Brevet FR2359018A1 — publié le 19780217

L'invention se rapporte à une direction assistée hydrostatique, en particulier pour véhicules automobiles,comprenant une pompe manuelle constituant un dispositif doseur et commande par le volant, une pompe à huile haute pression commandée par lemotèur'du véhicule et un distributeur de commande mobile dans les deux sens en fonction de la rotation du volant et monté entre des canaux menant de la pompe manuelle à un cylindre de commande, l'huile refoulée par la pompe haute pression pouvant refluer sur un réservoir lorsque le distributeur de commande est en position neutre et une soupape de court-circuit montée entre chacun des canaux menant à la pompe manuelle et une canalisation de retour étant destinée à réaspirer l'huile sous pression. Les directions assistées du type spécifié ci-dessus peuvent être groupées essentiellement selon deux modes de réalisation l'un de ceux-ci est équipé d'un distributeur de commande qui bloque le cylindre de commande lorsqu'il est en position neutre, tandis que l'autre mode de réalisation comprend un distributeur de commande qui, en position neutre, établit une liaison entre la pompe à main et le cylindre de commande (voir par exemple le prospectus "ZF-Servostat, direction hydrostatique, série de types 8440 à 8455" de la Société Zahnradfabrik Friedrichshafen AG). Les directions assistées à cylindre de commande bloqué sont utilisées de préférence pour les machines de chantier, par exemple dans l'industrie des bâtiments et en travaux publics, ou dans les machines s'utilisant sur le terrain. Dans ces véhicules, il ne faut pas que les roues braquées reviennent automatiquement en position de marche en ligne droite En effet, la conduite du circuit hydraulique de commande occupe par moment le conducteur de manière telle qu'il lui faut les deux mains et qu'il tâche le volant. I1 faut alors que la direction réglée de marche ne change pas. Le distributeur de commande en position neutre bloque le cylindre de commande et empêche les chocs de la voie de modifier ltorientation des roues. Les directions assistées à distributeur de commande qui établit une liaison entre la pompe manuelle et le cylindre de commande (distributeur de commande à système à passage) s'utilisent par exemple avantageusement dans les véhicules se déplaçant sur une voie solide. Dans ce cas, le conducteur désire le meilleur contact possible avec la voie et le retour automatique des roues d'une position de braquage dans les virages à la position de marche en ligne droite. Un véhicule de ce type peut aussi se remorquer sans difficulté, car il suit automatiquement le tracteur. Les directions assistées hydrostatiques soulèvent le problème particulier de la nécessité de garantir le remplissage total du cylindre de commande à tous les régimes. Pans un distributeur de commande du type à système à passage, l'huile sous pression parut Qtre réaspirée par les soupapes de court-circuit montées entre la pompe manuelle et le réservoir. Les soupapes de court-circuit sont cependant inhibées lorsque le distributeur de commande d'une direction assistée à distributeur bloqué est en position neutre et elles ne peuvent pas empêcher l'apparition d'une dépression dans le cylindre de commande.Un vide apparaissant dans le cylindre de commande alors que le distributeur est en position neutre ne peut donc etre cassé que par un mouvement de rotation du volant. Le vide peut être produit par les fuites d'huile sur les arêtes de blocage du tiroir et un phénomène d'accroissement peut rapidement l'amplifier. Ce processus va entre expliqué : lorsque le piston du cylindre de commande subit une force vers la droite produite par exemple par un choc de la voie, la pression monte dans la canalisation droite du cylindre et il se produit une circulation d'huile vers le réservoir le long de l'arête fermée de commande entre le tiroir du distributeur et le bottier de direction.Le blocage empêche l'huile sous pression d'arriver dans la chambre opposée du cylindre de commande, de sorte qu'il s > y produit un vide. Lorsqutune force s'exerce par la suite dans le sens inverse sur le piston, celui-ci ne trouve tout d'abord aucune retenue en face de lui par suite du vide régnant dans la chambre de gauche. Le piston se déplace donc librement vers la gauche sur une distance qui correspond au volume d'huile qui a été renvoyée dans le réservoir. Il se produit donc au cours de ce déplacement un vide dans la chambre droite. Lorsque le piston bute sur la colonne d'huile de la chambre gauche, sa force .d'irertie crée une pression relativement élevée et provoque une fuite correspondante d'huile.Il en résulte donc dans le cylindre de commande un mouvement de battement d'amplitude croissante qui risque de compromettre considérablement la sécurité de