Brevet FR2011456A1 — publié le 19700227

La présente invention concerne un mécanisme de direction assistée, notamment pour véhicules automobiles, avec transmission hydrostatique de la force de direction à un ou plusieurs moteurs de servo-commande, comportant une pompe de servo-comman-de, un distributeur, une pompe de commande pouvant être entraînée par l'intermédiaire de l'arbre de colonne de direction et un mécanisme de démultiplication monté en amont de cette pompe, constitué par un pignon conique d'entraînement solidaire en rotation de l'arbre de colonne de direction mais relié de manière à pouvoir pivoter en tous sens et prenant appui sur l'excentrique d'un arbre de la pompe de commande aligné avec l'arbre de colonne de direction et par une couronne extérieure dentée intérieurement. Il existe déjà des mécanismes de dirèction assistée de ce type dans lesquels la commande du distributeùr est assurée hy-drauliquement par la différence de pression produite sur la pompe de commande au moyen du volant. Il faut alors compenser les pertes par friction et d'écoulement qui se produisent à l'intérieur de la pompe de commande ainsi qu'entre cette pompe de commande et le distributeur par une force appliquée au volant, s'ajoutant à la force d'actionnement proprement dite du distributeur. Etant donné que la force déployée pour actionner le distributeur augmente avec le débit de pompe de commande, le débit de cette pompe est, dans le cas de ces mécanismes de direction, limité par la force devant être appliquée au volant par le conducteur. Il existe également des mécanismes de direction assistée à transmission hydrostatique de la force aux roues directrices, dans lesquels la commande du distributeur s'effectue mécaniquement par l'intermédiaire de l'arbre de colonne de direction. Dans ce cas, il est prévu soit deux organes de commande tournant au même régime que l'arbre de colonne de direction et pouvant se déplacer angulairement l'un par rapport à l'autre, soit un tiroir tournant avec l'arbre de colonne de direction et pouvant se déplacer axialement à l'intérieur du boisseau du distributeur Dans le cas de ces deux types de servo-commande, d'une part le courant de fluide traversant le distributeur est limité du fait que l'organe de commande tourne en même temps que l'arbre de colonne de direction et afin d'assurer un fonctionnement sur; d'autre part, il n'existe aucune possibilité de produire sur le 69 17975 2 2011456 volant \me force réactive simulant les réactions de la direction en fonction de l'état de la route, au moyen d'une force de réaction qui soit fonction de la pression de travail à l'intérieur du moteur de servo-commande» 5 Le "but de l'invention est de permettre la réalisation d'un mécanisme de direction assistée comportant un distributeur pouvant être actionné mécaniquement, mais sans organe de commande tournant en même temps que l'arbre de colonne de direction, tout en permettant la production d'une force de réaction» 10 Suivant l'invention, ce résultat est obtenu du fait que la couronne dentée extérieure d'un train"épicycloîdal en soi connu présente des évidements dans lesquels s'engagent des tiges de butée prévues dans le boisseau et limitant ainsi le mouvement de rotation de la couronne dentée dans son palier, ^produit par 15 la rotation de l'arbre de colonne de direction ou par la force circonférentielle du pignon d'entraînement relié à l'arbre de colonne de direction et prenant appui sur la denture intérieure de la couronne dentéej deux tiges d'entraînement reliées rigidement à la couronne dentée s'engageant chaque fois dans des évi-20 dements prévus dans deux tiroirs et déplaçant ceux-ci à 1'encontre de la force exercée par un ou plusieurs ressorts de rappela En outre, suivant l'invention, l'un des tiroirs présente à ses deux extrémités deux pistons de réaction montés dans des alésages radiaux, dont l'un ou l'autre (selon le sens dans lequéL 25 on actionne la direction) est sollicité par la pression de la pompe de servo-commande, par l'intermédiaire de canaux ou conduits de communication ménagés dans le tiroir, une force de réaction proportionnelle à la pression s'opposant