Brevet FR2461978A1 — publié le 19810206

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Jean PERINEAU, concerne les dispositifs d'assistance pour mécanismes commandés par un arbre de manoeuvre, et notamment pour mécanismes de direction de véhicules automobiles, qui comprennent d'une part un organe de commande propre à être déplacé de part et d'autre d'une position neutre pour provoquer l'actionnement d'un moyen d'assistance, tel qu'un moteur électrique ou un vérin à fluide, dans le sens correspondant à celui de l'effort exercé sur l'arbre de manoeuvre, et d'autre part un système de rappel à double effet lié à l'organe de commande pour tendre à le ramener en permanence vers sa position neutre dans laquelle les moyens d'assistance ne sont pas actionnés. Un tel système de rappel comporte généralement, montées coulissantes sur une pièce cylindrique axialement mobile dans un corps creux la contenant, deux coupelles entre lesquelles est interposé un ressort tendant à les écarter axialement et à les faire buter respectivement contre deux saillies de la pièce cylindrique et contre deux épaulements du corps creux de telle manière qu'une position stable de la pièce cylindrique dans le corps creux soit assurée par l'appui simultané de chaque coupelle contre la saillie et l'épaulement qui lui correspondent tandis qu'en toute autre position axiale de la pièce cylindrique l'une des coupelles est poussée par la saillie correspondante vers l'autre coupelle butant axialement contre l'épaulement qui lui correspond, le ressort tendant alors à ramener la pièce cylindrique dans sa position stable.L'aménagement de ce système de rappel dans les dispositifs d'assistance en question est tel qu'à la position stable de la pièce cylindrique correspond la position neutre de l'organe de commande. L'invention a pour but d'adapter ce genre de système de rappel à tout dispositif d'assistance dont l'organe de commande est lié à une pièce cylindrique mobile dans un corps creux non seulement axialement mais aussi en rotation autour de son axe. ledit système étant disposé sur cette pièce cylindrique, lorsqu'elle tourne autour de son axe, ou plus précisément lorsqu'un mouvement de rotation relative entre elle et le corps creux se produit, il s'ensuit nécessairement également une rotation relative de l'ensemble compressible formé par le ressort et les coupelles par rapport à la pièce cylindrique et/ou au corps creux.Par suite, I'emploi du système de rappel tel que décrit plus haut conduirait à des glissements entre les coupelles et leurs pièces d'appui - saillies et épaulements ; les frottements dus à ces glissements provoqueraient d'une part une résistance à la rotation de la pièce cylindrique dans le corps creux et d'autre part une usure des coupelles et de leurs pièces d'appui, susceptible d'entraîner un jeu axial entre pièce cylindrique et corps creux au voisinage de leur position relative susdite stable, et par suite un léger décalage et une imprécision de la position neutre de l'organe de commande. Le dispositif d'assistance selon l'invention se caractérise par le fait que, pour éviter les inconvénients susmentionnés en réduisant les frottements nuisibles entre les coupelles et leurs pièces d'appui lorsque la pièce cylindrique tourne dans le corps creux, une butée anti-friction, notamment à éléments roulants, est interposée axialement entre d'une part l'une seule des coupelles et d'autre part la saillie et l'épaulement correspondants.Cette butée anti-friction coopère alternativement, selon le sens de coulissement de la pièce cylindrique dans le corps creux, avec la saillie voisine ou avec I'épaulement voisin, et L'ensemble compressible, ressort et coupelles, est en appui, du côté opposé à la butée anti-friction, alternativement contre l'autre épaulement ou contre l'autre saillie, et par suite solidaire en rotation, par frottement, alternativement avec le corps creux ou avec la pièce cylindrique. Dans les deux cas, I'unique butée anti-friction assure la libre rotation relative entre la pièce cylindrique et le corps creux puisqu'elle est toujours disposée entre eux, en série avec l'ensemble compressible. Des aménagements particulièrement avantageux du dispositif selon l'invention consistent dans lueur adaptation à des servo-directions du type de celles décrites dans la demande de brevet NO 79.16 131 du 22.6.79, où l'arbre de manoeuvre entraînant un pignon coopérant avec une crémaillère, L'organe de commande est un tiroir de distribution de fluide sous pression propre à coulisser coaxialement au pignon et relié à celui-ci et à la partie cylindrique portant le système de rappel par une tige mobile non seulement en translation suivant l'axe du pignon, mais aussi en rotation autour de cet axe. II est donné ci-après description, à titre d'exemple non limitatif, d'un mode particulier d'une telle servo-direction comportant le dispositif faisant l'objet de l'invention. Sur la planche de dessins