Brevet FR2421095A1 — publié le 19791026

La présente invention concerne les systèmes de commande hydrauliques et a notamment pour objet un dispositif de distribution pour un système hydraulique de direction d'un moyen de transport. Il est particulièrement avantageux d'utiliser le dispo stif de distribution conforme à la présente invention sur les tracteurs à roues, les machines automotrices agricoles et celles utilisées pour les travaux publics. I1 est aussi possible d'utiliser le dispositif de distribution proposé sur d'autres moyens de transport, notamment sur les bateaux et les véhicules automobiles d'une capacité de charge relativement élevée. I1 est également possible d'utiliser le dispositif de distribution proposé pour la direction d'autres mécanismes des moyens de transport, par exemple pour la commande des moteurs hydrauliques d'entrainement d'organes opératoires. On connatt un dispositif de distribution pour un système de commande hydraulique d'un moyen de transport, comportant un distributeur hydraulique relié par des canalisations hydrauliques à un servo-moteur, à une pompe et à un réservoir, et une machine hydraulique reliée par des conduites hydrauliques au distributeur hydraulique. Le distributeur hydraulique possède des enceintes d'amplification ("boosters") destinées à commander le déplacement de son organe opératoire sous l'action de la pression d'un courant de liquide moteur créé par la machine hydraulique. La machine hydraulique est reliée rigidement par son élément rotatif, servant à faire varier le volume des chambres de travail, à la colonne de direction du moyen de transport.La machine hydraulique poide un bloc-cylindres dont les pistons sont disposés suivant une circonférence, en une seule rangée. L'élément rotatif de la machine hydraulique est exécuté sous forme d'un disque, sur l'une des surfaces frontales(faces)duquel sont prévues des cames profilées coopérant avec les pistons. La machine hydraulique est équipée de son propre distributeur servant à répartir les courants de liquide en provenance des chambres de travail des cylindres. Ces dispositifs de distribution connsne sontpassLd-Bsamrt ramassés(compacts). Leur poids et leur encombrement sont relativement importants. Ils ne peuvent pas assurer une conduite relativement aisée des machines de transport, surtout celle des machines d'un poids relativement important. On connatt également d'autres dispositifs de distribution pour les systèmes hydrauliques de direction des moyens de transport. Ces dispositifs de distribution comportent un distributeur hydraulique relié par des conduites hydrauliques à un servo-moteur hydraulique, à une pompe et à un réservoir, et une machine hydraulique reliée par des conduites hydrauliques au distributeur hydraulique. L'organe opératoire du distributeur hydraulique est relié mécaniquement à la colonne de direction. Par l'intermédiaire de son élément rotatif servant à modifier le volume des chambres de travail, la machine hydraulique est reliée mécaniquement à l'organe opératoire du distributeur hydraulique et à la colonne de direction du moyen de transport.La colonne de direction peut tourner par rapport à l'élément rotatif de la machine hydraulique dans les limites du jeu assurant la valeur prescrite du déplacement de l'organe opératoire du distributeur hydraulique. La machine hydraulique comporte un couple d'engrenage planétaire comprenant un pignon fixe à denture intérieure et un pignon planétaire mobile à denture extérieure. Le pignon mobile est monté à l'intérieur du pignon fixe et relié à la colonne de direction et à l'organe opératoire du distributeur à l'aide d'un mécanisme cinématique tridimensionnel, réalisé sous forme dtune transmission à cardan. La machine hydraulique est montée en aval du distributeur (suivant le sens de transmission du flux de puissance). Ces dispositifs de distribution connus sont dépourvus des inconvénients propres aux dispositifs de distribution décrits plus haut. Cependant, ils sont compliqués à fabriquer, nécessitent de monter une machine hydraulique en aval du distributeur et d'utiliser un mécanisme cinématique tridimensionnel du type transmission à cardan. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients propres aux dispositifs de distribution connus. On s'est proposé pour cela de mettre au point un dispositif de distribution pour un système hydraulique de direction d'un moyen de transport, dans lequel la machine hydraulique serait réalisée de manière à permettre l'obtention d'un dispositif de distribution plus ramassé, de poids et d'encombrement relativement petits, assurant une conduite relativement aisée du moyen de transport et, en outre, une fabrication relativement simple. Ce problème est résolu du fait que dans un dispositif de distribution pour un système hydraulique de direction d'un moyen de transport, du type comportant un distributeur hydraulique, relié par des conduites hydrauliques à un servo-moteur, à une pompe et à un réservoir, l'organe opératoire dudit distributeur étant mécaniquement relié à la colonne de direction du moyen de transport, et une machine hydraulique mise en communication par des conduites hydrauliques avec le distributeur hydraulique et dont l'élément rotatif servant à faire varier le volume des chambres de travail est relié mécaniquement à l'organe opératoire du distributeur hydraulique et à la colonne de direction, ladite colonne de direction pouvant tourner par rapport à l'élément rotatif de la machine hydraulique dans les limites du jeu assurant la valeur prescrite du déplacement de l'organe opératoire du distributeur hydraulique suivant l'invention la machine hydraulique comporte deux blocs-cylindres, dont les pistons sont disposés suivant une circonférence en opposition par couples, tandis que les chambres de travail des cylindres disposés en opposition communiquent entre elles et sont reliées au distributeur hydraulique, l'élément rotatif de la machine hydraulique étant monté entre les blocs-cylindres et étant réalisé sous forme d'un disque sur les surfaces frontalestfaces)opposées duquel sont prévues des cames profilées disposées en opposition par couples et coopérant avec les pistons correspondants. Il est avantageux de monter la machine hydraulique sur la colonne de direction entre le volant de direction et le distributeur hydraulique de manière que la colonne de direction serve d'appui au disque de la machine hydraulique. Une telle disposition de la machine hydraulique permet de simplifier la liaison de son élément rotatif (disque) à la colonne de direction, de ne pas prévoir un appui spécial pour le disque, de disposer les conduites hydrauliques et le distributeur hydraulique d'une manière plus commode pour son raccordement à la pompe, au servo-moteur et au réservoir. Il n'est pas moins avantageux que les enceintes disposées entre les blocs-cylindres de la machine hydraulique et celles adjacentes aux extrémités de l'organe opératoire du distributeur, soient reliées à la conduite hydraulique raccordant la pompe au servo-moteur. Une telle liaison permet de décharger le disque de la machine hydraulique des efforts importants engendrés lors de son interaction avec les pistons, et d'augmenter ainsi la fiabilité en fonctionnement du dispositif de distribution. Le dispositif de distribution réalisé conformément à la présente invention est simple à fabriquer, de construction ramassée, d'un poids et d'un encombrement réduits et d'un rendement relativement élevé. Un exemple concret mais non limitatif de réalisation de la présente invention est décrit dans ce qui suit avec références aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de distribution conforme à l'invention, montrant son raccordement à la pompe, au réservoir et au servomoteur; - La figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1; - La figure 3 est une vue de face du disque de la machine hydraulique; - La figure 4 est une vue de cbté du disque de la figure 3; - La figure 5 est une vue en coupe suivant V-V de la figure 1. Le dispositif de distribution du système hydraulique de direction du moyen de transport comporte un distributeur 1 (figure 1) relié par une conduite hydraulique 2 à une pompe 3, par une conduite hydraulique 4 au réservoir 5, et par des conduites 6 et 7 aux enceintes du servo-moteur 8 constitué dans l'exemple considéré r2runvénn hydraulique. En tant ou'organe opératoire du distributeur 1, est