Brevet FR2576574A1 — publié le 19860801

La présente invention concerne une direction assistée hydraulique pour véhicule automobile comprenant un arbre de commande monté à rotation dans un boîtier et lié au volant, un arbre suiveur, également monté pivotant dans ce boîtier et relié par une barre de torsion à un pignon en prise avec la crémaillère de direction, de sorte qu'il se produit un déplacement angulaire relatif des deux arbres lorsqu'un couple est exercé sur l'arbre de commande, un distributeur hydraulique sensible à ce déplacement relatif, et un vérin d'assistance 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 assistée hydraulique pour véhicule automobile, qui comprend un arbre de commande lié au volant et relié par une barre de torsion 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 distributeur rotatif qui est interposé sur l'alimentation d'un vérin d'assistance. Lorsque le conducteur exerce un cou plue sur le volant, l'arbre de commande pivote élastiquement par rapport à l'arbre suiveur de sorte que le distributeur est actionné et envoie du liquide au vérin d'assistance de fac on à déplacer la crémaillère de direction dans le sens correspondant au sens de pivotement du volant. La présente invention a pour objet une direction assistée 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 réalisé de manière très simple. La direction assistée selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un premier élément de transmission d'extrémité solidaire en rotation de l'arbre de commande,un deuxième élément de transmission d'extrémité solidaire en rotation de l'arbre suiveur et coaxial au premier élément, et un troisième élément de transmission intermédiaire qui est coaxial aux deux premiers et relié périphériquement à ceuxci par des biellettes articulées 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 est relié au tiroir du distributeur. Lorsqu'un couple est exercé sur l'arbre de cornmande, l'arbre suiveur pivote par rapport à l'arbre de commande d'un angle qui est fonction de ce couple. Les biellettes reliant l'élément intermédiaire à l'un des éléments d'extrémité, augmentent d'inclinaison alors que celles reliant cet élément intermédiaire à l'autre élément d'extrémité se redressent. Par suite, l'élément intermêdiaire se 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 de sorte que le vérin d'assistance 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. Les éléments de transmission d'extrémité peuvent faire corps respectivement avec l'arbre de commande et l'arbre suiveur. Ils peuvent également être reliés à ces arbres par des engrenages. Dans le premier cas,l'élément intermédiaire peut comporter, à sa périphérie, une gorge dans laquelle est engagée l'une des extrémités, en forme de rotule,d'un levier monté pivotant par rapport au boîtier, l'autre extrémité de ce levier étant reliée par une bielle au tiroir-du distributeur. Dans le second cas, le distributeur peut être fixé au boîtier coaxialement aux éléments de transmission, l'élément intermédiaire étant relié à une bielle de transmission axiale qui traverse l'un des éléments d'extrémité et est elle-même reliée au tiroir du distributeur. Le distributeur peut être constitué de deux demi-distributeurs dont les tiroirs sont reliés à l'élément intermédiaire. Il est alors possible d'appliquer 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 divers modes de réalisation de la direction assistée dans lesquels La Figure l est un sehéma général de la direction assistée; La Figure 2 est une vue en coupe-axiale du boîtier d'assistance, 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'été ment de transmission intermédiaire et les biellettes qui lui sont fixées; La Figure 5 montre en coupe axiale un détail de la Figure 2, lorqu'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 les éléments de transmission d'extrémité sont reliés par des engrenages aux arbres de commande et suiveur; La Figure 7 est une vue semblable a la Figure 2, dans laquelle il est prévu deux demi-distributeurs; La Figure 8 est une vue semblable à la Figure 6 dans laquelle 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 boîtier 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 bot- tier 2. Ce pignon est en prise avec une crémaillère 5 sur l'une 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 il est reliée par une timonerie articulée 7b à l'autre roue directrice 8. Le vérin lO est relié par des conduites 12a et 12b à un distributeur 13, à tiroir coulissant, fixé au boîtier 2. Comme on le voit plus particulièrement à la Figure 2, l'arbre 1 est monté à rotation dans le boîtier 2 par l'intermédiaire d'un palier anti-friction 14. De