clutch housing 18 of the powertrain gearbox and the axle housing 20 of the transmission to the front wheels.
Dans l'habitacle 22 du véhicule se trouve le volant de direction 24 qui est lié en rotation à un arbre de commande 26. In the passenger compartment 22 of the vehicle is the steering wheel 24 which is linked in rotation to a control shaft 26.
Le volant 24 sert à transmettre le mouvement de rotation à un mécanisme de direction à crémaillère dont le boîtier 42 est monté sur une traverse avant 30 de la structure 10 du véhicule. The steering wheel 24 is used to transmit the rotational movement to a rack-and-pinion steering mechanism, the housing 42 of which is mounted on a front cross member 30 of the structure 10 of the vehicle.
Le mouvement de rotation est transmis par l'arbre de commande 26 à la crémaillère 28 au moyen de deux arbres intermédiaires consécutifs 32 et 34 et par des joints de transmission de mouvement par exemple à la
Cardan, 36 et 38.The rotational movement is transmitted by the control shaft 26 to the rack 28 by means of two consecutive intermediate shafts 32 and 34 and by movement transmission seals for example to the
Cardan, 36 and 38.
L'extrémité inférieure de l'arbre intermédiaire 32 est liée en rotation à un pignon de commande 40 de la crémaillère 28 tandis que son extrémité supérieure est équipée du joint de transmission 36. The lower end of the intermediate shaft 32 is linked in rotation to a control pinion 40 of the rack 28 while its upper end is fitted with the transmission joint 36.
Selon une caractéristique connue, et comme on peut le voir à la figure 3, l'arbre de transmission 32 s'étend dans un plan transversal P, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule, qui est incliné vers l'arrière en formant un angle "a" par rapport à un plan vertical V. L'angle "a" est de préférence compris entre 0 et 45". According to a known characteristic, and as can be seen in FIG. 3, the transmission shaft 32 extends in a transverse plane P, that is to say perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle, which is inclined backwards by forming an angle "a" with respect to a vertical plane V. The angle "a" is preferably between 0 and 45 ".
Conformément à l'invention, le boîtier 42 de la crémaillère de direction est fixé à la traverse avant creuse 30 par deux supports de fixation 44 identiques et symétriques par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. Dans certains cas, et pour des questions de fabrication du boîtier de crémaillère, la disposition des supports peut ne pas être rigoureusement symétrique. According to the invention, the housing 42 of the steering rack is fixed to the hollow front cross member 30 by two fixing supports 44 which are identical and symmetrical with respect to the longitudinal axis of the vehicle. In some cases, and for reasons of manufacturing the rack housing, the arrangement of the supports may not be strictly symmetrical.
Chaque support de fixation 44 est une partie en forme de patte de fixation venue de moulage avec le boîtier 42 de la crémaillère de direction. Each fixing support 44 is a part in the form of a fixing lug coming from molding with the housing 42 of the steering rack.
La patte de fixation 44 prend appui par une surface d'appui inférieure 46 sur une face supérieure plane 48 de la traverse 30 qui est sensiblement parallèle au plancher du véhicule. The fixing lug 44 is supported by a lower bearing surface 46 on a flat upper face 48 of the cross member 30 which is substantially parallel to the floor of the vehicle.
Les surfaces d'appui 46 et 48 sont maintenues serrées en contact mutuel par un organe de liaison fileté constitué par un boulon 50 et un écrou 52. The bearing surfaces 46 and 48 are held tight in mutual contact by a threaded connecting member constituted by a bolt 50 and a nut 52.
Le boulon 50 s'étend à l'intérieur de la traverse 30 depuis la face inférieure plane 54 de cette dernière parallèle à la face supérieure 48 de manière que son extrémité libre filetée 56 fasse saillie axialement au-delà de la face supérieure appui 48 pour s'étendre à travers un alésage 58 de la patte de fixation 44. The bolt 50 extends inside the cross-member 30 from the flat lower face 54 of the latter parallel to the upper face 48 so that its threaded free end 56 projects axially beyond the upper support face 48 for extend through a bore 58 of the fixing lug 44.
