Brevet FR2510710A1 — publié le 19830204

Dispositif de fin de course pour directions hydrauliques assistées. La présente invention a pour objet un dis- positif de fin de course pour directions hydrauliques assistées, comportant un cylindre dans lequel est monté pour coulisser de façon étanche un piston définissant deux chambres de travail opposées, un distributeur pour envoyer du fluide hydraulique sous pression dans l'une ou l'autre des chambres opposées et relier en même temps à la décharge la chambre non alimentée en fluide sous pression, un arbre pour commander le braquage des roues direc- trices d'un véhicule, un secteur dente calé sur cet arbre et en- grenant avec une crémaillère pratiquée sur le corps du piston pour transmettre les déplacements rectilignes de ce piston à l'arbre de braquage et les convertir en déplacements angulaires correspondants, ainsi qu'une vis disposée axialement dans une cavité du piston et engrenant, par liaison réversible, avec un organe taraudé monté sur une extrémité du piston avec possibilité de rotation limitée pour la commande du distributeur, l'extrémité libre de cette vis sortant en direction axiale et de façon étanche du cylindre pour assurer la liaison avec un organe de ma- noeuvre. Les directions hydrauliques assistées du type ind Iqué d'une façon générale ci-dessus sont bien connues dans la technique de ce secteur En ce qui concerne les détails de leur construction et de leur fonctionnement, on peut se réfé- rer, par exemple, aux brevets anglais N O l 576 051 et no l 576 052. Pour avoir un fonctionnement correct des directions hydrauliques assistées en général et, en particulier, de celles du type indiqué ci- dessus, il est nécessaire d'avoir un dispositif de fin de course pour limiter dans les deux sens la course angulaire de l'arbre commandant le braquage des roues et éviter principalement d'endommager les organes de conduite du véhicule dans la position de braquage maximal des roues direc- trices ainsi que pour mettre à l'arrêt la pompe d'alimentation en fluide hydraulique sous pression et éviter un échauffement -2- exagéré du fluide contenu dans le réservoir avec les conséquences dommageables qui pourraient en résulter pour la pompe. Dans ce but, on a déjà proposé divers types de dispositifs de fin de course comportant deux soupapes montées, par exemple, sur le piston et deux butées réglables correspon- dantes disposées sur les parois d'extrémité du cylindre en àli- gnement avec les soupapes. Celles-ci sont ainsi ouvertes en alternance au moment de l'impact sur l'élément de butée correspondant avec la conséquence que la pression régnant dans la chambre de travail du cylindre est supprimée par mise à la décharge et que le piston a terminé sa course. Un exemple de dispositif de fin de course de ce type est représenté dans la demande de brevet allemande N O 1 455 939. En variante, suivant la technique connue, les deux soupapes sont montées à poste fixe sur le corps du cy- lindre ou sur des éléments fixés sur lui et les butées réglables sont actionnées par le piston ou par l'arbre commandant le bra- quage des roues. Des exemples constructifs de ces solutions techniques de dispositifs de fin de course sont représentés dans les brevets allemands N O 1 291 644, 1 159 286 et 1 160 318. Une des limitations essentielles rencon- tries dans les dispositifs de fin de course connus à fonction- nement hydraulique, réside dans l'impossibilité d'effectuer le réglage sans délai pendant leur montage sur les véhicules quand il n'y a que les pièces purement mécaniques des organes de con- duite Il est en fait nécessaire pour effectuer leur réglage' d'attendre que le montage du véhicule soit terminé y compris celui de la pompe, ce qui implique la présence des conduites correspondantes, du réservoir de fluide hydraulique, de ce fluide hydraulique et du moteur en fonctionnement. La présente invention a essentiellement pour but de réaliser un dispositif de fin de course pour direc- -3- tions hydrauliques assistées, ce dispositif pouvant être réglé immédiatement lorsque sont montés les seuls composants mécaniques du véhicule, sans attendre le montage et l'aptitude du fonction- nement des composants hydrauliques. L'invention concerne à cet effet un dispo- sitif du type ci-dessus caractérisé en ce qu'il comporte deux organes à soupape insérés dans des conduits respectifs de dé- charge de fluide sous pression, logés dans la paroi du corps du cylindre et disposés sur les côtés du secteur denté, ces organes à soupape étant normalement maintenus en position de fermeture par un ressort à charge prédéterminée supérieure à la pression de fonctionnement maximale dans les chamb"es du cylindre, ainsi que des tiges de manoeuvre respectives reliées par une extrémité à l'organe à soupape correspondant et pénétrant par l'autre extré- mité à l'intérieur du corps du cylindre en liaison d'engrènement avec les flancs du secteur denté quand celui-ci est déplacé dans un sens ou dans le sens opposé lorsque les positions de braquage maximal sont atteintes, ces tiges de manoeuvre étant déplaçables en direction axiale d'une distance prédéterminée en opposition au ressort. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, les organes à soupape sont logés dans des fourreaux tubulaires respectifs munis d'un filetage sur au moins une partie de leur paroi extérieure, ce filetage engrenant avec un filetage conjugué taraudé dans des perçages correspondants pratiqués dans la paroi du corps du cylindre. Suivant une autre caractéristique préfé- rentielle de l'invention, l'extrémité libre de chaque tige de manoeuvre pénétrant à l'intérieur du corps du cylindre est munie d'une calotte sphérique oscillante et les flancs du secteur denté sont munis de logements correspondants présentant une surface conjuguée à celle de la calotte. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels -4- la figure l est une coupe longitudinale verticale, avec des éléments partiellement représentés en vue latérale, d'une di- rection assistée munie du dispositif de fin de course suivant l'invention; la figure 2 est une coupe effectuée suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 représente à plus grande échelle, le détail du dis- nstif de fin de course suivant la figure l dans une position de braquage maximal. Sur les dessins, on a désigné par 1 le corps du cylindre de la direction assistée A l'intérieur de ce cylindre est disposé le piston 2 avec une crémaillère 3 Un sec- teur denté 4 calé sur l'arbre de braquage 5 engrène avec la cré- maillère. Le piston 2 divise le cylindre de façon classique en deux chambres de travail 6 et 7 reliées, par l'in- termédiaire d'un distributeur désigné dans son ensemble par 8, alternativement à une source de fluide sous pression et à la décharge, suivant des modalités de fonctionnement entièrement connues et classiques et donc non représentées. Le piston 2 présente intérieurement une cavité axiale 9 dans laquelle se déplace une vis 10 engrenant avec un organe taraudé Il qui est à son tour relié, au moyen d'un leviér 'oscillant 12;'à la&tige -ie èommande 13 du distribu- teur 8. Pour les autres détails de construction -et de fonctionnement, classiques en soi, on renvoie par exemple aux descriptions des brevets anglais N O l 576 051 et no 1 576 052. L'extrémité 14 de la vis 10 sort du cylin- dre l en traversant la paroi d'extrémité 15 réalisée sous forme de couvercle démontable Cette extrémité est destinée à être reliée à un volant de manoeuvre classique et donc non représenté. En se référant en particulier à la figure 2, on voit que le piston 2 comporte un passage 16 destiné à mainte- nir une communication hydraulique permanente entre la chambre 6 et le volume 17 du cylindre dans lequel est disposé le secteur denté 4. La paroi 18 du cylindre 1 est traversée par deux perçages 19 et 20 à paroi intérieure taraudée, ces per- çages étant symétriques par rapport à l'axe du secteur denté 4 et perpendiculaires à l'axe du cylindre 1 Les perçages 19 et 20 présentent respectivement des élargissements cylindriques 21 et 22 mis en communication l'un avec l'autre par un conduit 23 pra- tiqué dans l'épaisseur de la paroi 18 du cylindre 1. Le conduit 23 est en outre en communication avec des tronçons de conduit 24, 25 pratiqués dans l'épaisseur des parois 26, 27 du cylindre 1 et débouchant par l'orifice 28 dans la chambre 7 opposée à la chambre 6. Dans le perçage taraudé 19 est disposé un premier organe à soupape du dispositif de fin de course suivant l'invention. Le second organe à soupape, entièrement similaire au premier, est disposé dans le perçage taraudé 20 Z Comme on le voit sur la figure 1 et la figure 2, un fourreau tubulaire 31 est disposé dans le perçage 19 en prise par les filetages conjugués 29 et 30 Le fourreau tubulaire 31 comporte un premier tronçon axial creux 32, un deu- xième tronçon axial creux 33 communiquant avec le précédent et un troisième tronçon creux 34. Le tronçon creux 33 présente un diamètre inférieur à celui du tronçon 32 en définissant ainsi un siège de soupape 35 contre lequel s'applique l'obturateur 36 de l'or- gane à soupape Cet obturateur 36 est maintenu constamment appliqué contre le siège 35 et donc maintenu en position de fer- meture par un ressort hélicoïdal 37 disposé dans le tronçon creux 32 qui est taraudé sur la partie 38 de la paroi intérieure Dans le filetage de la partie taraudée 38 se visse le bouchon 39 qui sert d'appui au ressort 37, ce qui permet de régler la charge de ce ressort. Un passage diamétral 40 est prévu en face -6 du siège de soupape 35, ce passage étant destiné à mettre en communication le tronçon axial creux 32 avec l'élargissement 21 du perçage 19. Dans le tronçon axial creux 33 est disposée une tige de manoeuvre 41 librement par une extrémité à l'obturateur 36 et par l'autre extrémité-au fût 42 d'un corps 43 logé avec un jeu radial dans la cavité axiale 34 et façonné, à l'extérieur du fourreau 31, en forme de calotte sphérique 44. Le tronçon axial creux 33 est muni à son tour d'un passage diamétral 45 qui maintient l'intérieur de ce tronçon en communication constante avec le volume 17 de l'am- biance du cylindre 1. Le fût du corps 43 est muni d'une colle- rette 47 et d'une gorge 48 pratiquée en regard de broches de retenue radiales 46 La collerette 47 est prévue pour buter contre les broches 46 pour maintenir le corps 43 en position, tandis qu'un épaulement annulaire 49 du tronçon axial creux 34 constitue le plan de butée du corps 43 suivant des modalités de fonctionnement décrites dans la suite. Un joint torique 50 assure l'étanchéité hydraulique entre le fourreau 31 et la paroi 18 du cylindre 1, tandis qu'un capuchon fileté 51 garantit le serrage et la pro- tection de l'extrémité extérieure du fourreau 31. Etant donné que l'organe à soupape intro- -25 duit dans le perçage 20 est entièrement similaire à celui qui est introduit dans le perçage 19, on n'en fera pas la description. Sur les dessins, les éléments identiques sont désignés par les mêmes références numériques. Sur les flancs 52 et 53 du secteur denté 4 sont enfin pratiqués des logements respectifs 54, 55 à surface courbe présentant le même rayon que les calottes sphériques 44 des organes à soupape que, pour être bref, on désignera par organe de droite et organe de gauche en se référant aux dessins. Le dispositif de fin de course décrit ci- dessus fonctionne comme indiqué ci-après -7- On suppose que le piston 2 se déplace vers la droite (en se référant à la figure 1 et à la figure 2 des dessins) et donc que le secteur denté 4 effectue un déplacement angulaire dans le sens des aiguilles d'une montre. La chambre 6 et le volume 17 du cylindre 1 sont alors sous pression. Par contre, la chambre 7 est reliée à la décharge, de façon classique, par l'intermédiaire du distribu- teur 8. Pendant ce déplacement et tant que la posi- tion de fin de course n'est pas atteinte, les éléments à soupape de droite et de gauche sont tous les deux fermés. En fait, chaque obturateur 36 ferme le siège de soupape 35 et, en conséquence, le fluide sous pression ne peut pas aller du volume 17 au tronçon axial creux 32 et de celui-ci, par le passage diamétral 40, les élargissements 21 et , dans les conduits 23, 24, 25 et la chambre 7 qui se trouve ainsi reliée à la décharge. La calotte sphérique 44 des deux éléments à soupape se trouve en position de pénétration maximale dans le volume 17, la collerette 47 du fût 42 venant contre les broches 46 et étant ainsi soulevée d'une cote prédéterminée "S" par rapport au plan défini par l'épaulement annulaire 49. Lorsqu'on atteint la position de fin de course correspondant à la position de braquage maximal des roues dans le sens des aiguilles d'une montre que l'on considère,le logement à surface courbe 55 du flanc 53 du secteur 4 engrène mécaniquement avec la calotte sphérique oscillante 44 de l'organe à soupape de droite. Lorsque le déplacement angulaire du secteur 4 se poursuit, la calotte 44 est poussée vers le bas conjointe- ment avec la tige de manoeuvre 41 qui amène l'obturateur 36 en position d'ouverture en l'éloignant du siège 35 contre la force exercée par le ressort 37 qui dépasse normalement la force due à la pression du fluide se trouvant dans le cylindre. -8- Lors de l'ouverture du siège de soupape , le volume sous pression 17 du cylindre 1 est immédiatement mis en communication avec la chambre 7 et donc avec la décharge. Le mouvement du piston 2 est donc automa- tiquement arrêté par suite des conditions hydrauliques particu- lières du circuit. Au cas o le secteur 4 poursuivrait encore son déplacement angulaire dans le sens des aiguilles d'une montre par suite d'une action de braquage manuelle appliquée à la vis 10, lorsque la calotte 44 s'est déplacée de toute la course permise par le jeu "S", elle ne peut plus se déplacer ensuite à cause de la butée mécanique du corps 43 sur l'épaulement annulaire 49. Le mouvement du piston 2 est donc ainsi bloqué à la suite de conditions mécaniques qui garantissent la sécurité d'arrêt en position de fin de course. On voit donc que le dispositif de fin de course suivant l'invention a une action d'arrêt du piston 2 aussi bien par voie hydraulique que par voie mécanique, ce qui donne le maximum de garanties pour qu'aucun dommage ne soit causé aux organes de braquage dans les positions de braquage maximal En outre, ce dispositif rend inutiles les dispositifs mécaniques de fin de course extérieurs classiques. Un fonctionnement similaire a lieu lorsque le piston 2 se déplace vers la gauche en se référant aux dessins. Lorsqu'est atteinte la position de fin de course, le logement sphérique 54 du secteur 4 vient en prise avec la calotte sphérique 44 de l'organe à soupape de gauche, ce qui donne des conditions de fonctionnement analogues à celles qui ont été décrites précédemment. Etant donné que dans les conditions que l'on considère maintenant, la chambre 7 est sous pression et la chambre 6 est reliée à la décharge, le volume 17 est également relié à la décharge par l'intermédiaire du passage 16. Lors de l'ouverture du siège de soupape 35 de l'organe de soupape de gauche, le fluide sous pression de la -9- chambre 7 peut aller dans le volume 17 et donc s'écouler à la décharge par les conduits 25, 24, 23, l'élargissement 20, le passage diamétral 40, le tronçon axial 33 et l'autre passage diamétral 45. Par suite de la structure et du fonction- nement des organes à soupape de fin de course représentés, il est clair que ceux-ci peuvent être réglés de façon purement mécanique avant même que les composants hydrauliques du circuit soient montés sur les véhicules et que le moteur soit en fonc- tionnement. En fait, le réglage de ces organes est obtenu uniquement par la mise en position axiale correcte du fourreau 31 dans les perçages 19 et 20 après avoir mis le sec- teur 4 dans les positions respectives de déplacement mécanique maximal admissible et en mettant en contact la calotte 44 de l'organe à soupape de gauche et de l'organe à soupape de droite avec les logements 55 et 54 du secteur 4. -10 REVENDICATIONS ) Dispositif de fin de course pour direc- tion hydraulique assistée, comportant un cylindre ( 1) dans lequel est monté pour coulisser de façon étanche un piston ( 2) définissant deux chambres de travail opposées ( 6,7), un distri- buteur ( 8) pour envoyer du fluide hydraulique sous pression dans l'une ou l'autre des chambres opposées et relier en mpme temps à la décharge la chambre non alimentée en fluide sous pression, un arbre ( 5) pour commander le braquage des roues directrices d'un véhicule, un secteur denté ( 4) calé sur cet arbre et engrenant avec une crémaillère ( 3) pratiquée sur le corps du piston pour transmettre les déplacements rectilignes du piston à l'arbre de braquage et les convertir en déplacements angulaires correspondants, ainsi qu'une vis ( 10) disposée axia- lement dans une cavité ( 9) du piston et engrenant, par liaison réversible, avec un organe taraudé ( 11) monté sur une extrémité du piston avec possibilité de rotation limitée pour la commande du distributeur, l'extrémité libre ( 14) de cette vis sortant en direction axiale et de façon étanche du cylindre pour assurer la liaison avec un organe de manoeuvre caractérisé en ce qu'il comporte deux organes à soupape ( 35,36) insérés dans des conduits respectifs de décharge de fluide sous pression, ( 23,24,25) logés dans la paroi ( 26,27; du corps ( 1) du cylindre et disposés su 1- les côtés du secteur denté, ( 4)-ces organes à soupape étant nor- malement maintenus en position de fermeture par un ressort ( 37) à charge prédéterminée supérieure à la pression de fonction- nement maximale dans les chambres ( 6,7) du cylindre, ainsi que des tiges de manoeuvre respectives ( 41) reliées par une extrémité à l'organe à soupape correspondant et pénétrant par l'autre ex- trémité à l'intérieur du corps du cylindre en liaison d'engrène- ment avec les flancs du secteur denté quand celui-ci est déplace dans un sens ou dans le sens opposé lorsque les positions de braquage maximal sont atteintes, ces tiges de manoeuvre étant déplaçables en direction axiale d'une distance prédéterminée en opposition du ressort. -11- ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes à soupape sont respectivement disposés dans des fourreaux tubulaires ( 31) munis d'un filetage ( 30) sur au moins une partie de leur paroi extérieure, ce file- tage engrenant avec un taraudage ( 29) pratiqué dans des perçages respectifs ( 19,20) de la paroi du corps du cylindre. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'extrémité libre de chaque tige de manoeuvre ( 41) pénétrant à l'intérieur du corps du cylindre est munie d'une calotte sphérique oscillante ( 44), les flancs du secteur denté étant iminis de logements corres- pondants ( 54,55) avec une surface conjuguée de celle de la calotte.