Brevet FR2464391A1 — publié le 19810306

Amplificateur de couple hydraulique, notamment pour des dispositifs de direction. L'invention concerne un amplificateur de couple hydraulique, notamment pour des dispositifs de direction, comportant un moteur à piston rotatif, qui comporte une roue dentée extérieurement, couplée à un arbre de sortie et une couronne dentée intérieurement bloquée en rotation et engre- nant avec la roue dentée, un agencement de soupape à tiroir tournant qui forme une soupape de commande au moyen d'un manchon intérieur et d'un manchon extérieur, et une soupape de distribution au moyen du manchon extérieur et d'un alé- sage dans le boîtier, le manchon intérieur étant couplé coaxialement et solidaire en rotation avec un arbre d'entrée et le manchon extérieur étant solidaire en rotation, par l'intermédiaire d'un agencement d'entraînement constituant un dispositif de retour, avec l'arbre de sortie, ainsi qu'un ressort de position neutre qui maintient la soupape de com- mande fermée en l'absence d'un couple d'entrée. Dans un amplificateur de couple hydraulique connu de ce type (amplificateur de couple DANFOSS type S-101-F), la couronne dentée est montée rigidement sur le boîtier et la roue dentée tourne sur elle-même et effec- tue un mouvement de translation circulaire. Elle est cou- plée à l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'un premier arbre de transmission articulée, et à une broche d'entrai- nement par l'intermédiaire d'un second arbre de transmis- sion articulée, cette broche d'entraînement étant montée rigidement dans le manchon extérieur et s'engageant avec jeu dans un évidement ménagé dans le manchon intérieur. Lorsque le manchon intérieur a été tourné d'un angle prédéterminé au moyen de l'arbre d'entrée, la soupape de commande s'ouvre selon le sens et le moteur à piston rotatif commence à fonctionner. Le manchon extérieur cons- titue un élément de poursuite qui ferme de nouveau la Soupape de commande lorsque larbre de sortie a tourné de l'angle de rotation de l'arbre d'entrée. L'utilisation des deux arbres de transmission articulée fait apparaître un jeu inévitable au niveau des quatre points d'articulation. De ce fait, les surfaces de recouvrement de la soupape à tiroir dans la position de fermeture doivent être choisies suffisamment importantes pour obtenir une fermeture sûre même en tenant compte du jeu. Il en résulte un certain retard et une certaine im- précision au début d'une commande de direction. Dans le cas d'amplificateurs de couple plus petits, dans le-qoels les ouvertures de commande pour la soupape de commande sont réparties sur la périphérie des manchons intérieur et extérieur, il n'y a souvent pas assez de place pour placer de telles surfaces de recouvrement importantes. Pour cette raison, de tels amplificateurs de couple ne sont utilisés jusqu'ici que pour des véhicules dont la vitesse est très faible, mais pas pour des véhicules automobiles normaux. En outre, il est connu (brevet américain NO 3 905 727 et brevet allemand 15 28 998), dans un moteur à piston rotatif, de disposer la roue dentée sur un arbre qui peut tourner dans des paliers fixés dans le boîtier, tandis que la couronne dentée est montée dans le boîtier de manière à pouvoir se déplacer suivant une trajectoire circulaire. Ceci peut se faire par exemple en faisant en sorte que la couronne dentée comporte des découpes cir- culaires qui sont complètement remplies par des cylindres de guidage montés de façon excentrée dans les parties la- térales. Une autre possibilité consiste à prévoir sur le bord de la couronne dentée des évidements semi-circulaires dans lesquels s'engagent des rouleaux de diamètre plus faible montés de façon fixe sur le boîtier. L'invention se propose de fournir un amplifica- teur de couple hydraulique du type mentionné ci-dessus, dans lequel le jeu inhérent à la construction est réduit à un minimum et qui par conséquent peut être utilisé pour des dispositifs de direction de véhicules automobiles normaux. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que l'arbre de sortie porte la roue dentée et l'agencement d'entraînement et que la couronne dentée est montés dans le boîtier de manière à pouvoir se déplacer suivant une trajectoire circulaire. Dans ce mode de construction la rétroaction entre l'arbre de sortie et le manchon extérieur se fait pratiquement sans jeu. La roue dentée peut également être montée fixe sur l'arbre de sortie. Etant donné que dans ce mode de construction tous les couplages articulés et le jeu qui y est lié disparaissent, la position de fermeture de la soupape de commande peut être définie de façon pré- cise avec des surfaces de recouvrement relativement faibles. Il s'ensuit qu'on peut également fabriquer des amplifica- teurs de couple dans lesquels les manchons intérieur et extérieur ont un diamètre relativement faible. Le couplage direct entre le manchon extérieur et l'arbre de sortie conduit également à une transmission de force très sure en mode de commande d'urgence. En raison de la suppression des arbres de transmission on obtient également une diminution du nombre des composants nécessaires et une réduction im- portante de la longueur axiale. Dans un mode de réalisation, l'agencement d'en- traînement est formé par une brochure d'entraînement tra- versant radialement l'arbre de sortie. Celle-ci peut être enfoncée à force dans l'arbre de sortie. Ceci donne un mode de réalisation dans lequel le jeu est particuliè- rement faible, notamment lorsqu'elle est également enfoncée à force dans le manchon extérieur. Il est avantageux que la broche d'entraînement soit disposée tout près de la roue dentée. L'arbre de sortie peut, par conséquent, être relativement court. Il est, en outre, recommandé de monter l'arbre de sortie de chaque côté de la roue dentée, cet arbre de sortie s'appuyant sur un des manchons par l'intermé- diaire d'un élément de palier. De cette manière, il n'ap- parait aucun effet néfaste du point de vue du fonctionne- ment même si l'arbre de sortie est chargé par des forces transversales. Ceci peut être obtenu par exemple grâce au fait que l'arbre de sortie s'appuie sur la périphérie in- térieure du manchon intérieur par l'intermédiaire d'un élé- ment de palier. Dans un mode de réalisation préféré, l'agencement d'entraînement comporte un élément annulaire servant d'élé- ment de palier qui est monté fixe en rotation sur l'arbre de sortie, s'étend radialement jusque dans la région du manchon extérieur et est lié en rotation à ce manchon. L'élément annulaire sert simultanément d'élément de palier et d'élément de l'agencement d'entraînement. Etand donné que les forces de support ne sont pas transmises par l'in- termédiaire du manchon intérieur, on obtient un mode de fonctionnement sans coincement. L'élément annulaire peut notamment être monté sur la périphérie intérieure du manchon extérieur et être couplé à celui-ci par l'intermédiaire d'au moins une clavette. A l'opposé de l'autre possibilité consistant à monter l'élément annulaire directement dans le perçage du boîtier, on obtient une longueur axiale plus faible. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs modes de réalisation préférés mais non limitatifs représentés aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'amplificateur de couple suivant l'invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation de l'invention; La figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 2, et La figure 4 est une vue en coupe transversale partielle suivant la ligne B-B de la figure 2. Sur la figure 1, un boîtier 1 comporte une paroi frontale 2, une plaque intermédiaire 3, une bague d'écartement 4, une autre plaque intermédiaire 5 et un bloc de soupape 6 qui sont maintenus réunis par des vis de serrage 7. Le boîtier 1 peut être monté fixement au moyen de vis s'engageant dans des perçages taraudés 8. - 5 Dans le bloc de soupape 6 est monté un arbre d'entrée 9, et dans la paroi frontale 2 est monté un arbre de sortie 10. Un moteur à piston rotatif comporte une roue 12 dentée extérieurement qui est montée sur l'arbre de sortie 10 et peut tourner avec celui-ci, et une couronne 13 dentée intérieurement qui comporte une dent de plus que la roue dentée 12, engrène avec celle-ci et forme avec elle des chambres de refoulement 14. La couronne dentée comporte des découpes circulaires 15 à travers lesquelles passent les vis de serrage 7, des sections de guidage cylindriques 