Brevet FR2601638A1 — publié le 19880122

SERVODIRECTION HYDRAULIQUE, NOTAMMENT POUR VEHICULES A MOTEUR La présente invention concerne une servodirection hydraulique, notamment pour véhicules à moteur, comportant: - une soupape ayant un tiroir rotatif dans un manchon de commande et servant d'organe de commande du fluide hydraulique, - un arbre de direction constitué de deux parties, dont la première est raccordée à un volant et porte le tiroir rotatif, et dont la seconde est formée par un arbre fileté et porte le manchon de commande, cet arbre fileté étant en prise avec un piston de travail coulissant dans un boîtier de direction, 1u - un piston de réaction logé dans un alésage de l'arbre fileté et agissant sur la première partie de l'arbre de direction et son tiroir rotatif, et - un élément élastique en torsion interposé entre la première partie de l'arbre de direction et l'arbre fileté. Une servodirection hydraulique de ce genre est déjà connue par le brevet allemand N 29 13 484. Cette servodirection connue comporte une barre de torsion située dans le piston de réaction et reliant élastiquement l'un à l'autre, dans des limites prédéterminées, un arbre de direction solidaire du volant et l'arbre fileté. Comme la soupape formée par le tiroir rotatif et le 20 manchon de commande est intégrée à l'arbre de direction et à l'arbre fileté, une rotation de l'arbre de direction modifie la position relative de rainures et d'arêtes de commande à l'intérieur de cette soupape. Ces rainures et ces arêtes de la soupape délivrent l'huile sous pression sur la surface frontale voulue du piston de travail, ce qui renforce le mouvement de braquage. La 25 pression de travail dans le cylindre de direction agit en même temps sur le piston de réaction, lequel s'appuie contre l'arbre de direction par l'intermédiaire d'un dispositif de centrage et exerce sur cet arbre un moment de rappel qui est opposé au sens de la rotation. De cette manière, le conducteur reçoit une force defréaction qui est perceptible dans le volant 30 et qui correspond à la force hydraulique effective dans le cylindre de direction. Afin de minimiser la force de friction en direction axiale, le piston de réaction prend appui sur l'extrémité élargie de la barre de torsion au moyen de billes logées dans des rainures. En plus de la poussée hydraulique, le piston de réaction est encore soumis à la force d'un ressort - 2 - 2601638 de centrage agissant dans la même direction. Ce ressort place la soupape à tiroir rotatif exactement en position médiane. Cette servodirection connue a pour inconvénient un coût de construction 5 élevé. Outre la barre de torsion relativement coûteuse qui rappelle la soupape à tiroir rotatif, il est prévu en plus le ressort de centrage. A cela s'ajoute le guidage axial à billes du piston de réaction, qui est un dispositif coûteux et malcommode à monter. La présente invention a donc pour but de perfectionner la servodirection précitée de l'art antérieur de manière à simplifier la construction et le coût des organes nécessaires pour l'effret de réaction. Ce but est rempli par la servodirection hydraulique selon l'invention, 15 caractérisée en ce que le piston de réaction fait partie d'une liaison entre la première et la seconde partie de l'arbre de direction, et en ce que ladite liaison comprend un tube ondulé élastique axialement et monté entre le piston de réaction et l'arbre fileté pour les relier l'un à l'autre. Au moyen du tube ondulé, on peut effectuer le centrage d'une façon plus variable. On peut notamment monter le tube ondulé avec ou sans précontrainte axiale. S'il est monté sans précontrainte axiale, le tube ondulé agit purement comme une barre de torsion, c'est-à-dire que sa caractéristique élastique part de zéro. Un réglage de ce genre est utilisable 25 par exemple dans les directions dont les organes de commande travaillent avec peu de frottement. Le montage d'un tube ondulé avec précontrainte axiale rend possible un centrage exact en position médiane de la soupape à. tiroir rotatif. Ceci est particulièrement avantageux s'il faut vaincre des moments de frottement plus élevés dans les organes de commande. D'autre 30 part, en jouant sur la précontrainte du tube ondulé, on peut adapter plus facilement la dureté du centrage au type de direction ou au véhicule. Le tube ondulé remplit ainsi une double fonction: il remplace à la fois une barre de torsion et un ressort de compression. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, une extrémité du tube ondulé est fixée directement au piston de réaction, son autre extrémité est rattachée à une bague fixée à l'arbre fileté, et le piston de réaction est coulissant axialement dans cette bague qui guide sa surface - 3 - 2601638 périphérique. Cette fixation du tube est facile à réaliser, par exemple par soudage par faisceaux d'électrons, et elle assure une totale liberté de mouvement. La 5 bague épaule le piston de réaction uniquement sur sa périphérie, de sorte que celui-ci est guidé avec très peu de frottement et qu'il répond de manière sensible aux variations de pression. Le dessin représente en coupe longitudinale un exemple de réalisation de 10 l'invention. Dans un mécanisme de direction du type appelé "bloc", un volant à main, non représenté, est porté par une première partie d'arbre qui sera appelé ci-dessous l'arbre de direction I. Par l'intermédiaire d'un dispositif de 15 centrage 2 en position médiane et d'un piston de réaction 3 qui sera décrit plus loin, l'arbre de direction 1 est relié à une seconde partie d'arbre qui sera désignée ci-dessous comme l'arbre fileté 4. L'arbre I comporte des rainures axiales telles que 5, 5A qui font partie d'un tiroir rotatif 6. Le tiroir rotatif 6 coopère avec un manchon de commande 7 qui comporte des 20 rainures axiales telles que 8, SA et qui est réalisé d'une pièce avec l'arbre fileté 4. Le tiroir rotatif 6 et le manchon de commande 7 constituent une soupape à tiroir rotatif qui est usuelle dans ce genre de direction assistée. Une goupille transversale Il engagée avec du jeu dans un alésage 10 limite le mouvement de commande entre l'arbre de direction I et l'arbre fileté 4. 25 Dans les limites de ce mouvement, la soupape à tiroir rotatif 6, 7 délivre en fonction du sens de rotation la pression hydraulique dans l'une des chambres 12 et 13 agissant sur un piston de travail 14. Le piston 14 est engagé par un circuit de billes sans fin 15 sur l'arbre fileté 4, et par une denture 16 sur un secteur denté 18 monté sur un arbre de direction 17. Des paliers axiaux 20 30 et 21 servent à encaisser les forces axiales agissant sur l'arbre fileté 4. Une pompe 22, entraînée par un moteur du véhicule, peut être mise en communication avec les rainures 8 ou 8A du manchon de commande 7 par une rainure d'entrée 23 du manchon 7 et les rainures 5 du tiroir rotatif 6. Des alésages radiaux 24, ménagés dans le manchon 7, forment une 35 communication entre les rainures 8 et la chambre 12. D'autres alésages 25, disposés obliquement dans le manchon 7, créent une communication entre les rainures 8A et un canal annulaire 26. Ce canal 26 est raccordé à la chambre 13 par une fente annulaire 27 et le filetage de l'arbre 4. Un - 4 - 260 1 638 alésage central de retour 28 dans le tiroir rotatif 6 communique avec les rainures 5A par des alésages radiaux 30. Par d'autres alésages radiaux 31, l'alésage central 28 est raccordé à une rainure annulaire de retour 32 qui est reliée à un réservoir 33. En direction axiale, l'arbre de direction s'appuie sans jeu sur la goupille transversale 1 qui est retenue dans l'arbre fileté 4. Il est prévu pour cela une pièce d'extrémité 34 fixée dans l'alésage central 28 et un goujon axial 36 fixé au moyen d'une goupille transversale 35. Le dispositif de centrage 2 10 en position médiane comporte une pièce de centrage 37 à l'extrémité de l'arbre de direction 1 et une autre pièce de centrage 38 montée sur le goujon axial 36. Le piston de réaction 3 attaque la pièce de centrage 38, par exemple par des griffes non représentées, de telle manière qu'une compensation d'alignement soit possible et qu'il ne puisse pas y avoir de 15 forces transversales ou de coincement. Les deux pièces de centrage 37 et 38 comportent l'une en face de l'autre des cavités 40 et 41 en forme de V ayant des surfaces obliques. On prévoit de préférence deux paires de cavités. Entre les cavités 40 et 41 sont logés des rouleaux 42 