la marche. Il serait possible d'éliminer le défaut décrit en reliant les deux canalisations aboutissant au cylindre de commande au réservoir d'huile par l'intermédiaire de soupapes de court-c;ircuit s'ouvrant vers les chambres du cylindre. Indépendamment de la complication de l'appareillage, cette disposition accroit les risques qui compromettent la sécurité, car une défaillance de l'une de ces soupapes provoque la mise en panne de la direction. L'invention a pour objet.une direction assistée à cylindre de commande bloqué en position neutre et à disposition qui inhibe la formation d'un vide néfaste dans le cylindre de travail lorsque le distributeur de commande est en position neutre Cette disposition conforme à l'invention est particulièrement simple et ne fait courir aucun risque à la sécurité du véhicule en marche. Selon une particularité essentielle de l'invention, le distributeur de commande en position neutre établit une liaison entre un côté de la pompe manuelle et une chambre du cylindre de commande dont l'autre chambre est bloquée par ce distributeur. La conduite à l'aide de la direction assistée hydrostatique selon l'invention à cylindre de travail bloqué est considérablement améliorée et de plus la disposition selon l'invention inhibe de manière fiable les mouvements de battement provoqués par cavitation dans le cylindre de commande. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale simplifiée d'une direction assistée hydrostatique selon l'invention en position neutre ; et la figure 2 est.le diagramme du circuit hydraulique de la direction assistée de. la figure 1. Une rotation d'un volant 1 provoque l'entraînement d'un rotor ? d'une pompe manuelle 3 par l'intermédiaire d'un arbre de direction 4, d'une barre de torsion 5 et d'un arbre articulé 6. La barre de torsion subit une rotation interne de sorte qu'il se produit une rotation relative entre l'arbre de direction 4 et l'arbre articulé 6. Un manchon 7 d'un distributeur de commande 8 comporte un trou radial 9 et d'une part des cannelures 40 le relient à l'arbre articulé 6 et d'autre part une boutonnière hélicoidale 10 dans laquelle pénètre une broche d'entraînement 11 emmanchée à force dans l'arbre de direction 4 la relie à ce dernier. Cette disposition permet de manière connue un coulissement axial du manchon 7 du distributeur dans les limites d'un jeu déterminé de commande. Le jeu de commande du manchon 7 est limité d1une part par la boutonnière 10 et la broche d'entraînement i1 et d'autre part par un anneau de butée 12 constituant un accouplement à chemin perdu. Lorsque le jeu de commande a été surmonté, le couple agissant sur le volant se transmet non seulement par la broche il et la boutonnière 10 au manchon 7 du distributeur, mais de plus par l'anneau de butée 12 qui est relié à ce manchon et qui s'insèrexavec jeu sur les flancs (non visible) dans l'arbre de direc-tivl 4. Les cannelures 40 et 41 autorisant facilement les translations établissent la liaison entre le manchon 7 et l'anneau de butée 12.Le flux de travail d'une pompe à huile 13 se dirige par des canaux d'admission 14 et 14A dans un boîtier de direction 15 et le distributeur de commande 8 le dirige dans l'un des canaux 16 et 17, selon le sens de rotation du volant 1, et donc dans la pompe manuelle 3. Un détendeur 18 règle la pression de travail de la pompe à huile 13 à une valeur maximale. Le flux de travail dosé par la pompe manuelle parvient en fonction de l'angle de braquage du canal 16 ou 17 et par un canal de raccord 20 ou 21 dans l'une des chambres 22 et 23 d'un cylindre de commande 24. L'huile refoulée de la chambre du cylindre 24 qui n'est pas sous pression reflue sans pression par le canal de raccord 20 ou 21, le tiroir de commande 8 et un canal intermédiaire 25 ou 26 dans un canal de reflux 27 qui débouche dans un réservoir 28. Des soupapes 31 et 32 de court-circuit qui se ferment vers le réservoir 28 sont montées dans le canal de reflux 27 et dans un autre canal 33 relié à ce canal 27. Ces soupapes de court-circuit ont pour fonction de permettre la réaspiration de l'huile par la pompe manuelle 3 sur le réservoir 28 en cas de défaillance de la pompe 13 commandée par le moteur, donc en cas de braquage sans assistance hydraulique.La soupape de court-circuit 31 a de plus pour fonction, lors du braquage assisté, de provoquer une réaspiration complémentaire d'huile lors de la montée du piston du cylindre de commande, car l'huile refoulée de la chambre 23 ne suffit pas à remplir la chambre 22. Cette dernière réaspiration est causée par la différence des cylindrées des deux chambres 22 et 23. Le manchon 7 est conformé selon l'invention de manière que, lorsqutil est à la position neutre représentée (figure 1), il bloque par une arbre de commande 35 la chambre inférieure raccordée à une gorge annulaire 34 du boîtier. Par contre, la chambre supérieure 23 raccordée à une gorge 36 du boîtier communique par le bord à découvert de l'arête de commande 37 et par le trou 9 ainsi que par le volume interne 38 du manchon 7 avec le canal 17 qui débouche dans la pompe manuelle 3.L'efIet surprenant. ainsi produit du point de vue du blocage est analogue à icelui d'un cylindre de commande. retenu des deux côtés, car une onde de pression s'exerçant dans la chambre. 