au déplacement a-xial du tiroir produit au moyen du volant» 30 Du fait de l'utilisation d'un tel distributeur commandé poaitivement et actionné mécaniquement, la force de direction ou de braquage est indépendante du couple d'entraînement de la pompe de commande ; en outre, grâce à la conformation et à 1'actionnement des organes de commande suivant l'invention, le 35 mécanisme de direction dispose d'un courant de fluide relativement fort ; enfin, du fait de la réaction'hydraulique engendrée en fonction de la pression s'établissant dans le moteur de servo commande, le conducteur ressent au volant ime force de réaction simulant .les réactions de la direction .à l'état de la route. 40 Suivant l'Invention, il est prévu en amont de la pompe de 69 5 10 15 20 25 30 35 40 17975 3 2011456 servo-commande un train épicycloïdal à un seul étage comportant un pignon d'entraînement denté extérieurement, solidaire en rotation de l'arbre de commande de direction, mais pouvant pivoter en tous sens et prenant appui sur un excentrique prévu sur l'arbre de la pompe de commande, et une couronne extérieure à denture intérieure5 en prise avec ce pignon, le palier de cette couronne dentée permettant un mouvement angulaire limité, correspondant au sens dans lequel est actionnée la direction. Suivant une autre particularité de l'objet de l'invention, un mode de réalisation préféré comporte deux tiroirs montés perpendiculairement à l'axe de 1*arbre de colonne de direction, dont l'un est sollicité à ses deux extrémités par un ressort de rappel, afin de maintenir le tiroir du distributeur en position médiane, tandis que l'autre tiroir présente à chacune de ses deux extrémités un piston de réaction pouvant se déplacer dans un alésage axial. D'autres particularités de l'objet de l'invention, ainsi que son fonctionnement, seront compris à la lecture de la description donnée ci-après, se rapportant à un mode de réalisation représenté à titre non limitatif sur les dessins annexés, dans lesquels i La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale montrant le mécanisme de démultiplication, le distributeur et la pompe de commande. La fig. 2 est une vue en coupe transversale du distributeur, par la ligne II-II en fig. 1, le reste du mécanisme de direction étant représenté schématiquement. La fig. 3 est une vue en coupe transversale du distributeur par la ligne II-II en fig. 1, en position de braquage. La fig. 4 est une vue en coupe transversale des canaux de communication, par la ligne IY-IV en fig. 1. La fig. 5 est une vue en coupe transversale du mécanisme de démultiplication, par la ligne V-V en fig. 1. La fig. 6 est une vue en coupe transversale des tiges d'entraînement et des butées de la couronne dentée extérieure, par la ligne YI-VI en fig. 1. La fig. 7 est une vue en coupe transversale de la pompe de commande, par la ligne VTI-VTI en fig. 1-« Sur les fig. 1 et 2, on a désigné le distributeur par 1, le mécanisme de démultiplication par 2, la pompe de commande 69 5 10 15 20 25 30 35 40 17975 4 2011456 par 3» la pompe de servo-commande par 4, le réservoir d'huile par 5 et un moteur de servo-commande par 6„ Lorsqu'on fait , tourner l'arbre de commande de direction 7, le pignon d'entraînement 8 solidaire en rotation de cet arbre mais pouvant pivoter en tous sens roule par sa denture extérieure 8* dans la denture intérieure 9 d'une couronne dentée extérieure 10 et entraîne ainsi, par l'intermédiaire d'un palier pendulaire 11 monté sur un excentrique 12, un arbre de pompe 13 entraînant la pompe de commande 3 dans un mouvement de rotation opposé au mouvement de rotation de 1*arbre de colonne de direction et selon un multiple de son régime. La force circonférentielle prenant appui sur la denture intérieure 9 de la couronne dentée extérieure 10 et s'exerçant sur la denture extérieure 8* du pignon 8 provoque un déplacement angulaire de la couronne dentée 10 dans un palier 14 correspondant au sens de rotation de l'arbre de colonne de direction 7$ ce déplacement angulaire étant limité par des tiges de butée 15 et 16 prévues dans un boîtier ou boisseau 17 et par des évidements correspondants 18 et 18* prévus