Brevet FR2527732A1 — publié le 19831202

t 1 2527732 Distributeur hydraulique rotatif et procédé de fabrication de bords de fermeture chanfreinés d'organe rotatif d'un tel distributeur La présente invention concerne les distributeurs hydrauliques rotatifs pour systèmes d'actionnement hydrauliques, plus particulière- ment pour systèmes de direction assistée de véhicules automobiles, du type comprenant deux organes axialement accolés et susceptibles de tour- ner l'un par rapport à l'autre sur une plage angulaire limitée sous 1 ' action d'un moyen de commande, chaque organe comprenant au moins une ou- verture débouchant dans sa face dirigée vers l'autre organe, les bords latéraux adjacents d'ouvertures associés coopérant mutuellement, lors de la rotation relative des organes, pour définir un passage de fluide allongé modulable entre lesdites ouvertures. Historiquement, les distributeurs hydrauliques rotatifs ont été développés sous la forme d'un rotor cylindrique allongé disposé coaxiale- ment dans une douille périphérique ou chemise, ces deux organes présen- tant des rainures axiales débouchant au niveau de l'interface entre les deux organes et coopérant sélectivement entre elles pour ménager des trajets sélectifs de fluide de travail en provoquant des variations de pression différentielle pour actionner un moteur hydraulique d'assistance. Dans ce type de distributeur, le découvrement ou l'occultation des rai- nures réalise des passages de fluide modulables aux dimensions latérales bien établies en raison de la paralléléité des bords (axiaux) des rainures. Toutefois, pour des problèmes de bruitsnon négligeables lors de phases d'amorce d'ouverture de passage de fluide, les constructeurs ont été amenés à ménager dans les bords latéraux de fermeture des chanfreins permettant de rendre plus progressive cette phase d'ouverture(ou de fer- meture) de passage de fluide Une telle technique est décrite dans la demande de brevet européen NO O 012 043 (D B A). Pour des questions de réduction de l'encombrement hors-tout des distributeurs hydrauliques rotatifs et permettre simultanément une plus grande souplesse dans les fonctions accomplies par le distribu- teur,la demanderesse a mis au point des distributeurs hydrauliques rota- tifs comprenant deux organes axialement accolés,suivant la technique dite du rotor en étoile, qui fait l'objet notamment de la demande de brevet français NO 2 372 065 au nom de la demanderesse, dont le contenu est supposé intégré ici pour référence Cette technique a, depuis lors, subi dcs développements intéressants, en ce sens que les formnes des -2chanfreins des bords latéraux de fermeture des différents bras du rotor en étoile pouvaient être mis à profit pour contrôler les portions succes- sive de la caractéristique couple d'entrée/pression de fluide d'actionne- ment du distributeur Une telle technique fait notamment l'objet de la demande de brevet européen NO O 021 970 au nom de la demanderesse. Or, contrairement aux distributeurs hydrauliques du type à rotor cylindrique et chemise périphérique, le déplacement angulaire relatif des deux organes axialement accolés pose des problèmes de désa- lignement angulaire des bords latéraux coopérants de chaque organe en raison des variations de rayon entre la base(proche du centre)et l'ex- trémité (plus éloignée du centre de rotation) de ces bords coopérants. De fait, en pratique, si, en position de repos du distributeur, les deux bords adjacents coopérants sont parallèles pour ménager entre eux un passage de fluide de forme générale rectangulaire, sous l'effet d'une rotation relative entre les deux organes, visant, par exemple, à res- treindre ce passage de fluide, ce passage prendra une forme en coin, c'est-à-dire avec une largeur variant suivant la longueur radiale du passage Il s'ensuit une perte du contrôle effectif des dimensions op- timales du passage,s'accompagnant d'un phénomène de recirculation dans le sens radial du fluide qui se traduit par des pertes de charges inopinées, l'apparition de bruits non négligeables, voir une instabi- lité intempestive du fonctionnement du distributeur Ces phénomènes se trouvent encore accrus avec l'aménagement de bords de fermeture chanfreinés, c'est-à-dire en biseau simple ou, le plus souvent, avec des allures de degrés simples ou successifs. La présente invention a précisément pour objet de proposer un distributeur hydraulique rotatif du type défini ci-dessus permettant d'obtenir, pour chaque décalage angulaire relatif entre les organes, un passage de fluide de dimensionscontrôléesayant une largeur sensible- ment identique suivant la longueur du passage, en permettant ainsi d'obtenir un passage de fluide en régime laminaire sur la plus grande partie de la zone de passage, en évitant les phénomènes de circulation et les bruits hydrauliques. La présente invention a pour autre objet de proposer un dis- tributeur hydraulique rotatif permettant de contrôler efficacement les passages de fluide entre deux bords de fermetures coopérants des deux organes rotatifs. Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente in- vention, au moins un des bords latéraux coopérants d'un premier des organes est conformé pour présenter un chanfrein à profil évolutif -3 déterminé de façon que le passage de fluide entre les bords coopérants ait, pour chaque décalage angulaire relatif des organes dans au moins une portion de la plage de rotation angulaire relative limitée de ces deux organes, une largeur identique suivant la longueur dans le sens radial du passage Selon une autre caractéristique de la présente inven- tion, le profil évolutif du chanfrein est une surface réglée à généra- trices non parallèles. La présente invention a pour autre objet de proposer un pro- cédé de fabrication simple et fiable d'un tel bord chanfreiné d'organe de distributeur hydraulique rotatif. Pour ce faire, selon une autre caractéristique de l'invention, le bord chanfreiné est matricé avec un poinçon présentant ledit profil et réalisé par electroérosion par fil D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven- tion ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: La Figure 1 est une vue schématique de face d'un distribu- teur hydraulique rotatif à rotor en étoile conformément à un aspect de l'invention; Les Figures 2 et 3 illustrent schématiquement les problèmes rencontrés avec les techniques antérieures des ditributeurs rotatifs comportant des bords de fermeture chanfreinés mais droits; Les Figures 4 et 5 illustrent schématiquement les conditions de détermination des surfaces réglées des chanfreins de bords de ferme- ture des distributeurs hydrauliques selon l'invention; Les Figures 6 et 7 correspondant aux Figures 2 et 3 illus- passages de trent l'obtention de fluide contrÈlésavec les chanfreins selon l'inven- tion; La Figure 8 montre schématiquement le procédé de fabrication de poinçons pour la réalisation deschanfreins selon l'invention; et La Figure 9 représente schématiquement une installation de matriçage pour l'obtention d'un rotor chanfreiné selon l'invention. On a représenté schématiquement sur la Figure 1 un distribu- teur hydraulique rotatif du type auquel s'applique la présente inven- tion (tel que décrit dans la demande de brevet français NI 2 372 065). Un tel distributeur comprend essentiellement un premier organe rotatif ou rotor 20 solidaire en rotation d'un arbre d'entrée de commande 21 et entièrement reçu dans une cavité discoîde 22 formée dans un second organe coaxial ou stator 23 solidaire en rotation d'un arbre de sortie (non représenté), unmécanisme d'accouplement à course morte(du type -4- à barre de torsion ou à ressortsen "C") reliant l'arbre d'entrée 21 et l'arbre de sortie pour permettre une rotation angulaire limitée du rotor 20 par rapport au stator 23 Les bras 24 du rotor 20 délimitent dans la cavité discorde 22 un certain nombre de paires de chambres de fluide 25 Dans le stator 23 sont formées des ouvertures ou lumières 26 débouchant dans les parois latérales en regard de la cavité discoîde 22 au droit (en position de repos) d'au moins certains des bras 24 du rotor 20 Ainsi, les bords 30 des bras 24 du rotor coopèrent avec les bords 31 des lumières 26 pour ménager des communication sélectives entre les chambres 25 et ces lumières 26 et actionner ainsi, sous le fait d'une rotation relative du rotor 20 par rapport au stator 23 dans l'une ou l'autre direction,un moteur hydraulique double effet, par exemple, d'assistance d'un mécanisme de direction des roues motrices d'un véhi- cule automobile. On a représenté à plus grande échelle sur les Figures 2 et 3 la zone de passage de fluide modulable entre les bords de ferme- ture latéraux 30 d'un rotor 20 et 31 de lumières 26 d'une paroi de stator 23 Comme sus-mentionné, au moins le bord de fermeture 30 d'un bras 24 du stator 20 présente une forme chanfreinée, typiquement en escalier 10 ' Dans la position de repos représentée sur la Figure 2, le passage de fluide (illustré par la zone ombrée S'1) a une section sensiblement rectangulaire, les arêtes adjacentes du stator et du chan- frein 10 ' du rotor étant sensiblement parallèles Par contre, après accomplissement d'une rotation relative du rotor par rapport au stator 23, comme représenté sur la Figure 3, dans la technique antérieure à chan- freins droits, la forme du passage S'2 du fluide délimité entre les bords coopérants des deux organes prend une allure complètement déformée sui- vant une surface gauche aux dimensions variant considérablement suivant la longueur radiale de la restriction entre les deux organes. De fait, comme représenté sur la Figure 4 suivant l'approche de la présente invention, le passage o la restriction S entre l'arête 31 du stator 23 et la "zone" la plus proche du bord chanfreiné 30 ne s'effectue pas à l'aplomb de l'arête 31 mais suivant une surface déca- lée de cet aplomb d'un angle O variable suivant le profil 10 du bord chanfreiné 30 Conformément à la présente invention, la surface du bord chanfreiné 30 est déterminée en fonction du profil transversal 10 choisi en fonction des effets poursuivis dans le fonctionnement du distributeur hydraulique de façon que, pour chaque position angulaire relative entre les deux organes 20 et 23, la "zone" sus-mentionnée du chanfrein soit -5une ligne droite parallèle à l'arête 31 du stator 23, la pente de cette ligne droite, vis-à-vis du plan de rotation commun des deux organes (perpendiculaire à l'axe du distributeur) étant déterminée pour que les rayons des cercles de contact R 1 extérieur et R 2 intérieur soient sen- siblement égaux Ainsi, comme représenté sur la Figure 5, compte tenu du fait que le plan de la surface de restriction S pour chaque position angulaire relative des deux organes 20 et 23 est