Brevet FR2552389A1 — publié le 19850329

Système de direction assistée pour véhicule à l'aide d'un débit de fluide sélectif vers un dispositif d'assistance ". L'invention concerne un système de direction assistée pour véhicule. Les systèmes de direction assistée pour véhicules a moteur sont bien connus et comprennent classiquement une source de fluide sous pression dirige sélectivement vers un mécanisme par bélier hydraulique par l'intermédiaire d'une soupape de commande de direction du fluide Cette soupape de commande de direction du fluide répond au couple de direction pour commander la pression de fluide appliquée au mécanisme à piston. La fabrication de telles soupapes de commande de direction du fluide est compliquée du fait que ces soupapes doivent être usinées avec précision et sont donc chères à fabriquer. Le principal but de l'invention est de 20 créer un système de direction assistée pour véhicule qui soit bon marché. A cet effet, l'invention concerne un système de direction assistée pour véhicule, système caractérisé en ce qu'il comprend une pompe à fluide faisant 25 partie d'un système à fluide sous pression comprenant deux soupapes à sens unique opposées permettant d'obtenir un débit de fluide sélectif vers un dispositif d'assistance de déplacement destiné à assister la direction, et un moteur principal destiné à entraîner la pompe suivant les signaux produits par un détecteur répondant au couple de direction. Chacune des soupapes à sens unique peut comporter un dispositif de retour rapide de pression. Les signaux provenant du détecteur peuvent être appliqués à un microprocesseur, puis ensuite au 10 moteur principal. L'invention concerne également un système d'assistance de puissance pour mécanisme de direction de véhicule, système caractérisé en ce que le mécanisme comporte un premier et un second éléments venant mutuelle15 ment en prise, un dispositif d'assistance de déplacement répondant à la pression du fluide, et des moyens permettant de diriger sélectivement la pression de fluide vers ce dispositif, suivant les signaux produits par un détecteur et dépendant du déplacement d'une partie au moins 20 de l'un des éléments, en réponse au couple'de direction. Le premier élément peut être constitué par une crémaillère et le second élément peut être constitué par un pignon, les signaux pouvant être produits par le mouvement axial d'une partie au moins du pignon. 25 Ce pignon peut être centré et bloqué contre tout mouvement axial par la pression d'un ressort. Le mouvement axial peut être obtenu en prévoyant, sur le pignon, des dents hélicoidales venant en prise avec des dents de la crémaillère présentant la 30 même inclinaison. Le mouvement axial peut également être obtenu en dotant le mécanisme de pignon d'une partie de tige centrale pouvant tourner avec la partie de pignon, mais pouvant se déplacer axialement par rapport à celle35 ci, la partie de tige centrale comportant une surface de came pouvant recevoir une tige portée par l'élément de transmission de couple de l'ensemble de direction. Le détecteur peut être actionné électriquement par un aimant permanent porté par le mécanisme mobile axialement. L'invention sera décrite en détail en se référant aux dessins ci-Joints dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'une première forme de réalisation d'un système de direc10 tion assistée selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique d'une seconde forme de réalisation d'un système de direction assistée selon l'invention; la figure 3 est une vue schématique 15 d'une variante du système de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation d'un mécanisme de pignon et crémaillère selon l'invention; la figure 5 est une vue en coupe d'une 20 seconde forme de réalisation d'un mécanisme de direction à pignon et crémaillère selon l'invention; la figure 6 est une vue partielle en coupe, illustrant le mécanisme de détecteur; et la figure 7 est une vue partielle en 25 coupe illustrant une variante de réalisation du mécanisme de détecteur. En se référant tout d'abord à la figure 1 illustrant un système de direction assistée de base, pour mécanisme de direction à pignon et crémaillère pour véhi30 cule, cette figure représente un volant 1 muni d'une colonne de direction 2 transmettant le couple à un ensemble de direction à pignon et crémaillère logé dans le carter 3 Les tiges de transmission 4 transmettent le déplacement de manière classique aux roues directrices. 