Brevet FR2590860A1 — publié le 19870605

La présente invention concerne un mécanisme de réaction hydraulique qui est utilisé dans une direction assistée d'un véhicule automobile et qui est alimenté avec une pression hydraulique dépendant de la résistance que le conducteur rencontre en tournant le volant, en vue de la variation de cette résistance. Un mécanisme de réaction hydraulique de ce type est décrit, par exemple, dans le brevet des E.U.A. n 4 434 866. Comme représenté sur la figure 1 des dessins annexés au présent mémoire, ce mécanisme connu comporte un arbre d'entrée 2 avec des parties 2a faisant saillie radialement. Un manchon 3 tourne conjointement avec un arbre de sortie (non représenté) et est intérieurement pourvu de cannelures 3a dans lesquelles les parties saillantes 2a sont reçues de façon à pouvoir tourner sur un angle donné par rapport au manchon. La servodirection qui utilise ce mécanisme de réaction comporte un bottier de direction 1. Le man- chon 3 est monté dans ce boîtier 1 de manière que la surface laté- rale extérieure 3b du manchon soit déplaçable angulairement le long de la surface interne la du boîtier 1. Des pistons de réaction 4 sont montés dans le manchon 3 pour exercer hydrauliquement une poussée sur les faces latérales des parties saillantes 2a, suivant des directions perpendiculaires à ces faces. Comme ce mécanisme de réaction ne produit pas d'importantes pertes par frottement, il fonctionne en soi de manière efficace et ne présente qu'une faible hystérésis. Cependant, ce mécanisme de réaction a les inconvé- nients décrits ci-après. Premièrement, du fait que les pistons de réaction 4 sont simplement insérés dans leurs chambres de cylindre 5 respectives, ménagées dans le manchon 3 et dans lesquelles peuvent coulisser les pistons, au moment o le manchon 3 est mis en place dans le bottier 1, les pistons 4 s'en détachent facilement. Donc, le mécanisme ne peut pas être assemblé de manière efficiente.Deuxiè- mement, un gradin est formé dans la paroi de chaque chambre pour limiter le mouvement vers l'avant de chaque piston de réaction. De ce fait, l'usinage des chambres 5 est laborieux. L'un des buts de l'invention est de procurer un mécanisme de réaction hydraulique, du type indiqué, mais qui puisse être fabriqué facilement. A cet effet, selon l'invention, le mécanisme de réaction hydraulique comprend des pistons de réaction, de forme cylindrique, dont les surfaces extérieures ont des rainures orien- tées à angle droit par rapport à l'axe des pistons, un élément rotatif tournant conjointement avec l'arbre de sortie de la servo- direction, ainsi que des plaques de retenue fixées rigidement à la périphérie de l'élément rotatitf et dont les extrémités pénètrent dans les rainures de pistons, de manière que les plaques limitent le mouvement vers l'arrière des pistons. Selon un mode de réalisation de l'invention, les pistons de réaction, montés coulissants dans des trous de cylindre ménagés dans l'élément rotatif, peuvent se déplacer vers l'arrière sur une certaine distance avant de venir en contact avec les plaques de retenue, lesquelles empêchent ensuite toute poursuite du mouve- ment vers l'arrière des pistons. Par conséquent, lorsque l'arbre de sortie est engagé dans le boîtier de direction, les pistons ne s'en détachent pas, quelle que soit la position de l'arbre. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est la coupe transversale des parties principales d'un mécanisme de réaction hydraulique connu, décrit dans ce qui précède; - la figure 2 est une coupe axiale d'un mécanisme de réaction hydraulique réalisé selon l'invention et destiné éga- lement à être utilisé dans une servodirection de véhicule automo- bile; - la figure 3 est une coupe transversale prise sui- vant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en élévation latérale de la partie principale du mécanisme de réaction visible sur la figure 2; - la figure 5 est une coupe transversale semblable à celle de la figure 3 mais montrant un mécanisme de réaction hydraulique selon une variante de réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue en élévation latérale de la partie principale du mécanisme de La figure 5; - la figure 7 est une coupe transversale semblable à celle de la figure 3 mais montrant encore un autre mécanisme de réaction