Brevet FR2527705A1 — publié le 19831202

DISTRIBUTEUR ROTATIF HYDRAULIQUE A ROTOR EN ETOILE PLUS PARTICULIEREMENT POUR MECANISME DE DIRECTION ASSITEE __________________________________________________ La présente invention concerne des distributeurs hydrauliques rotatifs pour systèmes d'actionnement hydrauliqueset plus particulièrement pour mécanismes de direction assistée de véhicules automobiles. La présente invention se rapporte plus particulièrement aux dis- tributeurs hydrauliques rotatifs du type comportant un premier organe tour- nant solidaire en rotation d'un arbre d'entrée, un second organe tournant solidaire en rotation d'un arbre de sortie, les deux organes tournants co- opérant mutuellement pour sélectivement former des trajets de fluide entre une source de fluide sous pression et les compartiments respectifs d'un moteur hydraulique d'assistance en fonction de la position angulaire rela- tive de ces deux organes, le second de ces organes étant monté à rotation dans un alésage d'un carter et définissant une cavité discolde,délimitée par des parois latérales et une paroi périphérique, dans laquelle est en- tièrement reçu le premier organe qui est constitué sous la forme d'un rotor en étoile dont les bras radiaux délimitent au moins deux séries de chambres décalées en angulairement susceptibles de communiquer sélective- ment avec des passages de fluide formés dans le second organe et débouchant dans la cavité discoîde Un tel distributeur hydraulique rotatif est décrit notamment dans la demande de brevet français 2 372 065 au nom de la demanderesse. Dans ce type de distributeur, le second organe, solidaire de l'arbre de sortie, généralement dénommé stator par opposition au rotor formant le premier organe, est constitué par l'assemblage coaxial d'au moins deux éléments annulaires dont les faces d'extrémité en regard définissent les parois latérales de la cavité discorde, le plus souvent avec un troisième élément annulaire formant entretoise entre les deux éléments d'extrémité et définissant la paroi périphérique de la cavité discoîde Ces différents éléments sont solidarisés par des vis ou boulons s'étendant axialement et répartis angulairement autour de l'axe commun des deux organes, ce qui implique, pour éviter que ces organes d'assemblage ne traversent la chambre discoîde o est reçu hermétiquement le rotor, et les problèmes afférents, de surdimensionner radialement le second organe pour ménager une couronne périphérique entourant la cavité discorde et permettant le passage desdits organes d'assemblage D'autre part, ce type de distributeur pose des problèmes d'étanchéité entre les différentes chambres définies dans la ca- vité discoîde par les bras du rotor, plus particulièrement au niveau de l'interface de contact glissant entre la paroi périphérique de la cavité et les bras délimitant les chambres de travail recevant le fluidesous pres- sion en provenance directe de la source de fluide sous pression Enfin, dans les distributeurs connus de ce type, l'admission du fluide sous pres- sion en provenance de la source s'effectue par des fenêtres ouvrant dans la cavité discorde et forméesdans les parois axialement opposées des pièces constitutives du stator, coïncidant, au repos, avec des bras du rotor, avec les inconvénients afférents concernant l'aménagement des circuits d'amenée de fluide sous pression faisant intercommuniquer les différentes fenêtres d'admission du stator. La présente invention a précisément pour objet d'obvier à ces inconvénients des distributeurs antérieurs en proposant un distributeur rotatif du type défini ci-dessus, mais permettant une réduction importante en diamètre du distributeur, de supprimer les problèmes d'étanchéité péri- phérique ou de respect d'une grandeur précision radiale pour le rotoren simplifiant en outre grandement la réalisation des conduits d'amenée de fluidedans un agencement simple de faibles coûts de fabrication,réalisable aisément en grande série et présentant une fiabilité accrue en fonctionne- ment. Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention, dans le distributeur hydraulique rotatif du type défini ci-dessus, les chambres d'une première des séries de chambres sont formées dans les bras du rotor en étant délimitées latéralement par les parois latérales en re- gard de la cavité discoîde, les chambres de la seconde série étant délimitées entre deux bras adjacents du rotor, par les parois latérales en regard et la paroi périphérique de la cavité discorde, le second organe tournant (ou stator) comprenant un passage d'ammener de fluide sous pression commu- niquant en permanence avec les chambres (chambres d'admission ou d'entrée) de la seconde série de chambres, le distributeur comprenant des circuits de distribution de fluide destinésà être reliésrespectivement aux compartiments du moteur d'assistance et débouchant dans la cavité discorde par des premières et secondes lumières formées dans les parois latérales en regard de la cavité bras au droit des portions de voiles des(separant une chambre de la première série de chambres des chambres adjacentes de la seconde série de chambres, et des passages de retour de fluide communiquant en permanence avec les chambres de la première série de chambres du rotor. Selon une autre caractéristique de l'invention, le second organe est constitué d'un assemblage coaxial d'au moins deux éléments annulaires dont les faces en regard forment les parois latérales de la cavité discoîde, ces deux éléments annulaires étant assemblés par des organes de fixation s'étendant axialement dans les chambres de la seconde série de chambres du distributeur. Avec cet agencement, les chambres de la première série de chambres sont formées dans les bras du rotor, les chambres de la seconde série de chambres étant alimentées directement, radialement, en fluide sous pression et pouvant ainsi communiquer sans inconvénient par un jeu éventuel existant entre la périphérique externe des bras du rotor et la paroi périphérique de la cavité discoîde, en simplifiant ainsi l'aménagement, dans le premier organe ou stator, des conduites d'amenée de fluide sous pression. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les des- sins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe schématique axiale d'un distributeur hydraulique rotatif selon l'invention incorporé à un mécanisme de direction assistée; la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une vue en plan du rotor de la figure 2 la figure 4 est une vue de la face interne d'un des deux éléments annulaires d'extrémité constituant le second organe ou stator du distributeur figures 1 et 2; et la figure 5 est une représentation schématique développée du distributeur des figures 1 et 2. On a représenté sur la figure 1 une extrémité d'un boîtier 1 d'un mécanisme de direction assistée à l'intérieur duquel est défini un alésage axial 2 dans lequel est monté en rotation le stator d'un distributeur hydrau- lique conformément à la présente invention Ce stator est constitué d'un assemblage coaxial d'une première pièce annulaire d'extrémité 3 et d'une seconde pièce annulaire d'extrémité 4 entre lesquelles est bridée une pièce annulaire intermédiaire 5 formant entretoise, les faces axialement en re- gard 6 et 7 des pi-ces annulaires i extrém té 3 et 4, re E 7 pectivemert, et la paroi périphérique interne 8 de l'élément intermédiaire 5 définissant une cavité sensiblement discoîde 9 dans laquelle est monté à coulissement par ses faces latérales un rotor 10, visible surîles figures 2 et 3 mais non représenté sur la figure 1. De façon connue dans la technique, le rotor 10 est rendu solidaire en rotation d'un arbre d'entrée 11, typiquement relié, dans l'exemple représenté, à un volant de direction 12, le stator 3-5 étant relié à un arbre de sorite 13 actionnant par exemple un pignon 14 engrenant avec une crémaillère d'un mécanisme de direction des roues orientables d'un véhicule, le dé- placement de la crémaillère 15 étant assisté par un vérin hydraulique 16 du type à double effet L'arbre d'entrée 11 et le rotor 10 peuvent tourner librement d'une petite valeur angulaire déterminée par rapport à l'équipage du stator 3-5 et de l'arbre de sortie 13, le déplacement angulaire de l'arbre 11 au-delà de cette plage déterminée entraînant également la rotation de l'arbre de sortie 13 et du stator 3-5 qui lui est accouplé Dans l'exemple représenté sur la figure 1, cet accouplement à course morte et à rappel de centrage est effectué par au moins une paire de ressorts en C 17, 17 ' sui- vant