L'extrémité filetée 56 reçoit I'écrou de serrage 52 avec interposition d'une rondelle 60. The threaded end 56 receives the clamping nut 52 with the interposition of a washer 60.
La rondelle de serrage 60 est en appui par sa face radiale inférieure 62 sur une portion de surface plane supérieure 64 de la patte de fixation 44. The clamping washer 60 is supported by its lower radial face 62 on an upper flat surface portion 64 of the fixing lug 44.
La portion de surface plane 64 est parallèle à la surface plane appui 46, ces deux surfaces étant traversées par l'extrémité filetée 56 du boulon 50. The flat surface portion 64 is parallel to the flat support surface 46, these two surfaces being crossed by the threaded end 56 of the bolt 50.
La patte 44 comporte une première paroi inclinée 66 qui forme un angle a avec la surface d'appui plane 46 et qui s'étend vers l'avant du véhicule de manière à ce que son intersection avec cette surface plane d'appui 46 forme une première arête al parallèle à l'axe du boîtier de crémaillère 42 et perpendiculaire à l'axe du boulon 50. The tab 44 has a first inclined wall 66 which forms an angle a with the planar bearing surface 46 and which extends towards the front of the vehicle so that its intersection with this planar bearing surface 46 forms a first edge al parallel to the axis of the rack housing 42 and perpendicular to the axis of the bolt 50.
D'une manière symétrique, la patte d'appui 44 comporte une seconde paroi inclinée 68 qui s'étend vers l'arrière du véhicule de manière que son intersection avec la portion de surface plane 64 forme une seconde arête a2 parallèle à la première arête al. Comme on peut le constater aux figures 1 et 2, les arêtes al et a2 sont conçues de manière à s'étendre chacune au travers de la section S de l'extrémité 56 par un plan radial perpendiculaire à l'axe du boulon 50. Symmetrically, the support tab 44 has a second inclined wall 68 which extends towards the rear of the vehicle so that its intersection with the flat surface portion 64 forms a second edge a2 parallel to the first edge al. As can be seen in FIGS. 1 and 2, the edges a1 and a2 are designed so as to each extend through the section S of the end 56 by a radial plane perpendicular to the axis of the bolt 50.
Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la tête 70 du boulon 50 prend appui contre la face inférieure 54 de la traverse 30 et son corps 50 s'étend à l'intérieur de cette dernière dans un tube 72 de renfort de la traverse et comporte une portion rétrécie de section réduite 74 qui a pour but de faciliter la déformation plastique de la liaison filetée dans la direction axiale comme cela sera décrit maintenant. According to another characteristic of the invention, the head 70 of the bolt 50 bears against the underside 54 of the cross-member 30 and its body 50 extends inside the latter in a tube 72 of reinforcement of the cross member and has a narrowed portion of reduced section 74 which aims to facilitate the plastic deformation of the threaded connection in the axial direction as will be described now.
En cas de collision, et comme cela est représenté à la figure 4, la destruction de la partie avant 10 de la caisse provoque le recul du radiateur 16 et du groupe motopropulseur 14 dans le compartiment moteur 12. In the event of a collision, and as shown in FIG. 4, the destruction of the front part 10 of the body causes the radiator 16 and the powertrain 14 to retreat into the engine compartment 12.
Lors de ce mouvement de recul, le carter de pont 20 vient en contact avec la crémaillère de direction et provoque notamment son basculement autour d'un axe parallèle à son axe X-X, dans le sens antihoraire en considérant la figure 4. During this backward movement, the axle housing 20 comes into contact with the steering rack and causes in particular its tilting around an axis parallel to its axis X-X, in the counterclockwise direction by considering FIG. 4.
