Brevet FR2576573A1 — publié le 19860801

La présente invention concerne une direction assistée hydraulique pour véhicule automobile comprenant un arbre de commande monté à rotation dans un bottier et lié au volant, un arbre suiveur, également monté pivotant dans ce bottier et relié mécaniquement à un pignon en prise avec la crémail- lère de direction, des moyens élastiques reliant l'arbre de commande et l'arbre suiveur de sorte qu'il se produit un dé- placement angulaire relatif des deux arbres lorsqu'un couple est exercé sur l'arbre de commande, un distributeur hydrauli- l0 que sensible à ce déplacement relatif, et un vérin d'assis- tance sur l'alimentation duquel est interposé le distributeur et dont l'élément mobile est relié à la crémaillère. Le brevet européen 0 072 712 décrit une direction as- sistée hydraulique pour véhicule automobile, qui comprend un arbre de commande lié au volant et relié par une barre de tor- sion à un arbre suiveur qui porte un pignon en prise avec la crémaillère de direction. Des parties de l'arbre de commande et de l'arbre suiveur constituent les éléments d'un distri- buteur rotatif qui est interposé sur l'alimentation d'un vé- rin d'assistance. Lorsque le conducteur exerce un couple sur le volant, l'arbre de commande pivote élastiquement par rap- port à l'arbre suiveur de sorte que le distributeur est ac- tionné et envoie du liquide au vérin d'assistance de façon à déplacer la crémaillère de direction dans le sens corres- pondant au sens de pivotement du volant. On connaît également des directions assistées dans les- quelles le distributeur est à tiroir, qui est plus fiable. Mais l'utilisation d'un distributeur à tiroir dans la direction as- sistée connue par le brevet européen ci-dessus pose des pro- blèmes techniques car il est difficile et compliqué, dans cette direction assistée, de transformer le déplacement angu- laire relatif des deux arbres de commande et suiveur en un mouvement de translation du tiroir du distributeur. La présente invention a pour objet une direction assis- tée hydraulique pour véhicule automobile, du type mentionné plus haut, qui est à distributeur à tiroir et dans laquelle le mouvement du tiroir du distributeur est, au contraire,réa- lisé de manière très simple. - 2 - La direction assistée selon l'invention est caractéri- sée en ce que les moyens élastiques reliant l'arbre de com- mande et l'arbre suiveur et détectant le couple exercé sur l'arbre de commande comprennent un premier élément de trans- mission d'extrémité solidaire en rotation de l'arbre de com- mande, un deuxième élément de transmission d'extrémité soli- daire en rotation de l'arbre suiveur et coaxial au premier é- lément, et un troisième élément de transmission intermédiaire qui est coaxial aux deux premiers et relié périphériquement à ceux-ci par des lames flexibles dirigées obliquement, dans un sens pour le premier élément d'extrémité et dans le sens opposé pour le second, et en ce que l'élément intermédiaire comporte, à sa périphérie, une gorge dans laquelle est enga- gée l'une des extrémités en forme de rotule, d'un levier mon- té pivotant par rapport au boîtier, l'autre extrémité de ce levier étant reliée par une bielle au tiroir du distributeur. Lorsqu'un couple est exercé sur l'arbre de commande, ce couple est transmis par les lames flexibles à l'élément inter- médiaire qui le transmet à son tour à l'arbre suiveur. Lors de cette transmission, les lames flexibles reliant l'élément intermédiaire à l'un des éléments d'extrémité, augmentent d'inclinaison alors que celles reliant cet élément intermé- diaire à l'autre élément d'extrémité se redressent. Par suite, l'élément intermédiairese déplace axialement dans un sens ou dans l'autre suivant le sens du couple, en se rapprochant de l'un des