décalée d'un angle O variable par rapport à l'aplomb de l'arête 31 du stator 23 suivant le profil 10 adopté, en coupe transversale,pour le chanfrein, les géné- ratrices, telles que la génératrice 300 du bord chanfreiné 30 conver- gent sensiblement vers une zone C décalée,sur l'axe OX, du centre de rotation commun O des deux organes,l'angle maximum a E de la génératrice extrême 300 correspondant à l'angle de débattement angulaire autorisé entre les deux organes tournants On aboutit ainsi, comme représenté sur les Figures 6 et 7 à une surface de chanfrein qui est une surface réglée à génératrices nonparallèles,formant des degrés successifs d'am- plitude radiale augmentant vers l'extérieur du rotor De cette façon, si, comme représenté sur la Figure 6, la surface de passage au repos 51 est effectivement rectangulaire,comme l'était sensiblement la surface S' au repos de la technique antérieure, pour chaque position angulaire relative entre les deux organes 20 et 23, comme représenté sur la Figure 7, la surface de passage 52, différente chaque fois, de- meure à profil sensiblement rectangulaire, c'est-à-dire à largeur constante sur toute la longueur dans le sens radial du passage de fluide, et ce, pour toute la plage angulaire de débattementlimité entre les deux organes. Conformément à la présente invention, la surface chanfreinée est obtenue par matriçage du bord du bras de rotor par un poinçon 50 présentant le même profil inversé La surface gauche réglée de chaque poinçon 50 est réalisée dans une machine à électroérosion par fil- comme représenté schématiquement sur la Figure 8 Avec cette technique, le fil 51 d'électroérosion peut être déplacé angulairement dans le plan de ses poulies de renvoi 52 en déplaçant sélectivement latéralement l'une et/ou l'autre de ces poulies 52 tandis que le bloc 53 portant les deux poinçons 50 à usiner peut être déplacé latéralement et d'avant en arrière comme figuré par les flèches sur la Figure 8 Une machine à électroérosion par fil pour la réalisation de tels poinçons est par exemple disponible commercialement sous l'appellation"AGIECUT DEM 315 " auprès de la Société Anonyme AGIE de Locarno (Suisse). -6- On a enfin représenté schématiquement sur la Figure 9 une installation de matriçage des bords du rotor 20 On reconnaît, sur cette Figure, le bâti 60 de la machine portant les poinçons infé- rieurs 50 a, le dispositif de centrage 61 du rotor 20 et les colonnes de coulissement 62 pour le bâti supérieur 63 portant les poinçons supérieurs 50 b pour le matriçage symétrique de chaque bord latéral des bras du rotor 20. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de vari- antes qui apparaîtront à l'homme de l'art En particulier, la réalisa- tion des bords chanfreinés de fermeture s'applique non seulement aux rotors du type en étoile mais également aux rotorsen forme de disque à découpes internes dans les valves hydrauliques du type dit à glace. De même, quoique en pratique les bords de fermeture soient sensible- ment radiaux, la technique selon la présente invention s'applique égale- ment à des bords de fermeture décalés angulairement de la direction radiale, l'arête de l'ouverture du stator servant en ce cas de direction de référence. -7- REVENDICATIONS 1 Distributeur hydraulique rotatif, comprenant au moins deux organes ( 20, 23) axialement accolés et susceptibles de tourner l'un par rapport à l'autre sur une plage angulaire limitée sous l'action d'un moyen de commande ( 21),chaque organe comprenant au moins une ouver- ture ( 25,26) débouchant dans sa face dirigée vers l'autre organe, les bords latéraux adjacents ( 30,31) d'ouvertures associées des deux organes coopérant mutuellement,lors de la rotation relative des organes, pour définir un passage de fluide allongé modulable(Si) entre lesdites ouver- tures, caractérisé en ce qu'au moins un desdits bords latéraux ( 30) d'au moins un premier ( 20) des organes est conformé pour présenter un chanfrein ( 30) à profil évolutif déterminé de façon que la passage de fluide(S i)entre les bords coopérants ( 30,31) ait,pour chaque décalage angulaire relatif des organes dans au moins une portion de la plage de rotation angulaire relative limitée des deux organes,une largeur iden- tique suivant la longueur du passage. 2 Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil évolutif du chanfrein ( 30) est une surface réglée à génératricesnon parallèles. 3 Distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le chanfrein ( 30) a, en vue en coupe transversale, un profil non linéaire ( 10). 4 Distributeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les génératrices du chanfrein ( 30) convergent sensiblement vers une zone (C) distante du centre de rotation commun ( 0) des deux organes ( 20,23). Distributeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords coopérants ( 30,31) sont sensiblement radiaux. 6 Distributeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit organe ( 20) formant ledit bord latéral chanfreiné ( 30) est un rotor en étoile à bras radiaux ( 24). 7 Procédé de fabrication d'un bord chanfreiné d'organe de distributeur hydraulique selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que le bord chanfreiné ( 30) est matricé avec un poin- çon ( 50) présentant ledit profil évolutif. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le poinçon ( 50) est réalisé par électroérosion par fil