Brevet FR2653501A1 — publié le 19910426

L'invention concerne un vérin hydraulique à force de poussée variable, du type comportant un piston monté coulissant dans un corps de cylindre, muni d'une tige traversant axialement ce corps et délimitant dans ce dernier deux chambres séparées dont chacune est alimentée séparément en fluide sous pression, et un dispositif de mise en communication des deux chambres par l'intermédiaire d'un organe commandé par un dispositif extérieur ainsi qu'un dispositif de direction assistée pour véhicules automobiles, équipé d'un tel vérin hydraulique. Des vérins hydrauliques de ce type sont déjà connus. Ils présentent cependant l'inconvénient principal que le dispositif de mise en communication est réalisé sous forme d'une unité séparée du corps de cylindre, ce qui aboutit à un ensemble très encombrant. L'invention a pour but de proposer un vérin hydraulique qui ne présente plus l'inconvénient sus- mentionné des vérins connus. Pour atteindre ce but, le vérin hydraulique selon l'invention est caractérisé en ce que l'extrémité du vérin qui est opposée à celle traversée axialement par la tige est configurée en tête de vérin pourvue d'une cavité dans laquelle débouchent deux conduits chacun en communication avec l'une desdites chambres et dans laquelle est monté mobile ledit organe commandé de façon à mettre progressivement en communication lesdits conduits. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le corps de vérin comprend un élément cylindre radialement interne dans lequel coulisse le piston et un élément cylindre radialement externe entourant coaxialement le cylindre interne et l'espace annulaire entre les deux cylindres communique au niveau de l'extrémité du corps de cylindre, qui est traversée par la tige, avec la chambre correspondante et au niveau de la tête de vérin avec l'un des conduits, tandis que l'autre conduit débouche dans la chambre située au côté de la tête de vérin. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la tête de vérin porte les raccords d'alimentation en fluide sous pression des deux chambres du vérin, chaque raccord communiquant avec l'un desdits conduits. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la cavité précitée est de forme cylindrique, l'organe de commande est formé par un tiroir axialement mobile dans la cavité cylindrique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue partiellement en coupe axiale d'un vérin hydraulique selon l'invention; les figures 2 et 3 sont deux vues en coupe axiale, avec arrachement et à plus grande échelle, de l'extrémité du vérin selon la figure 1, qui est configurée en tête de vérin, les figures 2 et 3 montrant l'organe de mise en communication en deux positions différentes, sous l'effet d'un premier mode de réalisation des moyens de commande dudit organe; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, mais montre un deuxième mode de réalisation des moyens de commande de l'organe de mise en communication; et - la figure 5 montre schématiquement l'application d'un vérin selon la figure 1 à 4 pour la réalisation d'un dispositif de direction assistée pour véhicules automobiles. En se référant à la figure 1, on constate qu'un vérin hydraulique selon l'invention comprend un corps de vérin 1 à l'intérieur duquel est monté axialement mobile un piston 2 qui délimite dans ce corps 1 deux chambres séparées 3 et 4 chacune susceptible d'être alimenté en fluide sous pression. Le piston 2 est muni d'une tige de piston 5 qui traverse axialement la chambre 4 et l'extrémité correspondante 6 du vérin. L'autre extrémité 7 du vérin est configurée en tête de vérin et porte les raccords externes 9, 10 des chambres 3 et 4, par lesquels celles-ci sont reliées à un circuit hydraulique externe. Le corps de vérin i comporte deux éléments cylindres coaxiaux radialement interne 11 et externe 12. Ces éléments cylindriques délimitent entre eux un espace annulaire 13 qui communique au niveau de l'extrémité 6 du vérin, en 14, avec la chambre 4. Un conduit 15 pratiqué dans la tête de vérin 7 relie l'espace 13 au niveau de la tête de vérin 7 au raccord externe 10. Un autre conduit 16 également usiné dans la tête de vérin 7 relie le raccord 9 à la chambre 3. La tête 7 et l'extrémité 6 présentent des surfaces de portées coaxiales appropriées de maintien