Brevet FR2277714A1 — publié le 19760206

La présente invention concerne un dispositif de réaction destine à des mécanismes de direction assistée hydrauliquement, particulièrement pour des véhicules à moteur. Pour que le conducteur d'un véhicule comportant un mécanisme de direction assistée connaisse la position des roues direetrices de son véhicule à un moment donné, c'est- à-dire qu'il en éprouve une "sensation", il est connu qu'il est nécessaire d'appliquer à la périphérie du volant une force qui augmente an proportion de la rotation d'un distri- buteur hydraulique associé ar mécanisme de direction assistée et avec l'augmentation de la pression dans les chambres du cylindre de servo-commande hydraulique qui agit sur l'arbre d'entratnement accouplé aux barres de direction. I1 est connu de prvoir, dans les mdcanismes de direction assistée utilisés actuellement, un dispositif de réac- tion comportant des ressorts agences de manière à exercer une force croissant progressivement sur le volant lorsque ce dernier est tourné. Ce dispositif cons de réaction à ressorts présente certaines inconvénients, parmi lesquels le fait que la force appliquée au volant dépend de l'états ressorts de réaction, de sorte qu'il peut apparattre des variations des caractéristiques opérationnelles du dispositif de réaction par détérioration, rupture ou coincement des ressorts. Un autre inconvénient de ce dispositif connu de réac- tion à ressorts est qu'il ntest pas toujours possible d'obtenir un étalonnage parfait des ressorts car ils ne possèdent pas toujours les caractéristiques voulues. Par conséquent, il est difficile d'obtenir une progressivité réelle de la force sur le volant. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, et de proposer un dispositif de réaction qui présente une variation progressive de façon uniforme de la force excercée sur le volant lorsqu'il est tourné. selon 11 invention, un mécanisme de direction assistée hydrauliquement ocmporte un dispositif de réaction qui comprend un corps cylindrique dans lequel peut se déplacer un piston qui coopère avec l'arbre dlentratnement des barres de direction, ce piston pouvant se déplacer à la fois sous l'effet de la pression hydraulique exercée par l'intermédiaire d'un distributeur rotatif comprenant un rotor intérieur et un rotor extérieur coaxiaux, et mécaniquement par l'intermédiaire d'une unité à vis et écrou ou autre. Le rotor intérieur est accouplé à la colonne de direction et le rotor extérieur est accouplé à la vis de l'unité à vis et écrou et à la colonne de direction avec interposition d'une pièce de transmission de couple. Le rotor intérieur est accouplé en rotation avec le rotor extérieur ou avec une pièce fixée sur ce dernier, par ltinter- médiaire d'au moins une paire de petits piston hydrauliques mobiles dans des chambres cylindriques respectives sous l'effet de l'introduction de fluide sous pression dans lesdites chambres par des conduits et des orifices d'entrée et de sortie de fluide sous pression, de manière à exercer sur la colonne de direction un couple qui est proportionnel à l'angle de rotation du volant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexé, donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif Fig. 1 est une coupe axiale d'une partie d'un canisoe de direction assisté hydrauliqrent comportant un dispositif de réaction selon un mode de réalisation de l'invention, la Fig. 2 est une vue à pluii grande échelle d'un détail de la c,oupe axiale de la Fig. 1, la Fig. 3 et une coupe transversale suivant la ligne III-III de la Fig. 2, la Fig. 4 et une coupe axiale du rotor intérieur du distributeur destiné au présent mode de réalisation de l'invention, la Fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la Fig. 4 et, la Fig. 5 est une coupe longitudinale suivant la ligne VI-VI de la Fi. 5. Les figures illustrent une unité de direction assistée hydrauliquement comprenant un distributeur rotatif. Plus particulièrement, la Fig. 1 représente un disposi- tif de réaction selon l'invention monté sur l'unité de direction assistée qui comporte un corps cylindrique 1 dans lequel peut se déplacer un piston 2. Une crémaillère 3 est prévue le long d'un ctté du piston, et elle engrène avec un secteur denté - 4 monté sur un arbre dtentratnement de direction 5 qui est accouplé , par des barres non représentées, aux roues directrices d'un véhicule.Le piston 2 se déplace axialement dans le corps 1 sous 1' effet d'une vis 6 engagée dans un écrou 7 qui contient des billes 8 en recircuiatioe La vis o est fixée d un distributeur rotatif 9 dont une extrémité cannelée 10 est agencée de manière à Qtre accouplée à la colonne dedirecticn (non représentée). Le distributeur 9 délivre sélectivement de l'huile sous pression à l'un de deux conduits 12, 13, de manière à pousser respectivement le piston 2 vers la gauche ou vers la droite, vu sur la Fig. 1, en ré-- ponse à la rotation du volant respectivement vers la gauche ou vers la droite. Le dispositif de réaction selon 1' invention est conatitué par deux paires de petits