utilisé un tiroir 9 monté dans un corps 10 et doté d'un ressort de rappel 11. Le tiroir 9 est relié à la colonne de direction 12 par l'intermédiaire d'une transmission à vis constituée par une rainure en spirale 13 pratiquée sur le tiroir 9, et par une bille 14 montée fixe par rapport à la colonne de direction 12. Le dispositif de distribution comporte également une machine hydraulique 15 qui comporte deux blocs-cylindres 16, 17. Les cylindres 16a, 17a de chaque bloc-cylindres 16, 17 sont disposés régulièrement suivant une circonférence. Dans les cylindres 16a et 17a sont logés des pistons 18 réalisés sous forme de billes. Les cylindres 16a, 17a des deux blocscylindres 16, 17 sont montés par paires de cylindres en opposition mutuelle et sont disposés régulièrement suivant lesdites circonférences de la manière représentée sur la figure 2. Dans chaque bloc-cylindres 17 (16), sont prévus sept cylindres 17a (16a). Les chambres de travail 19, 20 (figure 1) des cylindres 16a, 17a disposés en opposition mutuelle sont mises en communication entre elles par un canal 21 et avec le distributeur 1 par des orifices 22, 23, 24.D'une manière analogue sont reliées entre elles les autres chambres de travail disposées par paires et en opposition mutuelle. Entre les blocs 16, 17 est disposé un disque 25 sur chacune des faces duquel sont prévues des cames profilées 26 (figure 3) et 27 (figure 4) disposées suivant la circonférence et coopérant avec les pistons 18 correspondants. Les pistons 18 sont sollicités par des ressorts 28 (figure 1). Le disque 25 à cames profilées 26, 27 sert à modifier le volume des chambres de travail 19, 20 des cylindres 16a, 17a pendant sa rotation. Le disque 25 est relié au tiroir 9 et à la colonne de direction 12 à l'aide d'un axe 29 logé dans un orifice radial du disque 25 et passant par les orifices 30, 31 de la colonne de direction 12 et la rainure 32 du tiroir 9. L'axe 29 passe par les orifices 30, 31 avec un jeu qui permet à la colonne de direction 12 de tourner par rapport au disque 25 dans les limites de ce jeu assurant la valeur prescrite du déplacement du tiroir 9. L'axe 29 est bloqué dans la direction axiale par un bouchon 33. La machine hydraulique 15 est montée sur la colonne de direction 12 entre le distributeur 1 et le volant de direction 34. La colonne de direction 12 sert d'appui au disque 25.La machine hydraulique est fermée par un couvercle 35 dans lequel sont disposées les garnitures d'étancheoité 36 de la colonne de direction 12 et le palier 36a. Entre les blocs 16, 17 est placée une pièce intercalaire 37 par laquelle passent les canaux 21 reliant les chambres 19 et 20 entre elles. Les blocs-cylindres 16, 17, la pièce intercalaire 37, le couvercle 35 et le corps 10 du distributeur I sont assemblés entre eux par des boulons 38.L'enceinte 39 de la machine hydraulique 15, disposée entre les blocscylindres 16, 17 est reliée à chacune des enceintes 40 et 41 adjacentes aux extrémités du tiroir 9, à travers les jeux formés entre le disque 25 et les blocs-cylindres 16, 17 ceux formés entre le disque 25 et la colonne de direction 12, les orifices 30 et 31, la rainure 32 et les orifices 43, 44, 45 (figure 5) pratiqués dans le tiroir 9. L'orifice 45 est relié, par l'intermédiaire de la soupape 46 et des orifices 47 et 48, à la canalisation de refoulement reliant la pompe 3 au servo-moteur 8.Ladite canalisation de refoulement comprend : une canalisation hydraulique 2, un canal 49 et un alésage 50 ménagé dans le corps 10, des rainures longitudinales 51, les orifices 23, 24, 22 disposés régulièrement en deux rangées suivant la circonférence du tiroir 9, les chambres de travail 19, 20 des blocs-cylindres et, d'une manière sélective, des alésages 52, 53, des canaux 54, 55 et les canalisations hydrauliques 6, 7. Pour assurer la répartition du courant de liquide moteur depuis la pompe 3 vers le servo-moteur 8 et vers la canalisation d'évacuation dans le réservoir 5, ainsi que vers les chambres de travail 19, 20 de la machine hydraulique 15, on a ménagé sur le tiroir 9 des gorges et des collerettes de travail qui forment des autres de travail 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63. Dans le corps 10, sont pratiqués