Brevet FR2653576A1 — publié le 19910426

L'invention se rapporte à un dispositif de ver- rouillage en particulier pour un actionneur à fluide sous pression du type à piston axial, pour direction auxiliaire hydrostatique de véhicule automobile, dans le- quel un coulisseau verrou guidé en translation dans un alésage de logement d'un corps servant à actionner un élément de verrouillage présentant au moins un organe de prise agissant par complémentarité de forme entre une po- sition de verrouillage et une position de libération coo- père avec un élément actionneur en forme de coulisseau de telle manière que l'organe de prise et un organe de prise conjugué qu'il s'agit de verrouiller se trouvent en prise mutuelle dans la position de verrouillage mais se trouvent hors de prise dans la position de libéra- tion, dans lequel l'élément actionneur monté mobile dans un alésage du corps peut être actionné par un piston axial d'un organe actionneur à fluide sous pression dont l'alésage du cylindre est disposé aussi bien fixe par rapport au corps que centré par rapport à un axe du corps qui est perpendiculaire à l'axe de l'alésage du corps qui forme le logement du coulisseau verrou et pla- cé dans le même plan que cet axe, dans lequel on utilise pour placer l'élément verrou dans la position de ver- rouillage un poussoir qui est articulé par ses extrémi- tés, d'une part sur le coulisseau verrou et, d'autre part, sur l'élément actionneur de telle manière que son axe qui passe par les deux centres d'articulation fran- chisse une position de point mort par rapport à l'axe de l'alésage du corps formant le logement du coulisseau ver- rou lors de l'actionnement, dans lequel on utilise pour l'actionnement de l'élément verrou un poussoir addition- nel qui est articulé à sa première extrémité sur l'élé- ment actionneur et à son autre extrémité par l'intermé- diaire d'une autre articulation, de telle manière que son axe qui passe par les deux centres d'articulation franchisse une position de point mort par rapport à l'axe de l'alésage du corps formant le logement du coulisseau verrou lors de l'actionnement, et dans lequel, pour fixer l'élément actionneur relié solidairement au piston axial en mouvement parallèle à l'axe du corps cen- tré sur l'alésage du cylindre, dans deux positions extrê- mes correspondant respectivement à la position de ver- rouillage et à la position de libération, des moyens de butée et de contre-butée correspondants sont associés, d'une part au piston axial et, d'autre part à l'alésage du cylindre, et dans lequel, dans leur position extrême qui correspond à l'actionnement du coulisseau verrou, l'axe des poussoirs forme un plus petit angle avec l'axe de l'alésage du corps formant le logement du coulisseau verrou que dans leur autre position extrême. Dans un dispositif de serrage rapide déjà connu (DE-32 33 940 Cl) servant à serrer des outils ou des piè- ces, l'agencement et la construction sont réalisés comme le dispositif décrit plus haut, sauf en ce qui concerne l'utilisation d'un organe de prise agissant par complé- mentarité de forme ou d'un organe de prise conjugué qu'il s'agit de verrouiller, en remplacement desquels sont prévus des moyens de serrage correspondants. Dans le dispositif de serrage rapide déjà con- nu, le poussoir additionnel prend appui sur le corps par l'intermédiaire de l'autre articulation de telle manière que, avec une disposition et un guidage mobiles dans la direction radiale de l'élément actionneur dans le piston axial qui actionne cet élément actionneur, les deux pous- soirs travaillent dans le même sens en ajoutant leurs courses d'action sur le coulisseau verrou, c'est-à-dire qu'ils actionnent le coulisseau verrou en direction de la position de verrouillage dans le sens de la présen- te invention. Le coulisseau verrou est solidaire en dé- placement d'un piston de serrage à double effet disposé dans l'alignement de ce verrou, et qui est du type à pis- ton axial, qui peut être sollicité en synchronisme et avec le même fluide travaillant sous pression que le pis- ton axial qui actionne l'élément actionneur. La course totale des deux poussoirs est utilisée pour actionner le coulisseau verrou au-delà de sa course à vide relative- ment grande, pour pouvoir prévoir pour l'opération de serrage proprement