Brevet FR2651736A1 — publié le 19910315

L'invention concerne une unité de direction hydraulique comprenant un bottier comportant une chambre de pression, la chambre de pression présentant sur un côté frontal une ouverture par laquelle passe vers l'extérieur un dispositif de commande de direction monté de façon rotative, l'ouverture étant rendue étanche vers l'extérieur au moyen d'une bague d'étanchéité. Une unité de direction de ce type est commercialisée par la déposante sous le nom de "OSP". Les unités de direction de ce type sont utilisées dans le mécanisme "aval", ceci signifiant que l'unité de direction se trouve placée en série entre une pompe et d'autres dispositifs hydrauliques montés en aval. Dans la chambre de pression se trouve un liquide hydraulique soumis à une certaine pression, à savoir la pression d'alimentation des dispositifs hydrauliques montés--e aval ou à la suite. Grace au dispositif de commande de direction, tel qu'un coulisseau relié à une colonne de direction, diverses ouvertures de commande sont ouvertes ou fermées de façon à laisser le liquide hydraulique parvenir aux moteurs hydrauliques, qui font en fin de compte tourner les roues. Quand la pression régnant dans la chambre de pression monte, la bague d'étanchéité se trouve plus fortement chargée. Le frottement entre le dispositif de commande de direction et la bague d'étanchéité augmente. L'usure de la bague d'étanchéité qui est provoquée par un mouvement du dispositif de commande de direction, c'est-à-dire par une rotation de la colonne de direction, augmente. En outre, l'utilisation du dispositif de commande de direction est rendue plus difficile en raison du moment de frottement qui est plus élevé. Le but de la présente invention est de fournir une unité de direction présentant une durée de vie plus longue et dont le montage soit simple. Ce but est atteint au moyen d'une unité de direction du type mentionné dans le préambule du fait qu'il est prévu entre la bague d'étanchéité et la chambre de pression un anneau de réduction de pression constitué en une seule pièce, qui entoure le dispositif de -- 2 - commande de direction, du fait qu'est prévu entre l'anneau de réduction de pression et la bague d'étanchéité un espace collecteur de liquide avec une sortie, et du fait que l'anneau de réduction de pression comprend une saillie périphérique en forme de bride reposant de façon étanche contre le côté frontal de la chambre de pression. Il est connu par le document US-A 3 044 785 de prévoir pour une tige de piston mobile en direction axiale et en vue de la décharge d'une bague d'étanchéité une douille métallique entourant la tige de piston entre la chambre de pression et la bague d'étanchéité, contre laquelle peut passer le liquide hydraulique. Entre la douille métallique et la bague d'étanchéité est prévue une possibilité d'écoulement pour le liquide hydraulique. La douille métallique est constituée par un nombre relativement élevé de pièces. Le montage est difficile. En outre, la bague d'étanchéité connue a besoin d'une place relativement importante. Selon l'invention, le nouvel anneau de réduction de pression n'a besoin dans le dispositif de commande de direction que d'une place supplémentaire négligeable par rapport à celle de la bague d'étanchéité prévue en cet endroit jusqu'ici. Grace à la pression qui règne dans la chambre de pression, cette bague est automatiquement appliquée contre le côté frontal de la chambre de pression. L'anneau de réduction de pression est constitué en une seule pièce, ce qui fait que le montage est considérablement simplifié par comparaison avec l'agencement d'étanchéité selon US-A 3 044 785. L'anneau de réduction de pression doit simplement être appliqué de l'intérieur contre le cSté frontal de la chambre de pression. De ce fait, le dispositif de commande de direction peut être poussé vers le dehors dans l'ouverture, comme c'était le cas jusqu'ici. L'anneau de réduction de pression a pour effet de réduire la pression s'appliquant sur la bague d'étanchéité grâce à un effet d'étranglement entre lui-même et le dispositif de commande de direction. Si la pression monte dans la chambre de pression, le courant de liquide qui parvient dans l'espace collecteur de liquide entre l'anneau de réduction de pression et le dispositif de commande de direction augmente. Il en résulte que la baisse de pression provenant de l'effet d'étranglement de l'anneau de réduction de -3 pression augmente automatiquement. La pression appliquée à la bague d'étanchéité peut donc être maintenue à un faible niveau. Avantageusement, le diamètre interne de l'anneau de réduction de pression augmente sous une forme conique sur une partie de sa longueur à l'extrémité située du côté de la chambre de pression, alors qu'il est approximativement constant sur le reste de sa longueur. L'espace collecteur de liquide entoure l'anneau de réduction de pression jusqu'à approximativement la saillie