Brevet FR2537936A1 — publié le 19840622

L'invention est relative à un système de direction assistée comportant un cylindre de puissance, ou d'assistan- ce, auquel un fluide hydraulique est délivré à partir d'une pompe à huile entraînée par un moteur, ce fluide étant fourni à travers une vanne de commutation. Les systèmes connus de direction assistée ne donnent pas satisfaction, ce à plusieurs égards Ils ne permettent pas de satisfaire à de nombreuses exigences de fonctionne- ment Notamment, ils ne permettent pas une action légère quand le véhicule se déplace à faible vitesse; ils présen- tent une absence de réaction adéquate et un manque de sta- bilité en ligne droite quand le véhicule circule à vitesse ou moyenne/élevée; ils ne permettent pas un retour en douceur sur toute la gamme de vitesses; ils nécessitent une rota- tion excessive du volant de direction en cas de danger, à grande vitesse; ils sont d'un fonctionnement peu fiable ils ne donnent pas toute sécurité en cas de défaillance de l'un de leurs organes; et ils consomment beaucoup d'énergie. L'*invention a pour but de fournir un système de direction assistée amélioré qui évite les inconvénients des systèmes connus et qui, en fonctionnement, satisfasse les exigences requises. Ce but est atteint par un système de direction assis- tée selon l'invention qui comporte: un arbre d'entrée. relié à un volant de direction, une barre de torsion agen- cée pour transmettre la rotation de l'arbre d'entrée à un arbre de sortie; une vanne de changement de conduite de fluide agencée pour changer un passage de fluide en réponise à une différence d'angle de rotation entre les arbres d'en- trée et de sortie; un cylindre de puissance relié à l'ar- bre de sortie; une conduite de fluide à pression élevée est par laquelle le fluide hydraulique/délivré, à partir d'une pompe à huile, au cylindre de puissance à travers ladite vanne; une première conduite de fluide à basse pression Par laquelle le fluide hydraulique retourne à un réservoir à huile, à partir du cylindre de puissance, à travers ladite vanne; un piston de réaction disposé entre les ar- bres d'entrée et de sortie et agencé pour fournir une force diminuant la différence d'angles de rotation entre les arbres d'entrée et de sortie; une conduite de fluide de dérivation s'étendant de la conduite de fluide à haute pression jusqu'au cylindre de réaction; une vanne de com- mande de pression disposée sur la conduite de fluide de dérivation pour commander la pression du fluide hydraulique pour qu'elle n'excède pas une valeur maximale prédétermi- née; une seconde conduite de fluide à basse pression dont une extrémité est reliée par un orifice à la conduite de fluide de dérivation en aval de la vanne de commande de pression et dont l'autre extrémité est reliée au réservoir à huile; une vanne de commande de pression pilote disposée sur la seconde conduite de fluide à basse pression pour commander une pression pilote en aval de l'orifice; et 1 $ 5 une conduite de fluide pilote transmettant la pression pilote à la vanne de commande de pression. On comprendra bien l'invention à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig 1 est un schéma hydraulique montrant un sys- time de direction assistée selon l'invention; Fig 2 est une coupe longitudinale d'une vanne de commutation du système de la fig 1; Fig 3 est une coupe selon la ligne III-III de la fig 2; Fig 4 est une coupe longitudinale prise selon la ligne IV-IV de la fig 5 et montre une vanne d'arrêt; Fig 5 est une coupe longitudinale selon la ligne V-V de la fig 3 et montre la vanne d'arrêt, une vanne de commande de pression et une vanne de commande de pression pilote Fig 6 est une coupe longitudinale prise selon la ligne VI-VI de la fig 5 et montre la vanne de commande de pression Fig 7 est une coupe selon la ligne VII-VII de la fig 2; Fig 8 est une représentation graphique de la relation-existant entre la vitesse du véhicule et un coefficient; et Fig 9 est une représentation graphique montrant la relation qui existe entre la vitesse de rotation du moteur et un coefficient. On a