les alésages 50, 52, 53, 64, 65 et les canaux 49, 54, 55, 66. Pour assurer l'acheminement du courant de l'alésage 64 à l'alésage 65 quand la pompe 3 est au repos, on a monté une soupape de retenue 67 entre les alésages 64 et 65. Le dispositif de distribution du système hydraulique de la direction du moyen de transport fonctionne de la manière suivante. Quand aucun effort de direction n'est exercé sur le volant de direction 34, la colonne de direction 12 ne tourne pas et, sous l'action du ressort de rappel 11, le tiroir 9 se trouve en position neutre. Le liquide moteur arrivant de la pompe 3 est librement évacué vers le réservoir 5 en passant par le canal 49, l'alésage 65, les fentes formées par les arêtes de travail 56 et 57, l'alésage 64, le canal 66 et la conduite hydraulique 4.-Dans la position neutre du tiroir, les arêtes 58, 59, 60, 61, 62, 63 assurent ltobturation des enceintes du servo-moteur 8 et des chambres de travail 19, 20 des blocs-cylindres 16, 17. La soupape 46 se trouve alors dans une position quelconque et la soupape de retenue 67 est fermée. Lorsqu'un effort est appliqué au volant de direction 34, la colonne de direction 12 tourne par rapport au disque 25 et l'interaction entre la bille 14 et la rainure en spirale 13 a pour effet de déplacer le tiroir 9 axialement dans l'un ou l'autre sens en foncton du sens de rotation de la colonne de direction 12. Lorsque le tiroir 9 est déplacé, par exemple, à droite suivant le dessin, les fentes formées par les arases 61, 63 et 59 du tiroir 9 et le corps 10 s'ouvrent tandis que l'arête 57 ferme le passage du liquide moteur vers le réservoir 5. En conséquence, le courant de liquide moteur sous pression passe par le canal 49 et l'alésage 50 et arrive à la rangée de rainures 51 disposées à gauche de l'alésage 50, d'après le dessin. Depuis les rainures 51, le liquide moteur arrive aux orifices 23 reliés à cette rangée de rainures et s'écoule ensuite par les orifices 22 vers les chambres de travail 19, 20 correspondantes des blocs-cylindres 16, 17, en provoquant ainsi le déplacement l'un vers l'autre des pistonsbilles 18 correspondants. A la suite de l'interaction des pistons 18 avec les cames profilées 26, 27 du disque 25, ce disque tourne dans le sens de rotation de la colonne de direction 12.Les autres chambres de travail 19, 20 des blocs-cylindres 16, 17, non reliées à la rangée gauche de rainures 51, sont reliées à la rangée de rainures 51 se trouvant à droite de l'alésage 50, et les pistons-billes 18 se trouvant dans ces chambres de travail 19, 20 se déplacent en sens contrairesen s'éloignant l'un de l'autre et en chassant le liquide moteur des chambres de travail 19, 20 à travers les orifices 22, 24 correspondants, la rangée de droite de rainures 51, l'alésage 53, le canal 54, la canalisation hydraulique 6 vers l'enceinte du servo-moteur F > , en provoquant alors le déplacement de son piston et du mécanisme relié à celui-ci et réalisant la commande des roues du moyen de transport.Depuis l'enceinte opposée du servo-moteur 8, le liquide moteur arrive au réservoir par la conduite hydraulique 7, le canal 55, l'alésage 52 et le canal 66. Simultanément avec la rotation du disque 25, le tiroir 9 tourne sous l'effet de l'interaction entre l'axe 29 et la rainure 32, ce qui assure la répartition des courants de liquide moteur dans les chambres de travail 19, 20 en fonction du sens de mouvement des pistons 18, prédéterminé par le profil des cames 26, 27 du disque 25. La rotation du tiroir 9, gracie à la liaison de celui-ci avec la colonne de direction 12, entrain le déplacement dudit tiroir en sens inverse et une diminution de la valeur du courant de liquide moteur arrivant à la machine hydraulique 15, et par conséquent une diminution de la vitesse de rotation du disque 25.Ce déplacement continue jusqu'à ce que le courant atteigne une valeur à laquelle la vitesse de rotation du disque 25 devient égale à la vitesse de rotation de la colonne de direction 12. Ainsi, l'amenée de liquide moteur au servo-moteur 8 owrespond toujours à la vitesse de rotation de la colonne de direction 12. Comme il ressort de la description qu'on vient de donner ci-dessus, la machine hydraulique 15 fonctionne en régime