Brevet FR2699135A1 — publié le 19940617

L'invention concerne une servocommande, en particulier une servodirection pour véhicules automo- biles, comprenant un arbre servant à l'actionnement et divisé axialement en une partie d'arbre primaire côté entrée et une partie d'arbre secondaire côté sortie, dont une première partie d'arbre pénètre axialement dans une pièce en forme de manchon accouplée solidaire en rotation à l'autre partie d'arbre et forme avec cette pièce un dispositif de servovalve analogue à un dispo- sitif de tiroir rotatif agissant en fonction de rota- tions relatives entre les parties d'arbre, une barre de torsion formant une liaison élastique en torsion entre les parties d'arbre et qui est disposée dans un alésage axial des parties d'arbre, en laissant libre un espace s annulaire dans la première partie d'arbre, ainsi qu'un ressort précontraint agissant entre la pièce en forme de manchon et la première partie d'arbre et dont la précon- trainte tente de maintenir cette pièce et la partie d'arbre en une position moyenne l'une par rapport à l'autre. Une telle servodirection fait l'objet du document GB 21 65 502 A Le ressort précontraint fixe un couple minimal devant agir sur l'arbre pour obtenir un mouvement de réglage du dispositif de servovalve à partir de la position moyenne ou position neutre Ce ressort détermine par ailleurs, ensemble avec la barre de torsion qui n'est pas précontrainte, la mesure du mouvement de réglage consécutif du dispositif de servo- valve sous des couples qui augmentent davantage. On obtient ainsi que la servocommande ou la servodirection fonctionne de manière purement mécanique, c'est-à-dire sans assistance, dans une plage d'efforts manuels de direction qui est préfixée par la précon- trainte du ressort Dans le cas d'une servodirection d'un véhicule automobile, cela garantit que le conduc- teur obtienne une bonne perception des forces de direction agissant effectivement sur les roues direc- trices du véhicule. Par le document DE 39 25 992 AI, on connaît une autre servocommande ou servodirection dans laquelle deux parties d'arbre coaxiales sont mutuellement accou- plées à complémentarité de formes, mais avec du jeu, de manière que des rotations relatives limitées entre ces parties soient possibles contre la résistance d'un ressort de torsion à branches placé entre elles et10 précontraint Ces rotations relatives produisent une course de pivotement d'un levier disposé entre les parties d'arbre et qui actionne alors le tiroir d'une servovalve incorporée dans une première partie d'arbre. Le ressort de torsion précontraint pénètre par deux15 branches d'extrémité radiales dans des fentes axiales mutuellement correspondantes, ménagées dans des bouts se recouvrant axialement des deux parties d'arbre Le montage du ressort de torsion à branches est relative- ment difficile parce qu'un contrôle visuel est seulement20 possible dans une mesure limitée et que le levier actionnant le tiroir de la servovalve doit également être monté entre les deux bouts d'arbre. Le but de l'invention est d'apporter une simplification supplémentaire de la construction d'une servocommande du type indiqué au début. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que première partie d'arbre ainsi que la pièce en forme de manchon présentent, à leurs extrémités dirigées vers l'autre partie d'arbre, des fentes axiales30 correspondantes, ouvertes vers l'autre partie d'arbre et que, en tant que ressort précontraint, un ressort de torsion à branches est disposé dans l'espace annulaire entre la barre de torsion et la première partie d'arbre, ressort dont les branches sont engagées dans les fentes35 axiales correspondantes de la pièce en forme de manchon et de la première partie d'arbre, possèdent une plus faible section droite que les fentes axiales dans la direction périphérique de l'axe de l'arbre et s'ap- puient, à la position moyenne, sur des bords axiaux correspondants des deux fentes axiales. En raison du mode de construction selon l'invention, le montage du ressort de torsion à branches et l'accouplement de l'autre partie d'arbre s'effectuent sur la même extrémité de la pièce en forme de manchon. De ce fait, après la disposition de la pièce en forme de manchon sur la première partie