dans la couronne dentée 10. Oe déplacement angulaire limité de la couronne dentée 10 est transmis auxtiroirs 23 et 24 dans les deux sens au moyen de tiges d'entraînement 25 et 26 s'étendant à travers des évidements 19 et 20 prévus dans le boisseau 17 et s'engageant dans des évidements 21 et 22 prévus dans les deux tiroirs 23 et 24, ce qui déplace axialement ces derniers en sens opposés. Suivant un mode de réalisation préféré, l'un des tiroi^, 23, présente à ses deux extrémités des ressorts de rappel 29 et 30 agissant sur des cuvettes 27 et 28, ce qui maintient le dis tributeur 1 en position neutre, de la manière connue, tandis que le tiroir 24 sert avant tout à la réception d'un dispositif de rappel. Le distributeur 1 communique avec la pompe de servocommande 4 par l'intermédiaire d'un conduit d'arrivée 31 et d'un raccord 31'» et avec le réservoir d'huile 5 par l'intermédiaire d'un conduit de retour 32 et d'un raccord 32*. Du raccord 31' partent deux conduits 33 et 33' s'étendant jusqu'à deux rainures annulaires 35 et 37 qui sont commandées par le tiroir 24, tandis que le raccord 32' communique avec une rainure annulaire médiane 36 qui communique avec un© chambre 69 1^975 5 2011456 de retour 39« Entre le conduit 33 et la chambre de retour 39 est monté Tin clapet de compensation 4-0. Deux autres rainures annulaires 34- et 38 complètent le système de distribution au niveau du tiroir 24 qui présente, en partant de la gauche vers 5 la droite, quatre rainures de distribution 41, 42, 43, 44e La rainure de distribution 42 communique par un alésage radial 45 avec un alésage axial 46 dans lequel peut se déplacer un piston de réaction 49, tandis que la rainure 43 communique par un alésage radial 47 avec un alésage axial 48 dans le-10 quel peut se déplacer un piston de réaction 50. Deux chambres extrêmes, limitées par le tiroir 24, sont désignées par 51 et 52. Oes deux chambres communiquent avec la chambre de retour 39 par des canaux (non référencés) s'étendant à travers le boisseau 17. 15 Le tiroir 23 délimite par ses extrémités deux chambres 53 et 54- qui communiquent avec la chambre de retour 39 par un canal 55 ou 55' s'étendant axialement dans le tiroir 23 et par 1'évidement 21. Au niveau du tiroir 23, le boisseau 17 comporte cinq 20 rainures annulaires 56, 57» 58, 59» 60, les rainures 56 et 60 communiquant avec la pompe de commande 3» la première par Tin conduit 56' et la seconde par un conduit 60*. En outre, la rainure annulaire 57 communique avec une chambre de pression 61 du moteur de servo-commande 6 par un conduit 57'» et la rainure 25 annulaire 59 communique avec une chambre de pression 62 de ce moteur de servo-eommande 6 par l'intermédiaire d'un conduit 59'» tandis que la rainure annulaire 58 fait partie de la cham bre de retour 39* Un canal 63 fait communiquer la rainure annulaire 34 avec la rainure annulaire 56, tandis qu'un canal 30 64 fait communiquer la rainure annulaire 38 avec la rainure annulaire 60. Les conduits 56' et 60' représentés schématique-ment sur la fig. 2 entre le distributeur 1 et la pompe de commande 3 sont constitués en fait par des canaux axiaux ménagés dans le boisseau 17 (Eig. 4) étant donné que le distributeur 1 35 et la pompe de commande 3 sont rassemblés en un ensemble unitaire. En outre, le tiroir 23 présente trois rainures de distribution 65 ou 65', .66 et 67 ou 67', les rainures 65 et 67 ayant une largeur telle que, lorsque le tiroir 23 est en position neutre, la communication soit établie entre les rainures 40 59 et 60 ; selon une variante, les rainures 65' et 67' sont 69 17975 6 2011456 étroites au point que la communication entre les rainures annulaires précitées soit interrompue» Lorsque le distributeur 1 est eh position neutre, le courant de fluide fourni par la pompe de servo-commande 4 par-5 vient aux rainures annulaires 35 et 37 par le conduit d'amenée 31, le raccord 31'» le canal 33 et le canal 33' faisant communiquer ces rainures 35 et 37. A partir de celles-ci, le fluide s'écoule sans pression à travers les rainures de distribution ouvertes 42 et 43, la rainure annulaire 36 ou la chambre de 10 retour 39» le raccord 32' et le conduit