Brevet FR2643602A1 — publié le 19900831

DIRECTION A88I8TLs EQUIPEL D'UN VERIN A DOUBLE EFFET La présente invention est relative à une direction assistée pour véhicule automobile. Une direction assistée à crémaillère pour véhicule comprend normalement un vérin à double effet placé sur le côté de la crémaillère et dans son prolongement. Le piston oe le corps de ce vérin est fixé au chassis du véhicule, l'autre partie du vérin agissant sur les roues par l'intermédiaire de biellettes. On connaît du document FR-A-2 603 546 une telle direction assistée dont la crémaillère commande un tiroir de distribution coulissant à l'intérieur du corps du vérin, ce distributeur commandant l'alimentation des deux chambres du vérin situées de part et d'autre de la tête de piston, cette alimentation étant réalisée symétriquement suivant le sens de déplacement du tiroir, à l'aide de gorges annulaires et de passages plus ou moins étranglés, suivant un procédé bien connu de l'homme du métier. La tige de piston est reliée au chassis dans l'exemple du document précité et c'est le corps du -vérin qui, en se déplaçant, entraîne les biellettes reliées aux roues. La sensation d'effort nécessaire au conducteur lors de la rotation du volant qui se traduit dans le cas présent par un déplacement relatif du tiroir de distributeur par rapport au corps de vérin, est donnée par des rondelles élastiques du type rondelles Belleville, placées de part et d'autre du tiroir de distributeur entre celui-ci et le corps de vérin. Une telle direction assistée est compliquée et coûteuse, spécialement en ce qui concerne les liaisons entre le distributeur et les chambres de vérin. Elle exige d'autre part des liaisons extérieures à la source de haute pression et au réservoir par tuyaux flexibles, ce qui, spécialement en ce qui concerne la liaison à la source de haute pression, est préjudiciable à la sécurité du fait de la haute pression. régnant dans ce tuyau flexible. La presente invention a pour objet une direction assistée plus simple, moins coûteuse et présentant une plus grande sécurité que la direction assistée préalablement décrite, et fonctionnant également en cas de défaillance de la source de haute pression. I1 est donc proposé une direction assistée pour véhicule automobile comprenant une crémaillère mobile en translation sous l'effet d'une rotation de la colonne de direction du véhicule, une source de fluide haute pression, un réservoir de fluide sous basse pression, un vérin à double effet coaxial à la crémaillère, dont le cylindre est divisé en une chambre avant et une chambre arrière par un piston fixé à l'extrémité d'une tige, un distributeur à tiroir commandant le vérin, de telle façon que les forces appliquées de part et d'autre du piston au repos soient équilibrées, tandis qu'elles tendent à ramener le piston en position de repos par rapport au tiroir en cas de déplacement de ce dernier, le tiroir étant solidaire de la crémaillère, et une pièce de transmission de force comportant des biellettes reliées aux fusées de roues directrices du véhicule. Selon l'invention, la chambre arrière est traversée par la tige de vérin et reliée en permanence å la source de haute pression, le distributeur commandant la pression dans la chambre avant. De préférence, le tiroir est dispose.8 l'intérieur d'un alésage axial pratiqué à l'intérieur de la tige de piston, et le réservoir basse pression est connecté en permanence à l'alésage. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques, illustrés à l'aide des dessins, sur lesquels - la Figure 1 est une coupe axiale d'une direction assistée selon l'invention, - la Figure 2 est une vue partielle, agrandie, de la direction assistée représentée Figure l, montrant, notamment, le distributeur, - la Figure 3 est une vue à plus grande échelle d'une autre partie de la Figure 1, montrant la liaison à la crémaillère, - la Figure 4 est une vue, analogue à celle de la Figure 1, et relative a une première variante, - la Figure 5 est une vue analogue à celle de la Figure 4, et montrant une autre variante, - la Figure 6 est une vue schématique, analogue à celles