éléments d'extrémité et en s'éloignant de l'autre. Cet élément intermédiaire entraîne le tiroir du distributeur par l'intermédiaire du levier de sorte que le vérin d'assis- tance est mis en service et fait pivoter l'arbre suiveur dans le même sens que l'arbre de commande jusqu'à ce que le couple ait disparu. Les éléments de transmission peuvent être constitués par des disques ou plateaux. Le distributeur peut être constitué de deux demi-distri- buteurs disposés de part et d'autre du levier et dont les ti- roirs sont reliés à ce levier. Il est alors possible d'appli- quer d'une manière équilibrée sur les deux faces libres des tiroirs une contre-pression modulée en fonction d'un paramètre, par exemple la vitesse du véhicule. On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de la direction assistée selon la présente invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est un schéma général de la direction as- sistée; La Figure 2 est une vue en coupe axiale du bottier d'as- sistance, dans un premier mode de réalisation; La Figure 3 en est une coupe transversale suivant III- III de la Figure 2; La Figure 4 est une vue en perspective montrant l'élé- ment de transmission intermédiaire et les lames flexibles qui lui sont fixées; La Figure 5 montre en coupe axiale un détail de la Figu- re 2, lorsqu'un couple est exercé sur l'arbre de commande; La Figure 6 est une vue en coupe axiale du bottier d'as- sistance, dans un second mode de réalisation, dans lequel il est prévu deux demi-distributeurs. Dans la direction assistée représentée schématiquement à la Figure 1, un arbre 1 lié à la colonne de direction est monté à rotation dans un bottier 2 et est relié de la manière décrite plus loin à un arbre suiveur 3, coaxial à l'arbre 1, portant un pignon 4 et également monté pivotant dans le bol- tier 2.'Ce pignon est en prise avec une crémaillère 5 sur l'u- ne des extrémités de laquelle est articulée en 6 une timonerie 7a reliée à l'une des roues directrices 8 du véhicule. L'autre extrémité de la crémaillère est reliée à l'une des tiges de piston 9 d'un vérin d'assistance, à double effet 10, dont l'autre tige de piston 11 est reliée par une timonerie arti- culée 7b à l'autre roue directrice 8. Le vérin 10 est relié par des conduites 12a et 12b à un distributeur 13, à tiroir coulissant, fixé au bottier 2. Comme on le voit plus particulièrement à la Figure 2, l'arbre 1 est monté à rotation dans le bottier 2 par l'inter- médiaire d'un palier anti-friction 14. De son côté, l'arbre suiveur 3 est monté à rotation dans le bottier par l'intermé- diaire d'un roulement à billes 15 et d'un roulement à aiguil- les 16. Les deux arbres 1 et 3 portent à leur extrémité des -4 plateaux respectivement 17 et 18 qui sont parallèles et dispo- sés en vis à vis. Le plateau 17 porte des pattes 19 entre les- quelles sont engagées avec un jeu 20 des pattes 21 du plateau 18. En-cas de défaillance du système d'assistance, l'arbre 1 peut ainsi, après rattrapage du jeu 20; entraîner l'arbre suiveur 3, donc le pignon 4 et la crémaillère de direction 5. Entre les plateaux 17 et 18 se trouve un troisième pla- teau 22 parallèle aux plateaux 17 et 18 et relié au plateau 17 par des lames élastiques tarées 23 qui sont ici au nombre de trois et décalées les unes des autres de 1200 autour de l'axe de la colonne de direction. Ces lames sont fixées à l'une de leurs extrémités en 24 à la périphérie du plateau 17 et à leur extrémité opposée en 25, à la périphérie du pla- teau 22, par exemple par des rivets ou des vis ou par ancra- ge. Elles sont disposées obliquement aussi bien par rapport au plan du plateau 22 que par rapport aux rayons passant par leurs points de fixation 25 sur ce plateau. De manière analogue, les plateaux 18 et 22 sont liés l'un à l'autre par des lames