ci-annexée, la figure 1 est une vue en partie schématique et partiellement en coupe axiale d'une servo-direction à crémaillère, avec système de rappel en position neutre d'un tiroir de distribution. Les figures 2 et 3 sont des coupes partielles du dispositif de la figure 1 pour deux positions différentes du système de rappel. Comme visible sur la figure 1, la servo-direction considérée comprend un arbre de manoeuvre 1 muni d'un volant 2 et lié en rotation à l'arbre 3 d'un pignon 4 coopérant, par une denture inclinée, avec une crémaillère 5 associée à un vérin d'assistance 6 pour l'entrafhement d'un levier de direction 7 pivotant avec une roue directrice 8. Deux chambres 6A, 6B du vérin sont alternativement reliées à une source de pression 9 ou à un réservoir 10 par un distributeur 11 à tiroir 12 lié axialement à l'arbre 3 du pignon 4, par exemple par articulation à rotule, non visible sur le dessin, disposée à l'intérieur de cet arbre 3.Le mode de distribution peut être aussi bien du type à centre fermé que du type à centre ouvert i dans les deux cas, un déplacement du tiroir dans un sens ou dans l'autre de part et d'autre de sa position neutre, représentée à la figure 1, provoque l'actionnement du vérin 6 dans le sens approprié pour assister la commande manuelle appliquée sur l'arbre de manoeuvre 1. L'arbre 3 du pignon 4 est monté coulissant dans deux paliers 13A, 13B d'un corps creux constitué par un boîtier 13 qui contient et porte également le distributeur 11 et la crémaillère 5. L'arbre 3 comporte d'autre part une portion cylindrique 3A sur laquelle sont montées libres en coulissement et en rotation deux coupelles 14, 15 qu'un ressort interposé 18 tend à écarter, les repoussant respectivement vers deux saillies annulaires de l'arbre 3, constituées d'une part par un anneau fendu 16 en métal élastique maintenu dans une gorge 3B de l'arbre 3, d'autre part par une collerette 17 de cet arbre. Selon l'invention, une butée 19 à éléments roulants est de plus interposée axialement entre l'une des coupelles et la saillie correspondante ; dans le dispositif représenté, la butée 19 est entre la coupelle 14 et la saillie 16, mais elle aurait pu être placée entre l'autre coupelle 15 et la saillie 17.Pour améliorer l'appui entre la butée 19 et l'anneau 16 qui ne constitue qu'une saillie de faiblé dimension radiale, une rondelle 16A est interposée entre la butée et l'anneau. L'ensemble compressible formé par le ressort 18, les deux coupelles 14, 15 et la butée 19 est par ailleurs disposé entre deux épaulements du boîtier 13, constitués ici d'une part par un rebord annulaire 20 d'un bouchon 21 vissé dans le boîtier, d'autre part par le palier 13A réalisé sous forme de bague solidaire du boîtier. L'écartement entre ces épaulements 20 et 13A est réglé, par vissage du bouchon 21, de telle manière que, comme représenté à la figure 1, ledit ensemble compressible soit simultanément en contact axial avec les deux saillies 16, 17 et avec les deux épaulements 20, 13A. Le ressort 18 étant ainsi immobilisé entre ces épaulements fixes, il ne tend pas à déplacer dans un sens ni dans l'autre l'arbre 3, dont cette position axiale est donc stable ; il y correspond par ailleurs la position neutre du tiroir 12, pour laquelle la distribution est telle que le vérin est inactif. Lorsque l'arbre 3 est déplacé vers la droite, comme indiqué à la figure 2, L'anneau 16, par l'intermédiaire de la rondelle 16A et de la butée 19, pousse la coupelle 14, comprimant le ressort 18 dont l'extrémité coopérant avec la coupelle 15 est immobilisée par l'épaulement 13A. L'ensemble compressible susmentionné tend donc à ramener l'arbre 3 vers la gauche jusqu'à sa position stable. Si l'arbre 3 est déplacé dans ce sens au-delà de cette position, comme visible à la figure 3, la saillie 17 pousse la coupelle 15, comprimant le ressort 18 dont l'extrémité coopérant avec l'autre coupelle 14 est immobilisée axialement par l'épaulement fixe 20. L'ensemble compressible tend alors à ramener l'arbre 3 vers la droite jusqu'à sa position stable, et joue ainsi le rôle d'un système élastique de rappel à double effet pour l'organe de commande que constitue le tiroir 12. Cet arbre 3 étant également mobile en rotation, la butée 19 évite tout frottement, générateur de couple résistant et d'usure, entre les coupelles et leurs pièces d'appui, saillies 16, 17 et épaulement 20, 13A, quel que soit le sens de coulissement. En effet, dans le cas où l'arbre 3 est déplacé vers la droite, comme sur la figure 2, L'ensemble compressible (18, 14, 15) est immobile en rotation par appui contre l'épau lement fixe 13A, tandis que la butée 19 assure la libre rotation relative de l'arbre 3 et de la saillie 16 par rapport aux coupelles ; et dans le cas d'un déplacement en sens inverse de l'arbre 3, selon ia figure 3, L'ensemble compressible est cette fois rendu solidaire en rotation de l'arbre 3, par contact avec la saillie 17 de ce dernier, tandis que la butée 19 