des Figures 4 et 5, et montrant encore une autre variante. En référence maintenant aux Figures 1 à 3, on a représenté une crémaillère 1, mobile vers la droite ou vers la gauche sur la figure, sous l'action du pignon de commande, non représenté, d'une colonne de direction, également non représentée, à l'intérieur d'un carter de direction 2, fixe par rapport au véhicule. On n'a représenté que les extrémites de la crémaillère et du carter. Le carter 2 est prolongé axialement par un tube de liaison 3, qui porte à son extrémité opposée à la crémaillère le vérin à double effet représenté dans son ensemble par le repère 4. Le vérins, à double effet, comprend un tube 5 qui porte à une de ses extrémités un obturateur 6, percé d'un alésage pour la tige de piston 7, et muni d'un joint 6a pour l'étanchéité avec cette tige de piston. L'obturateur 6 est monté à l'extrémité du tube de liaison 3. Le tube de vérin 5 est fermé, à l'extrémité opposée, par un obturateur plein 9. L'extrémité de la crémaillère 1 présente un alésage fileté à l'intérieur duquel est vissée une pièce de liaison 10 bloquée par un contre-écrou 11. La pièce de liaison 10 se termine, à son extrémité opposée à la crémaillère, par une partie élargie 12. Celle-ci est serrée, par l'intermédiaire de rondelles Belleville 13, 14, entre l'extrémité de la tige de piston 7 et une pièce de raccordement 8 vissée sur l'extrémité de cette tige de piston. La tige de piston 7 porte, par l'intermédiaire d'une pièce de transmission de force 15, pourvue d'articulations 16, 17, les biellettes 18, 19 reliant la direction assistée aux fusées de roues. La pièce 15 accompagne les mouvements axiaux de la tige de piston grâce à une lumière 20 prévue dans le tube de liaison 3 et se trouve accompagnée dans son déplacement par un tube 40 coulissant autour du tube de liaison 3. La tige de piston 7 s'élargit, à l'extrémité opposée à la crémaillère, pour former le piston 21, d'une seule piece avec elle, et pourvu de joints 22 en contact avec la paroi interieure du tube de vérin 5. La tige de piston, et le piston lui-même, sont traversés par un alésage axial 23, fermé, au niveau de la face avant du piston, par un obturateur 24. L'alésage 23 présente, à peu près au niveau de la jonction du piston avec sa tige, une gorge intérieure 25, dans laquelle débouche un alésage oblique 26 qui la met en communication avec la chambre avant 27 du vérin, c'est-à-dire celle qui ne contient pas la tige de piston, et se trouve entre ledit piston 21 et l'obturateur 9. Un autre alésage oblique 28 relie la chambre arrière 29 du vérin avec l'alésage 23. I1 débouche dans cet alésage en un point situé entre la gorge 25 et le bouchon 24. Un tiroir 30 est mobile à l'intérieur de l'alésage 23. I1 présente deux gorges 31, 32, la gorge 31 étant la plus proche de l'extrémité avant du tiroir, c'est-à-dire celle qui est la plus proche du bouchon 24. Le tiroir présente encore un alésage axial 33 qui communique d'une part avec la gorge 32 et, d'autre part, à son extrémité arrière, avec la partie de l'alésage 23 qui se trouve située entre le tiroir et la crémaillère. Les bords des gorges 31 et 32 sont biseautés de manière à créer un étranglement comme on le verra par la suite. Dans la position représentée Figure 2, les gorges 31 et 32 du tiroir 30 sont situées de part et d'autre de la gorge 25, et communiquent avec elle par un passage étranglé résultant de la forme en biseau des bords de ces gorges. L'alésage oblique 28 débouche, quant à lui, au droit de la gorge 31. Dans cette position, la chambre avant 27 communique d'une part avec la chambre arrière 29 par un premier passage étranglé entre les gorges 25 et 31, et l'alésage 28, et d'autre part, avec la partie arrière de l'alésage 23 par un passage étranglé entre les gorges 25 et 32, et l'alésage intérieur 33 qui communique avec la gorge 32. On conçoit qu'un déplacement vers la droite, sur la Figure 2, du tiroir met en communication avec un moindre étranglement les chambres 27 et 29, et restreint, au contraire, la communication entre la chambre 27 et la partie arrière de l'alésage 23.Au contraire, un déplacement vers la gauche du tiroir limite la présence de la haute pression à la gorge 31, c'est-à-dire à la chambre arrière 29, et met en communication avec un moindre étranglement la chambre 27 avec la partie arrière de l'alésage 23. La description qui vient d'etre faite correspond à un circuit présentant un débit de fluide permanent. Ce circuit pourrait fonctionner également avec absence de débit au repos, la source de haute pression étant avantageusement équipée dans ce cas d'un accumulateur de fluide sous pression et le tiroir étant réalisé avec des gorges à bords non biseautés et disposées de manière à obturer complètement les passages cités plus haut au repos. Si on se rapporte a la Figure 1, on voit qu'il est prévu, au niveau de la pièce 15, un raccord 34 qui fait communiquer, par un tuyau souple 35, le réservoir 36 et la partie arrière de l'alésage 23, celui-ci étant fermé du côte de la crémaillère, par un obturateur 41. Par ailleurs, la chambre 29 est reliée, en permanence, par un raccord 37, à la source de haute pression 38. Une tige de commande 39 du tiroir est vissée à l'extrémité de l'alésage 33 du tiroir. Elle se prolonge et est également fixée à l'extrémité de la pièce de liaison 10 portée par la crémaillère. Lorsque la crémaillère 1 se déplace vers la gauche ou vers la droite de la Figure 1, elle entraîne directement la tige de commande 39 du tiroir. Elle entraîne également la tige de piston, mais avec un certain mouvement relatif dû à la présence des rondelles Belleville 13, 14. Le mouvement relatif de la tige de commande 39 et de la tige de piston 7 a pour résultat le déplacement du tiroir par rapport à la gorge 25, ce qui entraîne les variations désirées de pression relative entre les deux faces du piston 1, provoquant ainsi l'assistance à la direction qu'on désire obtenir. Le vérin présente pour particularité que la chambre arrière est reliée en permanence à une source de haute pression; et que l'effort d'assistance sur le piston du vérin est provoqué par la section active plus importante de la chambre avant dans le rapport par exemple de deux par rapport à la section active de la chambre arrière, et par le fait que la pression dans cette chambre avant peut varier de la pression maximale délivrée par la source, à la pression minimale soit celle du réservoir. En cas de défaillance de la source de haute pression ce qui supprime l'effet d'assistance, la direction des roues peut encore être assurée avec un effort au volant accru par l'intermédiaire de la crémaillère, la pièce de fixation 10, les rondelles Belleville 13,14, la tige de vérin 7 et la pièce 15 qui actionne les biellettes. La Figure 4 représente une variante de la direction assistée qu'on vient de décrire. Le tube de vérin 5 se prolonge en direction de la crémaillère au-delà de l'obturateur 6. I1 délimite, avec cet obturateur et un autre obturateur.50, une chambre auxiliaire 51. Un .trou radial 52 traverse la paroi de la tige de piston 7, et met en communication l'alésage 23 avec cette chambre 51. Un raccord 53 met la chambre 51 en relation avec le réservoir 36. Cette disposition permet de supprimer le tuyau souple 35. Pour éviter les contraintes latérales sur le tiroir 30, la tige de commande 39 est reliée à celui-ci par l'intermédiaire d'une liaison à rotule 54. La Figure 5 est relative à une autre variante. Le tiroir 30 est d'une seule pièce avec sa tige de commande 39, et il est percé d'un alésage borgne axial 60. Un tube axial 61 est fixé à l'obturateur avant 9 du vérin, et traverse le bouchon 24 qui obture l'alésage 23. Un joint 62 assure l'étanchéité au niveau de ce bouchon. Le tube 61 est de diamètre un peu inférieur à celui de l'alésage 60, et la longueur du tube 61 est telle que son extrémité, du côté arriere, reste toujours à l'intérieur de cet alésage 60. Un perçage radial 63 traverse la tige de commande 39 pour relier les alesages 60 et 23 en arrière du tiroir 30. Par ailleurs, l'obturateur 9 est lui-même percé d'un trou axial, pourvu d'un embout 64 de raccordement avec le réservoir 36.Ainsi, l'alésage 60, et la partie de l'alésage 23 qui se trouve en arrière du tiroir 30, sont en communication constante avec le réservoir, par l'intermédiaire du tube 61 et du raccord 64. Dans la variante représentée' Figure 6, un tube 70 est monté fixe par rapport au piston. I1 est, comme le tube 61 de l'exemple de la Figure 5, relié au réservoir 36. La partie arrière de l'alésage 23 est, cette fois, isolée de- sa partie avant par un élargissement 71 du tiroir, et porte le raccord 72 de liaison avec la pompe, un perçage 73 assurant la mise en communication constante de la chambre arrière 29 du vérin avec la source de haute pression. Une telle disposition peut être avantageuse au cas où l'ensemble du piston 21, sa tige 7 et le tube 70 sont fixes, le tube de vérin 4 étant, au contraire, mobile et pouvant par exemple entraîner des biellettes d'actionnement. Il est cependant nécessaire, dans ce cas, de prévoir un mode particulier d'actionnement du tiroir. REVENDICATIONS 1. Direction assistée pour véhicule automobile comprenant une crémaillère (1) mobile en translation sous l'effet d'une rotation de la colonne de direction du 'dit véhicule, une source de fluide haute pression (38), un réservoir de fluide sous basse pression (36), un verin à double effet (4) coaxial à la crémaillère, dont le cylindre est divisé en une chambre avant (27) et une chambre arrière (29) par un piston (21) fixé à l'extrémité d'une tige (7), un distributeur à tiroir (30) commandant le verin de telle façon que les forces appliquées de part et d'autre du piston au repos soient équilibrées, tandis qu'elles tendent à ramener le dit piston en position de repos par rapport au dit tiroir en cas de déplacement de ce dernier, le dit tiroir étant solidaire de la dite crémaillère, et une pièce de transmission de force (15) comportant des biellettes (18,19) reliées aux fusées de roues directrices du dit véhicule, caractérisée en ce que la chambre arrière (29), traversée par la tige de vérin (7), est reliée en permanence à la source de haute pression (38), le dit distributeur commandant la pression dans la chambre avant (27). 2. Direction assistée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le tiroir (30) est disposé l'intérieur d'un alésage axial (23) pratiqué à l'intérieur de la tige de piston (7). 3. Direction assistée suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le réservoir basse pression (36) est connecté en permanence au dit alésage (23). 4. Direction assistée suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le conduit (34) reliant le dit réservoir basse pression au dit alésage est fixé à et traverse la dite tige de piston. 5. Direction assistée selon la revendication 3, caractérisée en ce que le cylindre du vérin comprend une chambre supplémentaire (51), traversée par la tige de piston et isolée de la chambre arriere par un joint fixe (6) et de l'extérieur par un autre joint fixe (50), cette chambre supplémentaire étant reliée à l'alésage par un trou (52) traversant la tige de piston et au réservoir par un conduit (53) débouchant à travers la paroi du cylindre. 6. Direction assistée selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un conduit coaxial fixe (61) traverse la chambre avant (27) et pénetre dans un alésage auxiliaire (60) prévu à l'intérieur du tiroir en traversant de façon étanche le piston, cet alésage auxiliaire communiquant avec l'alésage (23) de la tige de piston. 7. Direction assistée selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un conduit axial (70) solidaire du piston traverse de façon étanche la chambre avant (27) et la paroi d'extrémité (9) correspondante du cylindre, et débouche dans l'alésage (23) dans lequel est disposé le tiroir (30). 8. Direction assistée selon la revendication 7, caractérisée en ce que la liaison entre la chambre arrière (29) du cylindre et la source de haute pression (38) passe par la partie de l'alésage (23) contenant le tiroir, qui est à l'opposé dudit conduit axial (70). 9. Direction assistée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tige de piston (7) est reliée à la crémaillère (1) par l'intermédiaire de moyens élastiques tels que des rondelles Belleville (13, 14).