représenté schématiquement à la fig 1 un système de direction assistée selon l'invention Ce sys- tème comporte une pompe à huile 1 agencée pour être entrai- née par un moteur (non représenté), une vanne tournante 2 de changement de conduite de fluide, un cylindre de puis- sance 3, un réservoir à huile 4, un piston de réaction 5 prévu autour de la vanne tournante 2, une chambre 6 définie derrière le piston 5, une conduite 8 de fluide à haute pres- sion s'étendant entre la pompe 1 et la vanne 2, une condui- te 9 de fluide à basse pression s'étendant entre la vanne tournante 2 et le réservoir 4, un orifice de passage 7 a prévu sur la conduite 8 de fluide à haute pression, une conduite de fluide 8 a s'étendant entre la conduite de fluide 8 à haute pression et la chambre de piston 6, une conduite de fluide 8 b de dérivation s'étendant entre la conduite 8 a et la conduite à haute pression 8, en aval de l'orifice 7 a, et une vanne d'arrêt 10, normalement ouverte, disposée sur la conduite de dérivation 8 b. Une vanne 11 de commande de pression est prévue sur la conduite Ba Une conduite 8 c est reliée, à travers un orifice 7 c, à la conduite 8 a, en aval de la vanne 11 de commande de pression Une vanne 12 de commande de pression pilote pour la vanne 11 de commande de pression est prévue sur la conduite 8 c Une conduite 8 d s'étend entre la vanne 12 de commande de pression pilote et la conduite 9 à basse pression La conduite 8 d est reliée a la conduite 8 c en amont de la vanne 12 de commande de pression pilote à travers un orifice 7 d et à la conduite 8 a en aval de la vanne 11 de commande de pression, à travers un orifice 7 b. Le système comporte aussi un détecteur 13 propre à mesurer la vitesse du véhicule, un détecteur 14 propre à mesurer la vitesse du moteur, une bobine d'allumage 14 a, un distributeur 1-4 b et un dispositif de commande 15 Un signal de commande, obtenu par calcul, est transmis à un solénolde 12 c de la vanne 12 de commande de pression pilote pour ajuster le degré d'ouverture de celle-ci. La vanne tournante 2 de commutation de conduite de fluide est représentée à titre d'exemple à la fig 2. Elle comporte une enveloppe 16 renfermant un support 17 pour une crémaillère 18 coopérant avec un pignon 19, un abre d'entrée 2 a et une barre de torsion 21 reliant l'ar- bre d'entrée 2 a et le pignon 19 Un corps de Pompe 2 b entoure l'arbre d'entrée 2 a et un manchon de vanne 2 c entoure le corps de vanne 2 b Un fluide hydraulique, en sortant de la pompe à huile 1, traverse la conduite à haute pression 8, une gorge annulaire 22 a, un passage 23 a, une chambre 24, la conduite 9 à basse pression, le réservoir 4 et retourne à la pompe 1 Si un volant de direction (non représenté) est tourné vers la droite pour entraîner l'arbre d'entrée 2 a également vers la droite, la conduite à haute pression 8 est reliée au passage 23 b du manchon 2 c à travers un passage dans l'arbre d'entrée 2 a, et le fluide hydraulique est délivré, à partir de la pompe à huile 1, à l'une des chambres du cylindre 3 à travers la conduite à haute pression 8,la gorge annulaire 22 a et le passage 23 b pour déplacer le piston du cylindre 3 vers la droite, tandis que le fluide hydraulique présent dans l'autre chambre du cylindre 3 retourne au réservoir 4 à travers un passage 23 c, la chambre 24 et la conduite à basse pression 9 Au contraire, si le volant de direction est tourné vers la gauche pour faire tourner l'arbre d'en- trée 2 a également vers la gauche, la conduite à haute pres- sion 8 est reliée au passage 23 c du manchon 2 c à travers le passage pratiqué dans l'arbre 2 a, le fluide étant four- ni, à partir de la pompe 1, à l'autre chambre du cylindre 3 à travers la conduite à haute pression 8, la gorge annu- laire 22 a et le passage 23 c pour déplacer le piston du cy- lindre 3 vers la gauche, tandis que le fluide présent dans l'autre chambre du cylindre 3 retourne au réservoir 4 à travers le passage 23 b, la chambre 24 et la conduite à basse pression 9. On a représenté aux fig 4 et 5, à titre d'exemple, la vanne d'arrêt-10 Cette vanne comporte un corps