son côté, l'arbre suiveur 3 est monté à rotation dans le boîtier par l'intermédiaire d'un roulement à billes 15 et d'un roulement à aiguilles 16. Les deux arbres 1 et 3 portent à leur extrémité des plateaux respectivement 17 et 18 qui sont parallèles et disposés en vis à vis Le plateau 17 porte deys pattes 19 entre lesquelles 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 de jeu 20, entraîner l'arbre suiveur 3, donc le pignon 4 et la crémaillère de direction 5.Les deux arbres 1 et 3 sont reliés l'un à l'autre par une barre de torsion 22 dont les extrémités cannele-s-- sont emmanchées dans des alésages cannelés des arbres 1 et 3. L'arbre 3 est ainsi entraîné élastiquement par l'arbre 1, avec un décalage angulaire qui est fonction du couple exercé sur cet arbre 1. Entre les plateaux 17 et 18 se- trouve un troisième plateau 23 parallèle aux plateaux 17 et 18 et relié au plateau 17 par des biellettes 24 qui sont ici au nombre de trois et décalées les unes des autres de 1200 autour de ltaxe de la colonne de direction. Ces biellettes portent à leurs extrémités des rotules 25 et 26 qui sont engagées dans des évidements 27 et 28, en forme de calottes sphériques, prévues à la périphérie respectivement plateau 17 et du plateau 23. Elles sont disposées obliquement aussi bien par rapport au plan du plateau 23 que par rapport aux rayons passant par les évidements d'appui 28 sur ce plateau. De manière analogue, les plateaux 18 et 23 sont liés l'un à l'autre par des biellettes 29 qui sont disposées obliquement et portent à leurs extrémités des rotules 30 et 31. Ces rotules sont engagées dans des évidements 32 et 33, en forme de calottes sphériques prévues respectivement à la périphérie du plateau 18 et à celle du plateau 23, les évidements 33 se trouvant en regard des évidements 28. Les biellettes 29sont d-åsposees:.4nsenscontraire des biellettes 24, c'est-à-dire que deux biellettes 24 et 29, prenant appui dans des évidements 28 et 33, disposés en regard, forment l'une avec l'autre un V, symétriquement par rapport à ce plateau intermédiaire 23. Le plateau 23 est muni d'un alésage axial traversé par les pattes 19 et 21. Il comporte, à sa périphérie, une gorge 34 dans laquelle est engagée l'une des extrémités 35, en forme de rotule, d'un levier 36 articulé en 37 sur le boîtier 2. L'autre extrémité 38, également en forme de rotule du levier 36 est reliée par une biellette 39 et une rotule 40 au tiroir 41 du distributeur 13. Le distributeur 13 est agencé selon la disposition dite à '9centre fermé11 qui convient lorsque le véhicule est équipé d'un réservoir d'huile sous pression régulée. Le tiroir 41 comporte trois portées 42a,42b et 42c qui coopèrent avec un perçage central 43 relié au réservoir sous pression, deux perçages 44a et 44b reliés aux conduits d'utilisation 12a et 12b, et deux perçages 45a et 45b reliés à l'échappement. A la figure 2, le distributeur 13 est en position d'équilibre. Le circuit haute pression est isolé par la portée 42b du tiroir et les conduits d'utilisation 12a et 12b sont reliés respectivement aux échappements 45a et 45b Un dépla- cement longitudinal du tiroir 41 dans un sens ou dans l'autre, à partir de sa position d'équklibre,a pour effet d'isoler l'un des circuits d'échappement et de relier le circuit dgu- tilisation correspondant à la haute pression pendant que l'au- tre circuit d'utilisation reste à l'échappement. Mais le distributeur 13 pourrait également être agence à "centre ouvert", dans le cas où l'alimentation serait assurée 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 23. Si le couple est exercé dans le sens des biellettes 24, le plateau repousse ces foiel- lettes dont l'inclinaison augmente. Le plateau 23 se déplace en faisant pivoter le levier 36; celui-ci entraîne la bielle 39 qui se déplace axialement vers le distributeur 13. Le plateau 23 repousse à son tour les biellettes 29 dont l'inclinaison diminue. Si le couple est exercé en sens contraire, le plateau 23 se rapproche du plateau 17 et la bielle 39 s'éloigne du distributeur 13. Lorsque le plateau 23 se déplace, le tiroir 41 du distributeur est entralné par la bielle 39. 