16 de ces vis de serrage empêchant la couronne dentée 13 de tourner en s'appuyant sur les surface périphériques des découpes 15, mais permettant un mouvement suivant une trajectoire circulaire. Dans l'arbre de sortie 10 est enfoncée à force une broche d'entraînement 17 dont l'extrémité extérieure est enfoncée rigidement dans un manchon extérieur 18 d'un agencement 19 à tiroir tournant. Un manchon intérieur 20 est formé d'une seule pièce avec l'arbre d'entrée 9. Le manchon intérieur comporte des découpes 21 qui entourent avec jeu la broche d'entraînement 17. Des ressorts 22 de maintien dans la position neutre se présentent sous la forme de ressorts à lames dont les extrémités traversent les deux manchons et les maintiennent dans la position neutre de repos. Entre le manchon intérieur 20 et le manchon extérieur 18 est formée une soupape de commande 23 qui s'ouvre lorsque le manchon intérieur est tourné, par exemple au moyen d'un volant de direction monté sur l'arbre d'entrée 9, à la suite de quoi le moteur 11 se met en marche, et qui se ferme lorsque le manchon extérieur ainsi que l'arbre de sortie ont été tournés du même angle de rotation. Entre le manchon extérieur 18 et le perçage 24 du boitier est formée une soupape de distribution 25 par l'intermédiaire de laquelle chaque chambre de refoule- ment 14 est reliée respectivement au côté refoulement et au côté aspiration, par l'intermédiaire d'un canal associé 26 ménagé dans le boîtier. La constitution de cet agencement de soupape à tiroir peut correspondre à celle des figures 2 à 4. Elle peut, cependant, également être similaire à l'agencement de soupape du brevet allemand 12 93 029. Une pompe 27 transporte du fluide sous pression, provenant d'un réservoir 28, au niveau d'un raccord 29, dans une rainure de distribution 30 d'o le fluide sous pression arrive, par l'intermédiaire de perçage 31, dans une rainure annulaire intérieure 32 et de là, par l'inter- médiaire de rainures axiales 33 et, dans le cas o la sou- pape de commande 23 est ouverte, des ouvertures de commande 34 dans le manchon extérieur 18, dans le canal 26 du bol- tier, comme indiqué en pointillés sur la figure 1. A partir des chambres de refoulement 14 se trouvant à la pression d'écoulement, le fluide sous pression arrive, par l'inter- médiaire des canaux associés 26 dans le boitier, des ou- vertures de commande 34 dans le manchon extérieur, dans des découpes 35 ménagées dans le manchon intérieur qui alter- nent avec les rainures axiales 33, d'o il arrive, par l'intermédiaire de l'espace intérieur 36 du manchon inté- rieur et par l'intermédiaire de passages 37 et 38 ménagés dans les deux manchons, dans un espace annulaire 39 qui est relié à un raccord 40 du réservoir. L'écoulement est indi- qué en traits mixtes sur la figure 1.. Sur l'extrémité intérieure de l'arbre de sortie se trouve un élément de palier 41 à trois branches qui s'appuie sur la périphérie intérieure du manchon intérieur 20. On voit que l'arbre de sortie 10 et le manchon extérieur 18 sont couplés entre eux pratiquement sans jeu et qu'également le couple de rotation de la roue dentée 12 peut être prélevé directement sur l'arbre de sortie 10. Dans le mode de commande d'urgence le manchon intérieur coopère avec la broche d'entraînement 17 qui transmet directement le couple de rotation à l'arbre de sortie 10. Le diamètre total du boltier et du manchon est faible. La longueur axiale est faible. Dans le mode de réalisation des figures 2 à 4, les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références augmentées de 100. Une différence essentielle réside dans le fait que les vis de serrage 107, qui maintiennent réunies les parties 102 à 106 du boitier 101, sont disposées à l'extérieur de la couronne dentée 113. Les découpes circulaires 115 de la couronne dentée sont traversées par des broches 142 qui sont montées dans la paroi frontale 102 et dans le bloc de soupape 106. - Une autre différence réside dans le fait que sur la denture 143 de l'arbre de sortie 110 est monté un élément annulaire 144 qui est maintenu en place au moyen d'une bague de retenue 145 et d'une bague élastique 146. Deux clavettes 147 en forme de broches s'engagent dans des renfoncements de l'élément annulaire 144 et du manchon extérieur 118, ce qui forme un accouplement de rotation. La périphérie extérieure de l'élément annu- laire 144 correspond à la périphérie intérieure du manchon extérieur 118 de sorte que l'élément annulaire 144 sert simultanément d'élément de palier qui supporte des forces transversales au niveau du perçage 124 du boîtier, par l'intermédiaire du manchon extérieur. Du côté opposé de la roue dentée 112 se trouve un palier à roulement normal 148. Les ressorts à lames 122 sont relativement rigides de sorte que dans le mode de commande d'urgence, la transmission du couple de rotation peut se faire directe- ment par leur intermédiaire. Sur la figure 3, on peut encore voir que la largeur des ouvertures de commande 134 suivant la direc- tion périphérique est légèrement plus importante que la distance entre les rainures axiales 133 et les découpes , de sorte que dans la position neutre il s'établit une liaison directe entre la'pompe et le réservoir, la pompe étant, de ce fait, peut chargée. REVENDICATIONS 1. Amplificateur de couple hydraulique, notam- ment pour des dispositifs de direction, comportant un mo- teur à piston rotatif, qui comporte une roue dentée exté- rieurement, couplée à un arbre de sortie et une couronne dentée intérieurement bloquée en rotation et engrenant avec la roue dentée, un agencement de soupape à tiroir tournant qui forme une soupape de commande au moyen d'un manchon intérieur et d'un manchon extérieur, et une soupape de distribution au moyen du manchon extérieur et d'un alé- sage dans le boîtier, le manchon intérieur étant couplé coaxialement et solidaire en rotation avec un arbre d'en- trée et le manchon extérieur étant solidaire en rotation, par l'intermédiaire d'un agencement d'entraînement cons- tituant un dispositif de retour, avec l'arbre de sortie, ainsi qu'un ressort de position neutre qui maintient la soupape de commande fermée en l'absence d'un couple d'entrée, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (10; 110)porte la roue dentée (12, 112) et l'agencement d'entraînement (17; 144, 147) et que la couronne dentée (13; 113) est montée dans le boîtier (1, 101) de manière à pouvoir se déplacer suivant une trajectoire circulaire. 2. Amplificateur de couple suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'agencement d'entraînement est constitué par une broche d'entraînement (17) traversant radialement l'arbre de sortie (10). 3. Amplificateur de couple suivant la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la broche d'entraînement (17) est enfoncée à force dans l'arbre de sortie (10). 4. Amplificateur de couple suivant l'une quel- conque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la broche d'entraînement (17) est disposée tout près de la roue dentée (12). 5. Amplificateur de couple suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (10; 110) est monté de chaque c8té de la roue dentée (12; 112), cet arbre de sortie s'appuyant sur un des manchons (20; 118) par l'inter- médiaire d'un élément de palier (41; 144, 147). 6. Amplificateur de couple suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (10; 110) s'appuie, par l'intermédiaire d'un élément de palier (41), sur la périphérie intérieure du manchon intérieur (20). 7. Amplificateur de couple suivant la revendi- cation 1 ou 5, caractérisé en ce que l'agencement d'entrai- nement comporte un élément annulaire (144) servant d'élé- ment de palier qui est monté fixe en rotation sur l'arbre de sortie ( 110) , s'étend radialement jusque dans la région du manchon extérieur (118) et est lié en rotation à ce manchon. 8. Amplificateur de couple suivant la revendica- tion 7, caractérisé en ce que l'élément annulaire (144) est monté sur la périphérie intérieure du manchon extérieur (118) et est couplé à celui-ci par l'intermédiaire d'au moins une clavette (147). 9. Amplificateur de couple suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couronne dentée (13) comporte, des découpes circulaires (15) qui sont traversées par des vis de serrage (7) mainte- nant réunies les parties du boitier (2, 3, 4, 5, 6), la pé- riphérie des découpes pouvant s'appuyer respectivement sur une section de guidage cylindrique (16) des vis de serrage.