pistons 14, 15 et 16, 17 (Fig. 3) associés à un rotor intérieur 18 du distributeur rotatif 9. Le rotor 18 coopère avec un rotor extérieur 19 du distributeur 9, sélectivement pour ouvrir, fermer, ou restreindre des passages 18a, l9a, 19b pour 12 huile, au cours du fonctionnement de l'unité de direction assistée.Une rotation est imprimée au rotor extérieur 19 du distributeur 9, entourant coaxialement le rotor intérieur 18, d'une manière connue au moyen d'une petite tige de torsion lOa dont une extrémité est fixée à l'extrémité cannelée 10 du rotor intérieur 18, et dont 1' autre extrémité est fixée par une goupille tran- versale lOb à la partie d'extrémité voisine 6a de la vis 6, et de là au rotor extérieur 19, par exemple au moyen d'un accouplement intercalé, non représenté. La rotation du volant imprime donc un entratnement mécanique direct à la vis 6 par l'intermédiaire de la tige de torsion lOa, assurant un fonctionnement manuel de la direction dans le cas d'une panne du dispositif d'asservissement hydraulique. Les deux paires de petits pistons 14, 15 et 16, 17 agissent respectivement sur deux dents 20, 21 (Fig. 1 à 3), qui sont diamétralement opposées l'une à l'autre, et qui sont solidaires de la partie d'extrémité 6a de la vis O. Plus Farticulièrement, la paire de petits pistons 14, 15 agit sur la dent 20 et la paire de petits pistons 16 et 17 agit sur la dent 21 (Fig. 3). Les petits pistons 14, 15 et 16, 17 sont montés de manière à pouvoir se déplacer librement suivant leur axe, dans des alésages 22 correspondants usinés dans le rotor intérieur 18 (Fig. 3, 4, 5, 6), ces alésages 22 constituant de cylindres hydrauliques pour les pistons correspondants. antre les petits pistons 14, 15, 16, 17 qui coulissent de façon étanche aux fluides dans les alésages 22 correspondants, et le rotor extérieur 19 disposé autour, sont délimitées des chambres 14a, 15a, 16a, 17a vers lesquelles est dirigé sélectivement un fluide destiné à actionner le dispositif d'asqerviqsement. Les chambres 14a, 15a, 16a et 17a sont formées dans le rotor intérieur 18 et sont délimitées par la surface intérieure du rotor extérieur creux 19. Le fluide hydraulique, généralement de l'huile, peut pénétrer dans les chambres 14a, 15a, 16a, 17a par des con duit longitudinaux 23 (Fig. 5 et 6) du rotor intérieur 18 du distributeur. Les conduit 23 communiquent avec des lumières radiales 23a de la paroi du rotor 18, et pour des raisons de facilité de fabrication, ces conduits débouchent de chaque motté et sont ensuite fermés à une extrémité par des billes 23b remplissant la fonction de bouchons.Les conduits 23 sont intercalés entre d'autres conduits 18a (Fig.4) du rotor 18 et destinés à la distribution de l'huile pour le fonctionnement du dispositif asservi. Les conduits 18a communiquent avec les lumières radiales 18b du rotor 18, et pour des raisons de facilité de fabrication, ces conduits sont fermés à une extrémité par des billes 18c (kig. 4) qui rem plient la fonction de bouchons. La Fig. 3 montre que lorsque de l'huile est amenée à circuler dans les conduits -23 vers les chambres 14a, 15a, lÓa, 17a, les petits pistons 14, 15 et 16, 17 sont déplacés en appui contre les dents 20 et 21 respectivement. I1 est prévu que pour le fonctionnement du dispositif, suivant le sens de rotation du volant, de l'huile sous pression est amenée dans deux seulement des chambres précitées, qui sont diamétralement opposées (comme les chambres 14a et 16a) tandis que les deux autres chambres sont mises en communication avec un orifice d'évacuation, lthuile pénétrant ou sortant des chambres par les conduits 23, les lumières radiales 23a (Fig. 6) correspondantes, le rotor extérieur 19, et les conduites d'amenée et de sortie de l'huile branchées sur ce dernier de la manière connue. Lors de la rotation du volant, ou autrement dit du rotor intérieur 18, les lumières 23a sont amenées au moins en commu- nication partielle avec d'autres lumières du distributeur, de sorte qu'une poussée est exercée sur les dents 20 ou 21 de la partie dtextrémité 6a de la vis 6. Cette poussée, qui est proportionnelle à la quantité de fluide agissant sur les paires de pistons 14, 16 ou 15, 17, exercent un couple de réaction qui est transmis au volant par la tige de torsion l0a. Les Fig. 1 et 2 montrent égalment un conduit de fluide radial 24 (fermé à lle:ctérieur par une bille 24a) et un autre conduit 25 (représenté en pointillés sur la Fig. 2) ainsi que des joints d'étanchéité tels que 26 et 27. Le fonctionnement du dispositif décrit en regard des dessins sera intenant décrit. Lorsque le volant est tourné vers la droite, de l'huile sous pression est dirigde par les conduits 23 vers les deux chambres 14a et 16a diamétralement opposées, tandis que les deux autres chambres 15a et 17a diamétralement opposées sont mises en coniirunication avec la conduite de sortie d'huile. La pression d1huile agit donc sur les petits pistons 14 et 16 en les poussant contre les dents 20 et 21 respectivement et en appliquant des forces sur ces dernières. Par conséquents un couple