dite une petite course et de grandes pressions de travail, tandis que, pour la course à vide, on considère une Eaible pression de travail comme suffi- sante. Dans ce dispositif de serrage rapide connu, le coulisseau verrou ne peut pas être immobilisé dans les positions extrêmes du piston axial actionnant l'élément actionneur, par des moyens mécaniques, c'est-à-dire sans force de fluide sous pression, par un actionnement des poussoirs audelà de la position de point mort parce que l'élément actionneur doit être agencé mobile dans les di- rections de l'axe de l'alésage du corps qui reçoit le coulisseau verrou et que le coulisseau verrou doit pré- senter une grande mobilité axiale par rapport au corps en raison de la course de son piston de serrage, mobili- té qui ne doit pas être supprimée par la course totale des poussoirs. On connait par le DE-34 34 054 Ai un dispositif de verrouillage de la position pour arbres d'entratne- ment dans lequel l'arbre d'entraînement présente une cou- ronne dentée dans les creux de denture de laquelle un verrou de blocage peut être engagé radialement. Le ver- rou de blocage est attaqué par un entraînement à excen- trique dont la tige d'excentrique est serrée entre deux coulisseaux mobiles dans la direction radiale à l'inté- rieur du verrou de blocage. Les deux coulisseaux sont précontraints élastiquement vers la tige d'excentrique. Des capteurs fixes coopèrent avec des parties du verrou de blocage pour mettre l'entraînement à excentrique à l'arrêt lorsque la position de point mort a été franchie d'un angle prévu, auquel le verrou de blocage est mainte- nu auto-bloquant par la force des ressorts sans exiger d'influence de force de la part de l'entraînement à excentrique. Dans un dispositif de verrouillage connu (DE-A- 34 27 160), l'organe de prise de l'élément verrou est composé d'un profil de crémaillère qui engrène dans la position de verrouillage dans un profil de crémaillère complémentaire porté par la tige de piston d'un organe actionneur à fluide sous pression du type à piston axial qui joue le rôle d'un moteur de direction hydrostatique dans une direction auxiliaire de véhicule automobile. A cet effet, le cylindre de travail du moteur de direction est muni d'une ouverture latérale dans laquelle le corps du dispositif de verrouillage est encastré de l'exté- rieur. Le problème qui est à la base de l'invention consiste à créer un dispositif d'actionnement de forme compacte pour un élément verrou qui peut prendre une po- sition de verrouillage et une position de libération, qui se distingue par une immobilisation efficace des deux positions extrêmes. En partant d'un dispositif de verrouillage du genre en question, ce problème est résolu par le fait que le coulisseau verrou présente un passage traversant donnant passage à un coulisseau actionneur utilisé comme élément actionneur, que le coulisseau actionneur est gui- dé en position fixe dans la direction radiale par rap- port au corps au moyen de l'alésage du corps qui le re- çoit, que le poussoir additionnel est utilisé pour pla- cer l'élément verrou dans la position de libération et est articulé par son autre extrémité sur le coulisseau verrou de manière qu'un poussoir forme le plus petit an- gle par rapport à l'axe du corps et qu'en même temps l'autre poussoir Eorme le plus grand angle par rapport à cet axe, et inversement, qu'au moins l'une des deux arti- culations des poussoirs est montée élastiquement par rap- port au poussoir et/ou par rapport au coulisseau corres- pondant et que, dans la position de point mort, la dis- tance d'écartement entre les deux demi-articulations sur les coulisseaux est en soi plus petite que la longueur du poussoir correspondant. Dans le dispositif de verrouillage selon l'in- vention, le poussoir additionnel place le coulisseau ver- rou dans sa position de libération de la même façon que l'autre poussoir en franchissant une position de point mort, avec compression élastique d'un tampon élastique, de sorte qu'on obtient une immobilisation des deux posi- tions extrêmes sans l'intervention d'une force auxiliai- re développée par un fluide sous pression. Des particularités et avantages de l'invention ressortent de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin. Le corps 2 d'un dispositif de verrouillage