un agencement décrit dans la demande de brevet espagnole No 506 793 déposée le 14 octobre 1981 au nom de la demanderesse En variante, de façon également connue en soi, l'accouplement élastique à course morte angulaire entre l'arbre d'entrée 11 et l'arbre de sortie 13 peut être effectué par une barre de torsion s'étendant dans un alésage axial formé dans l'arbre d'entrée 11 et ayant ses extrémités reliées respectivement à l'arbre d'entrée 11 et à l'arbre de sortie 13. Comme on le voit mieux sur les figures 2 et 3, conformément à l'in- vention, le rotor 10 est du type dite en étoile avec trois bras 20 (ou plus) s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'une zone de moyeu annu- laire 21 comprenant un orifice central 22 au travers duquel s'étend l'extré- mité intérieure de l'arbre 11, la solidarisation axiâle entre le rotor et l'arbre 11 s'effectuant par des dents 23 faisant saillie radialement vers l'intérieur dans l'orifice 22 et reçue dans des rainures correspondantes 24 de l'arbre 11 Les bras 20 du rotor 10 sont délimités latéralement par des premiers bords de fermeture radiaux 25 Deux premiers bords de fermeture adjacents 25 définissent ainsi entre eux un espace 26 ' qui cons- tituera, le rotor étant monté dans la cavité discorde 9 desdites secondes chambres 26 déliminées par les parois axialement en regard 6 et 7 et la paroi périphérique 8 de la cavité discoide 9 La périphérie des bras 20 est circonscrite par un cercle ayant un diamètre légèrement inférieur à celui de la paroi interne 8 de l'élément annulaire intermédiaire- du stator Dans chaque bras 20 est formée une découpe 27 ' qui constitue, lorsque le rotor est disposé dans la cavité 9, une chambre 27 d'une première série de chambres délimitées latéralement par les parois en regard 6 et 7 de la cavité 9; chaque découpe 27 ' est définie latéralement par deux seconds bords de fermeture radiaux 28 et extérieurement par un bord 29 à convexité dirigée radialement vers l'intérieur et permettant ainsi de ménager une zone médiane périphérique élargie 30 pour chaque bras en offrant une longueur ra- diale utile convenable pour les seconds bords de fermeture intérieure 28 Les bords de fermeture 25 et 28 ménagent ainsi de part et d'autre de chaque dé- coupe 27 ' une portion de voile pleine 31 de forme sensiblement trapézoïdale. Dans l'assemblage en position neutre ou de repos représentée sur la figure 2, ces portions de voile des bras 20 coincident sensiblement en recouvrement avec des lumières de profil trapézoïdal identique 32 et 33 réparties angulai- rement, respectivement dans les faces 6 et 7 des éléments annulaires d'extré- mité 3 et 4 Plus précisément, comme on le voit sur la figure 4, la face 6 de l'élément annulaire 3 comporte trois lumières de passage 32 communiquant avec une gorge périphérique 34 formée dans le boîtier 1 par des conduits s'étendant vers l'extérieur 35 De la même façon, la face 7 de l'élément annulaire 4 comporte trois lumières de passage 33 décalées angulairement des lumières 32 et communiquant avec une gorge périphérique 36 formée dans le boî- tier 1 par des conduits 37 En pratique, pour des question? d'équilibrage hydraulique axial, les portions de voile 31 des bras 20 du rotor 10 sont pour- vues de trous axiaux traversants 350 et, en vis-à-vis de chaque lumière 32 ou 33 d'une face est ménagée, dans la face opposée, une lumière correspondante mais borgne 32 ' et 33 ', respectivement Dans chaque élément annulaire 3 ou 4 est en outre ménagé, interposé entre deux lumières débouchantes et borgnes 32 et 33 ' ou 33 et 32 ', un passage axial traversant 38 débouchant dans la paroi latérale correspondante 6 ou 7 de la cavité 9 et communiquant avec la chambre intérieure du boîtier 1 formée par l'alésage 2 Comme on le voit sur la figure 1 une gorge périphérique annulaire 39 est également formée dans la paroi du boîtier 1 autour de l'élément annulaire intermédiaire 5 et communiquant librement avec la cavité discoîde 9 par des conduits radiaux 390 Cette gorge 39 communique par ailleurs, par un passage 40 formé dans le boîtier 1, avec une source de fluide sous pression, en l'occurence une pompe 41 puisant le liquide de travail dans un réservoir 42 L'intérieur de l'alé- sage 2 communique par un passage 43 formé dans le boîtier 