est appliqué au rotor intérieur 18, en opposition avec le couple développé par le volant, donnant naissance à un couple de réaction dont la valeur est donnée par le produit de la pression par la surface des petits pistons et par la longueur du bras de levier entre chaque piston et lut axe longitudinal du distributeur. De meme lorsque le volant est tourné vers la gauche, de l'huile sous pression est amenée dans les chambres 15a et 17a diamétralement opposées tandis que les deux autres chambres 14a et 16a sont mises en communication avec la conduite de sortie d'huile. Dans ce cas, la pression d'huile agit sur les petits pistons 15 et 17, en les poussant respectivement contre les dents 20 et 21 et en appliquant des forces à ces dernières de manière à développer un couple de réaction sur le rotor intérieur 18, dont la valeur est donnée par le produit de la pression par la surface des petits pistons et par la longueur du bras de levier entre chaque piston et l'axe longitudinal du distributeur. I1 apparats que lorsque le volant est tourné, le degré d'ouverture des passages pour le fluide présentés par les lumières 23a est déterminé par l'angle de rotation du volant. La force de réaction ressentie par le conducteur à la périphérie du volant dépend donc de la position de ce dernier entre la position de ligne droite et la position en butée. Le dispositif de réaction décrit ci-dessus assure une variation strictement progressive de la force de réaction sur la périphérie du volant en fonction de l'angle de rotation de ce dernier de manière à donner une "sensation" satisfaisante au conducteur. I1 est évident que de nombreuses modifications et variantes peuvent outre apportées au mode de réalisation décrit sans sortir du cadre de l'invention, et que les matières utilisées ainsi que les dimensions des différentes pièces peuvent Qtre choisies en fonction des besoins. RhXENDICATIONx 1 - Dispositif de réaction destiné à un mécanisme de direction assistée hydrauliquement et comprenant un corps cylindrique dans lequel peut se déplacer un piston coopérant avec l'arbre de direction pour actionner les barres de direction, ledit piston étant déplacé à la fois par pression hydraulique par l'intermédiaire d'un distributeur rotatif comprenant un rotor intérieur et un rotor extérieur coaxiaux et mécaniquement par une unité à vis et écrou ou autre, le rot or intérieur étant accouplé à la colonne de direction et le rotor extérieur étant accouplé à la vis de l'unité à vis et écrou ainsi qu'à la colonne de direction par l'intermédiaire d'une pièce de transmission de couple, dispositif caractérisé en ce que le rotor intérieur (18) est accouplé en rotation avec le rotor extérieur (19) ou avec une partie (6a) solidaire de ce dernier, par l'intermédiaire d'au moins une paire de petits pistons hydrauliques (14, 16i 15, 17) pouvant se déplacer dans des chambres cylindriques (22) respectives sous 11 effet de l'application d'une pression de fluide auxdites chambres par des conduits (23) et des lumieres (23a) respecùif s destinés à introduire et à évacuer le fluide sous pression de manière à développer sur la colonne de direction un couple qui est proportionnel à l'angle dont le volant est tourné. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte quatre pistons (14, 15, lj, 17) disposés en deux paires coaxiales opposées, se déplaçant chacun de manière étanche aux fluides dans des chambre cylindriques (22) respectives prévue dans le rotor (18) du distributeur rotatif (9), i proximité d'une partie d'extrémité (boa) de la vis (6) qui est à on tour accouplée au rotor extérieur (19), ces pistons coopérant avec deux saillies (20, 21) diamétralement opposées prévues à la partie d'extrémité (6a) de la vis (6), chacune des deux saillies (20, 21) subissant l'action des deux pistons coaxiaux opposés (14, 15 et 16, 17) re*pec- tivement de chaque paire de pintons. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rotor intérieur (18) comprend quatre chambres (14a, 15a, 16a, 17a) correspondant à chacun desdits pistons (14, 1v, 16, 17),chacune desdites chambreq (14a, 15a, 16a, 17a) étant délimitée par une qurface intérieure dudit rotor extérieur (19) et communiquant avec un conduit correspondant (23) formé danq le rotor intérieur (18), ce conduit communiquant à son tour par une lumière radiale (23a) avec de canaux de distribution du rotor extérieur (19) de manière à être relié sélectivement à une conduite d'amenée ou à une conduite dtéva- cuation du fluide de commande, en fonction du déplacement angulaire dudit rotor intérieur (18) par rapport audit rotor extérieur (ly). G - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les conduits (23) et les lumières (23a) sont espaces suivant la circonférence du corps du rotor intérieur (18) de manière à mettre vélectivement en communication avec les conduites d'amenée et d'évacuation une première paire (14a, 16a) et une seconde paire (15a, L7a) desdites chambres diametrale- ment opposées, ou inversement en fonction de l'angle de r'otatidndu volant dans un sens ou dans l'autre. -