élastiques tarées 26 qui sont disposées obliquement en étant fixées en 25 à la périphérie du plateau 22 et en 27 à la périphérie du plateau 18. Les lames 26 sont disposées en sens contraire des la- mes 23, c'est-à-dire que deux lames 23 et 26 fixées à un même endroit 25 du plateau intermédiaire 22 forment l'une avec l'autre un-V, symétriquement par rapport à ce plateau inter- médiaire 22. Les plateaux 17,18 et 22 et les-lames élastiques 23 et 26 constituent un dispositif 28 qui assure à la fois la détection de couple exercé sur l'arbre 1 et la liaison élas- tique de cet arbre à l'arbre 3. Le plateau 22 est muni d'un alésage axial traverse par les pattes 19 et 21. Il comporte à sa périphérie une gorge 29 dans laquelle est engagée l'une des extrémités 30, en forme de rotule, d'un levier 31 articulé en 32 par rapport au boî- tier 2. L'autre extrémité 33, également en forme de rotule, du levier 31 est reliée par une biellette 34 et une rotule 35 au tiroir 36 du distributeur 13. Le distributeur 13 est agencé selon la disposition dite à "centre fermé" qui convient lorsque le véhicule est équipé - 5 - 2576573 d'un réservoir d'huile sous pression régulée. Le tiroir 36 comporte trois portées 37a,37b et 37c qui coopèrent avec un perçage central 38 relié au réservoir sous pression, deux per- çages 39a et 39b reliés aux conduits d'utilisation 12a et 12b, et deux perçages 40a et 40b reliés à l'échappement. A la Figure 2, le distributeur 13 est en position d'équilibre. Le circuit haute pression est isolé par la por- tée 37b du tiroir et les conduits d'utilisation 12a et 12b sont reliés respectivement aux échappements 40a et 40b. Un dé- placement longitudinal du tiroir 36 dans un sens ou dans l'au- tre, à partir de sa position d'équilibre, a pour effet d'iso- ler l'un des circuits d'échappement et de relier le circuit d'utilisation correspondant à la haute pression pendant que l'autre circuit d'utilisation reste à l'échappement. Mais le distributeur 13 pourrait être également agencé à "centre ouvert", dans le cas o l'alimentation serait assu- rée par une pompe à huile débitant en permanence. Lorsque le conducteur manoeuvre le volant et fait ainsi pivoter l'arbre 1, le couple exercé sur le plateau 17 entraîne un déplacement axial du plateau 22. Si le couple est.exercé dans le sens des lames 23, le plateau repousse ces lames, qui se détendento Le plateau 22 se déplace en faisant pivoter le- levier 31; celui-ci entraîne la bielle 34 qui se déplace axia- lement vers le distributeur 13 (Figure 5). Le plateau 22 re- pousse à son tour les lames 26 qui fléchissent. Si le couple est exercé en sens contraire, le plateau 22 se rapproche du plateau 17 et la bielle 34 s'éloigne du distributeur 13. Comme les lames 23 fléchissent lorsque les lames 28 se redressent, et inversement, les lames 23 aussi bien que les lames28 interviennent pour assurer les liaisons élastiques entre l'arbre de commande 1 et l'arbre suiveur 3. Lorsque le plateau 22 se déplace, le tiroir 36 du dis- tributeur est entraîné par la bielle 34. L'un des conduits d'utilisation 12a ou 12b est mis en communication avec la haute pression de sorte que le piston du vérin 10 se déplace en entraînant la crémaillère 5 et par suite la tringlerie de direction. Le pignon 4 pivote en entraînant le plateau 18 qui tend à reprendre sa position angulaire initiale par rapport au plateau 17. L'arbre 3 suit ainsi le mouvement de pivotement de l'arbre 1. - 6 - 2576573 Lorsque le couple cesse d'être exercé sur l'arbre de commande 1, le plateau 22 reprend sa position neutre et les deux circuits d'utilisation 12a et 12b sont de nouveau tous deux isolés de sorte que la crémaillère de direction 5 reste dans la position dans laquelle elle a été amenée. Dans le mode de réalisation de la figure 6, le