de retour 32, pour retourner au réservoir d'huile 5« Si, pour amorcer un mouvement de braquage, on fait tourner le volant par exemple vers la droite, la couronne dentée extérieure 10 est également entraînée vers la droite jusqu'aux ti-15 ges de butée 15 et 16, de sorte que la tige d'entraînement 25 déplace axialement le tiroir 23 vers la droite à 1'encontre de l'action du ressort de rappel 30 et que la tige d'entraînement 26 déplace axialement le tiroir 24 vers la gauche. Du fait que le tiroir 24 se déplace vers la gauche, le libre écou 20 lement du fluide sous pression des rainures 35 et 37 vers la rainure 36 ou vers la chambre de retour 39 est tout d'abord freiné, et enfin complètement interrompu, par les arêtes dès rainures 42 et 43, de sorte que sous l'effet de la pression é-tablie, le fluide sous pression refoulé par la pompe de servo-25 commande 4 passe par la rainure 37» la rainure de distribution 44, la rainure 38 et le canal ou conduit 60' pour parvenir au côté aspiration de la pompe de commande 3; la pression augmente légèrement, le fluide étant dosé par le déplacement angulaire du volant et envoyé vers le côté refoulement. A partir 30 de cet endroit, le fluide sous pression arrive à la chambre de pression de gauche 61 du moteur de servo-commande 6 en passant par le canal ou conduit 56', la rainure de distribution 65 la rainure annulaire 57 et le conduit 571 » ce qui déplace ainsi vers la droite le piston de travail du moteur de servo-comman-35 de 6. En même temps, le fluide sous pression est refoulé hors de la chambre de pression de droite 62 et s'écoule par le conduit 59'» la rainure 59 et la rainure de distribution 66, pour parvenir dans la rainure 58 ou dans la chambre de retour 39» puis au réservoir d'huile 5 ou à la pompe de servo-eomman-40 de 4, en passant par le raccord 32' et le conduit de retour 3^ 69 17975 7 2011456 Lorsqu'on fait tourner l'arbre de colonne de direction 7 vers la gauche, le fonctionnement de la direction assistée est l'inverse de celui qui vient d'être décrit. Si la pompe de servo-commande 4 est défaillante, la force 20 hydrostatique nécessaire au braquage est produite par la pompe de commande 3 actionnée par l'intermédiaire du volant, cette pompe 3 aspirant (par exemple lorsqu'on fait tourner l'arbre de colonne de direction 7 vers la droite) le fluide sous pression par le ecn duit ou canal 60*, le canal 64, la rainure 38, la rainure de dis-25 tribution 44, la rainure 37 et les canaux 33' et 33, ainsi que par l'intermédiaire du clapet 40, par suite du mouvement axial des tiroirs 23 et 24 comme montré sur la fig. 3, et envoyant ce fluide à la chambre 61 du moteur de servo-commande 6 par l'intermédiaire du tiroir 23, de la manière connue a déjà été exposée ci-30 avant, avec la pression de refoulement produite par la rotation ou le déplacement angulaire de l'arbre de colonne de direction 7, tandis que le fluide refoulé hors de la chambre de pression 62 retourne au réservoir 5 ainsi qu'il a été décrit ci-avant. Suivant un mode de réalisation préféré de l'objet de l'in-35 vention, le tiroir 23 présente des rainures de distribution 65 efc 67 assez larges pour que, lorsque le tiroir 23 se trouve en position neutre, la rainure annulaire 56 communique avec la rainure 57 et la rainure 59 communique avec la rainure 60. Il s'en suit que le moteur de servo-commande 6 est raccordé hydrauliquement 40 à la pompe de commande 3, de sorte que - — 69 17975 8 2011456 les chocs provenant de la route provoquent un déplacement angulaire de l'arbre 13 de la pompe et par conséquent aussi un déplacement axial des tiroirs 23 et 24» De cette façon, la près sion fournie par la pompe de servo-commande agit à 1'encontre 5 d'un choc ou d'une impulsion de pression parvenant à la pompe de commande 3* sur son côté opposé à celui d'où provient cette impulsion, tandis qu'une autre partie de l'impulsion de pression est ressentie au volant comme force de réaction, en fonction de la force du ressort de rappel 30 ou 29 et de la force du pis-10 ton de réaction 49 ou 50° Mais, suivant les dimensions et le type de véhicule, il peut être désirable qu'en marche en ligne droite la