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. Lorsque le couple cesse d'être exercé sur l'arbre de commande 1, le plateau 23 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, les arbres 1 et 3 sont solidaires de pignons respectivement 46 et 47 qui portent les pattes 19 et 21. Les deux pignons 46 et 47 sont en prise respectivement avec des plateaux coaxiaux 18a et 17a qui sont dentés à leur périphérie; le distributeur 13 est coaxial à ces plateaux. Le plateau 17a est supporté par le boîtier 2, par l'intermédiaire d'un roulement 48,alors que le plateau 18a est supporté par le distributeur 13, par l'intermédiaire d'un roulement 49. Le plateau intermédiaire 23a est, comme dans le mode de réalisation précédent, relié par les biellettes à rotules 24 et 29 aux plateaux 17a et 18a; il est en outre relié au tiroir 41 du distributeur 13, par la bielle 39 qui traverse axialement le plateau 18a. La Figure 7 montre une variante du mode de réalisation de la Figure 2, dans laquelle le distributeur 13a été remplacé par deux demi-distributeurs 13a et 13b comportant chacun un demi-tiroir 41a ou 41b relié l'un à l'autre par la bielle 39'. La portion centrale de cette bielle est reliée par la rotule 38 au levier 36. Les portées du tiroir 41a coopèrent avec un perçage 43a relié au réservoir sous pression, un perçage 44a relié au conduit d'utilisation 12a, et un perçage 45a relié à l'échappement. De manière analogue, les portées du tiroir 41b coopèrent avec un perçage 43b relié au réservoir sous pression, un perçage 44b relié au conduit 12b, et un perçage 45b relié à l'échappement. L'alésage de chaque demi-distributeur est, du côté de la face libre du demi-tiroir, en communication par un per çage 50a ou 50b avec une source de contre-pression modulée en fonction d'un paramètre donné, par exemple la vitesse du véhicule. Cela permet dsaccroRtre 11 effort au volant pour un mime angle de braquage, quand la vitesse du véhicule augmente. La Figure 8 montre une variante du mode de réalisation de la Figure 6 dans laquelle le distributeur 13 a été remplacé par les deux demi-distributeurs 13a et 13b. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limite aux modes de réalisation décrits et représentée, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Direction assistée hydraulique pour véhicule automobile comprenant un arbre de commande (1) monte à rotation dans un bottier (2) et lié au volant, un arbre suiveur (3) également monté pivotant dans ce boitier et relié par une barre de torsion (22) à la timonerie de direction, préférentiellement à un pignon (4) en prise avec la crémaillère de direction (5) 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) sensible à ce déplacement relatif 1 et un vérin d'assistance (10) sur l'alimentation duquel est interposé le distributeur et dont l'élement mobile est relié a la timonerie de direction, préférentiéllement à la crémaillère (5), caractriséeen-ce que le distributeur est un distributeur à tiroir, en ce que la direction comprend un premier élément de transmission d'extrémité (17 ou 18a) solidaire en rotation de l'arbre de commande (1), un deuxième élément de transmission d'extrémité (18 ou 17a) solidaire en rotation de l'arbre suiveur (3) et coaxial au premier, et un troisième élément de transmission intermédiaire (23 ou 23a) qui est coaxial aux deux premiers et relié périphériquement à ceux-ci par des biellettes articulées (24 et 29) 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 (23 ou 23a) est relié au tiroir (41) 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 1 ou 2, caractérisée en ce que les éléments de transmission d'extrémité (17 et 18) font corps- respectivement avec l'arbre de commande (1) et l'arbre suiveur (3). 4. Direction assistée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les éléments de transmission d'extrémité (17a et 18a) sont reliés par des engrenages à l'arbre de commande (1) et à l'arbre suiveur (3). 5. - Direction assistée selon la revendication 3, caractArisde en ce que les deux arbres de commande (1) et suiveur (3) sont coaxiaux et en ce que l'élément intermédiaire (23) comporte, à sa périphérie, une gorge (34) dans laquelle est engagée l'une des extrémités, en forme de rotule (35), d'un levier (36) monté pivotant par rapport au boîtier (2), l'autre extrémité de ce levier étant reliée par une bielle (39) au tiroir (41, 41a ou 415) du distributeur. 6. - Direction assistée selon la revendication n, caractérisée en ce que le distributeur (13 ou 13a-13b) est fixé au boîtier (2ì coaxialement aux éléments de transmis- sion, l'élément intermédiaire (23a) étant relié à une bielle de transmission (39 ou 39') qui traverse l'un des éléments d'extrémité et est elle-même reliée au tiroir (41,41a ou 41b) du distributeur. 7. - Direction assistée selon l'une des revendications 1à6 caractérisée en ce que le distributeur est constitué de deux demi-distributeurs (13a et 13b) dont les tiroirs (41a et 41b) sont reliés à l'élément intermédiaire (23). 8. - Direction assistée selon la revendication 7 caractérisée par des moyens pour appliquer sur les deux faces libres des tiroirs (41a et 41b) une contre-pression modulée en fonction d'un paramètre, par exemple la vitesse du véhicule.