moteur et assure ainsi la rotation du tiroir 9 et l'ame- née du liquide moteur au servo-moteur 8. Grâce aux pertes de pression dans la machine hydraulique, la valeur de la pression dans la rangée gauche de rainures 51 est supérieure à celle de la rangée droite, et de ce fait la soupape 46, dont les enceintes en bout communiquent par l'intermédiaire des orifices 47, 48 avec les rainures 51, se déplace à droite et relie les enceintes 39, 40, 41 à la rangée droite de rainures 51. En conséquence, la différence de pression sur les pistons 18 est égale à la valeur des pertes de pression dans la machine hydraulique.Du fait que ce-s pertes sont relativement faibles, l'effort d'application des pistons contre les cames 27, 26 est lui aussi insignifiant, ce qui contribue à une fiabilité accrue du fonctionnement du dispositif de distribution. Dans le cas où la pompe 3 est au repos, le déplacement du tiroir 9 lors de la rotation de la colonne de direction 12 continue jusqu' à ce que le jeu entre les orifices 30, 31 et l'axe 29 soit rattrapé. En continuant de tourner la colonne de direction 12 provoque la rotation du disque 25 et la machine hydraulique fonctionne alors en régime de pompe entraSnée par la colonne de direction 12, en refoulant l'huile dans le vérin hydraulique 8. La répartition du liquide moteur dans le corps 10 s'effectue de la même manière que quand la pompe 3 fonctionne, à cette différence près que l'huile arrive à la machine hydraulique à travers le canal de vidange 66 et la soupape de retenue 67 à la suite de la dépression créée dans les chambres correspondantes par le déplacement des pistons sous l'action des ressorts 28. Dans ce cas, la pression maximalecréée dans le vérin hydraulique n'est pas déterminée par la pompe, mais par le moment maximal appliqué par le conducteur du véhicule au volant de direction 34. Lors de la rotation de la colonne de direction 12 dans le sens opposé le dispositif de distribution fonctionne d'une manière analogue. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de distribution dans un système hydraulique de direction d'un moyen de transport, du type comportant un distributeur hydraulique relié par des conduites hydrauliques à un servo-moteur, à une pompe et à un réservoir, et dont l'organe opératoire est mécaniquement relié à la colonne de direction du moyen de transport, et une machine hydraulique mise en communication par des conduites hydrauliques avec le distributeur hydraulique et comportant un élément rotatif servant à faire varier le volume des chambres de travail et relié mécaniquement à l'organe opératoire du distributeur hydraulique et à la colonne de direction, ladite colonne de direction étant mobile en rotation par rapport audit élément rotatif de la machine hydraulique dans les limites d'un jeu assurant une valeur déterminée du déplacement de l'organe opératoire du distributeur hydraulique, caractérisé en ce que la machine hydraulique comporte deux blocs de cylindres à pistons respectifs, les cylindres de chacun des deux blocs étant répartis suivant une circonférence et les cylindres des deux blocs étant disposés en opposition mutuelle deux par deux, les chambres de travail desdits cylindres disposés en opposition mutuelle communiquant entre elles et étant reliées au distributeur hydraulique, l'élément rotatif de la machine hydraulique étant monté entre lesdits blocs de cylindres et réalisé sous forme d'un disque sur chacune des faces duquel sont prévues des cames profilées disposées en opposition mutuelle deux par deux et coopérant avec les pistons correspondants. 2. - Dispositif de distribution conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la machine hydraulique est montée sur la colonne de direction, entre le volant de direction et le distributeur hydraulique, de manière que la colonne de direction serve d'appui au disque de la machine hydraulique. 3. Distributeur hydraulique conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les enceintes ménagées entre les blocs de cylindres de la machine hydraulique et les enceintes adjacentes aux extrémités de l'organe opératoire du distributeur hydraulique sont reliées à la canalisation hydraulique reliant la pompe au servo-moteur.