1 avec une ligne de retour 44 au réservoir 42 Là gorge 34 communique par un passage 45 formé dans le corps de boîtier 1 avec une ligne 46 reliée à un compartiment V 2 du vérin 16, tandis que la gorge 36 communique par un passage 47 formé dans le corps de boitier 1 avec une ligne 48 reliée à l'autre compartiment Vl du vérin 16 Les différentes gorges 34, 39 et 36, décalées axialement les unes des autres, sont mutuellement isolées par des joints tels que 49. Dans la configuration assemblée représentée sur les figures 1 et 2, on voit que les passages axiaux 38 sont dimensionnés pour communiquer en per- manence largement avec les premières chambres 27 formées dans les bras 30 du rotor 10 De même, les secondes chambres 26 formées entre deux bras adjacents du rotor communiquent en permanence avec la source de pression 41 par la gorge 39 Cet agencement permet, conformément à un des objets de l'invention, d'assembler les éléments 3-5 constitutifs du stator par des boulons 50 s'éten- dant axialement au travers des secondes chambres 26 entre deux bras du rotor, les boulons 50 étant ainsi inscrits dans le cercle périphérique du rotor 10. Au droit des boulons 50, les éléments annulaires d'extrémité 3 et 4 sont avan- tageusement pourvus d'un bossage 51, de même que l'élément intermédiaire 5 est pourvu d'une patte radiale 52 reçue dans les premières chambres 26 et pou- vant servir de butée angulaire au déplacement du rotor 10. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Dans la position neutre ou de repos, représentée sur la figure 2, les différentes lumières 32 et 33 sont sensiblement occultées par les portions de voile 31 du rotor dont les bords sont chanfreinés pour former des restric- tions controlées de passage de fluide 250 et 2 b O entre les secondes chambres d'entrée 26 et les lumières de travail 32 et 33, et de ces dernières vers les premières chambres de sortie 27 Dans la position de repos, le fluide sous pression dans les chambres 26 s'écoule symétriquement via les restrictions d'entrée 250 dans les lumières 32 et 33 et de ces dernières, via les restric- tions de sortie 280, dans les premières chambres 27 puis, par les passages 3 d, en retour vers le réservoir 42 dans un fonctionnement du type dit "à centre ouvert" Par contre, dès que le rotor est déplacé angulairement dans une direction par rapport au stator, il se crée une variation de passage diffé- rentielle entre les deux restrictions d'entrée 250 provoquant une augnenta- tion de pression dans l'une des lumières de passage 32 ou 33 par rapport à la pression de fluide dans l'autre lumière de passage 33 ou 32 amenant ainsi le vérin 16 à se déplacer corrélativement pour assister le système de direction du véhicule, la situation étant exactement inversée lorsque le rotor est actionné en rotation dans la direction opposée, comme cela est bien connu dans la technique. De préférence, les chanfreins des bords de fermeture 25 et 28 coopérant avec les bords adjacents des lumières de passage 32 et 33, ainsi qu'éventuellement ces bords des lumières de passage, ont un profil évolutif délimitant entre les bords adjacents coopérants des deux organes un passage de fluide ayant, pour chaque position angulaire relative de ces organes, une largeur identique sur toute la longueur radiale du passage,conformément à la demande de brevet français No déposée ce même jour par la demanderesse, et dont le contenu est supposé intégré ici pour référence. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaî- tront à l'homme de l'art L'invention pourrait en effet également s'appli- quer à un dispositif de direction assistée du type à centre fermé, les portion de voile 31 du rotor recouvrant alors intégralement les lumières 32 et 33 du stator De même, le distributeur hydraulique précédemment décrit peut être utilisé, avec des modifications de détail appropriées, dans d'autres applications o l'on recontre des conditions de fonctionnement équivalentes, par exemple pour la commande de machines-outils et équipements similaires. REVENDICATIONS 1 Distributeur hydraulique rotatif, plus particulièrement pour mécanisme de direction assistée, comportant un premier organe tournant ( 10) solidaire en rotation d'un arbre d'entrée ( 11), un second organe tournant ( 3-5) solidaire en