Grâce à l'invention on constate que le volant 24 n'a pratiquement pas reculé à l'intérieur de l'habitacle 22. L'axe X-X de la crémaillère de direction a reculé d'une quantité B inférieure à la distance longitudinale A dont a reculé le groupe motopropulseur 14 à l'intérieur du compartiment moteur 12. La différence entre les valeurs A et B est fonction des jeux existants avant le choc frontal et des déformations des pièces. Thanks to the invention, it can be seen that the steering wheel 24 has practically not moved back inside the passenger compartment 22. The axis XX of the steering rack has gone back by an amount B less than the longitudinal distance A of which the powertrain 14 moved back inside the engine compartment 12. The difference between the values A and B is a function of the play existing before the frontal impact and of the deformations of the parts.
En effet, conformément à l'invention et comme cela est représenté à la figure 5, les pattes de fixation 44 ont permis un basculement de la crémaillère autour d'un axe parallèle à son axe X-X qui a permis d'absorber le déplacement B sans provoquer de poussée longitudinale sur la colonne de direction. Indeed, in accordance with the invention and as shown in FIG. 5, the fixing lugs 44 have made it possible to tilt the rack around an axis parallel to its axis XX which has made it possible to absorb the displacement B without cause longitudinal thrust on the steering column.
Lors du choc, et grâce à la portion de section réduite 74, I'ensemble de la liaison filetée 50 s'est déformé plastiquement pour pouvoir s'allonger et permettre le basculement du support de fixation 44 par rapport à la surface plane d'appui 48 et par rapport à la rondelle de serrage 60. During the impact, and thanks to the reduced section portion 74, the whole of the threaded connection 50 is plastically deformed in order to be able to lengthen and allow the tilting support 44 to tilt relative to the flat support surface. 48 and relative to the clamping washer 60.
Ce phénomène de basculement est facilité par l'existence des arêtes al et a2 qui constituent des axes de pivotement d'une part de la surface plane d'appui 46 par rapport à la face supérieure 48 de la traverse 30 et, d'autre part, de la face inférieure 62 de la rondelle 60 par rapport à la portion de surface plane supérieure 64 de la patte de support de fixation 44. This tilting phenomenon is facilitated by the existence of the edges a1 and a2 which constitute pivot axes on the one hand of the planar bearing surface 46 relative to the upper face 48 of the cross-member 30 and, on the other hand , of the lower face 62 of the washer 60 relative to the upper flat surface portion 64 of the fixing support lug 44.
Lors de son mouvement de basculement, le support de fixation 44 participe à la déformation et à l'allongement de la liaison filetée du fait de l'effet de levier obtenu grâce à l'axe de pivotement aî. During its tilting movement, the fixing support 44 participates in the deformation and in the elongation of the threaded connection due to the leverage effect obtained thanks to the pivot axis elder.
La portion de section réduite 74 est ainsi allongée, voire sectionnée, au niveau de l'ouverture 76 formée dans la face supérieure 48. The reduced section portion 74 is thus elongated, or even sectioned, at the level of the opening 76 formed in the upper face 48.
L'angle a formé par les parois inclinées parallèles 66 et 68 sera de préférence égal à 45 . The angle formed by the parallel inclined walls 66 and 68 will preferably be equal to 45.
Sans les dispositions conformes à l'invention, le recul du centre du joint de transmission à la Cardan 36 aurait entraîné le déplacement de l'ensemble de la colonne de direction et du volant 24 tel qu'il est illustré en traits mixtes à la figure 4. Without the arrangements in accordance with the invention, the decline in the center of the transmission joint to the Cardan joint 36 would have resulted in the displacement of the assembly of the steering column and of the steering wheel 24 as shown in phantom in the figure. 4.
Claims (10)
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR2653730B1 FR2653730B1 (en) | 1992-02-14 |
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| FR8914223A Expired - Fee Related FR2653730B1 (en) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | IMPROVED SAFETY STEERING COLUMN FOR MOTOR VEHICLE. |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2653730B1 (en) | 1992-02-14 |
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