Brevet FR2514309A1 — publié le 19830415

DISTRIBUTEUR ROTATIF A REACTION HYDRAULIQUE L'invention concerne un distributeur rotatif à réaction hydraulique, notamment pour équiper un système de servodirection du type "centre fermé" d'un véhicule automobile. On connait différents systèmes de servodirection hydraulique comportant par exemple un distributeur rotatif intercalé entre la colonne de direction et la timonerie d'orientation des roues du véhicule, un vérin d'assistance mécaniquement couplé à ladite timonerie et dont les deux chambres sont alimentées en fluide hydraulique par ledit distributeur, ainsi qu'une source de fluide sous pression. Dans le cas d'un système à "centre fermé", cette source de fluide est constituée par un accumulateur chargé en permanence par une pompe. Quel que soit le type de servodirection choisi, il est nécessaire de restituer au volant un couple de réaction représentatif des conditions de conduite et tenant compte par exemple de la vitesse de braquage des roues.C'est l'objet principal de l'invention de prévoir des moyens associés à un distributeur pour engendrer un couple de rappel au volant évoluant selon une caractéristique prédéterminée en fonction de la pression qui règne à un moment donné dans l'une ou l'autre des chambres du vérin d'assistance. Plus précisément, l'invention concerne donc un distributeur rotatif à réaction hydraulique pour système de servodirection d'un véhicule automobile, notamment du type à "centre fermé", comprenant deux éléments de distributeur cylindriques et coaxiaux, respectivement un premier élément de distributeur destiné à être couplé à l'organe de direction dudit véhicule et un second élément de distributeur destiné à ëtre couplé à la timonerie d'orientation des roues du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de réaction hydraulique agencé entre lesdits premier et second élément de distributeur et comportant un équipage mobile formant piston,monté coulissant dans un alésage pratiqué dans l'un des éléments de distributeur et définissant avec celui-ci une cavité à volume variable, en ce que cette cavité communique avec un conduit de liaison à l'une des chambres dudit vérin et en ce que ledit équipage mobile est mécaniquement couplé à l'autre élément de distributeur par l'intermédiaire d'un ressort de compression, de façon à lui transmettre une force sensiblement proportionnelle à la pression du fluide dans ladite cavité à volume variable sur une certaine plage de valeurs de pression. Cette force engendre un couple de réaction sensible au volant. Pour obtenir la caractéristique voulue du couple de réaction en fonction de la pression régnant dans une des chambres du vérin, on prévoit un moyen limiteur pour sensiblement limiter ladite force à une valeur maximum sur une seconde plage de valeurs de pression au-delà de la première plage citée. Selon un mode de réalisation préféré, le distributeur est équipé de deux dispositifs de réaction du type décrit ci-dessus, réagissant respectivement aux variations de pression dans les deux chambres du vérin d'assistance. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux a la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un distributeur conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe II-II de la fanure 1 et montrant les deux dispositifs de réaction hydraulique ; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle de la partie gauche de la figure 1 - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 et illustre une première variante possible - la figure 5 est une vue analogue à la figure 3 et illustre une seconde variante possible ; et - la figure 6 est un graphe illustrant la caractéristique couple/pression obtenue grâce à un dispositif de réaction hydraulique conforme à l'une des figures 3 à 5. Sur les figures 1 à 3, on a représenté un distributeur hydraulique à "centre fermé" comportant un boitier 11 fixe, un premier élément de distributeur 12 destiné à etre couplé à l'organe de direction du véhicule et un second élément de distributeur 13, prolongé par un arbre de sortie 14 et destiné à etre couplé à la timonerie d'orientation des roues du véhicule. L'arbre de sortie 14 est lui-mëme prolongé par un pignon 15 susceptible de coopérer avec la crémaillère (non représentée) de ladite timonerie.Il est à noter que le premier élément de distributeur t2 désigne en fait tous les organes solidaires en rotation de l'arbre d'entrée 16, à savoir, outre cet arbre d'entrée, un tiroir rotatif 17 monté en rotation à l'intérieur d'un alésage axial 18 de l'élément de distributeur 13 et un axe de liaison 19 s'étendant à l'intérieur d'un per çage axial du tiroir 17 et reliant ce dernier à l'arbre d'entrée 16 au moyen de deux goupilles perpendiculaires 20 et 21. C'est l'arbre d'entrée 16 qui est plus particulièrement destiné à être relié à la colonne de direction (non représentée) du véhicule. De façon classique, l'élément de distributeur 13 et le tiroir 17 comportent des ouvertures et cavités