en forme de bride. L'anneau de réduction de pression est donc soumis de l'extérieur par la pression régnant dans l'espace collecteur de liquide sur la plus grande partie de sa longueur. Si la pression monte dans l'espace collecteur de liquide, l'anneau de réduction de pression est comprimé radialement vers l'intérieur, d'o il résulte que l'effet d'étranglement dans l'interstice annulaire compris entre l'anneau de réduction de pression et le dispositif de commande de direction augmente. La baisse de pression sur l'anneau de réduction de pression augmente de ce fait, et il en résulte que la pression dans l'espace collecteur de liquide baisse à nouveau. Grace à l'augmentation du diamètre interne de l'anneau de réduction de pression à l'extrémité située du c8té de la chambre de pression, il est possible de compenser l'effet provoqué du fait que le diamètre interne de l'anneau de réduction de pression diminue légèrement quand les pressions sont très élevées. Grâce à la constitution en forme de cône du diamètre interne sur une partie de sa longueur, on évite un frottement entre l'anneau de réduction de pression et le dispositif de commande de direction quand il y a une diminution correspondante du diamètre interne. L'augmentation du diamètre interne en forme de cône présente une inclinaison de l'ordre de grandeur de 1:100. Par exemple, le diamètre interne augmente de 20 pm sur une longueur de 2 mm. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de commande de direction s'appuie par l'intermédiaire d'un palier axial contre le côté frontal de la chambre de pression, la saillie de l'anneau de réduction de pression étant serrée entre le côté frontal et le palier axial. Ceci a pour avantage que l'anneau de réduction de pression se trouve retenu complémentairement sur le côté frontal de la chambre de pression. On - 4 est ainsi assuré que même une pression plus importante régnant dans la chambre de pression n'est pas à même de presser plus avant l'anneau de réduction de pression dans l'ouverture, et d'augmenter ainsi le frottement entre le dispositif de commande de direction et l'anneau de réduction de pression. La fixation additionnelle de l'anneau de réduction de pression contre le c8té frontal de la chambre de pression permet en fait de maintenir sensiblement constant l'interstice d'étranglement compris entre l'anneau de réduction de pression et le dispositif de commande de direction. Avantageusement, le palier axial est constitué sous forme d'un palier à roulement, une plaque de roulement en un matériau rigide étant prévue entre l'anneau de réduction de pression et les éléments roulants du palier. Quand il y a un mouvement du dispositif de commande de direction par rapport au boîtier, on évite ainsi un frottement entre ce dispositif de commande de direction et la saillie en forme de bride de l'anneau de réduction de pression. La plaque de roulement en matériau rigide permet, en dépit des éléments de roulement individuels, une répartition régulière de la pression sur la saillie en forme de bride de l'anneau de réduction de pression. De préférence, on prévoit sur le côté de l'anneau de réduction de pression qui est tourné vers le palier axial un dispositif de centrage destiné au palier axial. Ce dispositif de centrage a pour effet que l'anneau de réduction de pression se dispose centralement dans le palier axial. Comme l'anneau de réduction de pression est disposé sensiblement centralement dans l'ouverture du boîtier, il en résulte automatiquement un centrage relativement bon du palier axial par rapport à l'ouverture. Il est par ailleurs préférable que le dispositif de centrage soit constitué par une saillie de centrage périphérique. Cette dernière évite un contact direct entre le palier axial et le dispositif de commande de direction, ce qui diminue l'usure. Selon un mode de réalisation avantageux, on prévoit au moins une rainure périphérique dans la face interne radiale de l'anneau de réduction de pression. La rainure diminue la surface active par laquelle l'anneau de réduction de pression est en liaison avec le -5- dispositif de commande de direction. Il en résulte que le frottement est encore plus réduit. En outre, la rainure a pour effet que l'anneau de réduction de pression se centre de lui-même quand apparaît un courant de liquide allant de la chambre de pression à l'espace collecteur de liquide. Il est alors particulièrement avantageux que la rainure ait la forme d'une gorge de section rectangulaire. Les gorges de ce type sont faciles à réaliser et assurent un comportement favorable de l'écoulement. L'invention va maintenant être décrite au moyen d'un mode de réalisation préféré et en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une unité de direction, la figure 2 est une vue en coupe transversale de l'anneau de réduction de pression, et la figure 3 représente une partie agrandie de la figure 2. Une unité de direction 1 comprend un bottier 