Brevet FR2519402A1 — publié le 19830708

DISTRIBUTEUR ROTATIF POUR SERVOMECANISME HYDRAULIQUE L'invention concerne un distributeur rotatif pour servomé- canisme hydraulique et plus particulièrement un nouvel agencement des ouver- tures et cavités pratiquées dans celui-ci pour définir le circuit de dis- tribution. On connaît différents types de distributeur rotatif pour servomécanisme hydraulique, principalement conçus pour équiper un système de servodirection d'une automobile Un tel distributeur se compose essen- tiellement de deux éléments de distributeur comportant chacun des parties tubulaires cylindriques et coaxiales, montées en rotation dans un boîtier fixe L'élément de distributeur externe ou stator, comporte un alésage axial servant de palier à l'élément de distributeur interne ou rotor Ces éléments de distributeur comportent des ouvertures et cavités définissant un circuit de circulation de fluide destiné à être connecté d'une part entre une source de fluide et un réservoir de fluide et d'autre part à au moins une chambre d'un vérin d'assistance mécaniquement couplé à la timonerie de direction des roues du véhicule Les ouvertures et cavités précitées com- portent des passages à section variable définis dans les surfaces cylindriques de contact des éléments de distributeur Le distributeur de ce type le plus classique comporte une série de rainures longitudinales réparties régulière- ment à la surface externe de l'élément de distributeur interne et des rai- nures longitudinales réparties régulièrement à la surface interne du l'élé- ment de distributeur externe Ces rainures longitudinales sont décalées de façon que leur bords coopèrent pour définir les passages à section variable définis ci-dessus, la section de ces passages variant en fonction d'une ro- tation relative limitée d'un élément de distributeur par rapport à l'autre, de part et d'autre d'une position relative neutre définie généralement par l'état de repos d'une barre de torsion reliée par ses extrémités auxdits éléments de distributeur externe et interne, respectivement Plus récemment on a proposé un distributeur dans lequel les rainures longitudinales de l'élément de distributeur externe étaient remplacées par des perçages borgnes diamétraux pratiqués à intervalles réguliers, de façon que chaque perçage définisse dans l'élément de distributeur externe à la fois un orifice tra- versant et un évidement, respectivement opposés et positionnés en regard de portées lisses de l'élément de distributeur interne entre des bords ad Jacents de deux rainures voisines, dans ladite position neutre Cet agencement du circuit de distributeur s'est révélé donner toute satisfaction sur le plan du fonctionnement du servomcanisme lui-mêmê mais la réalisation des per- çages borgnes précités s'est révélée délicate en raison du mauvais guidage du foret au moment o celui-ci commence à pratiquer l'évidement précité à la surface interne de l'élément de distributeur externe. L'invention propose un nouvel agencement du circuit de dis- tribution présentant des caractéristiques de fonctionnement équivalentes mais pour lequel les problèmes de fabrication évoqués ci-dessus ne se posent plus. L'idée de base de l'invention consiste à transférer les trous borgnes à la surface externe de l'élément de distributeur interne ou rotor, o ils sont beaucoup plus faciles à réaliser avec la précision de position- nement requise. Dans cet esprit, l'invention concerne donc principalement un distributeur rotatif de fluide hydraulique pour servomécanisme, notamment pour système de direction assistée dans un véhicule automobile, du type com- portant deux éléments de distributeur munis de parties cylindriques coaxiales, respectivement un élément de distributeur externe et un élément de distribu- teur interne monté tournant dans un alésage axial dudit élément de distri- buteur externe et susceptible d'une rotation relative limitée par rapport à ce dernier, de part et d'autre d'une position relative neutre, dans lequel ces éléments de distributeur comportent des ouvertures et cavités définis- sant un circuit de circulation de fluide connectable à une source de fluide et à un réservoir de fluide d'une part ainsi qu'à au moins une chambre d'un vérin d'assistance d'autre part, lequel circuit comporte des passages à sec- tion variable définis dans les surfaces cylindriques de contact desdits éléments de distributeur, caractérisé en ce que lesdits passages à section variable sont matérialisés par: un nombre pair de rainures longitudinales fermées à leurs extrémités axiales, connues en soi, réparties régulièrement à la surface interne de l'élément de distributeur externe; et des alésages pratiqués radialement à intervalles réguliers dans l'élément de distributeur interne et positionnés en regard de portées lisses dudit élément de distributeur externe entre les bords adjacents de deux rainures 19402 voisines, dans ladite position neutre Au moins certains alésages sont borgnes pour définir les évidements mentionnés ci-dessus susceptibles de mettre en communication deux rainures adjacentes de l'élément de distribu- teur externe. A partir de cette structure de base, plusieurs modes de réa- lisation sont possibles selon que l'on fasse communiquer la pompe et le ré- servoir avec les rainures de l'élément de distributeur externe ou avec les alésages de l'élément de distributeur interne. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un distributeur conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et fait en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un distribu- teur conforme à l'invention; la figure 2 est une coupe II-II des éléments de distribu- teur du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un autre mode de réalisation d'un distributeur conforme à l'invention; la figure 4 est une coupe IV-IV des éléments de distribu- teur du dispositif de la figure 3; la figure 5 est une coupe V-V des éléments de distributeur du dispositif de la figure 3; et la figure 6 est une coupe VI-VI des éléments de distribu- teur du dispositif de la figure 3. Le dispositif représenté aux figures 1 et 2 comporte un élé- ment de distributeur externe 11, cylindrique, terminé par une portion d'en- grenage 12 coopérant avec la crémaillère 12 a du système de direction d'un véhicule automobile et un élément de distributeur interne 13 dont une partie cylindrique est montée en rotation dans un alésage axial 14 de l'élément de distributeur 11 Ce dernier est lui-même monté en rotation dans un boîtier fixe 15 venu de matière avec le boîtier de la crémaillère 12 a Un joint annulaire d'étanchéité 18 marque la séparation entre le logement du distri- buteur et celui de la crémaillère Un roulement à billes 19 est intercalé entre la surface externe de l'élément de distributeur 13 et la surface in- terne du bottier 15 Ses deux cages coopèrent respectivement avec des épau- lements dudit bottier et dudit élément de distributeur interne de façon à définir le positionnement axial de ce dernier Un joint d'étanchéité 20 19402 renforcé par une coupelle annulaire métallique 21 est également monté entre la surface interne du bottier 15 et la surface externe de l'élément de dis- tributeur 13 de sorte que la partie terminale 22 de ce dernier fait saillie au-delà de l'ouverture du bottier 15 La partie terminale 22 est destinée à être reliée à la colonne de direction du véhicule Une barre de torsion 23 est logée à l'intérieur d'une cavité axiale 24 de l'élément de distribu- teur interne 13 Cette barre de torsion est reliée par une de ses extrémités à l'élément de distributeur externe 11, par l'intermédiaire d'une goupille 26 et par son autre extrémité 27 à l'élément de distributeur 13 par l'inter- 0 médiaire d'une goupille 28 L'état de repos de la barre de torsion 23 défi- nit une position relative neutre entre les deux éléments de distributeur. Le bottier 15 comporte un orifice de raccordement à une source de fluide 29 (une pompe non représentée),un orifice de raccordement à un réservoir de fluide 30 et deux orifices de raccordement à un vérin 31, 32 L'orifice 29 communique avec un passage annulaire 33 défini entre la surface externe de l'élément de distributeur 12 et la surface interne du boîtier 15 tandis que les orifices de raccordement 31 et 32 communiquent respectivement avec des espaces annulaires 34 et 35 définis de la même façon de chaque côté de l'espace annulaire 33 L'orifice de raccordement 30 communique avec la cavité axiale 24 par l'intermédiaire d'un passage annulaire 37 défini entre le bottier et l'élément de distributeur 11 et de perçages 36 pratiqués radialement dans ce dernier Les orifices de raccordement 29, 30, 31 et 32 constituent les entrées-et les sorties d'un circuit de circulation de fluide constitué par des ouvertures et cavités définies dans les éléments de dis- tributeur 11 et 13 Des joints annulaires 38 disposés à la surface externe de l'élément de distributeur 11 assurent une séparation étanche entre les passages annulaires 33, 34, 35 et 37 Ce circuit comporte des passages à section variable définis dans les surfaces cylindriques de contact des élé- ments de distributeur 11 et 13 Comme le montre la figure 2, ces passages à section variable sont matérialisés par: six rainures longitudinales 40 a, 40 b fermées à leurs extré- mités axiales réparties régulièrement à la surface interne (c'est-à-dire le long de l'alésage axial 14) de l'élément de distributeur externe, et des alésages 44, 45 pratiqués radialement à intervalles réguliers dans l'élément de distributeur interne et positionnés en regard de portées lisses 46 de l'élément de distributeur externe 11 entre les bords adjacents de deux rainures voisines 40, dans la position neutre représentée. 19402 On compte trois alésages borgnes 45 tandis que les trois alésages 44 sont prolongés jusqu'à la cavité axiale 24 par des perçages d'évacuation 47. Les alésages 44 et 45 sont régulièrement alternés à la surface de l'élément de distributeur 13 et leurs axes sont coplanaires,sensiblement en regard du passage annulaire 33 Les alésages borgnes 45 sont en regard de portées lisses 46 sur lesquelles débouchent respectivement des orifices 48 communi- quant avec le passage annulaire 33, c'est-à-dire avec les moyens de raccor- dement à la source de fluide précitée Les rainures 40 a et 40 b sont elles aussi alternées circonférentiellement et respectivement en communication avec les passages annulaires 34 et 35, par l'intermédiaire de trous respec- tifs 41 a, 41 b pratiqués radialement dans l'élément de distributeur externe 11 en regard de ces passages annulaires. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, les alésages 44 au moins,ont des diamètres différents pour définir des pas- sages à fermeturessuccessives en fonction de la rotation relative dans un sens donné d'un élément de distributeur par rapport à l'autre C'est en effet la fermeture des passages à section variable définis par la coopération de ces alésages et des rainures 40 voisines qui conditionne la caractéristique du distributeur D'autre part, une restriction d'écoulement anti-cavitation peut avantageusement être agencée dans le trajet d'écoulement compris entre l'ouverture de l'alésage 44 a de plus grand diamètresituée au niveau des surfaces cylindriques de contact des deux éléments de distributeur et les moyens de raccordement au réservoir, notamment la cavité axiale 24 Cette restriction d'écoulement peut par exemple être matérialisée par une bague 50 montée à force dans le passage 47 qui prolonge l'alésage 44 a Cette restric- tion d'écoulement permet de lutter efficacement contre le bruit résultant des phénomènes de cavitation qui pourraient prendre naissance aux pressions de fonctionnement élevées. Le fonctionnement est classique Dans la position neutre représentée, le fluide introduit par les trois o 8 pénètre dans les alésages borgnes 45 correspondants et se répartit de façon égale entre les rainures 40 a et 40 b avant d'être évacué par les alésages 44, les perçages d'évacuation 47 ela cavité axiale 24 jusqu'au réservoir (non représenté) con- necté à l'orifice 30 du boîtier Si l'utilisateur imprime une légère rotation à l'élément de distributeur interne 13, à l'encontre de la-force de réaction exercée par la barre de torsion, le décalage angulaire se traduit par une restriction de la section de passage entre les rainures 40 a et les alésages 44 d'une part et les rainures 40 b et les alésages 45 d'autre part Il en découle une-rapide montée en pression dans ces rainures qui se communique à une des chambres du vérin d'assistance de l'installation de servodirection. Les figures 3 à 6 illustrent un second mode de réalisation d'un distributeur conforme à l'invention Dans ces figures, les éléments de structure analogues portent les mêmes références numériques augmentées de 100 Ce mode de réalisation se distingue du précédent par le fait que les alésages pratiqués dans l'élément de distributeur interne sont tous borgnes et répartis en deux groupes G 1 et G 2 décalés axialement à la sur- face de l'élément de distributeur interne 113, les alésages borgnes de chaque groupe ayant leurs axes situés dans un même plan en regard des pas- sages annulaires 134 et 135,respectivement Les alésages borgnes du groupe G 1 sont visibles sur la figure 4 tandis que ceux du groupe G 2 sont visibles sur la figure 5 Parmi les six alésages borgnes du groupe G 1, trois alésages 151 a,décalés entre eux de 1200, sont en regard de portées lisses de la sur- face interne de l'élément de distributeur externe 111 sur lesquelles débouchent des orifices 152 a respectifs communiquant avec le passage annulaire 134. Les trois autres alésages borgnes 153 a du groupe G 1 également décalés entre eux de 1200 sont simplement positionnés en regard des autres portées lisses de l'élément de distributeur externe 111 délimitées entre deux rainures longitudinales adjacentes 160 a, 160 b De m&me, trois alésages borgnes 151 b du groupe G 2 décalés entre eux de 1200, sont en regard de portées lisses de l'élément de distributeur externe 111 sur lesquelles débouchent des orifices 152 b communiquant avec l'espace annulaire 135 Les alésages borgnes 151 b sont décalés de 600 par rapport aux alésages borgnes équivalents 151 a. Trois autres alésages borgnes 153 b du groupe G 2, décalés entre eux de 1200, règlent respectivement la communication entre deux rainures longitudinales voisines 160 a, 160 b de l'élément de distributeur externe 111 Comme le montre la figure 6, les rainures longitudinales 160 a communiquent avec l'espace annulaire 133 par l'intermédiaire de perçages 161 pratiqués radia- lement dans l'élément de distributeur externe 111 tandis que les rainures longitudinales 160 b sont en regard de perçages d'évacuation 147 pratiqués radialement dans l'élément de distributeur interne 113 et débouchant dans la cavité axiale 124 de celui-ci Ainsi, les rainures 160 a communiquent avec la source de fluide (non représentée) connectée à l'orifice de raccor- dement 129 tandis que les rainures longitudinales 160 b communiquent avec le réservoir de fluide (non représenté) par l'intermédiaire des perçages d'éva- cuation 147, de la cavité 124, des perçages 136, du passage annulaire 137 et de l'orifice de raccordement 130. Le fonctionnement est exactement le même que précédemment bien que les rôles des rainures longitudinales et des alésages soient in- versés. Bien entendu, les alésages borgnes 151,au moins,de chaque groupe G 1 et G 2 ont des diamètres différents pour déterminer la caractéris- tique voulue du distributeur On peut également prévoir une restriction d'écoulement dans le perçage d'évacuation 147 qui communiquent avec la rai- nure longitudinale 160 b située entre les deux alésages borgnes 151 a, 151 b de plus grand diamètre. Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus, on pourrait obtenir la caractéristique voulue du distributeur avec des alésages de même diamètre mais des rainures longitudinales de largeurs différentes. C'est dire que l'invention couvre tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 Distributeur rotatif hydraulique pour servomécanisme, notamment pour système de direction assistée dans un véhicule automobile, du type comportant deux éléments de distributeur ( 11, 13) munis de parties cylindriques coaxiales, respectivement un élément de distributeur externe ( 11) et un élément de distributeur interne ( 13) monté tournant dans un alé- sage axial ( 14) dudit élément de distributeur externe et susceptible d'une rotation relative limitée par rapport à ce dernier de part et d'autre d'une position relative neutre, dans lequel ces éléments de distributeur comportent des ouvertures et cavités définissant un circuit de circulation de fluide connectable à une source de fluide et à un réservoir de fluide d'une part ainsi qu'à au moins une chambre d'un vérin d'assistance d'autre part, lequel circuit comporte des passages à section variable définis dans les surfaces cylindriques de contact desdits éléments de distributeur, caractérisé en ce que lesdits passages à section variable sont matérialisés par: un nombre pair de rainures longitudinales ( 40 a, 40 b) fer- mées à leurs extrémités axiales, connues en soi, réparties régulièrement à la surface interne de l'élément de distributeur externe, et des alésages ( 44, 45) pratiqués radialement à intervalles réguliers dans l'élément de distributeur interne et positionnés en regard de portées lisses ( 46) dudit élément de distributeur externe entre les bords adjacents de deux rainures voisines dans ladite position neutre. 2 Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits alésages sont pour moitié ( 45) borgnes et pour moitié ( 44) pro- longés jusqu'à une cavité axiale ( 23) dudit élément de distributeur interne ( 13) qui communique avec des moyens de raccordement ( 36, 37, 30) auxdit réservoir de fluide et en ce que lesdits alésages borgnes sont en regard de portées lisses de la surface interne dudit élément de distributeur ex- terne ( 11) sur lesquelles débouchent des orifices ( 48) communiquant avec des moyens de raccordement ( 33, 29) à ladite source de fluide. 3 Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits alésages ( 151, 153) sont tous borgnes et répartis en deux groupes 1 G 2) décalés axialement à la surface dudit élément de distributeur interne ( 113). 4 Distributeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que certains ( 151) des alésages borgnes de chaque groupe (G 1, G 2) sont en regard de portées lisses de la surface interne dudit élément de distribu- teur externe ( 111) sur lesquelles débouchent des orifices ( 152 a, 152 b) 19402 communiquant avec des moyens de raccordement à une chambre dudit vérin d'assistance, respectivement pour chaque groupe et en ce que lesdites rai- nures sont reliées alternativement à( 160 a)des moyens de raccordement à la- dite source de fluide et à( 160 b)des moyens de raccordement audit réservoir de fluide. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites rainures ( 160 b) reliées aux moyens de raccordement audit réser- voir sont en regard de perçages d'évacuation ( 147) pratiqués radialement dans ledit élément de distributeur interne ( 113) et débouchant dans une cavité axiale ( 124) de celle-ci, laquelle cavité communique avec lesdits moyens de raccordement audit réservoir de fluide. 6 Distributeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par des alésages précités de diamètres différents pour définir des passages à fermetures successives en fonction de la dite rotation rela- tive dans un sens donné. 7 Distributeur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une restriction d'écoulement ( 50) anti-cavitation est agencée dans le ou chaque trajet d'écoulement compris entre l'ouverture du ou chaque alésage ( 44 a) de plus grand diamètre située au niveau des surfaces cylindriques de contact précitées et lesdits moyens de raccordement audit réservoir.