de vanne 1 Oa, un organe d'arrêt l Ob fixé à l'enveloppe de vanne 16, et un ressort de compression '10 c disposé entre le corps de vanne 1 Oa et l'élément d'arrêt l Oc Le ressort 1 Oc sollicite le corps de vanne l Oa pour maintenir norma- lemant la vanne ouverte de manière que la conduite 8 b soit alimentée Le corps de vanne 1 Oa peut se déplacer suivant une course représentée en S. On a représenté aux fig 5 et 6, à titre d'exemple, la vanne Il de commande de pression Cette vanne est disposée sur la conduite 8 a et elle définit sur celle-ci un côté amont ou d'entrée Pl et un côté aval ou de sortie o Pc, pour commander la section de passage entre les côtés Pl et Pc La vanne 11 comporte un corps de vanne lia, un manchon de vanne 1 lb, un élément d'arrêt le fixé à l'en- veloppe de vanne 16, un ressort de compression lic disposé entre le corps de vanne l Ia et l'élement d'arrêt Ile, et un ressort de compression 1 ld disposé entre le corps de vanne lia et un manchon de vanne 12 b de la vanne 12 de commande de pression pilote Le manchon de vanne llb comporte, sur sa surface périphérique extérieure, un pas- sage 24 a relié à la conduite 8 a (Pi), comme représenté aux fig 6 et 7, un passage 24 b (fig 5 et 7) qui constitue une partie d'une conduite 8 f de circuit pilote (fig 1), et un passage 24 c (fig 5 et 7) relié au passage 8 a (Pc). Le corps de vanne lia présente également, sur sa périphé- rie extérieure, un passage 25 a relié au passage 24 a et un passage 25 b relié au passage 25 a par le passage 24 c. Le passage 25 b est relié, par l'orifice 7 c, et la conduite 8 f de fluide pilote (ou passage 24 b), à celui des côtés de la vanne 1 l dans lequel est situé le ressort llc, et à celui des côtés de la vanne d'arrêt 10 dans lequel est disposé un ressort de compression 1 Od à action contraire, comme représenté aux fig 1 et 5 Le corps de vanne ila présente encore, sur sa surface périphérique extérieure, un passage 26 a et un passage axital 26 b dont l'extrémité supérieure est reliée au passage 26 a et l'extrémité infé- rieure débouche vers la vanne 12 de commande de pression pilote Le passage 26 a est relié par l'orifice 7 d à la conduite 8 f de fluide pilotetupassage 24 b), comme montré aux fig 1 et 5 Le passage 25 a, sur la périphérie exté- rieure du corps de vanne lia, est relié au passage 26 b par l'orifice 7 b (fig 1 et 6). On a représenté à titre d'exemple, à la fig 5, la vanne 12 de commande de pression pilote Cette vanne comporte un corps de vanne 12 a, un manchon de vanne 12 h et un solénoîde 12 c pour déplacer le corps de vanne 12 a. Un passage 27 a, en forme de T inversé, est pratiqué dans le corps de vanne 12 a Un passage 28 a est ménagé dans le manchon de vanne 12 b et il est relié à la conduite 8 f de fluide pilote (ou 8 c sur la fig 1) Le passage 27 a est relié à la conduite à basse pression 9 (pression PR de fluide de retour) à travers les passages 26 b et 26 a et un passage 29 (fig 6) La fig 5 montre également un écrou 30. En se référant maintenant au fonctionnement du système de direction assistée décrit ci-dessus, la pompe à huile 1 entraînée par le moteur présente des caractéristiques de sortie qui varient selon la vitesse de rotation du moteur. Cette sortie présente une crête au démarrage du véhicule et à basse vitesse, et une diminution brusque à vitesse moyenne, alors qu'elle se maintient à un niveau faible constant à grande vitesse La pompe à huile est décrite en détail dans la demande de modèle d'utilité japonais N' 4939/1982 Quand la sortie de la pompe à huile 1 pré- sente une crête, la vanne 10 de commutation, montée sur la conduite de dérivation 8 b, est en position ouverte. Pratiquement tout le volume du fluide hydraulique délivré par la pompe 1 est fourni au cylindre de puissance 3 à travers la vanne tournante 2, et pratiquement aucune pression ne se développe dans la conduite 8 a Comme aucune pression n'est délivrée au piston de réaction 5, aucune réaction de direction n'est produite, mais on obtient une légère action de direction Le dispositif de commande 15 reçoit un signal de sortie de la Part