distri- buteur 13 a été remplacé par deux demi-distributeurs 13a et 13b disposés de part et d'autre du détecteur de couple 28 et comportant chacun un demitiroir 36a ou 36b relié l'un à l'autre par la bielle 34'. La portion centrale de cette biel- le est reliée par la rotule 33 au levier 31. Les portées du tiroir 36a coopèrent avec un perçage 38a relié au réservoir sous pression, un perçage 39a relié au conduit d'utilisation 12a, et un perçage 40a relié à 1'é- chappement. De manière analogue, les portées du tiroir 36b coopèrent avec un perçage 38b relié au réservoir sous pres- sion, un perçage 39b relié au conduit 12b, et un perçage 40b relié à l'échappement. L'alésage de chaque demi-distributeur est, du côté de la face libre du demi-tiroir, en communication par un perçage 41a ou 41b avec une source de contre-pression modulée en fonc- tion d'un paramètre donné, par exemple la vitesse du véhicule. Cela permet d'accroître l'effort au volant pour un même angle de braquage, quand la vitesse du véhicule augmente. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais en couvre, au contraire, toutes les varian- tes. - 7 - 2576573 Revendications. 1. - Direction assistée hydraulique pour véhicule auto- mobile comprenant un arbre de commande (1) monté à rotation dans un boîtier (2) et lié au volant, un arbre suiveur (3) également monté pivotant dans ce boîtier et relié mécanique- ment à la timonerie de direction, par exemple à un pignon (4) en prise avec la crémaillère de direction (5), des moyens élastiques reliant l'arbre de commande (1) et l'arbre suiveur (2) de sorte qu'il se produit un déplacement angulaire relatif des deux arbres lorsqu'un couple est exercé sur l'arbre de commande (1), un distributeur hydraulique (13 ou 13a-13b) sen- sible à ce déplacement relatif, et un vérin d'assistance (10) sur l'alimentation duquel est interposé le distributeur et dont l'élément mobile est relié à la timonerie de direction, par exemple à la crémaillère (5), caractérisé en ce que le distributeur est un distributeur à tiroir, en ce que les moyens élastiques reliant l'arbre de commande (1) et l'arbre suiveur (3) et détectant le couple - exercé sur l'arbre de commande comprennent un premier élément de transmission d'extrémité (17) solidaire en rotation de l'arbre de commande (1), un deuxième élément de transmission d'extrémité (18) solidaire en rotation de l'arbre suiveur (3) et coaxial au premier, et un troisième élément de transmis- sion intermédiaire (22) qui est coaxial aux deux premiers et relié périphériquement à ceux-ci par des lames flexibles (23 et 26) dirigées obliquement, dans un sens pour le premier élément d'extrémité et dans le sens opposé pour le second, et en ce que l'élément intermédiaire (22) comporte à sa périphé- rie, une gorge (29) dans laquelle est engagée l'une des extré- mités, en forme de rotule (30),d'un levier (31) monté pivotant par rapport au boîtier (2), l'autre extrémité de ce levier é- tant reliée par une bielle (34 ou 34') au tiroir (36,36a ou. 36b) du distributeur. 2. - Direction assistée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de transmission sont constitués par des disques ou plateaux. 3. - Direction assistée selon la revendication 2, caractérisée en ce que les deux arbres de commande (1) et suiveur (3) sont coaxiaux. -8- 4. - Direction assistée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le distributeur est constitué de deux - demi-distributeurs (13a et 13b disposés de part et d'autre du levier (31) et dont les tiroirs (36a et 36b) sont reliés à ce levier. 5. - Direction assistée selon la revendication 4, caractérisée par des moyens pour appliquer sur les deux faces libres des tiroirs (36a et 36b) une contre-pression modulée en fonction d'un paramètre, par exemple la vitesse du véhi- cule.