35 Un bélier hydraulique 5 ou tout autre dispositif d'assistance du déplacement, comporte un c 6 té du cylindre fixé en 6, un côté de piston associé à la tige 7 pour assister, là encore de manière classique, le déplacement axial des tiges 4 Ce dispositif d'assistance de déplacement peut faire corps avec la tige 4. Le fluide hydraulique est stocké dans le réservoir 8 et passe dans les tuyaux 9, 10 et les soupapes à sens unique 11 et 12 suivant le sens de rotation d'une pompe 13 entraînée par un moteur électrique ou tout autre type de moteur 14 La pression de fluide produite par la pompe 13 est appliquée sélectivement, par l'intermédiaire des tuyaux 15 et 16, à l'un ou l'autre côtés du piston du dispositif de bélier hydraulique 5. Au carter 3 de l'ensemble de pignon et 15 crémaillère se fixe un détecteur de couple 17 muni de fils de branchement électrique 18 conduisant à un microprocesseur 19 alimenté par une batterie 20, la sortie de ce microprocesseur 19 étant appliquée, par les fils conducteurs 21, au moteur électrique 14. En variante, le détecteur de couple 17 a peut se présenter sous la forme d'un dispositif rotatif émettant un signal par l'intermédiaire du branchement électrique 18 a. Les différents éléments ci-dessus seront 25 décrits plus en détail ciaprès, mais il suffit pour le moment de dire que toute amplitude significative de couple de direction appliquée au volant 1, se trouve transformée en signal électrique par le détecteur 17 ou 17 a, et appliquée au microprocesseur 19 qui fournit à son tour un signal électrique approprié au moteur électrique 14 Ce moteur fait tourner la pompe 13 dans le sens convenable pour appliquer la pression de l'un ou l'autre coté du piston du dispositif de bélier hydraulique 5 de manière à assister le déplacement des tiges de direction 35 4 On peut, bien entendu, obtenir un entrainement direct des tiges 4 par la colonne de direction 2, suivant la pratique classique. Sur les figures 2 et suivantes, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références que sur la figure 1. En se référant maintenant à la forme de réalisation de la figure 2, celle-ci comporte, en plus des deux soupapes à sens unique opposées 11 et 12, deux soupapes à bobine 22 et 23 dont les bobines 24 et 25 sont maintenues respectivement en place, dans la position de la figure, par des ressorts faibles 26 et 27. Ces soupapes à bobine 22 et 23 comportent des tuyaux supplémentaires 28 et 29 revenant respectivement au réservoir 8. Le but des soupapes à bobine 22 et 23 est de permettre un retour de fluide sans restriction par les tuyaux 15 ou 16, lorsque par exemple une augmentation considérable de couple est appliquée par le volant 1, ou lorsqu'une charge brutale est appliquée aux soupa20 pes a bobine 22, 23 et aux tuyaux 28, 29 en provoquant un retour vers le réservoir 8 Ces soupapes à bobine 22 et 23 contribuent également à centrer rapidement le piston du dispositif *de bélier hydraulique 5 Les soupapes à bobine 22 et 23 n'affectent pas la pression de fluide 25 appliquée par la pompe 13 par l'intermédiaire des tuyaux et 16, car les bobines 24 et 25 se déplacent facilement en repoussant leurs ressorts respectifs 26 et 27. Une variante de cette forme de réalisation dans laquelle l'une des soupapes à sens unique et 30 l'une des soupapes à bobine se combinent en une soupape ur.ique, est représentée en 30, et cette solution évite l'utilisation d'un tuyau 28 Le tuyau 9 part du réservoir 8 pour arriver directement entre les saillies de la bobine modifiée 31, et se relie au tuyau 32 conduisant 35 à la pompe 13 par l'intermédiaire du passage interne 33 & à l'intérieur duquel se trouve la soupape à sens unique 11 La soupape 30 fonctionne comme décrit ci-dessus en se référant aux soupapes séparées 11 et 22. On se référera maintenant à la figure 3 qui représente une variante de la forme de réalisation de la figure 2 et plus particulièrement