en position coaxiale des deux éléments cylindriques 11 et 12. En 18 et 19 on a représenté des raccords de retour de fuite du circuit hydraulique. Comme il ressort des figures 2 à 4, la tête de vérin 7 est traversée diamétralement par un alésage rodé diamétral 20 qui traverse les conduits 15 et 16 et dans lequel est disposé de façon axialement mobile un tiroir 21 qui s'engage dans l'alésage 20 à partir d'une extrémité de celui-ci. L'autre extrémité de l'alésage est obturée par un bouchon 23. L'étanchéité est assurée par un joint torique 24 et le maintien de l'ensemble se fait par un circlips 25. Le bouchon 23 porte sur son extrémité interne un téton 27 de centrage d'un ressort hélicoïdal 28 qui prend appui par une extrémité sur la face interne du bouchon 23 et par son autre extrémité sur le fond 29 d'un évidement cylindrique axial 30 pratiqué dans le tiroir 21 en regard du téton 27. Le tiroir 21 est axialement déplaçable dans l'alésage 20, à l'encontre du ressort 28, sous l'effet d'un organe de commande schématiquement indiqué en 32. Comme le montre les figures, le tiroir 21 présente une partie centrale cylindrique de plus faible diamètre 33 qui est conformée de telle façon qu'il mette en pleine communication les conduits 15 et 16 lorsque le tiroir occupe sa position enfoncée, avec compression maximale du ressort 28 (figure 3), et interdit une telle communication lorsqu'il occupe son autre position extrême (figure 2). La mise en communication des conduits se fait progressivement au fur et à mesure de l'enfoncement du tiroir 21 dans son alésage 20. I1 convient de noter qu'en position d'isolement des conduits 15 et 16, l'étanchéité entre ceux-ci est réalisée par le jeu extrêmement réduit (de l'ordre de quelques microns) entre le tiroir et l'alésage. Le dispositif de commande 32 qui régule le coulissement du tiroir 21 dans son alésage 20 peut être réalisé de différentes manières. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 2 et 3, ce dispositif est formé par un moteur pas à pas commandé par une centrale électrique 33 tel qu'un calculateur qui reçoit des informations d'au moins un capteur de mesure indiqué schématiquement en 34. Dans le mode de réalisation selon la figure 4, le dispositif de commande est formé par un système mécanique qui comprend un organe 36 qui est monté mobile perpendiculairement à l'axe du tiroir 21 dans un support 37 pour effectuer un mouvement rectiligne de va et vient et est susceptible de repousser le tiroir axialement dans son alésage 20 lors de son déplacement, par l'intermédiaire d'un élément 38 coiffant l'extrémité externe du tiroir. Cet élément 38 présente une surface externe 39 en forme d'une rampe avec laquelle coopère un élément 40 tel que par exemple une bille qui est associée à l'organe mobile 36. Lors du déplacement de ce dernier, la bille repousse le tiroir dans l'alésage en se déplaçant sur la rampe 39. L'organe 36 est déplacé par un câble 42 relié à un système dépendant d'un paramètre tel qu'un régulateur centrifuge connu en soi impliquant un déplacement d'un organe indiqué en 44 qui fait partie du dispositif 43. Il est évidemment possible de faire agir directement le câble 42 sur le tiroir 21 à l'encontre d'un ressort, à condition que le tiroir soit aménagé de manière à relier hydrauliquement les chambres 3 et 4 quand il est tiré. On comprend aisément qu'en déplaçant le tiroir 21 dans son alésage 20 et en mettant en communication les chambres 3 et 4 du vérin, par l'intermédiaire des conduits 15 et 16, on obtient une variation de la poussée du vérin. La figure 5 illustre schématiquement une application d'un vérin hydraulique selon l'invention à un véhicule automobile, pour la réalisation d'une assistance variable de direction. Les deux chambres 3 et 4 du vérin sont reliées par des conduits 46, 47 à une vanne hydraulique se comportant comme un pont de valves constitué de quatre valves de 48 à 51 et interposé entre une pompe 53 et un réservoir 54 d'un fluide hydraulique. En 55 on a représenté le dispositif de mise en communication des deux chambres 3 et 4 du vérin selon l'invention, qui comprend un tiroir 21 tel que représenté aux figures 2 à 4. Pour un braquage dans le sens indiqué par la flèche F1, les valves 49 et 50 sont fermées tandis que les valves 48 et 51 sont ouvertes. Pour obtenir un braquage