22 est absorbée directement par le distributeur de commande 8, tandis qu'unie onde de pression s' exerçant dans la chambre 23 est aussi bloquée par ce distributeur, mais par le détour de la pompe manuelle 3. La direction assistée fonctionne de la manière généralement connue et indiquée précédemment lors de la rotation du volant à gauche ou à droite. Les figures 1 et 2 illustrent la position neutre dans laquelle le manchon 7 occupe la position médiane. Le manchon occupe toujours cette position lorsqu'aucune force ne s'exerce sur le volant 1 et les roues dirigées. Le flux refoulé par la pompe à huile 13 se dirige du canal d'arrivée 14 et par l'ouverture laissée à découvert par les arêtes de commande du manchon 7 dans les canaux intermédiaires 25 et 26 et, de ceux-ci, dans le canal de reflux 27 et le réservoir 28. L'huile se trouvant dans les autres canaux et dans la pompe manuelle 3 est alors immobile. Le cylindre de commande est alors bloqué, comme mentionné précédemment, d'une part directement par le distributeur 8 et d'autre part par le détour de la pompe manuelle..3 par ce même distributeur, de sorte que les roues dirigées demeurent à l'orientation réglée. Lorsqu'unie force, produite par exemple par un choc de la voie, s'exerce par l'intermédiaire de la tige de piston 3D sur le coussin d'huile occlus dans la chambre 22 alors que le manchon 7 du distributeur est en position neutre, une fuite peut se produire le long de la gorge 34 du boîtier et de l'huile peut stéchapper par le canal intermédiaire 25 et donc le canal de reflux 27. La soupape de court-circuit 32 répond alors en laissant passer de l'huile de la gorge 36 du boîtier dans la chambre 23 afin qu'il ne se produise aucune-dépression dans cette .der- nière. Lorsqu'une onde de pression s'exerce dans l'autre sens sur le coussin d'huile occlus dans la chambre 23, aucun phénomène gênant d'accroissement ne peut s'y produire, car lors de l'inversion suivante du sens dans lequel s'exerce la force de l'onde de pression, la-soupape 32 de court-circuit répond. La sécurité de la marche est ainsi considérablement améliorée. ; I1 est avantageux de faire se recouvrir les arêtes de commande du manchon 7 du distributeur qui tendent de toute manière à se superposer par suite de la position de montage de la direction assistée et de la gravité du mdnchon du distributeur. Dans l'exemple particulier de réalisation, il s'agit de l'arête de commande 35. REVENDICATIQGS 1. Direction assistéé hydrostatique, en particulier pour vésicules automobiles,comprenant une pompe manuelle commandée par le volant et constituant un dispositif doseur, une pompe à huile haute pression commandée par le moteur du véhicule et un distributeur dé commande mobile dans les deux sens en fonction de la rotation du volant et montée entre des canaux menant de la pompe manuelle à un cylindre de commande, l'huile refoulée dans la pompe haute pression pouvant refluer dans un réservoir lorsque le distributeur de commande est en position neutre et une soupape de court-circuit destinée à la réaspiration d'huile sous pression étant montée entre chacun des canaux menant à la pompe manuelle et une canalisation de reflux, caractérisée en ce que le distributeur de commande (8) en position neutre établit la communication entre un côté de la pompe manuelle (3) et l'une des chambres (23) du cylindre de commande (24) alors qu'il bloque l'autre chambre (22) de ce cylindre. 2. Direction assistée hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le distributeur de commande (8) comporte une arête en retrait (37) qui établit en position neutre une communication entre un côté de la pompe manuelle (3).et l'une des chambres (23) du cylindre de commande (2.4) tandis que l'autre (22) de ces chambres est bloquée par une arête de commande à recouvrement (35) du distributeur (8). 3. Direction assistée hydrostatique selon la revendication 1, comprenant un distributeur de commande conformé en manchon mobile axialement et dont des arêtes de commande formées de gorges annulaires coopèrent avec des gorges annulaires du boîtier, caractérisée en ce que l'arête de commande (35) qui est à recouvrement se trouve au bas par rapport à la position de montage du boîtier (15) de la direction, tandis que l'arête de commande en retrait (37) se trouve dms le haut du distributeur (8).