rotation d'un arbre de sortie ( 13), les deux organes coopérant mutuellement pour sélectivement former des trajets de fluide entre une source de fluide de pression ( 41) et les compartiments respectifs (V 1, V 2) d'un moteur hydraulique d'assistance ( 16) en fonction de la posi- tion angulaire relative de ces deux organes, le second organe ( 3-5) étant monté à rotation dans un alésage ( 2) d'un carter et définissant une cavité discoîde ( 9),ayant des parois latérales ( 6, 7) et une paroi périphérique ( 8), dans laquelle est entièrement reçu le premier organe constitué d'un rotor en étoile ( 10) dont les bras radiaux ( 20) délimitent au moins deux séries ( 26; 27) de chambres décalées angulairement susceptibles de communiquer sélectivement avec des passages de fluide ( 32, 35; 33, 37) formés dans le second organe ( 3-5) et débouchant dans la cavité discoîde ( 9), caractérisé en ce que les chambres ( 27) d'une première de ces séries de chambres sont formées dans les bras ( 20) du rotor en étant délimitées latéralement par les parois latérales en regard ( 6, 7) de la cavité discoïde ( 9), les chambres ( 26) de la seconde série de chambre étant délimitées entre deux bras adjacents du rotor ( 10), les parois latérales en regard ( 6, 7) et la paroi périphérique ( 8) de la cavité discorde, le second organe ( 3-5) comprenant un passage d'amenée de fluide sous pression ( 390) communiquant en permanence avec les secondes chambres ( 26), et en ce qu'il comprend des circuits de distribution de fluide ( 45, 47) destinés à être reliés respectivement aux compartiments (V 1, V 2) du moteur d'assistance ( 16) et débouchant dans la cavité discoïde ( 9) par des premières ( 32) et secondes ( 33) lumières formées dans les parois latérales ( 6, 7) de la cavité au droit des portions de voile ( 31) des bras séparant une chambre ( 27) de la première série de chambres des chambres adjacentes ( 26) de la seconde série de chambres,et des passages de retour de fluide ( 38) communiquant en permanence avec les chambres ( 27) de la pre- mière série de chambres du rotor ( 10). 2 Distributeur hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second organe ( 3-5) est constitué d'un assemblage axial d'au moins deux éléments annulaires ( 3, 4) dont les faces en regard forment les parois latérales ( 6, 7) de la cavité discoîde ( 9), ces éléments annulaires étant assemblés par des organes de fixation ( 50) s'étendant axialement au travers des chambres ( 26) de la seconde série de chambres. 3 Distributeur hydraulique selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que les circuits de distribution ( 35, 37) et le passage d'amenée de fluide de travail sous pression ( 390) débouchent à la périphérie du second organe ( 3-5) dans des gorges annulaires distantes axialement ( 34, 36; 39) formées dans l'alésage ( 2) du carter ( 1). 4 Distributeur hydraulique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profil des premières ( 32) et secondes ( 33) lumières coîncide avec celui des porkrsde voile associées ( 31) des bras ( 20) du rotor ( 10). 5 Distributeur hydraulique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bords latéraux des Dremières ( 32) et secondes ( 33) lumières et les bords latéraux ( 25,28) des portions de voile ( 31)desbras ( 20) du ro- tor ( 10) sont sensiblement droits et radiaux. 6 Distributeur hydraulique selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les chambres ( 27) de la première série de chambres définies dans les bras ( 20) du rotor ( 10) présentent chacune un bord extérieur ( 29) à profil ayant une convexité dirigée vers l'axe du ro- tor ( 10). 7 Distributeur hydraulique selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les passages de retour sont constitués par des alésages axiaux ( 10) traversant le second organe ( 3-5). 8 Distributeur hydraulique selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'au moins les bords latéraux ( 25, 28) des portions de voile ( 31) des bras ( 20) du rotor ( 10) sont réalisées sous la forme de chanfreins à profil évolutif délimitant avec les bords adjacents coopérants des lumières de passage ( 32, 33)un passage de fluide ( 250, 280) ayant,pour chaque posi- tion angulaire relative des deux organes, une largeur identique sur toute sa longueur radiale.