Brevet FR2487767A1 — publié le 19820205

La présente invention se rapporte à des ensembles de direction assistée pour véhicules et, plus particulierements à des ensembles de direction du type à vis globique et galet, avec valve hydraulique de détection montée sur l'arbre d'entrée et poussée par vérin hydraulique sur l'arbre de sortie. De tels ensembles sont bien connus et pour illustrer l'art antérieur, l'on citera les brevets US. 2.688.258 et 2.858.805. Selon le brevet US. 2.688.258, la poussée du piston du vérin est transmise à arbre de sortie par l'intermédi- aire d'une bielette, selon le brevet US. 2.858.805, la poussée du piston du vérin est transmise à l'arbre de sortie par 1'intermédiaire d'un pignon coopérant avec une crémaillère. Ces liaisons mécaniques destinées à transformer la poussée linéaire du piston en un couple de rotation sont relativement complexes et coûteuses à fabriquer. Suivant l'invention, la liaison mécanique entre le (ou les) pistons (1 - 2) procurant l'effort d'assistance et l'arbre de sortie (6) du bottier de direction s'effectue au moyen d'une rotule (10) emboltee librement dans un trou de forme cylindrique (61) ménagé dans ledit arbre. Ce dispositif permet une liaison particulièrement robuste, facile à réaliser avec la précision nécessaire à un fonctionnement.sans jeu et d'une utilisation extrémement fiable. Suivant un mode d'exécution préféré de l'invention, pour un angle (a ) de débattement maximum de l'arbre de sortie de l'ordre de 450 de part et d'autre de sa position "ligne droite", l'angle (ss ) entre l'axe de l'arbre de sortie et l'axe de la rotule, ainsi que l'angle (t ) entre 1'axe de l'arbre de sortie et l'axe du trou cylindrique de réception de la rotule, ont une valeur comprise entre 200 et 50 et, de préférence, de l'ordre de 350. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée ci-après, relative à une forme d'exécution préférée. Au dessin annexé La figure 1 représente une coupe partielle de l'ensemble de direction dans un plan perpendiculaire à 1'arbre de sortie et passant par l'axe de l'arbre d'entrée et, La figure 2 est une vue en coupe partielle selon 1-1 de la figure 1, c'est-à-dire dans un plan perpendiculaire à l'arbre d'entrée et passant par liaxe de l'arbre de sortie considéré dans la position ligne droite. A la figure 1, on a représenté en trait plein l'ensemble de direction dans sa position "ligne droite" et l'on a schématisé en trait mixte la position atteinte par certaines pièces en position "virage". L'ensemble représenté comporte deux pistons (1) et (2) travaillant en opposition, alimentés par une pompe hydraulique (associée à un réservoir 30) par l'intermédiaire d'une valve d'assistance (4) et des canalisations /21) et (31 Cette valve détecte l'écart angulaire - positif ou négatif - créé par le conducteur du véhicule entre l'arbre d'entrée(5Jlié au volant de direction, et l'arbre de la vis globiquel8)de transmission manuelle.Suivant le signe de l'écart, la valve transmet la pression à l'un ou l'autre des pistons, selon le sens de rotation désiré de l'arbre de sortie(61. Pour mémoire, une liaison angulaire (7) avec jeu et limitation rigide de course (par exemple selon le principe du joint de Oldham) entre 7'- arbre d'entrée(5) et l'arbre de vis globiquet8)au travers de la valve d'assistance permet de préserver en permanence la fonction classique de direction manuelle; fonction nécessaire (entre autre) dans le cas où un incident ferait tomber intempestivement la pression d'assistance. Les parties du dispositif qui viennent d'être mentionnées sont réalisées de manière traditionnelle et il est inutile d'en donner une description plus détaillée. La particularite essentielle du dispositif reside dans le fait que la liaison mécanique entre les pistons (1) et (2) et l'arbre de sortie(6)est réalisée au moyen d'une rotule (10). Le pied de la rotule est solidarisé à une entre toise(11)qui lie de façon invariable les deux pistons entre eux; l'axe de la rotule est perpendiculaire à l'axe des deux pistons et il fait un angle ((3 ) avec l'axe de l'arbre de sortie; la tête sphérique(l0l) de la rotule est emboîtez dans un trou (61), autorisant un glissement sans jeu, dont l'axe fait un angle () avec l'axe de l'arbre de sortie et se trouve dans le plan de symétrie de l'arbre de sortie du côte opposé au galet. Lorsqu'une tres grande résistance à l'usure ou bien un très faible frottement sont recherchés, ce trou cylindrique sera realisé dans une bague rapportee en matériau approprié. Lorsque l'un des pistons (1) et (2) se déplace vers le centre du boitier sous l'effet de la pression hydraulique, l'entretoise (11)entraine la rotule (10) qui entraîne elle-même l'arbre (6)en rotation. On a représenté en trait plein la position de l'arbre de sortie de la rotule et des pistons qui correspond au déplacement du véhicule en ligne droite et en trait mixte, la position qui correspond au virage maximum possible dans une certaine direction. L'angle(a)de débattement désiré de l'arbre de sortie est, de façon classique, pour un boîtier à galet et à vis globique, de 450 de part et d'autre de la position "ligne droite". Ce débattement est obtenu à partir d'un mouvement de la rotule qui combine une translation parallèle à l'entre- toise (elle-même perpendiculaire à l'arbre de sortie) et une rotation de faible amplitude autour de l'axe commun de l'entretoise et des pistons. On notera qu'un tel mouvement suppose que les pistons soient montes de façon à autoriser leur rotation en même temps que leur translation, ce qui est le cas, par exemple, dans un vérin classique de forme cylindrique. Au cours de ce mouvement l'axe de la rotule fait un angle (8)legerement variable (de 5 à 100 pour la course totale) avec celui de l'arbre de sortie. L'expérience montre que dans l'encombrement ha bituel, pour des angles ( (3 ) et ( )inférieurs à 200, le dé- gagement entre l'entretoise (11)et l'arbre de sortie(6) (figure 2) devient insuffisant; par suite d'un blocage, l'angle ( a ) de debattement maximum possible devient alors nettement inférieur à.450. Pour des angles ( ss) et ( ), supérieurs à 50 , il y a aussi réduction de l'angle de débattement ( a) maximum possible, par suite de l'échappement de la rotule, de son logement cylindrique aux points extrêmes du débattement. Pour des angles ( S) et ( Y) de l'ordre de 35 , on obtient le meilleur compromis entre un faible encombrement du boîtier et le maximum de débattement possible. L'orientation de l'axe du trou cylindrique (angle W) devra être choisie de façon à être globalement voisine des valeurs de ( (3 ) correspondant aux orientations prises par la rotule en cours de fonctionnement, soit ( & légèrement superieur à la valeur prise par l'angle ( ) dans la position ligne droite. L'angle (&gamma;) de la face d'ouverture du trou cylindrique avec l'axe de l'arbre de sortie sera de préférence de l'ordre de 60 pour optimiser--les conditions de transmission des efforts aux points de debattement maximum de l'arbre de sortie. Il va de soi que diverses variantes d'execution du montage décrit et représente pourront être imaginées par l'homme de l'art, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. En particulier, l'ensemble des deux pistons travaillant en opposition, pourra être remplacé par un seul piston disposé dans une chambre à double effet, comme indique dans le brevet US 2.858.805, la chambre, côté tige, pouvant de plus, être remplacée par l'ensemble du boîtier mécanique que l'on mettrait sous pression. L'organe de démultiplication de l'effort manuel exerce sur le volant, ici constitue par la vis globique, le galet et son arbre de support (S), pourra être remplacé par tout dispositif équivalent, par exemple un dispositif com- portant une vis à recirculation de billes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de direction assistée comprenant : un arbre d'entree (5) lié à un volant de direction; un arbre de sortie (6) mécaniquement lié aux roues directrices du véhicule; un organe de démultiplication de l'effort manuel appli qué au volant, comportant un moyen de liaison angulaire avec jeu et limitation rigide de course (7) entre l'arbre d'entrée (5) et l'axe d'un organe rotatif intermediaire (8); des moyens (4) de détection de l'écart angulaire, positif ou négatif, entre l'arbre d'entrée (5) et ledit axe intermediaire; un récepteur hydraulique linéaire (1 - 2); des moyens (3 - 21 31) d'amener un fluide sous pression audit recepteur pour obtenir son déplacement dans un sens ou dans l'autre, en fonction du signe de l'écart angulaire; et un organe convertisseur de mouvement assurant la liaison mecanique entre ledit récepteur et arbre de sortie; caractérisé en ce que ledit organe convertisseur de mouvement comporte une rotule (10) emboîtée librement dans un trou cylindrique (61) ménage dans ledit arbre de sortie (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour un angle ( a ) de débattement de l'arbre de sortie de l'ordre de 45" de part et d'autre de sa position "ligne droite", l'angle ( ss ) entre l'axe de la rotule et celui de l'arbre de sortie et l'angle(Y )entre l'axe du trou cylindrique et celui de l'arbre de sortie ont une valeur comprise entre 20 et 500 et, de préférence, de l'ordre de 35". 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérise en ce que l'angle ( 6 ) de la face d'ouverture du trou avec l'axe de l'arbre de sortie (6) est de l'ordre de 60".