Brevet FR2280538A1 — publié le 19760227

La présente invention se rapporte à des distributeurs hydrauliques, et plus particulièrement è un distributeur pour des mécanismes de direction assistée de véhicules automobiles. Un mécanisme connu de direction assistée de ce type comprend un corps cylindrique renfermant un piston qui peut coulisser axialement dans le corps et comporte une crémaillère en prise avec un secteur denté porté par un arbre qui porte également le bras de direction auquel est reliée la barre de direction d'un véhicule à moteur. Le piston peut se déplacer axialement, soit sous l'effet de la pression hydraulique commandée par un distributeur rotatif, soit mécaniquement au moyen d'un mécanisme à vis et écrou. le distributeur rotatif comprend deux pièces mobiles, l'une part rapport à l'autre, la vis du mécanisme à vis et écrou étant fixée rigidement à l'une d'elles alors que l'autre est reliée rigidement à la colonne de direction du véhicule Une barre de torsion relie la colonne de direction à la vis du mécanisme à vis et écrou. Un distributeur hydraulique rotatif connu pour mécanismes de direction assistée du type général décrit ci-dessus se compose d'un bolier cylindrique renfermant un rotor tubulaire extérieur et un rotor creux intérieur monté coaxialement par rapport au rotor extérieur. Ces deux rotors étant montés dans le bottier de façon à pouvoir être animés d'un mouvement rotatif autour de leur axe longitudinal commun. Les deux rotors comportent plusieurs conduits axiaux et radiaux qui constituent divers raccordements hydrauliques entre une source de fluide sous pression, le cylindre hydraulique du mécanisme de direction assistée, et un orifice de décharge, en fonction des positions relatives des deux rotors.Le rotor intérieur est la pièce du distributeur qui est reliée rigidement à la colonne du volant de direction, et la rotor extérieur est la pièce qui est reliée à la vis du mécanisme à vis et écrou; la barre de torsion reliant la colonne de direction à la vis du mécanisme à vis et écrou traverse la partie creuse interne du rotor intérieur. ans ces types connus de distributeurs rotatifs, les conduits axiaux de passage de l'huile sont constitués par des rainures ménagées dans les surfaces des rotors en regard, les rainures de chaque rotor étant recouvertes par la surface en regard de l'autre rotor. On a constaté toutefois que cet agencement connu donnait lieu à des fuites d'huile importantes hors des rainures situées entre les surfaces en regard des rotors, se traduisant par un écoulement d'huile entre les conduits contenant de l'huile sous pression et ceux reliés à l'orifice de décharge. Il en résulte des pertes de pression d'huile incontrôlables et, par suite, un fonctionnement irrégulier du mé- canisme de direction assistée. le problème technique de l'invention consiste donc à réduire au minimum les pertes d'huile provoquées par l'écoulement qui se produit entre les rotors d'un distributeur hydraulique du type décrit ci-dessus. L'invention a pour objet un distributeur hydraulique rotatif pour mécanisme de direction assistée du type comprenant un bottier cylindrique renfermant des rotors intérieur et extérieur coaxiaux qui peuvent se déplacer angulairement l'un par rapport à l'autre dans chacun desquels sont ménagés plusieurs conduits axiaux et radiaux qui coopèrent pour établir une communication entre une source de fluide sous pression et un cylindre hydraulique du mécanisme de direction assistée, ainsi qu'entre le cylindre hydraulique et un orifice de décharge, en fonction de l'orientation angulaire relative des rotors, l'un de ces rotors étant adapté pour titre relié à la colonne de direction d'un véhicule à moteur, et l'autre rotor étant directement relié à une pièce du mécanisme de direction assistée et à l'une des extrémités d'une barre de torsion qui traverse axialement un alésage central dudit rotor intérieur, l'autre extrémité de ladite barre étant adaptée pour titre reliée à ladite colonne de direction, ce distributeur étant caractérisé en ce que le rotor intérieur (llb) comporte plusieurs alésages axiaux (18) fermés à chaque extrémité et espacés circonférentiellement, ainsi que plusieurs orifices radiaux(l7, 19, 22) de communication débouchant à la surface externe du rotor intérieur