dans le sens de la flèche F2, il faut fermer les valves 48 et 51 et ouvrir les valves 49 et 50. La fonction d'assistance est déterminée par la position du tiroir de mise en communication 55 des deux chambres 3 et 4 du vérin. Lorsqu'il établit la communication, la fonction d'assistance diminue. La mise en communication des deux conduits et ainsi des deux chambres du vérin par le déplacement du tiroir dans son alésage permet une variation progressive du taux d'assistance. Ce dernier peut donc être modulé de façon continue selon par exemple la vitesse du véhicule o d'autres paramètres. Le paramètre 34 aux figures 2 et 3 serait alors la vitesse du véhicule. Les lois d'assitance sont facilement réglables, par exemple par un changement de la rampe 39 dans le mode de réalisation selon la figure 4 ou par un changement de logique du calculateur 33 aux figures 2 et 3. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Vérin hydraulique à force de poussée variable du type comportant un piston monté coulissant dans un corps de cylindre, muni d'une tige traversant axialement ce corps et délimitant dans ce dernier deux chambres séparées dont chacune est alimentée séparément en fluide sous pression, et un dispositif de mise en communication des deux chambres par l'intermédiaire d'un organe commandé par un dispositif de commande extérieur, caractérisé en ce que l'extrémité (7) du vérin qui est opposée à celle (6) traversée axialement par la tige (5) est configurée en tête de vérin pourvue d'une cavité (20) dans laquelle débouchent deux conduits (15, 16) chacun en communication avec l'une desdites chambres (3, 4) et est monté mobile ledit organe commandé (21) de façon à mettre progressivement en communication lesdites chambres (3, 4). 2. Vérin hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de vérin (1) comprend un élément cylindre (11) radialement interne dans lequel se déplace le piston (2) et un élément cylindre (12) radialement externe et entourant coaxialement l'élément cylindre interne et que l'espace annulaire (13) formé entre les deux éléments cylindres communiquent au niveau de l'extrémité (6) du vérin, qui est traversé par la tige (5), avec la chambre correspondante (4), et au niveau de la tête de vérin (7) avec l'un (15) desdits conduits (15, 16), tandis que l'autre conduit (16) débouche dans la chambre (3) situé au côté de la tête de vérin (7). 3. Vérin hydraulique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tête de vérin (7) porte les raccords d'alimentation en fluide sous pression (9, 10) des chambres (3, 4) du vérin, chaque raccord communiquant avec l'un desdits conduits. 4. Vérin hydraulique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité précitée (20) est de forme cylindrique et l'organe commandé (21) est formé par un tiroir axialement mobile dans la cavité cylindrique. 5. Vérin hydraulique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cavité est formée par un alésage qui traverse les conduits (15 et 16) et est fermée à une extrémité et en ce que le tiroir (21) s'engage dans l'alésage à partir de l'autre extrémité, sous l'effet d'un dispositif de commande, à l'encontre d'un moyen de rappel tel qu'un ressort (28). 6. Vérin hydraulique selon l'une des revendications précédentes 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande (32) de l'organe de mise en communication (21) est formé par un moteur pas à pas. 7. Vérin hydraulique selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande extérieur (32) comprend un organe (36) susceptible d'être entraiîné avantageusement selon un mouvement rectiligne de va et vient, qui occasionne le coulissement du tiroir (21), par l'intermédiaire d'une pièce (38) pourvu d'une rampe (39) coopérant avec un élément tel qu'une bille (40) de l'organe(36). 8. Dispositif de direction assistée pour véhicule autcmobile, caractérisée en ce qu'elle comprend un vérin hydraulique selon l'une des revendications précédentes, dont le tiroir (21) est mobile sous l'action d'un paramètre (34) de conduite du véhicule, avantageusement la vitesse de celui-ci. 9. Dispositif de direction assistée selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce que le dispositif de commande du tiroir (21) comprend un régulateur centrifuge (43) adapté pour assurer le déplacement de l'organe (36) précitée.