pompe de commande 3 soit hydrauliquement complètement séparée du moteur de servo-commande 6, de telle sorte que ce moteur de servo-15 commande 6 soit bloqué hydrauliquement, c'est-à-dire soit insensible aux chocs ou impulsions de pression produits par la chaussée sur les roues directrices du véhicule. Ce résultat est avantageusement obtenu du fait que, sans qu'il soit nécessaire d'apporter d'autres modifications, le tiroir 23 peut être réa-20 lisé sélectivement avec des rainures de distribution plus étroites 65* et 67* au lieu des rainures plus larges 65 et 67» de telle sorte qu'en position neutre, la rainure 56 soit séparée de la rainure 57 et la rainure 59 soit isolée de la rainure 60. 25 Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques» 69 17975 9 2011456 REVENDICATIONS 10 Mécanisme de direction assistée, notamment pour véhicules automobiles, avec transmission hydrostatique de l'effort de direction ou de braquage à un ou plusieurs moteurs de servo-5 commande, comportant une pompe de servo-commande, un distributeur, une pompe de commande pouvant être entraînée par l'intermédiaire de l'arbre de colonne de direction et, monté en amont de cette pompe, un mécanisme démultiplicateur constitué pair un pignon d'entraînement solidaire en rotation de l'arbre de colon-10 ne de direction, mais pouvant cependant pivoter en tous sens et prenant appui sur un excentrique d'un arbre de la pompe de commande aligné avec l'arbre de colonne de direction, et par une couronne extérieure à denture intérieure, caractérisé en ce que la couronne dentée extérieure (10) d'un train épicycloïdal en 15 soi connu présente des évidements (18, 18') à travers lesquels pénètrent des tiges de butée (15» 16) prévues dans un boisseau (17) pour limiter ainsi le déplacement angulaire de la couronne dentée (10) dans son palier (14) prôvoqué par la rotation de l'arbre de colonne de direction (7) ou par la force circonféren-20 tielle du pignon d'entraînement (8) prenant appui sur la denture intérieure de la couronne (10) deux tiges d'entraînement (25, 26) reliées rigidement à la couronne dentée (10) s'engageant chacune dans des évidements (21, 22) de deux tiroirs (23» 24) et déplaçant ceux-ci à 1'encontre de l'action d'un ou de plusieurs 25 ressorts de rappel (29» 30) en soi connus. 2. Mécanisme de direction assistée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des tiroirs (24) présente à ses deux extrémités, dans des alésages axiaux (46, 48), des pistons de réaction (49, 50) dont l'un (49) ou l'autre (50) est, 30 suivant le sens de braquage, sollicité par la pression de refoulement de la pompe de servo-coamande par l'intermédiaire d'alésages (45, 46 ou 47i 48) ménagés dans le tiroir (24) de sorte qu'au déplacement axial du tiroir (24) produit au moyen du vo--lant, s'oppose une force de réaction proportionnelle à la pres-35 sion de refoulement de la pompe. 3. Mécanisme de direction assistée suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'un et (ou) l'autre des deux tiroirs (23, 24) sont centrés de manière connue au moyen de ressorts de rappel (29, 30) agissant sur des cuvettes (27, 28) 40 et prévus à leurs extrémités entre les surfaces de butée du 69 17975 10 2011456 boisseau (17) voisines des surfaces terminales des tiroirs (23, 24). 4. Mécanisme de direction assistée suivant les revendications 1 à 3j caractérisé en ce que, lorsque le tiroir (23) se 5 trouve en position médiane, la rainure annulaire (57) reliée à la chambre de compression de gauche (61) du moteur de servocommande (6) communique avec la rainure annulaire (56) reliée à la chambre d'aspiration ou de compression de gauche de la pompe de commande (3), la rainure annulaire (59) reliée à la chambre 10 de compression de droite (62) communiquant avec la rainure annulaire (60) reliée à la chambre de compression ou d'aspiration de droite de la pompe de commande (3). 5. Mécanisme de direction assistée suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque le tiroir (23) se 15 trouve dans sa position médiane, de petites rainures de distribution (65', 67') isolent hydrauliquement le moteur de servocommande (6) de la pompe de commande (3).