pré- sente un alésage récepteur 9 dans lequel est guidé libre en translation un coulisseau verrou 8. A une de ses extrémités frontales, le coulisseau verrou 8 est formé d'une seule pièce avec un élément verrou 3 qui présente des organes de prise 4 présentés sous la forme d'un pro- fil de crémaillère et qui, dans la position de verrouil- lage 5 représentée du coulisseau verrou 8, sont en prise avec des organes de prise conjugués 7, qui se présentent également sous la forme d'un profil de crémaillère. Le profil de crémaillère qui forme les organes de prise conjugués 7 est d'une seule pièce avec une tige de piston 1 qui est guidée mobile dans les deux sens de l'axe de piston 41-41 et qui peut être reliée solidaire- ment en mouvement avec le piston axial d'un actionneur à fluide sous pression qui est utilisé comme moteur de di- rection hydrostatique dans une direction auxiliaire de véhicule automobile. Le corps 2 présente un alésage de logement 15 dont l'axe géométrique 1l-lL est perpendiculaire à l'axe géométrique 10-10 du premier alésage de logement 9, les deux axes 10-10 et 11-ll se trouvant dans un même plan (le plan du dessin). Dans l'alésage de logement 15, est guidé en translation un coulisseau actionneur 14 qui tra- verse avec jeu un passage 34 formé par deux ouvertures alignées pratiquées dans la robe cylindrique du coulis- seau verrou 8. Le coulisseau actionneur 14 est actionné par une tige de piston 42 qui fait partie d'un organe action- neur 31 à fluide sous pression dont le cylindre travail- lant 32 est monté à joint résistant à la pression et en position fixe sur une bride de centrage correspondante 43 du corps 2. Le volume intérieur du cylindre de tra- vail 32 est divisé par un piston axial 33 en deux cham- bres de pression de travail 44 et 45 qui présentent res- pectivement des raccords de pression 46 et 47 servant à les raccorder à des conduites de pression de travail pneumatiques correspondantes. A son extrémité qui est à l'opposé de l'organe actionneur 31 et qui émerge du corps 2, le coulisseau ac- tionneur 14 est muni d'un organe d'actionnement 48 en forme de U qui, dans la position extrême représentée du coulisseau actionneur 14, actionne un interrupteur de po- sition extrême correspondant 49 tandis que, dans l'autre position extrême 20, il actionne un interrupteur de posi- tion extrême correspondant 50. Pour fixer la position extrême 19, la bride de centrage 43 présente une butée 16 contre laquelle la sur- face frontale 17 du piston axial 33 qui est adjacente et sert de contrebutée vient s'appuyer. Pour fixer l'autre position extrême 20, il est prévu sur la paroi interne du cylindre de travail 32 une butée 18 contre laquelle vient s'appuyer l'autre surface frontale 51 du piston axial 33, utilisée comme contre-butée. Pour placer l'élément verrou 3 dans la position de verrouillage 5 représentée, les deux coulisseaux 8 et 14 sont reliés cinématiquement l'un à l'autre par un poussoir 19. Le coulisseau verrou 8 présente une cuvette de rotule intérieure 35 contre laquelle le poussoir 12 s'appuie par l'une de ses extrémités sphériques. La cu- vette de rotule 35 est guidée mobile en translation axia- le dans le perçage central du coulisseau verrou 8 mais, dans le sens de l'axe 10-10 de l'alésage qui est dirigé vers la tige de piston 1, il est appuyé par l'intermé- diaire d'un tampon élastique 39 contre un appui de pres- sion 52 rigide en forme de disque qui est monté solidai- re du coulisseau verrou 8. De même, le coulisseau actionneur 14 est muni d'une cuvette de rotule 37, venue d'une seule pièce avec lui et présentant la forme d'un évidement en forme de po- che, et contre laquelle le poussoir 12 s'appuie par son autre extrémité sphérique. L'axe 23 du poussoir 12 qui passe par ces deux points d'articulation ou centres d'ar- ticulation 21 et 22 appuyés contre les cuvettes de rotu- le 35 et 37, forme un petit angle 28 avec l'axe géométri- que 10-10 lorsque le poussoir 12 se trouve dans sa posi- tion extrême correspondant à la position extrême 19 du coulisseau actionneur 14 et, par conséquent, à la posi- tion de verrouillage 5, dans laquelle il est dessiné. Dans son autre position extrême indiquée en trait interrompu, et qu'il prend dans la position extrê- me 20 du coulisseau actionneur 14, le poussoir 12 place son axe 23 dans une position qui forme un plus grand an- gle 27 avec l'axe 10-10, ces positions extrêmes du pous- soir 12 se trouvant de part et d'autre de l'axe 10-10, de sorte que le poussoir 12 prend une position de point mort lorsque son axe 23 est confondu avec l'axe 10-10. Etant donné que les cuvettes de rotule 35 et 37 présentent, dans la direction parallèle à l'axe 10-10, une plus petite distance d'écartement mutuel que celle qui serait nécessaire en soi pour contenir la longueur du poussoir 12, le poussoir 12 ne peut franchir sa posi- tion de point mort qu'en comprimant le tampon élastique 39. Ceci crée un blocage efficace et simple pour la posi- tion de verrouillage 5 de l'élément de verrouillage 3, pour laquelle le petit angle 28 est nécessaire comme fraction du déplacement en translation du poussoir 12 en- tre ses positions extrêmes. Pour placer l'élément verrou 3 dans une posi- tion de libération 6 indiquée en trait mixte, les deux coulisseaux 8 et 14 sont reliés cinématiquement l'un à l'autre par un autre poussoir 13 qui, de même que le poussoir 12, prend appui par ses extrémités sphériques contre une cuvette de rotule 36 du coulisseau verrou 8 et contre une cuvette de rotule 38 du coulisseau action- neur 14. Dans la position de libération 6, les organes de prise 4 de l'élément verrou 3 sont hors de prise avec les organes de prise conjugués 7 de la tige de piston 1. Alors que la première cuvette de rotule 38 est ici aussi formée d'une seule pièce avec le coulisseau ac- tionneur 14, sous la forme d'un évidement en forme de po- che, l'autre cuvette de rotule 36, qui est mobile en translation axiale dans l'alésage central du coulisseau verrou 8 prend appui contre un appui de pression rigide 53 en forme de disque du coulisseau verrou 8, dans le sens parallèle à l'axe géométrique 10-10 qui s'éloigne de la tige de piston 1. Dans sa position extrême qui correspond à la po- sition de verrouillage 5 représentée le poussoir 13 pla- ce lui aussi son axe 26, qui passe par les deux points d'articulation ou centres d'articulation 24 et 25, dans une position formant un angle relativement grand avec l'axe géométrique 10-10, angle qui correspond sensible- ment à la fraction du déplacement en translation du pous- soir 13 entre ses deux positions extrêmes qui est néces- saire pour l'inversion de l'élément verrou 3. Au contrai- re, l'angle que l'axe 26 du poussoir forme avec l'axe géométrique 10-10 dans la position extrême dessinée en trait mixte qui correspond à la position de libération 6 et, par conséquent, à la position extrême 20 du coulis- seau actionneur 14, est à nouveau relativement petit, et cet angle est utilisé pour obtenir une immobilisation de la position de libération 6. A cet effet, les deux posi- tions extrêmes du poussoir 16 se trouvent de même de part et d'autre de l'axe géométrique 10-10, de sorte que le poussoir 13 doit nécessairement franchir une position de point mort dans laquelle son axe 26 est confondu avec l'axe 10-10. Dans la direction parallèle à l'axe 10-10, la distance d'écartement entre les cuvettes de rotule 36 et 38 est ici aussi plus petite qu'elle ne devrait l'être, relativement à la longueur du poussoir 13, de sorte que le franchissement de la position de point mort ne peut se faire qu'avec compression du tampon élastique 40. Le moteur de direction hydrostatique de la tige de piston 1 peut être disposé, par exemple, sur l'essieu arrière ou sur l'un des essieux arrière d'un véhicule au- tomobile. La commande de l'élément verrou 3 est dans ce cas commandée par un commutateur prévu sur le tableau de bord, et par alimentation en air comprimé de l'une ou l'autre des chambres de pression de travail 44 et 45. Grâce à des moyens indicateurs optiques prévus sur le tableau de bord, et qui sont commandés par les in- terrupteurs de positions extrêmes 49 et 50, le conduc- teur dispose en permanence d'une information sur l'état de fonctionnement de la direction auxiliaire. L'immobilisation des positions extêmes de l'élé- ment verrou 3, qui est assurée positivement, par un dis- positif à genouillère, confère au dispositif de verrouil- lage une grande sécurité de fonctionnement. L'épaisseur et l'élasticité des tampons 39 et dans les deux sens de la direction de l'axe 10-10 peu- vent être calculées de manière que, dans une ou dans cha- cune des positions extrêmes 19 et 20, les butées corres- pondantes 16, 17 et 18, 51 soient maintenues en position d'appui l'une contre l'autre par une composante de la force élastique. R E V E N D I C A T I O N Dispositif de verrouillage en particulier pour un actionneur à fluide sous pression du type à piston axial, pour direction auxiliaire hydrostatique de véhicule automobile, dans lequel un coulisseau verrou guidé en translation dans un alésage de logement d'un corps servant à actionner un élément de verrouillage pré- sentant au moins un organe de prise agissant par complé- mentarité de forme entre une position de verrouillage et une position de libération coopère avec un élément ac- tionneur en forme de coulisseau de telle manière que l'organe de prise et un organe de prise conjugué qu'il s'agit de verrouiller se trouvent en prise mutuelle dans la position de verrouillage mais se trouvent hors de pri- se dans la position de libération, dans lequel l'élément actionneur monté mobile dans un alésage du corps peut être actionné par un piston axial d'un organe actionneur à fluide sous pression dont l'alésage du cylindre est disposé aussi bien fixe par rapport au corps que centré par rapport à un axe du corps qui est perpendiculaire à l'axe de l'alésage du corps qui forme le logement du cou- lisseau verrou et placé dans le même plan que cet axe, dans lequel on utilise pour placer l'élément verrou dans la position de verrouillage un poussoir qui est articulé par ses extrémités, d'une part sur le coulisseau verrou et, d'autre part, sur l'élément actionneur de telle ma- nière que son axe qui passe par les deux centres d'arti- culation franchisse une position de point mort par rap- port à l'axe de l'alésage du corps formant le logement du coulisseau verrou lors de l'actionnement, dans lequel on utilise pour l'actionnement de l'élément verrou un poussoir additionnel qui est articulé à sa première ex- trémité sur l'élément actionneur et à son autre extrémi- té par l'intermédiaire d'une autre articulation, de tel- le manière que son axe qui passe par les deux centres d'articulation franchisse une position de point mort par rapport à l'axe de l'alésage du corps formant le loge- ment du coulisseau verrou lors de l'actionnement, et dans lequel, pour fixer l'élément actionneur relié soli- dairement au piston axial en mouvement parallèle à l'axe du corps centré sur l'alésage du cylindre, dans deux po- sitions extrêmes correspondant respectivement à la posi- tion de verrouillage et à la position de libération, des moyens de butée et de contre-butée correspondants sont associés, d'une part au piston axial et, d'autre part à l'alésage du cylindre, et dans lequel, dans leur posi- tion extrême qui correspond à l'actionnement du coulis- seau verrou, l'axe des poussoirs forme un plus petit an- gle avec l'axe de l'alésage du corps formant le logement du coulisseau verrou que dans leur autre position extrê- me, caractérisé en ce que le coulisseau verrou (8) pré- sente un passage traversant (34) donnant passage à un coulisseau actionneur (14) utilisé comme élément action- neur, en ce que le coulisseau actionneur (14) est guidé en position fixe dans la direction radiale par rapport au corps (2) au moyen de l'alésage (15) du corps qui le reçoit, en ce que le poussoir additionnel (13) est utili- sé pour placer l'élément verrou (3) dans la position de libération (16) et est articulé par son autre extrémité (centre d'articulation 25) sur le coulisseau verrou (8) de manière qu'un poussoir (12) forme le plus petit angle (28) par rapport à l'axe (10-10) du carter et qu'en même temps l'autre poussoir (13) forme le plus grand angle (29) par rapport à cet axe, et inversement, et en ce qu'au moins l'une des deux articulations (cuvette de rotule 35 ou 36) des poussoirs (12 et 13) est montée élastiquement par rapport au poussoir (12 ou 13) et/ou par rapport au coulisseau correspondant (8 ou 14 respec- tivement) (tampon 39 ou 40 respectivement), et en ce que, dans la position de point mort, la distance d'écar- tement entre les deux demi-articulations sur les coulis- seaux (cuvettes de rotule 35 et 37 ou 36 et 38 respecti- vement) est en soi plus petite que la longueur du pous- soir correspondant (12 ou 13 respectivement).