hydraulique selon l'invention; et - la figure 8 est une vue en élévation latérale de la partie principale du mécanisme de la figure 7. Lorsqu'on se reporte pour commencer à la figure 2, on y voit un mécanisme de réaction hydraulique selon l'invention, incorporé dans une servodirection d'automobile. La servodirection comporte un boîtier de direction 10 constitué d'un boîtier d'en- grenage 11 et d'un corps de distributeur 12 réunis ensemble. Un arbre de sortie 30 est monté par deux roulements dans ce boîtier. Une crémaillère 13 est en prise, par sa denture 13a, avec un pignon 38 porté par l'arbre de sortie 30. La crémaillère 13 est montée cou- lissante perpendiculairement à l'axe de l'arbre 30. Un vérin hydrau- lique 14 est monté sur la crémaillère 13 et est relié par l'inter- médiaire d'une timonerie (non représentée) à des roues directrices. Un arbre d'entrée 20, solidaire d'un volant de direction 15, est disposé sur le même axe et peut tourner avec l'arbre de sortie 30. Les arbres 20 et 30 sont élastiquement accouplés l'un à l'autre par une barre de torsion 25 qui traverse un passage central de L'arbre d'entrée 20. Un distributeur de servocommande 26, agissant en réponse à la rotation de l'arbre d'entrée 20 par rapport à l'arbre de sortie 30, est incorporé dans le corps de distributeur 12. La structure de ce distributeur 26 est décrite en détail, par exemple dans le brevet des E.U.A. 4 460 016 au nom de la demanderesse. Lorsqu'on se reporte également à la figure 3, on voit que deux parties 21, diamétralement opposées, font radialement saillie de l'extrémité de l'arbre d'entrée 20 située du côté de l'arbre de sortie 30. Ce dernier comporte une partie élargie 31 qui entoure les parties saillantes 21. Plus précisément, la partie élargie 31 de l'arbre de sortie présente intérieurement deux canne- lures 32 qui reçoivent et permettent le mouvement angulaire des parties sailLantes 21 sur un angle donné dans la partie élargie 31. Les figures 3 et 4 montrent que la surface latérale extérieure 31a de la partie élargie 31 présente une gorge annulaire relativement large 35. Deux rainures ou passages 34 de profil par- tiellement circulaire sont formés, en outre, l'un en face de l'autre, entre les cannelures 32. La partie élargie 31 est montée rotative dans le boîtier de direction 10, de manière que la sur- face latérale extérieure 31a de la partie élargie soit en contact avec la surface interne 10a du boîtier 10, définissant intérieu- rement un volume cylindrique. Les deux extrémités axiales de la partie élargie 31 sont rendues étanches au liquide par des joints 36. La partie élargie 31 présente deux paires de trous de cylindre 33 qui communiquent entre eux et avec les cannelures 32 recevant les parties saillantes 31. Les trous 33 débouchent dans les passages 34 et s'étendent à angles droits par rapport aux fonds 34a des passages 34. Les deux trous de cylindre 33 de chaque paire sont coaxiaux. Les axes des deux paires de trous 33 sont équidistants de l'axe des arbres 20 et 30 et sont situés sur des côtés opposés de cet axe. Comme le montre la figure 3, lorsque l'arbre d'entrée 20 n'est pas tourné par rapport à l'arbre de sortie 30, c'est-à-dire lorsque le volant 15 est à sa position neutre, les axes des trous 33 sont perpendiculaires aux parties radialement saillantes 21 et sont contenus dans un plan perpendicuLaire à l'axe des arbres 20 et 30. Les fonds 34a des passages 34 présentent chacun un trou taraudé 37 au milieu entre lestrous 33, forant en fait des parties d'une cavité continue. Les figures 3 et 4 montrent également des pistons de réaction 40 montés coulissants dans les trous de cylindre 33. Les extrémités intérieures des pistons 40 portent sur les faces latérales de la saillie radiale 21 à laquelle sont coordonnés Les deux pistons de chaque paire. Lorsqu'une pression hydraulique est admise dans les passages 34, comme décrit par la suite, les pistons 40 exercent une poussée sur les saillies radiales 21 correspondantes. Chaque piston 40 est constitué par une pièce cylindrique avec une extrémité intérieure de forme conique. L'extrémité extérieure de chacun des pistons 40 est pourvue d'une rainure annulaire 41 d'une certaine largeur. Du c6té de la surface interne 10a du boîtier 10, cette extrémité extérieure de chaque piston 40 est biseautée. Deux plaques