Brevet FR2487279A1 — publié le 19820129

La présente invention se rapporte à un mécanisme de direction assisté hydrauliquement qui, équipant des véhicules automobiles, comporte un carter de direction et un distributeur qui comprend un tiroir, un manchon, des arêtes de commande entre ledit tiroir et ledit manchon, une barre de torsion et un piston démultipliant la force appliquée au volant de direc- tion et présentant une chambre cylindrique de chaque côté,ladite barre de torsion étant assujettie sans jeu par une extrémité audit tiroir et reliée élastiquement par son autre extrémité audit manchon. Des mécanismes de direction de ce type ont été décrits, par exemple, dans les demandes de brevey DE-AS-2 739 406 et DE-OS 2 345 384, ces premier et second documjnts décrivant respectivement un mécanisme de direction à écrou et billes et un mécanisme de direction à crémaillère. Dans ce type de direction, l'assistance hydraulique est assurée par une barre de torsion assujettie par une extré- mité au tiroir d'un distributeur et assemblée élastiquement par son autre extrémité au manchon de ce distributeur. Par l'intermédiaire d'arêtes de commande situées entre le tiroir et le manchon du distributeur, un fluide sous pression, en général de l'huile, est introduit dans les chambres d'un cylin- dre hydraulique, en fonction de la position occupée par une colonne de direction, ce qui assure une assistance correspon- dante du braquage. Un mécanisme de direction, lorsque les roues sont bra- quées, doit pouvoir être ramené automatiquement par voie hydrau- lique à sa position centrale lorsque l'effort imposé au volant cesse. Jusqu'à présent, cela a été obtenu grâce à une disposi- tion géométrique correspondante des axes (par exemple par un écartement). Dans ce cas, l'inconvénient réside toutefois dans le fait que cette force de rappel doit être surmontée pour effectuer un braquage.Pour cette raison, il faut appli- quer des forces de braquage en conséquence plus importantes. La présente invention a par conséquent pour objet un mécanisme de direction qui, après un braquage des roues, assiste la force de rappel des axes de ces dernières, ou bien qui est à même d'appliquer intégralement cette force de rappel, ce qui permet le cas échéant de se dispenser de la force de rappel habituelle. Selon les caractérisques essentielles du mécanis- me de l'invention, le dispositif de liaison élastique entre la barre de torsion et le manchon du distributeur consiste en un accouplement,qui comporte un premier organe de liaison denté entre ladite barre de torsion et ledit accouplement, ainsi qu'un second organe de liaison denté entre ledit accou- plement et ledit manchon, l'un de ces deux organes dentés pré- sentant une denture oblique ou une came, ledit accouplement étant doté par ailleurs d'un filetage coopérant avec un filetage solidaire d'une partie stationnaire du carter de direction, de telle sorte que ledit accouplement puisse être déplacé dans le sens axial. Jusqu'à présent, le dispositif de liaison élastique entre la barre de torsion et le manchon du distributeur con- sistait en une tige fixée dans des trous transversaux de ladite barre de torsion et dudit manchon ou bien, comme le décrit la demande de brevet précité DE-AS-2 739 406, l'assemblage élastique était assuré par une douille conique et un écrou. A présent, grâce à la liaison élastique par l'in- termédiaire d'un accouplement mobile axialement, et dont l'un des deux organes dentés comporte une denture oblique ou une came, le mécanisme de direction revient automatiquement par voie hydraulique à sa position centrale, à partir d'une position de braquage, lorsque la force de braquage cesse d'etre appliquée. Ledit accouplement est déplacé axialement par le filetage lorsque le manchon du distributeur effectue une rotation. La denture oblique ou une came correspondante permet une rotation relative du manchon du distributeur et de la barre de torsion assujettie au tiroir dudit distributeur. Dans ce cas, une déformation continue d'être imposée à la barre de torsion dans le sens inverse de la rotation de la colonne de direction, c'est-à-dire que cette barre est défor- mée au-delà de la position neutre. lorsque la force de braquage est relâchée, le mécanisme est ramené automatiquement par voie hydraulique à sa position centrale car, par l'intermé- diaire des arêtes de commande correspondantes, la barre de torsion déformée au-delà de la position neutre, impose une pression dans la chambre du cylindre soulagée jusqu'à présent, de sorte que le tiroir du distributeur retourne à sa position centrale. La rotation antagoniste de la barre de torsion a alors lieu en fonction de la rotation du volant de direction. La forme de réalisation conformément à l'invention permet de faire en sorte que les axes occupent des positions neutres telles que des véhicules de grandes dimensions ou de poids important puissent être dirigés au moyen de petits mécanismes de direction. Dans ces conditions, un mécanisme de direction à deux circuits, habituellement nécessaire, peut devenir éventuellement superflu. Avantageusement, le filetage solidaire de la partie stationnaire du carter de direction consiste en une bague filetée logée dans un couvercle dudit carter. Cette mesure permet un montage simple du mécanisme. Pour amener le tiroir du distributeur à sa position neutre, le couvercle peut être déplacé périphériquement en même temps que le carter de direction. Ainsi, le tiroir du distributeur peut être facile- ment ajusté à sa position neutre de l'extérieur. Le couvercle peut être assemblé au carter de direc- tion par des vis vissées dans ledit carter et insérées dans le couvercle par l'intermédiaire de boutonnières disposées périphériquement. La position souhaitée peut ainsi être obtenue de manière simple et précise. Avantageusement, pour compenser le jeu dans le sens radial, l'accouplement est monté élastiquement dans le sens radial entre ses premier et second organes de liai- son dentés. Pour simplifier cette compensation du jeu, le second organe de liaison denté peut être monté en porte-à-faux sur une saillie annulaire non soutenue de l'accouplement. En outre, il peut être avantageux que l'accouplement soit constitué sensiblement par une douille qui, à proximité des premier et second organes de liaison dentés, comporte des fentes orientées coaxialement, partant de ses faces extrêmes et réparties sur sa périphérie. Pour assurer la stabilité, les fentes du premier or- gane denté sont décalées par rapport à celles du second organe denté. Au lieu d'assurer la liaison par un accouplement pur et simple comportant des dents, l'un des deux organes de liai- son dentés peut présenter des cames, des goujons, des dents ou des configurations analogues qui, répartis sur la périphérie d'une partie d'accouplement, sont guidés axialement dans des gorges constituant une piste curviligne dans l'autre partie d'accouplement. En effet, dans le cadre de la présente invention, il n'est pas nécessaire que l'accouplement soit équipé de deux couronnes dentées respectives. Il suffit qu'un jeu radial soit prévu et que l'accouplement ait la possibilité d'être déplacé axialementen assurant à chaque fois une liaison exempte de jeu entre la barre dé torsion et le manchon du distributeur. Ainsi, un guidage par cames ou par goujons peut remplacer un guidage par denture oblique, auquel cas lesdits cames ou goujons sont engagés dans des gorges curvilignes correspon- dantes ménagées dans l'autre partie d'accouplement. Si nécessaire, il est également possible que le guidage par denture oblique ou par cames soit choisi de telle sorte qu'il provoque un agrandissement proportionnellement su- périeur de l'angle de braquage. Il peut en résulter de meil- leures propriétés de centrage. L'importance de la torsion de la barre de tor- sion peut alors être influencée par la denture oblique. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nulle- ment limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un méca- nisme hydrostatique de direction à écrou et billes; la figure 2 est une vue en bout du couvercle du mécanisme, dans le sens de la flèche"X" dela figure 1; la figure 3 est une vue en élévation à échelle agran- die illustrant l'accouplement entre la barre de torsion et le manchon du distributeur; et la figure 4 est une vue en bout dudit accouplement, dans la direction de la flèche "Y" dela figure 3. Les dessins illustrent un mécanisme hydrostatique de direction dit à écrou et billes. Dans un carter de direction, sont regroupés un distributeur comprenant un tiroir 1 et un manchon 2,ainsi qu'un cylindre d'asservissement et un méca- nisme de direction actionné mécaniquement. Le carter de direction constitue en même temps un cylindre de travail d'un piston 3, qui effectue un déplacement axial lorsque tourne un embout 4 de liaison avec une colonne de direction. A sa périphérie, le piston présente une crémaillère 5, par l'intermédiaire de laquelle il engrène sur le secteur d'un arbre de direction 6. A l'intérieur du piston 3, se trouve une broche filetée 7. La liaison entre cette broche 7 et ledit piston 3 est établie par une série de billes 8 réintroduites par un conduit de retour 9. Le tiroir 1 est relié sans jeu à l'embout 4, cepen- dant que la broche filetée 7 est assemblée avec cet embout 4 par une barre de torsion 10. La broche filetée 7 est reliée à la barre de torsion par un accouplement 11 présentant, intérieurement, un pre- mier organe denté 12 de liaison, qui coopère avec des dents de la barre 10. En outre, cet accouplement ll comporte, à sa périphérie, un second organe denté 13 de liaison, associé à des dentures internes de la broche filetée. L'organe 13, intercalé entre la face externe de l'accouplement Il et la broche filetée 7, présente dans ce cas une denture oblique. De la même manière, il est possible de doter d'une denture externe, non pas cet organe,mais le -premier organe denté 12. Par ailleurs, l'accouplement présente un filetage 14, qui coopère avec un filetage se trouvant dans un couvercle du carter de direction. Ainsi, l'accouplement 11 est mobile axialement. Pour amener le tiroir du distributeur à sa position neutre lors du montage, le couvercle 11 peut être assemblé avec le carter de direction et peut être ajusté dans le sens périphé- rique. Cet ajustement est assuré par des boutonnières 16 ménagées dans le couvercle (figure 2) dans lesquelles sont introduites des vis 17 pouvant être vissées dans le carter de direction. Pour pouvoir obtenir n'importe quel réglage souhaité, une autre série de taraudages supplémentaires 18 est ménagée dans le carter de direction. Pour permettre de compenser le jeu dans le sens radial, l'accouplement 11 est monté élastiquement dans le sens radial entre ses premier et second organes dentés. A cet effet, le second organe denté 13 est monté en porte-à- faux sur une saillie annulaire 19 non soutenue dudit accou- plement 11. Ce dernier comporte en plus des fentes 20 et 21 qui, orientées axialement, partent de ses deux faces extrêmes. Comme le montre la figure 3, les fentes 20 et 21 sont alors décalées les unes par rapport aux autres, ce qui leur permet éventuellement de présenter une plus grande lon- gueur correspondante. Comme on le voit sur la figure 4, quatre fentes 20 et 21 sont ménagées, respectivement. Dans un but de clarté, les dentures de l'accouplement 11 ne sont illustrées que partiellement sur les figures 3 et 4. A la place d'une denture oblique "normale", il peut éventuellement s'avérer suffisant que l'organe denté 13 soit remplacé par plusieurs cames, goujons, dents ou organes ana- logues qui, répartis sur la périphérie de l'accouplement, coopèrent avec des gorges correspondantes constituant une piste curviligne dans la broche filetée. De la sorte, on peut également obtenir la torsion antagoniste souhaitée de la barre de torsion. La came ou la denture oblique de l'organe de liaison 13 peut être choisie en fonction des propriétés souhaitées de centrage et de rappel. Dans ce cas, l'angle de torsion de la barre 10 peut être influencé par ladite came ou ladite denture oblique. Par l'intermédiaire de la saillie annulaire 19 en porte-à-faux et des fentes 20 et 21, la barre de torsion 10 et la broche filetée 7 sont assemblées radialement, au moyen de l'accouplement il en étant pressées l'une contre l'autre, cette liaison excluant un jeu de direction. L'alimentation en fluide sous pression a lieu par un raccord d'admission 22. Le retour de ce fluide sous pres- sion est assuré par un raccord de sortie 24, par l'intermé- diaire d'un trou transversal 23 et de l'espace interne du manchon 2. L'assistance hydraulique du mouvement de braquage est assurée de manière connue par des arêtes de commande et des gorges, et c'est pourquoi ce mode de fonctionnement ne sera pas décrit en détail dans le présent mémoire. En fonction de la position du tiroir rotatif 1, avec le raccord d'admission 22 communique soit une chambre 27 du cylindre (par l'intermédiaire d'un canal transversal 25 et d'une gorge annulaire 26), soit l'autre chambre 29 dudit cylindre (par l'intermédiaire d'un canal 28 et de l'espace annulaire compris entre la broche filetée 7 et la face interne de la paroi du piston 3). Le manchon 2 et la broche 7 sont monobloc mais peu- vent, naturellement, constituer aussi deux parties distinctes. Une rotation de la colonne de direction entraîne de manière connue une légère rotation du tiroir 1 et de la barre de torsion 10, de sorte que, comme mentionné ci-avant, l'une des deux chambres 27 et 29 du cylindre est alimentée en flui- de sous pression, selon le sens de rotation considéré. Ce mouvement rotatif est alors limité par un goujon de butée 30. Lorsqu'une rotation est amorcée, la barre de torsion réagit dans un premier stade de manière classique, auquel cas l'assistance hydraulique est assurée de manière corres- pondante par les arêtes de commande, les gorges et les canaux. En revanche, dans un second stade, lorsque se produit le mou- vement de braquage assisté hydrauliquement, le barre de tor- sion est tordue en sens inverse dans sa région déformable élastiquement, à cause de la denture oblique de l'organe 13 de l'accouplement 11, ce dernier étant en même temps déplacé axialement à cet effet. De la sorte, la barre 10 est bloquée. Lorsque, à l'achèvement du processus de braquage, le mécanisme de direction est relâché, la barre de torsion peut reprendre sa forme et, par suite de sa rotation antagoniste au-delà de la position neutre, la chambre du cylindre, soulagée lors du mouvement de braquage précédent ou reliée au raccord de sortie du fluide sous pression, est alimentée un court instant en fluide sous pression, de sorte que le mécanisme de direction revient automatiquement à sa position neutre en étant assisté hydrauliquement de manière correspondante. L'accouplement 11, avec ses deux organes dentés 12 et 13 de liaison, peut être utilisé dans des mécanismes hydro- statiques de direction à crémaillère de la même manière que dans le mécanisme à écrou et billes décrit ci-avant. A cet effet, il suffit que la barre de torsion traverse le pignon, comme cela est le cas, par exemple, dans la demande de brevet précitée DE-OS-2 345 384. Dans ce cas, au lieu que la barre de torsion soit reliée au manchon du distributeur par un goujon transversal, cette liaison est assurée de manière correspondante par l'accouplement 11 et ses deux organes 12 et 13. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme de direction décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de direction assisté hydrauliquement et équipant des véhicules automobiles, comportant un carter de direction et un distributeur qui comprend un tiroir, un manchon, des arêtes de commandeentre ledit tiroir et ledit manchon, une barre de torsion et un piston démultipliant la force appliquée au volant de direction et comportant une cham- bre cylindrique de chaque côté, ladite barre de tor- sion étant assujettie sans jeu audit tiroir par une extrémité et reliée élastiquement audit manchon par son autre extrémité, mécanisme caractérisé par le fait que la liaison élastique entre ladite barre de torsion (10) et ledit manchon (2) consiste en un accouplement (11) présentant un premier organe denté (12) de liaison entre la barre de torsion et ledit accouplement (11) et un second organe denté (13) entre ledit accouplement (11) et ledit manchon (2), l'un (13) des deux organes dentés présentant une denture oblique ou une came; et par le fait que ledit accouplement (11) est doté d'un filetage (14) qui coopère avec un filetage ménagé dans une partie stationnaire (15) dudit carter de direction, de telle sorte que ledit accouplement (11) puisse être déplacé dans le sens axial. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le filetage de la partie stationnaire du carter de direction est constituée par une bague filetée logée dans un couvercle (15) dudit carter. 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, pour amener le tiroir du distributeur à sa position neutre, le couvercle (15) est relié au carter de direction de manière à pouvoir être ajusté dans le sens péri- phérique. 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le couvercle est assemblé au carter de direc- tion par des vis (17) vissées dans ledit carter et introduites dans ledit couvercle (15) par des boutonnières (16) disposées périphériquement. 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que, pour compenser le jeu dans le sens radial, l'accouplement (11) est monté élastiquement entre ses premier et second organes dentés (12,13). 6. Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le second organe de liaison denté est monté en porte-à-faux sur une saillie annulaire (19) non soutenue de l'accouplement (11). 7. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'accouplement (11) a sensiblement la forme d'une douille qui, dans la région des premier et second organes dentés (12,13), comporte des fentes (20,21) orientées coaxialement, partant de ses faces extrêmes et réparties sur sa périphérie. 8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les fentes (20) du premier organe denté (12) sont décalées périphériquement par rapport aux fentes (21) du second organe denté (13). 9. Mécanisme selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé par le fait que, sur une partie d'accouplement, l'un (13) des deux organes de liaison dentés est équipé de cames, goujons, dents ou organes analogues qui, répartis sur sa périphérie, sont guidés axialement dans des gorges constituant une piste circulaire dans l'autre partie d'accouplement. 10. Mécanisme selon l'une quelconque des revendica- tioins 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il consiste en un mécanisme hydrostatique de direction à écrou et billes.