du détecteur de vitesse du véhicule 13 et un signal de sortie du détecteur 14 de la vitesse du moteur Ce dispositif effectue des calculsdecurant I conformément à la formule suivante en prenant en compte principalement le signal de sortie de détecteur de la vitesse du véhicule, mais également/le signal de sortie du détecteur de la vitesse du moteur: I ( 190 (a + b)) x 0,6 + c dans cette formule, a et b ont un total ne dépassant pasl, a, de Oàl,est un coefficient dont les valeurs sont représen- tées à la fig 8 en fonction de la vitesse du véhicule en Km/h, ces valeurs représentant une variation de courant de O électrique, b /est un c 6 àfficient dont les valeurs sont re- présentées à la fig 9 en fonction de la vitesse de rotation du moteur en tr/mn, ces valeurs représentant également la variation d'un courant électrique, et c représente un courant passif, ou un courant électrique qui ne provoque aucune commande du solénoïde 12 c Ainsi, le dispositif de commande 15 engendre un signal de commande de pression pilote IA et le transmet au solénoïde 12 c de la vanne 12 de commande de pression pilote S'il se produit une aeg- mentation de l'amplitude des signaux de sortie du détecteur -13 de vitesse de véhicule et du détecteur 14 de vitesse de rotation du moteur, le dispositif 15 actionne la vanne 12 de commande de pression pilote pour la fermer, et il se produit une augmentation graduelle de la pression pilote Pp en amont de la vanne 12 La pression de commande Pc, en aval de la vanne 11 de commande de pression, est délivrée au passage b, et la vanne 11 coopère avec le ressort de compression t Ic pour maintenir la pression de commande Pc à un niveau qui n'excède pas une valeur maximale prédéterminée Si la pression pilote Pp est fournie au ressort de compression Ilc, la vanne Il s'ouvre pour augmenter la pression de commande PCI ce qui permet d'obtenir une augmentation graduelle dans la réaction de direction Quand le véhicu- le circule à grande vitesse, la pression pilote Pp augmen- te pour fermer la vanne d'arrêt 10 de manière à-augmenter la pression Pl en amont de la vanne I 1 de commande de pres- sion Par suite, la pression Pc en aval de la vanne Il augmente et agit sur le piston de réaction 5 pour augmenter la réaction de direction, même si le fluide hydraulique est délivré au cylindre de puissance 3 à une pression prati- quement nulle quand le volant de direction est maintenu au voisinage de sa position neutre pendant le déplacement du véhicule à grande vitesse Le système décrit ci-dessus présente également l'avantage qui réside en ce que la vanne Il de commande de pression et la vanne 12 de commande de pression pilote peuvent être montées ensemble de façon précise, comme montré à la fig 5 Cet assemblage sera décrit ci-après. (I) Le manchon 1 lb de vanne de la vanne 11 de commande de pression qui contient le corps de vanne lia est inséré dans l'enveloppe de vanne 11 jusqu'à ce qu'il vienne en appui sur un épaulement 31 de l'enveloppe de vanne 16. (Il) Le ressort de compression 1 ld est placé dans le manchon 11 b à travers l'extrémité opposée de celui-ci. (III) Le manchon de vanne 12 b de la vanne 12 de com- mande de pression pilote est inséré dans l'enveloppe de vanne 16 à travers l'extrémité opposée de celle-ci jusqu'à venir en contact avec le manchon de vanne llb. (IV) Le solénoïde 12 c, contenant le corps de vanne 12 a, est inséré jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec le man- chon 12 b. Les deux vannes 11 et 12 peuvent ainsi être mises en place de façon précise par insertion à travers les extrémités opposées de l'enveloppe de vanne 16, de sorte qu'elles se rencontrent sur l'épaulement 31. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un mode de réalisation préféré, il est entendu qu'on pourrait prévoir diverses variantes et modifications sans sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini dans les reven- dications annexées Par exemple, il est possible de modifier le dispositif de commande 15 de manière qu'il agisse en réponse à la sortie d'un dispositif propre à détecter la vitesse angulaire de déplacement du volant de direction. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Système de direction assistée caractérisé par le fait qu'il comporte: un arbre d'entrée relié à un volant de direction, une barre de torsion agencée peur transmet- tre la rotation de l'arbre d'entrée à un arbre de sortie; une vanne de changement de conduite de fluide agencée pour changer un passage de fluide en réponse à une différence d'angle de rotation entre les arbres d'entrée et de sortie un cylindre de puissance relié à l'arbre de sortie; une conduite de fluide à pression élevée par laquelle le fluide hydrauliquefdetlivré, à partir d'une pompe à huile, au cy- lindre de puissance à travers ladite vanne; une première conduite de fluide à basse pression par laquelle le fluide hydraulique retourne à un réservoir à huile, à partir du cylindre de puissance, à travers ladite vanne; un piston de réaction disposé entre les arbres d'entrée et de sortie et agencé pour fournir une force diminuant la différence d'angles de rotation entre les arbres d'entrée et de sor- tie; une conduite de fluide de dérivation s'étendant de la conduite de fluide à haute pression jusqu'au cylindre de réaction; une vanne de commande de pression disposée sur la conduite de fluide de dérivation pour commander la pression du fluide hydraulique pour qu'elle n'excède pas une valeur maximale prédéterminée; une seconde conduite de fluide à basse pression dont une extrémité est reliée par un orifice à la conduite de fluide de dérivation en aval de la vanne de commande de pression et dont l'autre extrémité est reliée au réservoir à huile; une vanne de commande de pression pilote disposée sur la seconde conduite de fluide à basse pression pour commander une pression pilo- te en aval de l'orifice; et une conduite de fluide pilote transmettant la pression pilote à la vanne de commande de pression. 2 Syst'-me selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un orifice prévu sur ladite conduite à haute pression, et une conduite de dérivation en parallèle sur les parties amont et aval dudit orifice dans ladite conduite à haute pression, et une vanne d'arrêt disposée dans la conduite de dérivation et propre à être actionnée par ladite pression pilote. 3 Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour détecter les conditions instantanées du véhicule sur lequel le système est installé, et un dispositif de commande qui calcule une pression pilote en fonction de la sortie des- dits moyens et transmet un signal de commande de pression pilote à ladite vanne de commande de pression pilote. 4 Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de détec- teurs pour détecter les conditions instantanées du véhicule simultanément dans une pluralité de situations de celui-ci, et un dispositif de commande qui calcule une pression pilo- te principalement en fonction de la sortie de l'un desdits détecteurs, mais en prenant également en compte la sortie d'un quelconque autre détecteur, et qui transmet un signal de commande de pression pilote à ladite vanne de commande de pression pilote. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit détecteur détecte la vitesse de déplacement du véhicule alors que l'autre détecteur détecte la vitesse de rotation du moteur dudit véhicule. 6 Système selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la vanne de cd=mande-de pression pilote comporte un solénoïde qui peut se déplacer pour fermer ladite vanne de commande de pression pilote, ledit dispositif effectuant une commande selon la formule sui- vante d'un courant électrique I qui est délivré au soléno- lde pour commander celui-ci de manière à fermer la vanne de commande de pression pilote: I = ( 1 (a + b)) x 0,6 + c, dans laquelle a est un coefficient correspondant à la vites- se de déplacement du véhicule et présente une valeur de O à 1, b est un coefficient correspondant à la vitesse de rota- tion du moteur du véhicule, de O à 0,6, la somme a + b n'excédant pas 1, et c représente un courant inactif qui n'agit pas sur le déplacement de l'organe mobile du solé- no Ide.