définissant un réseau de distribution intercalé entre une source de pression (non représentée) et les deux chambres du vérin d'assistance (non représenté) de l'automobile.Le second élément de distributeur comporte donc en particulier des éléments de conduit destinés à être mis en communication avec les deux chambres du vérin, pour assurer la distribution. il comporte en outre deux conduits de liaison longitudinaux 25, 26 cornu- niquant respectivement avec les élements de conduit du circuit de distribution destinés à être reliés aux deux chambres du vérin d'assistance. Les conduits 25 et 26 alimentent respectivement deux dispositifs de réaction hydraulique 27 et 28 agencés entre le premier 12 et le second 13 élément de distributeur (voir Figures 2 et 3). Plus précisément, le second élément de distributeur 13 comporte un embrèvement 30 à l'intérieur duquel pivote un palonnier 31 solidaire du premier élément de distributeur 12 (en fait taillé dans l'arbre 26 au voisinage de son extrémité interne) et chaque dispositif de réaction hydraulique 27, 28 comporte un équipage mobile 35, forment piston, monté coulissant dans un alésage 36, pratiqué dans l'élément de distributeur 13 et définissant avec celui-ci une cavité 38 à volume variable, l'équipage mobile étant mécaniquement couplé à l'élément de distributeur 12 par l'intermédiaire d'un ressort de compression 40. Chaque équipage mobile ainsi défini est couplé à l'une des branches 41 ou 42 du palonnier 31. Selon ce premier mode de réalisation, l'équipage mobile 34 se compose de deux parties coaxiales, respectivement un manchon 43 coulissant dans l'alésage 36 et une tige axiale 44 coulissant dans le manchon 43 et prenant appui contre la branche 41 ou 42 du palonnier 31, par l'intermédiaire d'une extrémité arrondie 45. Le ressort 40 est monté entre une extrémité du manchon 43 et un épaulement 46 de la tige 44. La cavité 38 du dispositif de réaction 27 communique avec le conduit 25 par l'intermédiaire notamment d'une gorge annulaire 48 à la surface externe de la tige 44,reliée intérieurement à la cavité par des éléments de conduits 49 pratiqués dans la tige 44 par un passage transversal 50 pratiqué dans le manchon 43 et débouchant extérieurement dans un passage annulaire 51 de l'alésage 36, lequel communique avec le conduit 25 grâce à un trou borgne 52.Lorsque le volume de la cavité 38 est au minimum (ce qui correspond à la situation illustrée à la figure 3 avec le palonnier 31 dans la position neutre et le manchon 43 au voisinage de l'épaulement 55 défini à I'extrémité interne de l'alésage 36) la gorge annulaire 48 et le passage transversal 50 communiquent de sorte que la cavité 38 est reliée au conduit 25, c'està-dire à une chantre du vérin d'assistance. L'agencement de la gorge annulaire 48 et du passage transversal 50 constitue, pour ce mode de réalisation, un moyen limiteur susceptible de limiter sensiblement la force développée par la pression dans la cavité 38(et transmise au palon nier 31 par l'intermédiaire de l'équipage mobile une valeur mox'm m au- delà d'une certaine pression dans la cavité 38. L'agencement du dispositif de réaction hydraulique 28 agissant sur la branche 42 du palonnier 31 est en tout point identique à celui du dispositif de réaction 27 mais il est alimenté par l'intermédiaire du perçage 26 comwlniquant avec l'autre chambre du vérin. Il est à noter à outre que, dans la position relative neutre des deux éléments de distributeur telle qutillustrée sur les dessins, c'est-à-dire lorsque le volume de la cavité 38 de chaque dispositif de réaction est sensiblement au'min'um, les deux ressorts 40 sont pratiquement complètement détendus pour éviter un effet de collage entre le manchon 43 et l'épau- lement 55 au début de l'admission de la pression dans la cavité 38.Ce collage doit être évité pour éliminer tout risque d'à-coups perceptibles au volant, au voisinage de la position relative neutre définie ci-dessus. En conséquence, on prévoit un agencement de rappel en position neutre 60 (Figure 2) des éléments de distributeur 12 et 13. Cet agencement com- porte une bille 61 engagée dans une creusure à double pente 62 de l'élément de distributeur 12 et sollicitée vers celui-ci par un ressort 63 prenant appui contre l'élément de distributeur 13. L'action du ressort sur la bille 61 est dirigée, dans la position neutre, suivant une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de l'élément de distributeur 12 et coupant celui-ci. Ainsi, l'agencement 60 développe un léger couple de rappel au volant pour les faibles angles de décalage angulaire entelesélément de distributeur 12 et 13, en l'absence de distribution, c'est-à-dire en l'absence de pression dans l'une ou l'autre des cavités 38 des dispositifs de réaction 27 et 28. On va maintenant décrire le fonctionnement du distributeur à réaction hydraulique décrit ci-dessus, en référence aux figures 3 et 6. Lorsque l'utilisateur actionne le volant, par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre, on