2 contenant une chambre de pression 3. Dans un côté frontal 16 de la chambre de pression 3 est prévue une ouverture 22 dans le bottier 2, par laquelle un coulisseau interne 4 d'un dispositif de commande de direction est guidé vers l'extérieur. Le coulisseau interne 4 est relié à une colonne de direction 5 par lrintermédiaire d'une liaison à clavetage multiple 6. Quand il y a rotation de la colonne de direction 5, le coulisseau interne 4 tourne également. Le coulisseau interne 4 coopère avec un coulisseau externe 7 de façon connue, de manière à commander des moteurs hydrauliques non représentés. La chambre de pression 3 est en liaison par l'intermédiaire d'un raccord 8 avec un système hydraulique aval ou avec un réservoir. Le liquide hydraulique peut sortir de la chambre de pression 3 par le raccord 8. L'ouverture 22 est rendue étanche vers l'extérieur à l'aide d'une bague d'étanchéité 9, qui entoure concentriquement le coulisseau interne 4 et qui est disposée dans le boîtier 2. Entre la bague d'étanchéité 9 et la chambre de pression 3 est monté un anneau de réduction de pression 10. Cet anneau de réduction de pression 10 comprend une saillie en forme de bride 17 qui s'applique de -6- façon étanche contre le côté frontal 16 de la chambre de pression 3. La saillie en forme de bride 17 s'étend radialement vers l'extérieur à partir d'un corps 23. Le corps 23 est introduit dans un alésage 24 du bottier 2 qui élargit radialement l'ouverture 22. Entre l'anneau de réduction de pression 10 et la bague d'étanchéité 9 est prévu un espace collecteur de liquide 11 duquel le liquide peut sortir par une sortie 12. L'alésage 24 présente un diamètre interne supérieur au diamètre externe du corps 23 de l'anneau de réduction de pression 10. De ce fait, l'espace collecteur 11 limité par l'alésage 24 et l'anneau de réduction de pression 10 entoure le corps 23 de l'anneau de réduction de pression pratiquement jusqu'à la saillie en forme de bride 17. L'étanchéité entre la chambre de pression 3 et l'espace collecteur de liquide 11 est obtenue par contact entre la saillie en forme de bride 17 et le côté frontal 16 de la chambre de pression 3. Le corps 23 de l'anneau de réduction de pression 10 est donc soumis à la pression régnant dans l'espace collecteur de liquide 11 sur son c8té externe. Si la pression dans l'espace collecteur de liquide 11 monte, l'anneau de réduction de pression 10 est comprimé en direction du coulisseau interne 4, c'est-à-dire radialement vers l'intérieur, l'interstice annulaire compris entre le coulisseau interne 4 et l'anneau de réduction de pression 10 diminuant. Ainsi, l'effet d'étranglement de cet interstice annulaire augmente. La baisse de pression entre la chambre de pression 3 et l'espace collecteur de liquide 11 augmente. De ce fait, la pression dans l'espace collecteur de liquide 11 diminue à nouveau et la bague d'étanchéité 9 se trouve alors déchargée de façon correspondante. L'unité de direction constituée par le coulisseau interne 4, la colonne de direction 5 et le coulisseau externe 7 est montée axialement sur le côté frontal 16 de la chambre de pression 3 par un palier axial 13. Le palier axial 13 comprend des éléments de roulement 14 qui peuvent rouler sur une plaque de roulement 15. La plaque de roulement presse la saillie en forme de bride 17 de l'anneau de réduction de pression 10 contre le côté frontal 16 de la chambre de pression 3. Ainsi, l'anneau de réduction de pression 10 est maintenu avec sécurité dans la place qui lui est destinée. L'anneau de réduction de pression 10 - 7 - comprend sur son coté qui est tourné vers le palier axial 13 une saillie de centrage 21 qui pénètre dans un alésage central de la plaque de roulement 15 prévue à cet effet. La saillie de centrage 21 est constituée sous forme d'une saillie périphérique, c'est-à-dire en liaison en direction périphérique pratiquement avec la totalité de la plaque de roulement 15. On est ainsi assuré d'une répartition régulière des forces contre l'anneau de réduction de pression 10. Dans le même temps, on obtient ce résultat que le palier axial 13 est centré par rapport à l'anneau de réduction de pression 10. En outre, la saillie de centrage empêche un contact entre la plaque de roulement 15 et le coulisseau interne 4, ce qui diminue l'usure. L'anneau de réduction de pression 10 comprend des rainures 25 ayant en section transversale la forme d'une gorge rectangulaire. Les rainures 25 sont des rainures d'égalisation de la pression, qui ont pour effet avec un courant de liquide passant entre le coulisseau interne 4 et l'anneau de réduction de pression 10 de centrer automatiquement cet anneau de réduction de pression 10. Ainsi, on tient compte des petites tolérances qui peuvent apparaître lors de la fabrication de l'anneau de réduction de pression 10. Par ailleurs, les rainures 25 diminuent la surface active au moyen de laquelle l'anneau de réduction de pression 10 peut s'appliquer