et communiquant avec lesdits alésages axiaux (18) en plusieurs points espacés le long de l'axe du distributeur, et en ce que le rotor extérieur comporte plusieurs orifices radiaux (16, 20, 23) de transfert le traversant et avec lesquels lesdits orifices de communication peuvent être amenés en coincidence lors d'un déplacement angulaire relatif des rotors (lla et llb) autour de l1axe du distributeur, le rotor intérieur (llb) comportant également plusieurs lumières radiales (21 et 24) de décharge s'éten dant à partir de sa surface externe et débouchant dans son alésage central (27) sans couper les alésages axiaux (18) ledit alésage central (27) étant en communication avec un orifice (27a) de décharge du distributeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels - la ?ig. 1 est une coupe longitudinale d'un mécanisme de di direction assistée équipé d'un distributeur rotatif selon l'invention se trouvant dans une position neutre ou droite. - la Fig. 2 est une coupe transversale prise suivant la ligne Il - Il de la Fig. l; - la Fig. 3 est une coupe transversale prise suivant la ligne III- III de la Fig. l; - la Fig. 4 est une coupe transversale prise suivant la ligne IV-V de la Pig. 1. - la Pig. 5 est une coupe longitudinale du mécanisme de direction assistée de la Fig. 1, représentant le distributeur de l'in, vention tourné vers la droite; - la Fig. 6 est une coupe transversale prise suivant la ligne VI-VI de la Fig. 5; - la Fig. 7 est une coupe longitudinale du mécanisme de direction assistée de la Fig. 1 représentant le distributeur de l'inven- tion tourné vers la gauche; - la Fig. 8 est une coupe transversale prise suivant la ligne VIII-YIII de la Fig. 7; - la Pig. 9 est une coupe longitudinale à plus grande échelle du distributeur rotatif représenté dans les figurcs précédentes. Mn se reportant maintenant aux dessins, le mécanisme de direction assistée comprend un corps creux 1 servant de cylindre hydrav- lique dans lequel peut coulisser un piston 2 qui divise le cylindre 1 en deux chambres la et lb. Ie piston 2 comporte une crémaillère 3 sur l'un de ses côtés. Les dents de la crémaillère 3 sont en prise avec un secteur denté 4 porté par un arbre de direction 5 qui fait saillie du corps creux 1 en vue de sa liaison à la barre de direction d'un véhicule. Le piston 2 porte un écrou 9 b billes à recircu- lation@@equi sont en prise avec une vis 6. La vis 6 est reliée, comme on le décrira de façon plus détail lée ci-après, par l'intermédiaire d'un distributeur hydraulique rotatif 9 à l'une des extrémités llc de la colonne du volant de direction (non représentée).La rotation de la colonne de direction et par conséquent de la vis 6 commande la position axiale du piston 2 dans le cylindre 1. le distributeur 9 se trouve dans un boîtier cylindrique lc qui est coaxial avec le corps creux l et formé d'une seule pièce avec ce dernier. Le distributeur 9 comprend un rotor extérieur lla et un rotor intérieur llb et fonctionne pour diriger de l'huile sous pression sélectivement dans des conduits 12 et 13 de manière à pousser le piston 2 respectivement vers la gauche du dessin comme l'indiquent les flèches Pl (Fig.7) ou vers la droite de ce dernier comme 11 indiquent les flèches P2 (Fig.5) suivant que l'on tourne le volant de direction de l'automobile vers la gauche (dans le sens antihoraire) ou vers la droite (dans le sens horaire) comme l'indiquent les flèches P3 et F4. Le rotor extérieur a du distributeur 9 est monté de façon à tourner avec la vis 6 à l'extrémité 6a de cette dernière, et le rotor intérieur llb est relié à la vis 6 par 11 intermédiaire d'une barre de torsion 14 qui est fixée à l'une de ses extrémités par une goupille transversale 14a à l'extrémité 6a de la vis 6, et à son autre extrémité au rotor intérieur llb par une goupille transversale 10 située au voisinage de l'accouplement de la colonne de direction audit rotor intérieur llb. lorsqu'on agit sur le volant pour faire tourner la colonne de direction, la résistance au déplacement du piston 2 provoque la déformation élastique de la barre de la torsion 14, ce qui se traduit par un déplacement angulaire relatif du rotor intérieur llb, qui est relié rigidement à la colonne de direction, et du rotor extérieur lla, qui est fixé rigidement à la Vis 6. Ce déplacement angulaire relatif détermine la distribution de l'huile dans l'une ou l'autre des chambres la et lb du cylindre 1. lorsqu'on cesse d'agit sur le volant de direction, la barre de torsion 14 ramène le distributeur à la position neutre. les rotors lla et llb ont la forme de manchons et sont montés coaxialement à l'intérieur du bottier lc. En vue d'assurer un équilibre hydraulique à l'intérieur du distributeur, il est prévu que la distribution du fluide sous pression se fasse par des orifices et des conduits agencés en paires diamétricalement opposées dans les rotors. Dans le mode de réalisation illustré, comme on le voit aux Pig. 2, 3, 4, 6, 8; il est prévu quatre séries d'orifices et de conduits décalés entre eux de 90 degrés. La description ci-après se rapporte à une seule desdites séries d'orifices et de conduits, étant entendu que le fonctionnement est exactement le même pour les autres séries. De 11 huile sous pression est refoulée par une pompe (non représentée) dans le sens de la flèche F5 (Fig. 1, 5, 7) dans une rainure annulaire 15 du rotor extérieur lla du distributeur 9 (Fig.1, 2, 9).De cette rainure annulaire 15, l'huile passe dans des orifices 16 radiaux de transfert du rotor extérieur et des orifices 17 radiaux de communication en coincidence axiale, du rotor intérieur, et pénètre dans des conduits 18 qui sont ménagés suivant l'axe à l'intérieur du corps du rotor intérieur et qui sont espacés circonférentiellement entre eux et radialement à l'intérieur de la surface dudit rotor intérieur îlb. Pour des raisons de fabrication, les conduits 18 sont constitués d'alésages borgnes qui sont fermés par de petits bouchons 18a aux extrémités à partir desquelles ces alésages sont réalisés.Des alésages 18, l'huile passe, en fonction de la position angulaire relative des rotors intérieur et extérieur, dans l'une ou l'autre de deux rainures 25 et 26 de distribution ménagées dans la surface externe du rotor extérieur, ces rainures communiquant respectivement avec les conduits 12 et 13 débouchant dans les chambres la et lb. Le rotor extérieur lla comporte dans sa surface externe trois rainures annulaires 15, 25 et 26 espacées axialement avec lesquelles communiquent respectivement les orifices 16, 20, 23 radiaux de transfert répartis en trois groupes de quatre, tous les orifices d'un groupe étant espacés entre eux de 90 degrés. Le rotor intérieur llb possède quatre alésages axiaux 18 fermés à chaque extrémité, chacun d'eux étant en communication avec la surface externe du rotor intérieur par l'intermédiaire de trois orifices 19, 17 et 22 radiaux de communication qui se trouvent respectivement au voisinage d'une extrémité, du milieu et de l'autre ex extrémité de chaque alésage 18. Par ailleurs, le rotor intérieur llb possède des lumières radiales de décharge 21 et 24 réparties en deux groupes de quatre. qui relient la surface externe du rotor intérieur avec un alésage central longitudinal 27 relié à un orifice de décharge ge du mécanisme de direction par l'intermédiaire d'une lumière radiale 27a du rotor extérieur lla et d'une rainure annulaire 27b du bottier lc du distributeur 9.Les lumières radiales de décharge 21 sont disposées axialement au voisinage des orifices 19 radiaux de communication mais décalées circonférentiellement dans le sens antihoraire (voir les dessins) par rapport à ces orifices, alors que les lumières radiales 24 sont disposées axialement au voisinage des orifices 22 radiaux de communication mais décalées circonférentiellement dans le sens horaire (voir les dessins) par rapport à ces orifices. Le distributeur 9 est également muni d'un dispositif de réaction, non représenté pour les besoins de clarté, qui est capable d'exercer un effort de réaction sur le volant de direction afin de fournir au conducteur une sensation musculaire correspondant à la position des roues conductrices du véhicule. Le distributeur décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante : à partir de la position neutre représentée sur les Fig. 1, 2, 3, 4 et 5, la rotation du volant de direction dans le sens horaire suivant la flèche F4 de la Fig. 5 provoque la rotation dans le meme sens du rotor intérieur llb du distributeur 9; du fait de la liaison du rotor intérieur lîb et de la vis 6 par la barre de torsion 14, cette vis 6 est également entratnée dans le sens d'horloge et, étant donné qu'elle a un filet à droite, le piston 2 est déplacé vers la droite dans le sens de la flèche 22. Néanmoins, avant que ce mouvement n'intervienne réellement, il faut vaincre la résistance du piston à son déplacement en raison de sa liaison avec le système de direction d'un véhicule à moteur, et ceci provoque la torsion de la barre 14, qui se traduit par un déplacement angulaire relatif du rotor extérieur lla et du rotor intérieur llb du distributeur 9. Les positions relatives des orifices 22 de communication, des orifices 23 de transfert et des lumières radiales 24 de décharge des rotors intérieur et extérieur du distributeur 9, représentées sur la Fig.4 pour une position neuve dudit distributeur, deviennent les positions représentées sur laFig.6 où l'on peut voir que le passage de l'huile sous pression de l'alésage axial 18 du rotor intérieur llb dans les lumières radiales 24 de décharge se trouve interrompu du fait du mouvement de rotation.Les alésages 18 demeurent néanmoins en communication avec les orifices 23 radiaux de transfert du rotor extérieur lîa, qui communiquent par l'intermédiaire de la rainure 26 avec le conduit 13 aboutissant à la chambre lb du cylindre I. il y a ainsi augmentation de la pression dans cette chambre lb.Toutefois, dans la coupe du distributeur représenté en position neutre sur la Pig. 3, dans le cas où les lumières radiales 21 de décharge sont déplacées en sens inverse d'horloge par rapport aux alésages 18, ces lumières radiales de décharge se trouvent en communication directe avec les orifices de transfert 20 du rotor extérieur îîa, ce qui fait que l'huile de la chambre la du cylindre 1 peut s'écou- ler dans le conduit 12 aboutissant à la rainure annulaire 25 du rotor extérieur puis passer ensuite par les orifices 20 radiaux de transfert et les lumières 21 de décharge qui sont en communication avec ceux-oi, pour aboutir au conduit axial central 27 de décharge du rotor intérieur llb.Le piston 2 se déplacera alors sous l'effet de la pression hydraulique dans le sens des flèches P2. Si l'on tourne le volant de direction dans le sens antinoraire indiqué par la flèche F3 de la Pig. 7, le piston 2 se déplace dans le sens des flèches Fl. Dans ce cas également, la vis offre une certaine résistance au mouvement, si bien qu'avant ce mouvement y soit effectivement transmis depuis la colonne de direction, il y a torsion de la barre 14 et par conséquent déplacement relatif du rotor extérieur lîa et du rotor intérieur llb du distributeur 9. Les lumières radiales 21 de décharge du rotor intérieur llb, se trouvant dans une position décalée dans le sens antihoraire par rapport aux alésages axiaux 18, s'éloignent ainsi des orifices 20 ra diaux de transfert du rotor extérieur lla, les orifices 19 radiaux de communication du rotor intérieur llb se trouvant alors à peu près en coIncidence avec lesdits orifices 20 de transfert du rotor exté rieur lla. L'huile sous pression pourra donc s'écouler de l'alésage axial 18 du rotor intérieur llb parles orifices radiaux 19 et 20 dans la rainure annulaire 25, et de là par le conduit 12 dans la chambre la du cylindre 1 pour y augmenter la pression.Dans le tere temps, l'huile de la chambre lb pourra s'écouler vers le conduit central 27 de décharge du rotor intérieur llb étant donné que les lumières radiales 24 de décharge auront été amenées à peu près en coincidence avec les orifices de transfert 23 en raison du déplacement du rotor intérieur llb dans le sens antihoraire. Le piston 2 se déplacera donc sous l'effet de la pression hydraulique vers la gauche des dessins, dans le sens des flèches Fl. L'écoulement de l'huile sous pression dans le rotor intérieur llb se fait toujours par les alésages longitudinaux 18, et étant donné que ceux-ci sont complètement fermés sauf en ce qui concerne les orifices radiaux 17, 19, 22 de communication, les fuites d'huile entre les rotors intérieur et extérieur seront considérablement réduites et ceci se traduira par un meilleur fonctionnement du distributeur décrit ci-dessus par comparaison avec les distributeurs connus de ce type dans lesquels la fonction des conduits 18 est assurée par des rainures axiales qui sont ménagées dans les surfaces externe et interne des rotors intérieur et extérieur respectivement et qui sont fermées par les surfaces en contact des rotors. Pour empêcher l'huile d'atteindre une température excessive dans la pompe (non représentée) du circuit hydraulique lorsqu'on a besoin d'une pression maximale, on peut équiper le mécanisme, d'une façon bien connue en soi, d'un clapet limiteur de pression qui court-circuite l'huile vers la bâche du circuit hydraulique. La pompe se trouvera donc toujours alimentée en huile. - REVENDICAtIONS l - Distributeur hydraulique rotatif pour mécanisme de direction assistée du type comprenant un bottier cylindrique renfermant des rotors intérieur et extérieur coaxiaux qui peuvent se déplacer angulairement l'un par rapport à l'autre dans chacun desquels sont ménagés plusieurs conduits axiaux et radiaux qui coopèrent pour établir une communication entre une source de fluide sous pression et un cylindre hydraulique du mécanisme de direction assistée, ainsi qu'entre le cylindre hydraulique et un orifice de décharge, en fonction de 11 orientation angulaire relative des rotors, l'un de ces rotors étant adapté pour etre relié à la colonne de direction d'un véhicule à moteur, et l'autre rotor étant directement relié à une pièce du mécanisme de direction assistée et à l'une des extrémités d'une barre de torsion qui traverse axialement un alésage central dudit rotor intérieur, l'autre extrémité de ladite barre étant adaptée pour etre reliée à ladite colonne de direction, ce distributeur étant caractérisé en ce que le rotor intérieur (llb) comporte plusieurs alésages axiaux (18) fermés à chaque extrémité et espacés circonférentiellement, ainsi que plusieurs orifices radiaux(17, 19, 22) de communication débouchant à la surface externe du rotor intérieur et communiquant avec lesdits alésages axiaux (18) en plusieurs points espacés le long de l'axe du distributeur, et en ce que le rotor extrieur comporte plusieurs orifices radiaux (16, 20, 23) de transfert le traversant et avec lesquels lesdits orifices de communication peuvent être amenés en coincidence lors d'un déplacement angulaire relatif des rotors (lla et llb) autour de l'axe du distributeur, le rotor intérieur (llb) comportant également plusieurs lumières radiales (21 et 24) de décharges s'étendant à partir de sa surface externe et débouchant dans son alésage central (27) sans couper les aalésages axiaux (18) ledit alésage central (27) étant en communication avec un orifice (27a) de décharge du distributeur. 2 - Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits orifices (17, 19 et 22) de communication radiale du rotor intérieur (llb) sont formés en trois groupes espacés axialement, un premier groupe d'orifices (19) de commenieatSon te trouant au voisi- nage de l'une des extrémités des alésages (l8) du rotor intérieur (116) espacés circonférentiellement, avec lesquels ils communiquent, et en coincidence axiale avec un premier groupe desdits orifices (20) radiaux de transfert du rotor extérieur (lla) ainsi qu'avec un premier de deux groupes desdites lumières radiales (2) de décharge qui sont décalées dans un premier sens circonférentiel par rapport audit premier groupe d'orifices (19) de communication; un deuxième groupe d'orifices (22) de communication se trouvant au voisinage de l'autre extrémité des alésages (18) espacés circonférentiellement, avec lesquels ils communiquent, et en coincidence axiale avec un deuxième groupe desdits orifices (23) radiaux de transfert du rotor extérieur (lla) ainsi qu'avec un deuxième groupe desdites lumières radiales (24) de décharge du rotor intérieur (llb), ce deuxième groupe d'orifices (24) étant décalé dans un second sens circonférentiel par rapport audit deuxième groupe d'orifices 22 radiaux de communication et un troisième groupe d'orifices (17) radiaux de communication se trouvant au voisinage d'un point intermédiaire des alésages axiaux espacés circonférentiellement, avec lesquels ils communiquent, et en coincidence axiale avec un troisième groupe desdits orifices (16) radiaux de transfert du rotor extérieur, lesdits premier, deuxième et troisième groupes d'orifices radiaux (16, 20 et 23) de transfert étant respectivement en communication avec trois rainures annulaires (15, 25 et 26) ménagées dans la surface externe du rotor extérieur (lla).