une disposition de soupape 34 combinant les deux soupapes 30 de la forme de réalisation de la figure 2 Dans la forme de réalisation de la figure 3, le fluide est envoyé par les tuyaux 9 et 10 pour arriver entre les saillies des bobines respectives 35 et 36 incorporant les soupapes à sens unique 11 et 12 Les bobines 35 et 36 sont poussées par un faible ressort commun 37. La forme de réalisation de la figure 3 15 fonctionne de ia même manière que celle de la figure 2, et permet un retour rapide de la pression de fluide provenant du dispositif de bélier hydraulique 5, vers le réservoir 8 par l'un ou l'autre des tuyaux 15 et 16. Une première forme de réalisation d'un 20 pignon mobile axialement dans un dispositif de pignon et crémaillère, est illustrée sur la figure 4 Un pignon 38 est muni d'une extrémité rainurée 39 destinée à se fixer à la colonne de direction 2, et se montant de manière a pouvoir tourner dans des roulements 40 et 41 en 25 se centrant, contre tout déplacement axial, par les ressorts 42. Le pignon est muni de dents hélicoïdales 43 venant en prise avec des dents inclinées 44 de la crémaillère 45. A l'extrémité libre du pignon 38 se trouve un aimant permanent 46 placé dans sa position de repos au voisinage du détecteur 17 Ce détecteur peut être du type connu sous le nom de détecteur à effet "Hall", ou de tout autre type sensible au déplacement 35 d'un aimant passant au voisinage de celui-ci. En cours de fonctionnement, un couple de très faible amplitude provenant du volant, est transmis directement du pignon à la crémaillère sans avoir à vainere l'action de centrage des ressorts 42 sur le pignon. Cependant, si l'on applique un couple plus important, la pression de l'un des ressorts 42 doit être surmontée et il se produit un déplacement axial du pignon par suite du contact angulaire entre les dents hélicoïdales 43 du pignon et les dents d'inclinaison correspondante 44 de la crémaillère Le champ magnétique produit par l'aimant permanent 46 donne naissance à un signal dans le détecteur 177 ce signal dépendant de l'amplitude du déplacement entre l'aimant 46 et le détecteur 17. Ce mouvement est transmis au microproces15 seur 19 qui produit un signal envoyé au moteur 14 pour faire tourner la pompe 13 à une vitesse suffisante, pour faire monter la pression de fluide d'un côté du piston du dispositif de bélier hydraulique 5, de manière à obtenir la vitesse de déplacement requise pour assister 20 la direction du véhicule. Dès que le couple de direction du volant 1 cesse d'être appliqué, les ressorts recentrent le pignon 38 pour le préparer au mouvement de direction suivant. La figure 5 représente une seconde forme de réalisation d'un mécanisme de direction à pignon et crémaillère selon l'invention Le pignon 47 est muni de rainures 48 de fixation à la colonne de direction 2 Le pignon 47 est réalisé en trois parties principales, à 30 savoir la partie de tête 49 comprenant l'arbre à clavette 48, la partie de pignon extérieure 50 munie de dents axiales destinées à venir en prise avec les dents latérales de la crémaillère 51 de manière classique, et une partie de tige centrale 52 constituant la partie 35 axialement mobile du mécanisme de pignon. La partie de tige centrale 52 est libre de tourner à l'intérieur de la partie de pignon extérieure 50 et peut se déplacer axialement par rapport celle-ci La partie de pignon extérieure 50 est montée de manière à tourner dans des roulements 53, 54 et se relie à la partie de tête 49 par des ressorts 55 qui centrent la partie de tête 49 par rapport à la partie de pignon extérieure 50 quand aucun couple important n'est transmis. Une partie agrandie 56 de la tige centrale 52 est munie d'une surface de came 57 recevant une tige 58 montée sur la partie de tête 49 La partie agrandie 56 contient également une fente 59 dans laquelle passe une tige 60 fixée sur la partie de tête 49, de ma15 nière à permettre ainsi à la partie de tige centrale 52 de tourner et de se déplacer axialement dans la partie de pignon extérieure 50. Si un couple important est appliqué à la partie 49, cela fait tourner à la fois la partie 49 et 20 la partie de tige centrale 52 Les ressorts 55 laissent