contre le coulisseau interne 4, quand il n'est pas encore centré en raison d'un courant de liquide trop faible. Dans ce cas, on réduit le frottement et on facilite l'utilisation de l'unité de direction 1. Le diamètre interne de l'anneau de réduction de pression 10 n'est pas constant. Sur son extrémité tournée du c8té de la chambre de pression, son diamètre interne augmente sous une forme conique sur une partie de sa longueur. L'augmentation de diamètre est par exemple de l'ordre de grandeur du micron. Par exemple, le diamètre interne augmente de 20 pm sur une longueur de 2 mm. L'inclinaison due à l'augmentation du diamètre interne de forme conique est donc de l'ordre de grandeur de 1:100. Grace à ces mesures, on évite que la diminution du diamètre interne de l'anneau de réduction de pression 10 qui est inévitable quand il y a une pression élevée dans la chambre de pression 3 provoque un contact et de ce fait un frottement important de - 8- l'anneau de réduction de pression 10 contre le coulisseau interne 4. Une fixation 18 de la colonne de direction est reliée au bottier 2 et supporte la colonne de direction au moyen d'un palier de colonne de direction 19. Entre le bottier 2 et la fixation de colonne de direction 18 est prévue une garniture d'étanchéité 20 contre la poussière. Pendant le fonctionnement, il est inévitable que le liquide hydraulique qui est soumis à la pression dans la chambre de pression 3 cherche à passer le long du coulisseau interne 4 et à sortir par l'ouverture 22. Il passe dans ce cas le long de l'anneau de réduction de pression 10. Le petit interstice qui existe entre l'anneau de réduction de pression 10 et le coulisseau interne 4 constitue en pratique un étranglement qui détermine une baisse considérable de la pression du liquide. Le liquide se rassemble dans l'espace collecteur de liquide 11 et sort par la sortie 12. La pression qui peut alors agir encore sur la bague d'étanchéité 9 est pratiquement négligeable. - 9 - REVENDICATIONS 1. Unité de direction hydraulique comprenant un bottier comportant une chambre de pression, la chambre de pression présentant sur un c6té frontal une ouverture par laquelle est guidé vers l'extérieur un dispositif de commande de direction monté de façon rotative, l'ouverture étant rendue étanche vers l'extérieur à l'aide d'une bague d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il est prévu entre la bague d'étanchéité (9) et la chambre de pression (3) un anneau de réduction de pression (10) réalisé en une seule pièce, qui entoure le dispositif de commande de direction (4) , en ce qu'il est prévu entre l'anneau de réduction de pression (10) et la bague d'étanchéité (9) un espace collecteur de liquide (11) avec une sortie (12), et en ce que l'anneau de réduction de pression (10) comprend une saillie en forme de bride (17) qui l'entoure et qui s'applique de façon étanche contre le côté frontal (16) de la chambre de pression (3). 2. Unité de direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre interne de l'anneau de réduction de pression va en augmentant sous une forme conique à l'extrémité située du côté de la chambre de pression sur une partie de sa longueur, alors qu'il est constant sur le reste de sa longueur, et en ce que l'espace collecteur de liquide (11) entoure l'anneau de réduction de pression (10) jusqu'à approximativement la saillie en forme de bride (17). 3. Unité de direction selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'augmentation de forme conique du diamètre interne présente une inclinaison de l'ordre de grandeur de 1:100. 4. Unité de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif de commande de direction (4, , 7) s'appuie par l'intermédiaire d'un palier axial (13) contre le coté frontal (16) de la chambre de pression (3), la saillie (17) de l'anneau de réduction de pression (10) étant serrée entre le c8té frontal (16) et le palier axial (13). 5. Unité de direction selon la revendication 4, caractérisée en ce que le palier axial (13) est constitué sous forme d'un palier de roulement et en ce qu'il est prévu entre l'anneau de réduction de pression (10) et les éléments roulants (14) du palier axial (13) une - 10 - plaque de roulement (15) en un matériau rigide. 6. Unité de direction selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un dispositif ce centrage (21) destiné au palier axial (13) est prévu sur le côté de l'anneau de réduction de pression (10) qui est tourné vers le palier axial (13). 7. Unité de direction selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de centrage est constitué par une saillie de centrage périphérique (21). 8. Unité de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins une rainure périphérique (25) dans la surface interne radiale de l'anneau de réduction de pression (10). 9. Unité de direction selon la revendication 8, caractérisée en ce que la rainure (25) a la forme d'une gorge de section rectangulaire.