assure la libre rotation de l'ensemble compressible et de l'arbre 3 par rapport à l'épaulement fixe 20, donc par rapport au bottier 13. Le coulissement de l'arbre 3 est provoqué par la poussée axiale engendrée, au droit de la denture inclinée du pignon 4 et de la crémaillère 5, en fonction du sens et de l'intensité du couple de manoeuvre exercé sur le volant 2. Le déplacement consécutif du tiroir 12 provoque de manière connue une distribution appropriée du vérin 6 pour qu'il s'agisse sur le levier de direction 7 dans le même sens que la crémaillère. Il va de soi que l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier la butée 19, au lieu d'être à éléments roulants, pourrait être lisse et réalisée en un matériau de très faible coefficient de frottement et de bonne résistance à l'usure. Par ailleurs, le système de rappel à butée anti-friction pourrait être adapté à un mécanisme à pignon non coulissant, comme décrit dans la demande de brevet NO 79.16 131 du 22.6.1979, où le corps creux contenant le système de rappel est une pièce tubulaire solidaire du pignon tandis que la pièce cylindrique est une portion d'une tige coaxiale au pignon et mobile axialement et en rotation par rapport à ce dernier. Enfin, au lieu d'être un tiroir de distribution de fluide à un vérin d'assistance, l'organe de commande pourrait consister en un élément mobile d'un commutateur ou d'un rhéostat propre à faire varier le fonctionnement d'un moteur électrique assistant le mouvement du mécanisme provoqué par !'arbre de manoeuvre, notamment selon une réalisation mentionnée dans la demande de brevet NO 78.32 839 du 21.11.1978. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assistance, pour mécanisme commandé par un arbre de manoeuvre, comprenant un organe de commande propre à être déplacé de part et d'autre d'une position neutre, pour provoquer l'actionnement d'un moyen d'assistance, à l'encontre d'un système de rappel à double effet porté par une pièce cylindrique liée à l'organe de commande et mobile axialement dans un corps creux la contenant, le système de rappel comportant, montées coulissantes sur la pièce cylindrique, deux coupelles entre lesquelles est interpose un ressort tendant à les écarter axialement et à les faire buter respectivement contre deux saillies de la pièce cylindrique et contre deux épaulements du corps creux de telle manière que dans la position neutre de l'organe de commande chaque coupelle soit en appui simultané contre la saillie et l'épaulement qui lui correspondent tandis qu'en toute autre position l'une des coupelles est poussée par la saillie correspondante vers l'autre coupelle butant axialement contre l'épaulement qui lui correspond, le ressort tendant alors à ramener l'organe de commande dans sa position neutre, caractérisé en ce que la pièce cylindrique (3A) étant en outre propre à tourner autour de son axe par rapport au corps creux (13), une butée anti-friction (19), notamment à éléments roulants, est interposée axialement entre d'une part l'une seule des coupelles (14 ou 15) et d'autre part la saillie (16 ou 17) et l'épaulement (20 ou 13A) qui lui correspondent. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le mécanisme comprenant un pignon (4) entraîné par l'arbre de manoeuvre (1), la pièce cylindrique (3A) portant le système de rappel est coaxiale à ce pignon. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps creux contenant le système de rappel est une pièce tubulaire solidaire du pignon, tandis que ladite pièce cylindrique est une portion d'une tige coaxiale au pignon et mobile axialement et en rotation par rapport à ce dernier. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, le pignon (4) coopérant avec une crémaillère (5) par une denture inclinée et étant propre à coulisser axialement en fonction de l'effort exercé sur l'arbre de manoeuvre (1), la pièce cylindrique (3A) est solidaire du pignon (4) et le corps creux est formé par un boîtier (13) portant le pignon (4), la crémaillère (5) et l'organe de commande (12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des épaulements du système de rappel est constitué par une pièce annulaire de réglage (21) vissée dans le corps creux. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l'une des saillies du système de rappel est formée par ur: anneau élastique (16) engagé dans une gorge (3B) de la pièce cylindrique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de commande est un tiroir (12) de distribution de fluide sous pression à un vérin d'assistance (6). 8. Dispositif selon l'ensemble des revendications 2 et 7, caractérisé en ce que le tiroir (12) est coaxial au pignon et lié axialement à la pièce cylindrique (3A) portant le système de rappel, notamment par une articulation. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe de commande est un élément mobile d'un commutateur ou d'un rhéostat propre à faire varier le fonctionnement d'un moteur électrique d'assistance.