de retenue 43 sont fixées rigidement sur les fonds 34a des passages 34 par des vis 42 serrées dans les trous taraudés 37. Chaque plaque 34 présente une découpe 43a en U a chacune de ses deux extrémités. Les parties entourant les dé- coupes 43 pénètrent dans les rainures 43 des pistons 40. La largeur des rainures 41 dépasse l'épaisseur des plaques de retenue 43 d'une quantité égale à la distance sur laquelle les pistons 40 peuvent reculer. Lorsque les saillies radiales 21 occupent leurs positions neutres, comme représenté sur la figure 3, les faces latérales extérieures des plaques de retenue 43 portent sur des parois latérales ou transversales formées sur les pistons du côté situé à l'extérieur de la rainure angulaire 41. Tout mouve- ment vers l'avant des pistons 40 (vers l'intérieur en direction des saillies radiales 21) est donc rendu impossible à cette posi- tion. Pendant le fonctionnement du mécanisme selon l'in- vention qui vient d'être décrit, une pompe hydraulique 50 (figure 2), par exemple une pompe à ailettes, entraînée par le moteur du véhi- cule, refoule de l'huile sous pression. Lorsque le débit d'huile dépasse un certain niveau, l'huile excédentaire est renvoyée au réservoir 59 par une soupape de dérivation 51. Ainsi, une certaine quantité d'huile sous pression est envoyée à une soupape diviseuse de débit 52, par laquelle l'huile arrivante est répartie suivant une proportion déterminée sur deux passages raccordés l'un à une canalisation 54 d'alimentation du distributeur et l'autre à une canalisation 55 de réglage de la réaction. L'huile sous pression envoyée dans la canalisation 54 parvient à travers un orifice d'alimentation 56 au distributeur 26. Lorsque l'arbre d'entrée 20 est tourné par rapport à l'arbre de sortie 30, le distributeur 26 permet l'introduction d'huile sous pression dans une des chambres du vérin 14. Celui-ci fournit alors une force d'assistance pour la rotation de l'arbre de sortie 30. L'huile refoulée de l'autre chambre du vérin 14 est renvoyée au réservoir 59 à travers le distributeur 26 et un orifice de retour 57. Une électrovanne de surpression 53 limite la pression de l'huile dans la canalisation 55 de réglage de la réaction. Par rette canalisation, l'huile est introduite à travers un orifice d'admission 58, un passage de communication 58a et la gorge annu- laire 35 dans l'un des passages 34. De ce fait, les pistons de réaction 40 exercent une poussée sur les parties radialement saillantes 21, en modifiant ainsi l'action exercée par la barre de torsion 25 reliant entre eux les arbres 20 et 30. Cette modifi- cation change la résistance que le conducteur ressent en tournant le volant. Lorsque les saillies radiales 21 sont tournées, dans un sens ou dans l'autre,-vers deux des pistons 40, ces pistons reculent, tout en opposant une certaine résistance au mouvement de rotation des saillies 21. Ce mouvement en arrière est rendu possible, pour chaque piston 40, par le jeu défini par la plaque de retenue 43 et la rainure annulaire 41. Dès que le flanc inté- rieur de la rainure 41 vient en contact avec la plaque de retenue 43, le piston concerné ne peut plus reculer davantage. Quand l'arbre de sortie 30 est retiré du boîtier de direction 10, les plaques de retenue 43 empêchent les pistons 40 de sortir des trous 33. Lorsqu'on se reporte maintenant aux figures 5 et 6, on y voit un autre mécanisme qui est semblable à celui déjà décrit, sauf que les plaques de retenue 43 pénètrent, par leurs extrémités, dans des rainures, ou encoches 41a et 41b, de profit partiellement circulaire, ménagées dans la surface latérale extérieure des pis- tons 40 aux extrémités extérieures de ceux-ci. Les figures 7 et 8 montrent un autre mécanisme de réaction hydraulique construit selon l'invention et destiné à être utilisé dans une servodirection. Ce mécanisme est semblable à celui des figures 5 et 6 à l'exception des points suivants. Chaque piston de réaction 40 présente une partie tronconique à son extrémité intérieure. Par leurs extrémités, les plaques de retenue 43 pénètrent dans des rainuresou encoches 41a, 41b, ménagées dans les extrémités arrière des pistons 40 et ayant un profil par- tiellement circulaire, dans une disposition qui limite à la fois l'avance et le recul des piston 40 et la rotation de ceux-ci. Les plaques 43 de cet exemple