observe une légère rotation de l'élément de distributeur 12 (c1est-à-dire du palonnier 31) dans le sens de la flèche F de la figure 3. Comme mentionné précédemment, pour les faibles décalages angulaires, le distributeur proprement dit n'est pas en fonctionnement, c'est-à-dire qu'aucune pression n'est transmise ni au vérin d'assistance ni à la cavité 38 du dispositif de réaction hydraulique 27. La pression reste donc nulle dans ladite cavité tandis que le couple de réaction C augmente légèrement jusqu'à une valeur C1 sous l'effet de l'agencement de rappel 60 décrit plus haut.Au-delà de ce couple de recentrage C1 le distributeur commence à entrer en action pour un décalage angulaire croissant de l'élément de distributeur 12 par rapport à l'élément de distributeur 13. La pression commence à croître dans la cavité 38 et son action sur la surface d'extrémité du manchon 113 et sur la surface d'extrémité de la tige 44 se traduit par une force qui se répercute sur la branche 41 du palonnier 31 en créant ainsi un couple de rappel proportionnel à l'élévation de pression dans la cavité 38. Ce couple de rappel augmente donc sensiblement linéairement jusqu'à une valeur C2. Pendant ce temps, l'augmentation de volume de la cavité 38 se traduit par un mouvement croisé de la tige 114 par rapport au manchon 43, ce dernier se rapprochant du palonnier 31.Pour une certaine valeur de pression P1 correspondant au couple de rappel C2, la communication entre la gorge annulaire 48 et le passage transversal 50 est interrompue, ce qui isole la cavité 38 du distributeur. Au-delà de ce point de coupure, la force développée sur l'équipage mobile 35 ne varie plus même si la pression délivrée par le distributeur augmente encore jusqu'à une valeur maximum Pmax correspondant à la pression de l'accumulateur dans un système de servodirection à centre fermé.Le couple de rappel reste donc sensiblement limité à la valeur C2 pour la plage de pressions com entre prises P1 et Pma En fait, on observe néanmoins dans la pratique une légère progression du couple de rappeldueà la compression supplémen traire du ressort 40 sous l'effet du déplacement du manchon 43 lorsque le décalage angulaire entre les éléments de distributeur 12 et 13 augmente encore. En se référant à la figure 4, les éléments de structure analogues portent les mêmes références numériques q,utaux figures 1 à 3 augmentées de 100. Selon cette variante simplifiée, l'équipage mobile 135 est un piston unique maintenu au voisinage du fond de l'alésage 136 par le ressort 140 en contact par son autre extrémité avec la branche 141 du palonnier 131, ledit ressort étant néanmoins sensiblement complètement détendu lorsque les éléments de distributeur 112 et 113 occupent leur position relative neutre telle que représentée. Dans cette position le volume de la cavité 138 est donc sensiblement au minimum. Cette dernière est en communication permanente avec le conduit 125, grâce à un trou oblique 165, de sorte que toute variation de pression command6tpar le distributeur se répercute dans la cavité 138.Selon une caractéristique importante de la variante décrite, le moyen - limiteur mentionné cidessus consiste essentiellement en une surface de butée ménagée dans l'élément de distributeur 113 et contre laquelle l'équipage mobile 135 est susceptible de venir en appui lorsque la cavité 138 atteint un certain volume. Dans l'exemple de la figure 4, cette surface de butée est matérialisée par un épaulement interne 166 de l'alésage 136 recevant 1' équipage mobile 135. Ainsi, en fonctionnement, tant que la pression augmente dans la cavité 138 et que le piston 135 est libre de se déplacer à l'intérieur de l'alésage 136, le couple de rappel augmente sensiblement linéairement entre les valeurs C1 et C2, jusqu'à la pression P1 pour laquelle l'équipage mobile 135 entre en contact avec l'épaulement 166. Au-delà de Pl,'l'augmentation depression commandée par le distributeur est dans la cavité 138 jusqu'à la valeur PmaXX ie couple de rappel ressenti au niveau de la colonne de direction cesse d'augmenter sauf par une faible contribution du ressort 140 qui continue à se comprimer pour une rotation supplémentaire du palonnier 131. En se référant à la figure 5 qui représente une autre variante, les éléments de structure analogues portent les mêmes références numériques que sur la figure 4 augmentées de 100. Cette variante se distingue de la précédente par la structure de 1' équipage mobile 235 et la position de la surface de butée avec laquelle il coopère. ,Le piston de 1' équipage mobile est prolongé axialement dans la direction du palonnier 231 par une tige 270 qui traverse une échancrure 271 de la branche 241 du palonnier. Dans ces conditions, la surface de butée 266 est définie de l'autre côté de l'embrèvement 230 par rapport à l'alésage 236 recevant l'équipage mobile. Il va de soi que le palonnier 231 comporte une autre échancrure 271 sur son autre branche (non représentée). Le fonctionnement est exactement le même que pour la variante de la figure 4, le couple C2 correspondant à la pression P1 et etant obtenu lorsque la tige 270 entre en contact avec la surface de butée 266. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits mais comprend 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 à réaction hydraulique pour système de servodirection d'un véhicule automobile, notamment du type à ventre fermé",comprenant deux éléments de distributeur cylindriques et coaxiaux, respectivement un premier élément de distributeur (12) destiné à être couplé à 1' organe de direction du véhicule et un second élément de distributeur (13) destiné à être couplé à la timonerie d'orientation des roues du véhicule, caractérisé en il COmDorte un dispositif de réac- tion hydraulique(27 ou 28)agencé entre lesdits premier et second éléments de distributeur et comportant un équipage mobile(35)formant piston, monté coulissant dans un alésage t6)pratiqué dans l'un des éléments de distributeur et définissant avec celui-ci une cavité (38) à volume variable, en ce que cette cavité communique avec un conduit(25)de liaison à l'une des chambres dudit vérin et en ce que ledit équipage mobile est mécaniquement couplé à l'autre élément de distributeur par l'intermédiaire d'un ressort de compression o) ,de façon à lui transmettre une force sensiblement proportionnelle à la pression du fluide dans ladite cavité à volume variable sur une première plage (zerc-Pl) de valeurs de pression. 2. Distributeur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de réaction comporte un moyen limiteur (48-50, 166, 270-266) pour sensiblement limiter ladite force à une valeur milamrm sur une seconde plage (P1-Pmax) de valeurs de pression au-delà de ladite première plage. 3. Distributeur rotatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, ledit équipage mobile étant monté dans ledit second élément de distributeur (13), ledit moyen limiteur se compose d'une surface de butée (166, 266) ménagée dans ledit second élément de distributeur et contre laquelle une partie dudit équipage mobile est susceptible de venir en appui lorsque ladite cavité (138, 238) atteint un certain volume. 4. Distributeur rotatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit équipage mobile (35) se compose de deux parties coaxiales, respectivement un manchon (43) coulissant dans l'alésage (36) précité pratiqué dans ledit second élément de distributeur et une tige axiale (44) coulissant dans ledit manchon et prenant appui contre leditpremier élément de distributeur (12), en ce que ledit ressort (40) est monté entre une extrémité dudit manchon et un épaulement (46) de ladite tige et en ce que ledit moyen limiteur consiste essentiellement en une gpg annulaire (48) pratiquée à la surface externe de ladite tige et communiquant intérieurement avec ladite cavité (38) et en un passage transversal (50) pratiqué dans ledit manchon, communiquant en permanence avec ledit conduit de liaison (25) et débouchant dans ladite norne annu- sensiBlelYlent laire au moins lorsque le volume de ladite cavité (38) est/au minimum. 5. Distributeur rotatif selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que ledit second élément de distributeur comporte un embrèvement (30, 130, 230) à l'intérieur duquel pivote un palonnier (31, 131, 231) solidaire dudit premier élément de distributeur et en ce que ledit second élément de distributeur abrite deux dispositifs de réaction hydraulique dont les équipages mobiles précités sont respectivement couplés aux deux branches (41, 42) dudit palonnier. 6. Distributeur selon l'ensemble des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que la surface de butée précitée est matérialisée par un épaulement interne (166) de l'alésage (136) recevant l'équipage mobile (135) correspondant. 7. Distributeur selon l'ensemble des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que chaque équipage mobile (235) a la forme d'un piston prolongé par une tige axiale (270), en ce que cette tige traverse une échancrure (271) de la branche (241) correspondante dudit palonnier et en ce que ladite surface de butée (266) est définie de l'autre côté dudit embrèvement (230) par rapport à l'alésage (236) recevant ledit piston. 8. Distributeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ressort (40, 140, 240) de chaque dispositif de réaction hydraulique est sensiblement complètement détendu lorsque le volume de ladite cavité est sensiblement au minimn. 9. Distributeur selon la revendication 8, caractérisé par un agencement de rappel en position neutre (60) des deux éléments de distributeur (12, 13). 10. Distributeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que cet agencement de rappel comporte une bille (61) ou analogue engagée dans une creusure à double pente (62) dudit premier élément de distributeur et sollicitée vers celui-ci,suivant une direction coupant perpendiculairement son axe de rotation, par un ressort (63) prenant appui contre le second élément de distributeur.