Brevet FR2514433A1 — publié le 19830415

DISTRIBUTEUR ROTATIF HYDRAULIQUE L'invention concerne un distributeur rotatif hydraulique du type centre fermé, utilisable notamment dans un système de direc- tion assistée d'un véhicule automobile et dont la structure se prête à une industrialisation particulièrement bon marché. Un système de servodirection à centre fermé représente, généralement, un investissement plus élevé qu'un système comparable à centre ouvert dans la mesure o il nécessite un accumulateur de fluide sous pression, chargé en permanence par la pompe, pour alimenter le distributeur En revanche, la consommation d'énergie est moindre pen- dant l'utilisation, notamment en conduite sur route ou autoroute, de sorte que cette solution peut néanmoins être avantageuse, surtout lorsque les composants du système et notamment le distributeur peuvent être produits à moindre coût Le distributeur rotatif selon l'invention a été conçu dans cet esprit En particulier, on a cherché à éviter tout usinage de la surface interne de l'élément de distributeur externe en forme de manchon; les éléments de distribution portés par ce manchon étant uniquement constitués d'orifices radiaux et de gorges annulaires externes. Plus précisément, l'invention concerne donc un distributeur rotatif hydraulique notamment pour système de direction assistée à centre fermé dans un véhicule automobile, du type comportant deux éléments de distributeur munis de parties cylindriques coaxiales montées en rotation dans un bottier fixe, respectivement un élément de distributeur externe comportant un alésage axial et un élément de distributeur interne monté tournant dans ledit alésage et susceptible d'une rotation relative par rapport audit élément de distributeur externe de part et d'autre d'une position relative neutre, du type dans lequel ledit élément de distribu- teur externe comporte au moins un orifice d'alimentation débouchant dans ledit alésage et communiquant extérieurement avec un agencement de rac- cordement à une source de fluide sous pression et au moins un orifice de distribution débouchant dans ledit alésage et communiquant extérieure- ment avec un agencement de raccordement à une chambre d'un vérin d'assis- tance et dans lequel la surface externe dudit élément de distributeur interne est munie notamment de gorges d'alimentation longitudinales, caractérisé en ce que, dans ladite position neutre, ledit orifice d'ali- mentation est obturé par une portion de la surface externe dudit élément de distributeur interne délimitée par deux gorges d'alimentation précitées et que celles-ci sont réunies par au moins une gorge circonférentielle. Selon un mode de réalisation préféré, on prévoit deux gorges circonférentielles réunissant respectivement les extrémités axiales de toutes les gorges d'alimentation Ainsi, le réseau d'alimentation cons- titué par les gorges d'alimentation et les gorges circonférentielles de liaison n'est mis en communication avec la haute pression qu'au-delà d'un certain décalage angulaire de part et d'autre de ladite position relative neutre, lorsque l'amorce d'une communication s'établit entre le ou les orifices d'alimentation et une ou plusieurs des gorges d'ali- mentation longitudinales C'est par l'intermédiaire de ce réseau d'ali- mentation que la haute pression est transmise à un ou plusieurs orifices de distribution, c'est-à-dire à au moins l'une des chambres du vérin d'assistance. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails et avan- tages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description à suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe partielle d'un distribu- teur rotatif selon l'invention, la source de fluide sous pression et le vérin d'assistance étant également illustrés schématiquement; la Figure 2 est une coupe II-II de la Figure 1; la Figure 3 est une vue développée des deux éléments de distributeur avec notamment une vue schématique en coupe de l'élément de distributeur externe coopérant avec le bottier fixe du distributeur; et la Figure 4 est une vue analogue à la Figure 3 représentant un autre mode de réalisation d'un distributeur conforme à l'invention, utilisable en liaison avec un vérin dissymétrique. En ce référant aux Figures 1 à 3, on a représenté un distri- buteur 11 comportant un boîtier fixe 12 d'o font saillie un arbre d'en- trée 13 destiné à être couplé à la colonne de direction du véhicule, et un arbre de sortie 14 muni d'un pignon 15 en prise avec la crémaillère (non représentée) du véhicule Le vérin d'assistance 16 mécaniquement couplé à cette crémaillère est du type symétrique et ses chambres 17 a, 17 b sont respectivement alimentées par des sorties (non représentées) du distributeur 11, via les conduits respectifs 18 a, 18 b Le boîtier 12 renferme deux éléments de distributeur munis de parties cylindriques coaxiales, respectivement un élément de distributeur interne 20 et un élément de distributeur externe 21 Ce dernier est matérialisé par une portion cylindrique élargie de l'arbre de sortie 14; il est monté en rotation dans un alésage 22 du boîtier 12 De façon classique, l'élé- ment de distributeur externe 21 comporte un alésage axial 24 formant le palier dans lequel l'élément de distributeur interne 20 est monté en rotation Celui-ci est couplé à l'arbre d'entrée 13 par l'intermnédiaire d'un système d'articulation composé d'un axe 25 logé dans un espace interne 26, axial, de l'élément 20 et relié respectivement par ses deux extrémités à l'arbre d'entrée 13 et à l'élément de distributeur au moyen de deux goupilles perpendiculaires 27 et 28 L'espace interne 26 comnunique avec un réservoir de fluide hydraulique 30 ou bâche par l'intermédiaire notamment d'un embout de sortie non visible sur les dessins et d'un conduit 33 Plusieurs agencements de raccor- dement sont définis par la coopération de l'élément de distributeur 21 et du boîtier 12 On distingue deux agencements de raccordement aux chambres 17 a et 17 b du vérin 16, constitués chacun par un embout du bottier 12 (non visible sur les dessins) auquel est raccordé un conduit 18 a ou 18 b et par un passage annulaire correspondant 35 a ou 35 b défini entre la surface externe de l'élément de distributeur 21 et l'alésage 22, ce passage annulaire étant en communication permanente avec l'em- bout correspondant De façon analogue, un agencement de raccordement comportant un embout non visible sur les dessins et un passage annu- laire 36 défini entre la surface externe de l'élément de distributeur 21 et l'alésage 22, permet le branchement d'une source de fluide sous pression 34, par l'intermédiaire d'un conduit 34 a La source de fluide 34 est dans la pratique constituée par un accumulateur chargé par une pompe 39 qui prélève le fluide hydraulique dans le réservoir 30 Les éléments de distributeur 20 et 21 sont munis d'orifices et de gorges assurant la distribution du fluide sous pression en réponse à une rotation relative des deux éléments de distributeur de part et d'autre d'une position relative neutre Sur les dessins, les éléments de dis- tributeur sont représentés dans cette position relative neutre. Plus précisément, l'élément de distributeur externe 21 com- porte trois orifices d'alimentation 37, décalés de 1200 les uns par rapport aux autres, débouchant dans l'alésage 24 et communiquant exté- rieurement en permancence avec le passage annulaire 36 ainsi que deux groupes (distingués par les indices a et b) d'orifices de distribution 38 a ou 38 b,débouchant dans l'alésage 24 et communiquant extérieurement en permancence avec les passages annulaires 35 a et 35 b, respectivement. Chaque groupe comporte trois orifices de distribution décalés angulairement de 1200 les uns par rapport aux autres Tous les orifices 37 et 38 sont de simples perçages à contour circulaire et on notera l'usinage extrêmement simple du manchon formant l'élément de distributeur 21 puisque celui-ci ne com- porte que quelques gorges annulaires extérieures définissant les passages et 36 et quelques perçages radiaux matérialisant les orifices 37 et 38. Selon l'invention, les orifices d'alimentation 37 coopèrent avec des gorges d'alimentation longitudinales 40 pratiquées à la surface externe de l'élément de distributeur interne 20 Plus précisément, chaque orifice d'alimentation 37 est obturé, dans ladite position neutre, par une portion de la surface externe dudit élément de distributeur irterne délimitée par deux gorges d'alimentation 40 précitées et des gorges circonférentielles 41 réunissent toutes les gorges d'alimentation 40. Dans le mode de réalisation décrit, on a prévu deux gorges circonféren- tielles 41 réunissant respectivement les extrémités axiales des gorges d'alimentation 40 Chaque gorge circonférentielle 41 est en partie occu- pée par un joint annulaire 42 limitant les fuites de fluide sous pression vers les extrémités axiales du distributeur D'autre part, chaque orifice de distribution 38 a ou 38 b est partiellement obturé par une portion de la surface externe de l'élément de distributeur interne 20 située entre une gorge d'alimentation 40 précitée et un agencement de décharge qui, dans l'exemple décrit, est constitué par un simple trou circulaire 45 a ou 45 b débouchant dans l'espace interne 26 de l'élément de distributeur 20, dans lequel se trouve logé l'axe 25, cet espace interne 26 communiquant avec le réservoir 30 comme indiqué ci-dessus Dans la position neutre précitée, chaque orifice de distribution 38 communique avec le trou de décharge 45 qui lui correspond de sorte que les deux chambres 17 a et 17 b du vérin 16 soient en communication avec le réservoir 30 Chaque orifice d'alimenta- tion 37 peut comporter un épaulement interne 50 formant le siège d'un clapet 51 destiné à limiter les fuites de fluide sous pression le long de la surface de l'alésage 24 lorsque les éléments de distributeur 20 et 21 sont en position relative neutre Pour ce faire, le clapet 51 est prolongé dans la direction de l'élément de distributeur 20 par un tige 52- engagée dans une creusure conique pratiquée à la surface de l'élément de distributeur interne, cet agencement est illustré en particulier à la Figure 2. Le fonctionnement est des blus simoles et découle avec évidence de la description qui précède Lorsque les éléments de distributeur occu- 14433 pent leur position relative neutre, le vérin 16 ne transmet aucune force d'assistance à la timonerie de direction du véhicule puisque ses deux chambres 17 a et 17 b sont en communication avec le réservoir 30 via les orifices de distribution 38 et les trous de décharge 45, l'écoulement du fluide sous pression en provenance de l'accumulateur 34 étant empê- ché par les clapets 51 et aussi par le fait que les rainures 40 sont espacées à la fois des orifices d'alimentation 37 et des orifices de dis- tribution 38 Lors d'un braquage, il se produit un décalage angulaire dans un sens ou dans l'autre entre les éléments de distributeur 20 et 21 Quel que soit le sens de rotation, l'ensemble du réseau d'alimentation cons- titué par les gorges 40 et 41 est mis sous pression et l'un des groupes d'orifices de distribution 38 a ou 38 b est mis en communcation avec ce réseau Il en résulte une augmentation de pression dans l'une des cham- bres du vérin, c'est-à-dire un effort d'assistance transmis à la crémail- lère de direction-des roues. Dans le mode de réalisation de la Figure 4, les éléments de structure analogues portent les mêmes références alphanumériques augmentées de 100 Ce mode de réalisation convient pour un vérin disymétrique 116 dans lequel la surface utile du piston 150 du côté de la chambre 117 a est moitiée de la surface utile du côté de la chambre 117 b Dans ces con- ditions, l'accumulateur 134 est relié en permanence à la fois au passage annulaire 136 et à la chambre 117 a du vérin, tandis que le distributeur ne comporte plus qu'un seul groupe d'orifices de distribution 138 b, sus- ceptibles d'établir la commufiiction avec la chambre 117 b du vérin Le réseau d'alimentation constitué par les gorges 140 et 141 est identique à celui du mode de réalisation précédent, chaque orifice d'alimentation 137 débouchant entre deux rainures 140 dans la position relative neutre précitée En revanche, l'agencement de décharge est modifié puisque chaque orifice de distribution est susceptible d'être mis en communication avec une rainure longitudinale 151 pratiquée dans l'élément de distributeur interne et dont le fond est percé en 152 pour communiquer avec l'espace interne de l'élément de distributeur interne 120 Dans la position neutre, les orifices de distribution 138 b ne communiquent ni avec les gorges 140 ni avec les gorges 151; les variations de volume de la chambre 117 b du vérin 116 pour de faibles décalages angulaires des éléments de distributeur de part et d'autre de la position relative neutre, sont compensées par l'écoulement de fuites du fluide sous pression qui s'établit entre la surface externe de l'élément de distributeur interne 120 et la surface interne de l'élément de distributeur externe 121 Une autre différence de structure par rapport au mode de réalisation précédent réside dans le fait que les joints d'étanchéité axiale 42 sont remplacés par des rainures cir- conférentielles de décompression 155 ménagées au voisinage des gorges circonférentielles 141 et de part et d'autre du réseau d'alimentation cons- titué par ces dernières et les gorges longitudinales 140. En fonctionnement et lorsque les éléments de distributeur 120 et 121 sont en position relative neutre, la chambre 117 b du vérin 116 est isolée alors que la pression de l'accumulateur 134 s'établit à l'intérieur de la chambre 117 a Une pression de moitié s'établit donc dans la chambre 117 b étant donné le rapport des sections efficaces des deux faces du pis- ton 150 Un équilibre s'établit donc et le vérin 116 ne transmet aucun effort d'assistance Lors d'un braquage, les orifices 138 b sont mis en communication soit avec des rainures 140 soit avec des rainures 141; la pression dans la chambre 117 b a donc tendance à -croître vers la pres- sion nominales de l'accumulateur 134 ou à décroître lorsque ladite cham- bre est mise en communication avec l'agencement de décharge Le piston se déplace donc dans une direction ou dans l'autre pour fournir l'ef- fort d'assistance souhaité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation des distributeurs qui viennent d'lêtre décrits, mais comprend tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre-des revendications qui suivent. 251 4433 REVEMDICATIONS 1 Distributeur rotatif hydraulique, notamment pour système de direction assistée à centre fermé dans un véhicule automobile, du type comportant deux éléments de distributeur ( 20, 21) munis de parties cylindriques coaxiales montées en rotation dans un boitier ( 12) fixe, respectivement un élément de distributeur externe ( 21) comportant un alésage axial ( 24) et un élément de distributeur interne ( 20) monté tour- nant dans ledit alésage et susceptible d'une rotation relative par rap- port audit élément de distributeur externe de part et d'autre d'une po- sition relative neutre, du type dans lequel ledit élément de distributeur externe ( 21) comporte au moins un orifice d'alimentation ( 37) débouchant dans ledit alésage (Q 4) et communiquant extérieurement avec un agencement de raccordement ( 36) à une source de fluide sous pression ( 34) et au moins un orifice de distribution ( 38) débouchant dans ledit alésage et communiquant extérieurement avec un agencement de raccordement ( 35) à une chambre d'un vérin d'assistance ( 16) et dans lequel la surface externe dudit élément de distributeur interne ( 20) est munie notamment de gorges d'alimentation ( 40) longitudinales, caractérisé en ce que, dans ladite position neutre, ledit orifice d'alimentation ( 37) est obturé par une portion de la surface externe dudit élément de distributeur interne déli- mitée par deux gorges d'alimentation ( 40) précitées et que celles-ci sont réunies par au moins une gorge circonférentielle ( 41). 2 Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en-ce que ladite gorge circonférentielle ( 41) réunit d'autres gorges d'alimen- tation ( 40) analogues. v 3 Distributeur selon la revendication 2, caractérisé par deux gorges circonférentielles ( 41) réunissant respectivement les extré- mités axiales desdites gorges d'alimentation. 4 Distributeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans ladite position relative neutre, ledit ori- fice de distribution ( 38) est au moins partiellement obturé par une por- tion de la surface externe dudit élément de distributeur interne ( 20) située entre une gorge d'alimentation ( 40) précitée et un agencement de décharge ( 45). Distributeur selon la revendication 4, dans lequel ledit élément de distributeur interne ( 120) comporte une partie tubulaire dont l'espace interne est destiné à être relié à un réservoir de fluide, carac- térisé en ce que ledit agencement de décharge comporte une rainure longi- 4433 tudinale ( 151) pratiquée dans ledit élément de distributeur interne et dont le fond est percé ( 152) pour communiquer avec ledit espace interne. 6 Distributeur selon la revendication 4, dans lequel ledit élément de distributeur interne ( 20) comporte une partie tibulaire dont l'espace interne ( 26) est destiné à être relié à un réservoir de fluide, caractérisé en ce que ledit agencement de décharge comporte un trou cir- culaire ( 45) pratiqué dans ledit élément de distributeur interne et dé- bouchant dans ledit espace interne. 7 Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caracté- risé en ce que ledit élément de distributeur externe ( 21) comporte deux ou deux groupes(a, b)distincts d'orifices de distribution ( 38 a, 38 b) précités, communiquant extérieurement et respectivement avec deux agence- ments de raccordement ( 35 a, 35 b) aux deux chambres d'un vérin d'assistance ( 16) et en ce que lesdits orifices de distribution ( 38) sont en communi- cation avec ledit agencement de décharge ( 45) dans ladite position rela- tive neutre. 8 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caracté- risé par des rainures circonférentielles de décompression ( 155) ménagées au voisinage des gorges circonférentielles ( 141) précitées.