d'arbre, c'est-à-dire après le montage du dispositif de servovalve, le ressort de torsion à branches et l'autre partie d'arbre peuvent être installés, c'est-à-dire reliés à la pièce en forme de manchon On obtient ainsi un déroulement du montage d'exécution simple et la mise en place du ressort à branches peut s'effectuer entièrement sous contrôle visuel. Il est en outre avantageux qu'avec ce mode de construction, les branches du ressort de torsion puissent servir aussi de limitation pour la rotation relative maximale entre les parties d'arbre. Un mode de réalisation avantageux de l'inven- tion prévoit que le ressort à branches présente une caractéristique plate, ce qui veut dire que la précon-25 trainte de ce ressort est seulement augmentée rela- tivement peu lorsque celui-ci est davantage déformé élastiquement Par contre, la barre de torsion, qui n'est pas précontrainte, peut présenter une caractéris- tique ayant une pente relativement forte, ce qui veut30 dire que pour obtenir une torsion supplémentaire de cette barre, les couples doivent augmenter relativement fortement. D'autres caractéristiques préférées et avan- tages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation avantageux, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une servodirection selon l'invention; la figure 2 est une coupe radiale suivant la ligne II-II de la figure 1; et la figure 3 est un graphique montrant les caractéristiques élastiques de la barre de torsion et du ressort de torsion à branches. Le volant de direction, non représenté, d'un véhicule automobile et les roues directrices de ce véhicule, ou la timonerie de direction, sont accouplés entre eux, pour les manoeuvres de direction, par l'in- termédiaire d'un arbre de direction qui comprend une partie d'arbre primaire 1 ainsi qu'une partie d'arbre secondaire 2 située sur le même axe Les parties d'arbre15 1 et 2 sont constituées par des pièces tubulaires et se suivent directement dans le sens axial A l'extrémité dirigée vers la partie d'arbre secondaire 2, la partie d'arbre primaire 1 est évasée intérieurement, de manière que soit créée une gorge périphérique intérieure 3 dont20 le flanc montré à droite sur le dessin est formé par un épaulement annulaire dans la partie d'arbre primaire 1 et dont le flanc gauche est formé par le bord de l'ex- trémité de la partie d'arbre secondaire 2. A l'intérieur des deux parties d'arbre 1 et 2 est montée une barre de torsion 4 dont les extrémités sont solidarisées en rotation avec les parties d'arbre 1 et 2 au moyen de goupilles transversales 5 Entre ces extrémités, la barre 4 possède une section droite réduite par rapport à la section droite des volumes30 intérieurs des parties d'arbre 1 et 2, de sorte qu'un espace annulaire 6 reste libre. L'extrémité dirigée vers la partie d'arbre primaire 1 de la partie d'arbre secondaire 2 contient une goupille radiale d'entraînement 7 par laquelle un35 manchon 8, monté rotatif par-dessus la partie d'arbre primaire 1, est accouplé solidaire en rotation à la partie d'arbre secondaire 2. Le manchon 8 est enveloppé à son tour d'un carter stationnaire 9. Le manchon 8 présente à sa périphérie exté- rieure plusieurs gorges annulaires 10 qui définissent entre ce manchon et le côté intérieur du carter des espaces annulaires fermés par des bagues latérales d'étanchéité 11. Les espaces annulaires, formés par les gorges , sont reliés, par des raccords non représentés prévus sur le carter, à des canalisations hydrauliques d'un système de servocommande dont le dispositif de servo- valve est formé d'une manière dont le principe est connu par le manchon 8 et une zone recouverte par celui-ci de la partie d'arbre primaire 1, dispositif qui comprend des arêtes de distribution 12 entre le manchon 8 et la partie d'arbre primaire 1, de sorte que la rotation relative entre ce manchon et cette partie d'arbre permet de générer une différence de pression plus ou moins grande entre des raccords d'un servo- moteur. Comme on peut le voir sur la figure 2, des fentes axiales 13 et 14, situées diamétralement l'une en face de l'autre et s'ouvrant dans les faces d'extrémité de la partie dl'arbre 1 et du manchon 8, sont ménagées dans les extrémités de cette partie d'arbre et de ce manchon dirigées vers la partie d'arbre secondaire 2. