Brevet FR2339520A1 — publié le 19770826

L'invention concerne un servogroupe, notamment pour assister la direction de véhicules automobiles, servogroupe dans lequel un couple auxiliaire est introduit au moyen d'au moins un accouplement à ressort, à enroulement ou à extension. Dans un servo-groupe connu, conçu en premier lieu comme auxiliaire de direction lors du parcage d'un véhicule, la partie d'entraînement et la partie entraînée de la colonne de direction sont reliées solidairement en rotation par un organe de mesure de couple. Lors du parcage, une commande auxiliaire constituée sous forme de moteur electrique est mise en circuit dans un sens de rotation correspondant au sens de braquage. En fonction du couple détecte par l'organe de mesure, le couple développé par la commande auxiliaire est introduit dans la colonne de direction'par l'inter médiaire d'un accouplement à ressortsde poussée de construction symétrique et agissant donc dans les deux sens de rotation. L'activité de direction manuelle du chauffeur du véhicule est ainsi assistée. Conformement au but prévu, cette installation de direction fonctionne en tant qu'auxiliaire de parcage de façon tout à fait satisfaisante. Elle n'est alors mise en fonctionnement que de temps à autre. Si, notamment pour un--vehicule lourd avec des forces de direction requises élevées, on demande que l'instal~ lation de direction soit en service pendant la totalité du temps de fonctionnement du véhicule, on obtient avec l'installation connue et compte tenu du mode de fonctionnement du véhicule; par exemple circulation en ville avec de nombreuses opérations de direction, un nombre très élevé de cycles de commutation de la commande auxiliaire électrique.Etant donné que les commutations à effectuer comprennent non seulement les mises en circuit et hors circuit, mais aussi les inversions de sens de rotation, on peut atteindre un nombre de cycles de commutation dont l'ordre de grandeur est compris entre 106 et 108. On a constaté que la construction d'un moteur électrique résistant å de telles sollicitations était très complexe et difficile. En outre, il faut prendre des dispositions constructives sur l'accouplement à ressort de poussée pour amortir les à-coups de commutation qui se produisent. L'invention a en conséquence pour but de créer une installation de direction du type décrit dans le préambule et dans laquelle la commande auxiliaire puisse être en circuit en permanence, c'est-à-dire pendant le fonctionnement du moteur du véhicule dans lequel est incorporée l'installation de direction. L'invention concernessà cet effet un servogroupe du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte deux accouplements à ressort enroulé ou de poussée de construction dissymétrique, chacun d'eux ne venant en prise que dans un sens de rotation. Cela a pour avantage de permettre l'utilisation dsun moteur électrique classique en tant que commande auxiliaire. I1 suffit de mettre en circuit le moteur électrique lors de la mise en fonctionnement du groupe, notamment lors de la mise en fonctionnement du véhicule, et de mettre ce moteur hors circuit lors de l'arrêt du groupe. Dans le cas d'un servogroupe comportant un arbre d'entraîné nement actionné à la main et relié à un arbre entraîné par au moins un organe de torsion commandant les accouplements, l'invention est mise en pratique de façon particulièrement avantageuse en ce que chacun des accouplements à ressort enroulé ou de poussée comporte un élément de construction en forme de pot disposé coaxialement à la colonne de direction et pouvant être entraîné par la commande auxiliaire, élément dans lequel sont disposés un organe entraîneur en forme de pot relié à l'arbre d'entraînement et présentant un évidement dans sa paroi cylindrique ainsi qu'une partie d'accouplement fixée sur l'arbre entraîné, cette partie d'accouplement comportant une saillie pénétrant dans l'évidement de la paroi cylindrique de l'organe entraineur avec des intervalles périphériques, un ressort enroulé ou de poussée étant disposé en tant qu'organe d'accouplement à l'intérieur de l'élément de construction en forme de pot, les extrémités recourbées, de préférence vers l'intérieur, de ce ressort pénétrant dans les intervalles. I1 est très judicieux que pour chaque accouplement, en considérant le sens de rotation du couple auquel il répond, le servogroupe étant au repos, l'écart angulaire OC du bord antérieur de la paroi de l'organe entraîneur de la partie d'accouplement soit plus grand que l'écart angulaire (3 du bord arriere de la paroi de l'organe entraîneur et la face d'appui correspondante de l'extrémité en forme de crochet du ressort enroulé ou de poussée, l'écart angulaire a entre le bord avant de la saillie de la partie d'accouplement et la face d'appui correspondante étant supérieur ou égal à la somme de l'écart angulaireCt et de l'angle de commande f qui est l'écart angulaire dont se déplacent mutuellement les extrémités recourbées entre l'état accouplé et l'état débrayé, sans contrainte, du ressort enroulé ou de poussée. L'invention sera mieux comprise à laide de la descril)tion ci-après et des dessins annexés représentant un exenple de réalisation de ltinvention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une vue en élévation d'un servogroupe utilisé comme auxiliaire de direction; - La figure 2 est une coupe du servogroupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1; - La figure 3 est une coupe du servogroupe suivant la ligne III-III de la figure 2; - La figure 4 est une coupe du servogroupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, en position de repos; - La figure 5 est une coupe similaire suivant la ligne V-V de la figure 3;; - La figure 6 et la figure 7 sont des coupes similaires à la figure 4 et à la figure 5 Iorsqutun couple est appliqué à la main sur l'arbre d'entrée du servogroupe. Le servogroupe représenté sur le dessin et utilisé comme auxiliaire de direction comporte un arbre d'entraînement 10, et un arbre entraîné Il. Dans l'installation de direction, ces éléments constituent la colonne de direction. Pour des raisons de clarté, le servogroupe sera décrit dans la suite dans sa fonction d'auxiliaire de direction. Bien entendu, il peut être utilisé à dtautres fins, par exemple comme dispositif de levage de fenêtre. Sur lrarbre d'entraînement 10 est montée une roue directrice non représentée, par exemple le volant d'un véhicule automobile incorporé dans l'installation de direction. Deux accouplements 12, 13 de réalisation dissymétrique sont disposés dans la colonne de direction assemblée en une seule pièce entre l'arbre d'entra^nement 10 et l'arbre entraîné 11. Chaque accouplement ne fonctionne que dans un seul sens du couple de direction. A l'intérieur de chaque accouplement 12, 13, la colonne de direction comporte deux bouts d'arbre de section réduite 14, 15 servant d'organes de torsions Ces organes sont tordus lorsqu'on applique un couple de direction à la main. L'arbre entraîné 11 est relié à une boite de direction usuelle et non représentée sur les dessins. Chacun des deux accouplements 12, 13 est de construction essentiellement similaire. Un organe entraîneur 16 en forme de pot est assemblé solidairement en rotation avec l'arbre d'entraînement 10. La paroi cylindrique 18 de cet organe présente un évidement 17 (figure 4 et figure 5). En considérant le sens ayant pour origine l'arbre d'entraînement 10, une partie d'accouplement cylindrique 21 est disposée, derrière le bout d'arbre à section réduite 14, sur un bout d'arbre intermédiaire 19 de section non réduite. Le montage est rendu solidaire en rotation par une cheville transversale 20. La partie d'accouplement 21 entoure coaxialement le bout d'arbre de section réduite servant d'organe de torsion. A son extrémité située à l'opposé de la cheville transversale 20, la partie d'accouplement cylindrique 21 porte une plaque 22 en forme de bride sur laquelle est disposée une saillie 23 sensiblement parallèle à l'axe de la colonne de direction. La saillie 23 présente la même courbure cylindrique que paroi 18 de l'organe entraîneur 16. La saillie 23 s'engage dans l'évidement 17 de la paroi cylindrique 18 de l'organe entraîneur 16 avec des intervalles périphériques (figure 4 et figure 5). Un élément de construction en forme de pot 24 est monté coaxialement sur la colonne de direction 10 en pouvant tourner librement par rapport à celle-ci. L'élément de construction 24 entoure l'organe entraîneur 16 et la saillie 23. La surface extérieure cylindrique de l'élément de construction en forme de pot 24 porte une couronne dentée 25 dans laquelle vient en prise une courroie dentée 26. De l'autre côté, la courroie dentée 26 passe sur une poulie 28 assemblée solidairement en rotation avec une boîte à engrenages 27. La boîte 27 est mise en rotation par le pignon moteur d'une commande auxiliaire réalisée sous forme de moteur électrique 29. Le moteur électrique 29 est, par exemple, un petit moteur à courant continu muni d'aimants permanents. Un ressort enroulé 30 s'applique sous faible précontrainte sur la paroi cylindrique intérieure de l'élément de construction en forme de pot 24 en servant d'organe d'accouplement. Le ressort enroulé peut comporter plusieurs spires et présente des extrémités 31, 32 recourbées vers l'intérieur qui s'engagent dans les intervalles entre la saillie 23 et la paroi 18 de l'organe entraîneur 16 dans l'évidement 17. Sur les figures 4 et 5, on a représenté les accouplements 12, 13 à ressort enroulé ou de poussée dans la position de repos de la direction, c'est-à-dire sans braquage. L'élément de construction en forme de pot 24 de l'accouplement 12 est alors constamment entraîné en rotation, comme décrit précédemment, par le moteur électrique 29 dans le sens de rotation de la flèche 33. De façon similaire, l'élément de construction en forme de pot 24' de l'accouplement 13 est entraîné au moyen d'une courroie dentée 2G'. La rotation de l'élément de construction en forme de pot 24' a lieu, suivant la flèche 34, en sens inverse de la flèche 33 car un mécanisme inverseur 35 est encore disposé entre la boîte 27 et la poulie correspondante 28'. En considérant le sens de rotation de la flèche 33, pour l'accouplement 12 qui fonctionne lorsque le couple est dirigé dans le sens de la flèche 33, dans la position de repos mentionnée, l'écart angulaire d entre la face d'appui avant de l'extrémité 31, 31' du ressort enroulé ou de poussée 30, 30' et le bord arrière 37 de la saillie 23 de la partie d'accouplement 21 est supérieur à l'écart angulaire ss entre le bord arrière 38 de la paroi 18 de l'organe entraîneur 16 et la face d'appui correspondante 39 de l'extrémité en forme de crochet 32 du ressort enroulé ou de poussée 30.L'écart angulaire i entre le bord avant 40 de la saillie 23 de la partie d'accouplement 21 et la surface d'appui 39 est supérieur ou égal à la somme de l'écart angulaire 0k et de l'angle de commande f . L'angle de commande ? est l'écart angulaire dont se déplacent les extrémités recourbées 31, 32 entre l'état accouplé et l'état désaccouplé, sans contrainte, du ressort enroulé ou de poussée 30. Cet angle résulte du fait que le ressort enroulé ou de poussée 30 présente une différence de diamètre, bien que faible, entre l'état accouplé et l'état désaccouplé.Dans la position de repos représentée, le ressort enroulé ou de poussée 30 est entraîné sur la paroi intérieure de l'élément de construction en forme de pot 24 à partir de la position représentée sur la figure 4 jusqu'à ce que la face d'appui 39 de l'extrémité 32 recourbée en forme de crochet du ressort enroulé ou de poussée 30 vienne reposer sur le bord arrière 38 de la paroi 18 de l'organe entralneur 16. Le ressort enroulé ou de poussée 30 est ainsi contracté et l'accouplement est débrayé, de telle sorte que l'élément de construction en forme de pot 24 en rotation ne peut transmettre aucun couple à l'organe entraîneur 16. Mais si, maintenant, le chauffeur du véhicule tourne dans le sens de la flèche 33 le volant disposé sur l'arbre d'entraînement 10, le bout d'arbre 14 à section réduite est entraîné en rotation, ce qui fait que l'organe entraîneur 16 est tourné de l'angle 2 et vient dans la position représentée sur la figure 6. LVextrémité en forme de crochet 31 vient buter contre la saillie 23 qui conserve sa position. L'angle > est alors égal à zéro, l'angle ss reste supérieur à zéro et l'extrémité en forme de crochet 32 ne peut plus venir reposer sur le bord 38.Le ressort enroulé ou de poussée 30 est ainsi étendu, de telle sorte qu'il s'applique d'autant plus fortement contre la paroi intérieure cylindrique de l'élément de construction en forme de pot 24 que le couple appliqué sur le volant (arbre d'entraînement 10), ou que la torsion résultante de l'élément de torsion 14, 15 est plus grande. La force de friction produite transmet alors de plus en plus le couple provenant du moteur électrique 29 à la saillie 23 et ainsi à l'arbre entraîné de l'accouplement, c > est-à-dire dans le cas présent au bout d'arbre intermédiaire 19 de la colonne de direction. Dès que l'angle de torsion F\ , qui est fonction du couple de torsion dans le bout d'arbre 14, s'abaisse au-c'essous d'une valeur déterminée, l'extrémité en forme de crochet 32 peut venir reposer à nouveau, par sa face d'appui 39, sur le bord arrière 38 de la paroi 18 de l'organe entraîneur 16. I1 en résulte que le ressort peut être contracté à nouveau et que l'accouplement est débrayé.Par conséquent, le couple transmis par l'accouplement est fonction de l'angle de torsion R qui dépend à son tour du couple de torsion dans le bout d'arbre 14 agissant comme un organe de torsion. En faisant varier les angles OU et ss , on peut donc faire varier la sensibilité de réponse des accouplements. Dans le cas d'une grande différence entre ces angles, il ne se produit une servo-assistance du mouvement de direction que pour un couple de torsion- élevé. Dans le cas d'une faible différence entre ces angles, l'accouplement vient en prise dès qu'un faible couple est transmis. Dans des conditions normales, les angles sont détermines pour que dès que le couple de torsion est peu différent de zéro, le moteur assiste le mouvement manuel de l'arbre d'entraînementt 10. Comme jan le voit sur les figures 4 et 5, dans les accouplements 12 et 13, l'écart angulaire & est inférieur à l'écart angulaire ss + o entre le bord avant 40 de la saillie 23 de la partie d'accouplement 21 et le bord arrière 38 de la paroi 18 de l'organe entraîneur 16. Avec cette construction dissymétrique, on obtient que l'accouplement 12 ne fonctionne que dans le sens de rotation de la flèche 33 et que l'accouplement 13 ne fonctionne que dans le sens de rotation de la flèche 34. Le fonctionnement de l'accouplement 13 correspond, en tenant compte du sens, au fonctionnement de l'accouplement 12 décrit précédemment.La seule différence est que, comme le montre la figure 5, les processus décrits se déroulent dans le sens de rotation de la flèche 34 pour l'accouplement 13 construit de façon symétrique par rapport à un plan. Pour le servogroupe décrit, mis en application en tant qu'installation de direction, il est essentiel que l'introduction du servocouple au moyen des éléments de construction en forme de pot 24, 24' ne soit possible que lorsque le couple de torsion et, par suite, l'angle de torsion ss sont supérieurs à zéro. Ce n'est qu'a' cette condition que le ressort enroulé ou de poussée 30, 30' peut s'appuyer par une extrémité sur la saillie 23, 23' et exercer ainsi une poussée, chaque accouplement 12, 13 venant en prise dans le sens de rotation de la flèche 33, 34 qui lui correspond. Par contre, lorsque le couple de torsion est nul, ce qui signifie que l'angle de torsion 2 est égal à zéro, le ressort enroulé 30, 30' reste toujours contracté.Cela est vrai sans tenir compte du pivotement de l'arbre d'entraînement 10, de élément de construction en forme de pot 24 ou de l'arbre entraîné 11. Cela permet aussi dans l'installation de direction le retour libre habituel des roues à la sortie de la courbe. L'élément de construction en forme de pot 24 ou 24' de chaque accouplement 12, 13 tourne alors dans un sens opposé à celui de la colonne de direction sans que cela nuise à la direction. Comme déjà indiqué précédemment, l'embrayage de l'accouplement à ressort enroulé ou de poussée a lieu de façon continue. Par conséquent, au lieu des dispositifs électroniques de commande de vitesse de rotation nécessaires dans toutes les directions assistées connues avec commande par moteur électrique, dans l'installation de direction conforme à l'invention2 on a une commande mécanique du couple auxiliaire.Le moteur électrique 29 qui constitue la commande d'entraînement auxiliaire peut rester constamment en rotation. Le servo-groupe décrit n'est pas nécessairement réalisé sous la forme représentée sur les dessins. On pourrait, par exemple, imaginer de réunir les deux accouplements 12, 13 en un accouplement unique. Les organes de torsion 14, 15 pourraient alors être réunis en un bout d'arbre unique à section réduite. Les parois 18, 18' présentant les évidements 17, 17' pourraient alors être disposées axialement l'une derrière l'autre sur an organe entraîneur 16, les saillies 23, 23' étant disposées sur une plaque 22' également l'une derrière l'autre en direction axiale. Les ressorts enroulés ou de poussée 30, 30' et les éléments de construction en forme de pot 24, 24' devraient évidemment être maintenus. De même, on peut aussi imaginer de constituer les accouplements 12, 13 avec une inversion cinématique. L'élément de construction en forme de pot 24 serait disposé intérieurement en tant que cylindre, les autres éléments d'accouplement étant disposés coaxialement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1Q) Servogroupe, notamment pour assister la direction de véhicules automobiles, servogroupe dans lequel un couple auxiliaire est introduit au moyen d'au moins un accouplement à ressort enroulé ou de poussée, servogroupe caractérisé en ce qutil comporte deux accouplements (12, 13) à ressort enroulé ou de poussée de construction dissymétrique, chacun d'eux ne venant en prise que dans un sens de rotation. 20) Servogroupe comportant un arbre d'entraînement actionné à la main et relié à un arbre entraîné par au moins un organe de torsion commandant les accouplements, suivant la revendication 1, servogroupe caractérisé en ce que chacun des accouplements (12, 13) à ressort enroulé ou de poussée comporte un élément de construction en forme de pot (24) disposé coaxialement à la colonne de direction et pouvant être entraîné par la commande auxiliaire (29), élément dans lequel sont disposés un organe entraîneur (16, 16') en forme de pot relié à l'arbre d'entraînement (10, 19) et présentant un évidement (17, 17') dans sa paroi cylindrique (18, 18') ainsi qu'une partie d'accouplement (21, 21') fixée sur l'arbre entraîné (11, 19), cette partie d'accouplement (21, 21') présentant une saillie (23, 23') pénétrant dans l'évidement (17, 17') de la paroi cylindrique (18, 18') de l'organe entraîneur (16, 16') avec des intervalles périphériques, un ressort enroulé ou de poussée (30, 30') étant disposé en tant qu'organe d'accouplement à l'intérieur de l'élément de construction en forme de pot (24, 24'), les extrémités recourbées (31, 32, 31', 32'), de préférence vers l'intérieur, de ce ressort pénétrant dans les intervalles. 30) Servogroupe suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que pour chaque accouplement (12, 13), en considérant le sens de rotation du couple auquel il répond, le servogroupe étant au repos, l'écart angulaire d entre la face d'appui avant de l'extrémité (31, 31') du ressort enroulé ou de poussée (30, 30') et le bord arrière (37) de la saillie (23) de la partie d'accouplement (21, 21') est plus grand que ltécart angulaire ss entre le bord arrière (38, 38') de la paroi (18, 18') de l'organe entraîneur (16, 16') et la face d'appui correspondante (39, 39') de l'extrémité en forme de crochet (32, 32') du ressort enroulé ou de poussée (30, 30'), ltécart angulaire S entre le bord avant (40, 40') de la saillie (23, 23') de la partie d'accouplement (21, 21') et la face d'appui correspondante (39, 39') étant supérieur ou égal à la somme de l'écart angulaire d et de l'angle de commande t qui est l'écart angulaire dont se déplacent mutuellement les extrémités recourbées (31, 32; 31', 32') entre l'état accouplé et l'état débrayé, sans contrainte, du ressort enroulé ou de poussée (30, 30'). 40) Servogroupe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de construction en forme de pot (24, 24') de chaque accouplement (12, 13) peut être mis en rotation indirectement, notamment par l'intermédiaire de courroies dentées (26,-26'), par une commande auxiliaire constituée par un moteur électrique (29). 50) Servogroupe suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les deux accouplements (12, 13) sont entraînés par une commande auxiliaire unique (29), le sens de marche (34) de l'une (26') des courroies dentées étant inversé par un mécanisme inverseur (35).