sont nettement plus longues que les plaques de retenue 43 de l'exemple des figures 5 et 6 pour que, par leurs rainures ou encoches 41a et 41b, les pistons 40 s'ajustent complè- tement dans les découpes en U 43a aux extrémités des plaques 43. Dans les exemples décrits ici, les pistons de réaction 40 sont logés dans une partie élargie 31 de L'arbre de sortie 30. Il est cependant possible aussi de réaliser la partie éLargie 31 sous forme d'une pièce rotative séparée, tournant conjointement avec l'arbre de sortie 30. De plus, la partie élargie 31 peut être d'un seul tenant avec l'éLément 25a (figure 2) du distributeur 26. Ainsi qu'il vient d'être décrit, selon l'invention, les pistons de réaction, de forme cylindrique, sont pourvus de rainures dans leurs périphéries. Ces rainures reçoivent les extré- mités de plaques de retenue qui sont elles-mêmes fixées rigidement à la partie élargie de l'arbre de sortie. De cette manière, les pistons sont empêchés de tomber de leurs cylindres respectifs, c'est-à-dire des trous 33. De ce fait, lors de L'engagement de l'arbre de sortie dans le boîtier de direction, Les pistons ne risquent pas de tomber, quelle que soit la position de l'arbre. Le mécanisme peut donc être assemblé facilement. De plus, les pistons de réaction sont faciles à usiner puisqu'il suffit de les doter des rainures. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisa- tion décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modi- fications, sans pour autant sortir de son cadre. R E V E N D I C A T I ONS 1. Mécanisme de réaction hydraulique, destiné à être utilisé dans une servodirection possédant un boîtier de direction (10), un arbre d'entrée (20) relié au volant et un arbre de sortie (30), les arbres étant montés coaxialement dans le boîtier de façon à pouvoir être tournés l'un par rapport à l'autre d'un angle donné, un distributeur de servocommande (26) monté entre les arbres d'en- trée (20) et de sortie (30) et actionné en réponse au mouvement relatif des arbres, le mécanisme de réaction comprenant des parties radialement saillantes (21) formées sur l'extrémité de l'arbre d'entrée (20) située du côté de l'arbre de sortie (30), un élément rotatif (31) monté pour pouvoir tourner conjointement avec l'arbre de sortie dans le boîtier de direction (10), l'élément rotatif présentant intérieurement des cannelures (32) qui reçoivent et permettent la rotation des parties saillantes (21) sur un angle donné, de même que des pistons de réaction (40) montés coulissants dans des logements (33) ménagés dans l'élément rotatif (31) et exerçant, par voie hydraulique, des poussées sur les deux faces des saillies radiales (21), perpendiculairement à ces faces, caractérisé en ce que les pistons de réaction (40), de forme cylin- drique et montés dans des trous (33) de l'élément rotatif (31), présentent des rainures (41) s'étendant à angles droits par rapport aux axes des pistons et que le mécanisme comprend, en outre, des plaques de retenue (43) fixées rigidement à la périphérie de l'élé- ment rotatif (31) et pénétrant par des extrémités dans les rainures (41) des pistons (40), de manière à limiter le mouvement des pistons vers l'arrière. 2. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel les trous (33) recevant les pistons (40), portant sur les deux faces des parties radialement saillantes (21), communiquent les uns avec les autres du fait qu'ils constituent une cavité continue. 3. Mécanisme selon la revendication 2, dans lequel l'une au moins des plaques de retenue (43) pénètre dans les pistons (40) par ses deux extrémités pour limiter le mouvement des pistons vers l'arrière. 4. Mécanisme selon la revendication 3, dans lequel la plaque de retenue (43) limite également, par ses deux extrémités, le mouvement des pistons vers l'avant. 5. Mécanisme selon la revendication 4, dans lequel la plaque de retenue (43) est fixée rigidement à l'élément rotatif (31) par une seule vis (42) fixée au centre de l'élément tournant. 6. Mécanisme selon la revendication 4, dans lequel la plaque de retenue (43) présente des découpes en U (43a) à ses deux extrémités et dans lequel les pistons (40) présentent des rainures ou des encoches (41a, 41b) de profil partiellement circulaire pour la réception des parties extrêmes de la plaque de retenue (43) définissant les découpes.