qui s'appuient contre le goujon axial 36 à leur extrémité intérieure et dans l'arbre fileté 4 20 à leur extrémité extérieure. L'extrémité du piston de réaction 3, opposée au dispositif de centrage 2, coulisse axialement dans une bague 43 fixée à l'arbre fileté 4. Un tube ondulé 44 élastique en direction axiale est fixé, par exemple par soudure 25 par faisceaux d'électrons, d'un côté au piston de réaction 3 et de l'autre côté à la bague 43 fixée dans l'arbre fileté 4. Le piston de réaction 3 comporte une pièce de fermeture 45 qui forme avec le couvercle 46 du boîtier une chambre de réaction 47. Un orifice de raccordement 48 relié à la chambre 47 est raccordé à une conduite, non représentée, qui délivre la 30 pression de travail effective. Au lieu de la pression de travail, on peut aussi délivrer dans la chambre 47 une pression qui dépend de la vitese de marche. On peut obtenir cette pression dépendant de la vitesse, par exemple par une pompe entraînée par l'arbre de sortie - de la transmission. La force de réaction perceptible dans le volant augmente alors avec la vitesse. 35 La force axiale produite par le tube ondulé 44 et exercée sur le piston de réaction 3 met la soupape à tiroir rotatif 6, 7 en position hydraulique médiane par le dispositif de centrage 2 tant qu'on ne braque pas. - 5 - 2601638 Si le conducteur tourne l'arbre de direction 1, le tiroir rotatif 6 tourne d'un certain angle par rapport au manchon de commande 7, car l'arbre fileté 4 est tout d'abord retenu par la résistance du mécanisme de commande (piston de travail 14, secteur denté 18, arbre 17, roues directrices). Les rouleaux 42 5 se placent alors sur les surfaces obliques opposées des cavités en V 40, 41. La force axiale qui en résulte sur le piston de réaction 3 détermine une compression du tube ondulé 44. Cette rotation relative du tiroir 6 par rapport au manchon 7 détermine un changement de position mutuelle des rainures de la soupape, dans les limites du jeu permis par l'alésage 10. Selon 10 le sens de rotation du volant, l'huile délivrée sous pression par la pompe 22 va dans les chambres 12 ou 13 et pousse le piston de travail 14 dans le sens correspondant. Le mouvement de braquage est ainsi assisté hydrauliquement. Comme la pression de travail agissant dans la chambre 12 ou 13 s'exerce 15 aussi dans la chambre de réaction 14, une poussée hydraulique supplémentaire dirigée dans le même sens que la force axiale du tube ondulé 44 s'exerce sur le piston de réaction. A travers le dispositif de centrage 2, cette poussée tend à rappeler en position neutre le tiroir rotatif 6 et l'arbre de direction 1. La force de réaction ainsi obtenue fait sentir au conducteur 20 l'intensité de la réaction de la direction. - 6 - 2601638 Revendications 1. Servodirection hydraulique, notamment pour véhicules à moteur, comportant - une soupape ayant un tiroir rotatif dans un manchon de commande et servant d'organe de commande du fluide hydraulique, - un arbre de direction constitué de deux parties, dont la première est raccordée à un volant et porte le tiroir rotatif, et dont la seconde est formée par un arbre fileté et porte le manchon de commande, cet arbre fileté étant en prise avec un piston de travail coulissant dans un boîtier de direction, un piston de réaction logé dans un alésage de l'arbre fileté et agissant sur la première partie de l'arbre de direction et son tiroir rotatif, et un élément élastique en torsion interposé entre la première partie de l'arbre de direction et l'arbre fileté, caractérisée en ce que: - le piston de réaction (3) fait partie d'une liaison entre la première partie (I et 6) et la seconde partie (4 et 7) de l'arbre de direction, et - ladite liaison comprend un tube ondulé (44) élastique axialement qui est monté entre le piston de réaction (3) et l'arbre fileté (4) pour les relier l'un 20 à l'autre. 2. Servodirection selon la revendication 1, caractérisée en ce que - une extrémité du tube ondulé (44) est fixée directement au piston de réaction (3), - l'autre extrémité du tube ondulé (44) est rattachée à une bague (43) fixée à l'arbre fileté (4), et - le piston de réaction est coulissant axialement dans cette bague (43) qui guide sa surface périphérique.