faire, et l'engagement de la tige 58 sur la came 57 provoque le déplacement axial de la partie de tige centrale dans un sens ou dans l'autre, suivant le sens de rotation de la partie 49 et, comme dans la forme de réalisa25 tion précédente, un aimant 46 donne naissance, dans le détecteur 17, à un signal qu'on applique au microprocesseur par les fils conducteurs 18 Dès que le couple de direction cesse d'être appliqué, les ressorts recentrent axialement la partie centrale 52 pour la préparer au 30 déplacement de direction suivant. La figure 6 représente plus en détail la disposition de l'aimant et du détecteur, et concerne plus particulièrement la forme de réalisation de la figure 4 L'aimant permanent 46 est monté à l'extrémité libre 35 du pignon 38 Cet aimant permanent est monté dans un goujon en laiton 61 Le détecteur 17 est monté sur une plaque de laiton 62 et un capot de laiton 63 est fixé par des boulons 64 Un petit intervalle d'air est laissé entre l'extrémité libre de l'aimant 46 et le détecteur 17 pour permettre le déplacement axial du pignon. Une variante de disposition du détecteur est représentée sur la figure 7 dans laquelle le détecteur 17 est placé du côté de l'aimant 46 séparé par une garniture 65. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Système de direction assistée pour véhicule, système caractérisé en ce qu'il comprend une pompe ( 13) à fluide faisant partie d'un système à fluide 5 sous pression comprenant deux soupapes à sens unique ( 11, 12) opposées permettant d'obtenir un débit de fluide sélectif vers un dispositif d'assistance de déplacement destiné à assister la direction, et un moteur principal ( 14) destiné à entraîner la pompe ( 13) suivant les signaux produits par un détecteur ( 17) répondant au couple de direction. 2 ) Système de direction assistée selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque soupape ( 11, 12) à sens unique comporte un dispositif à retour 15 rapide de fluide sous pression. ) Système de direction assistée selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les signaux provenant du détecteur ( 17, 17 a) sont appliqués à un microprocesseur ( 19), puis ensuite 20 au moteur principal. 4 ) Système d'assistance de puissance pour mécanisme de direction assistée de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, système caractérisé en ce que le mécanisme comporte un premier 25 et un second éléments venant mutuellement en prise, un dispositif d'assistance de déplacement répondant à la pression du fluide, et des moyens permettant de diriger sélectivement la pression de fluide vers ce dispositif, suivant les signaux produits par un détecteur ( 17, 17 a) 30 et dépendant du déplacement d'une partie au moins de l'un des éléments, en réponse au couple de direction. ) Système d'assistance de puissance selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier élément est une crémaillère ( 45) et en ce que le 35 second élément est un pignon ( 38), les signaux étant } 1 produits par le déplacement axial d'une partie au moins du pignon. 6 ) Système d'assistance de puissance selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pignon 5 ( 38) est centré, par un ressort ( 42) de pression, contre tout déplacement axial. 7 ) Système d'assistance de puissance selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le déplacement axial peut être obtenu 10 en équipant le pignon ( 38) de dents hélicoidales venant en prise avec des dents de crémaillère ( 45) présentant la même inclinaison. 8 ) Système d'assistance de puissance selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dépla15 cement axial est obtenu grâce au fait que le mecanisme de pignon comporte une partie de tige centrale pouvant tourner avec le pignon, mais pouvant également se déplacer axialement par rapport à celui-ci, cette partie de tige centrale comportant une surface de came recevant une tige portée par l'élément de transmission de couple de l'ensemble de direction. 9 ) Système d'assistance de puissance selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le détecteur ( 17, 17 a) est action25 né électriquement par un aimant permanent ( 46) porté par le mécanisme mobile axialement.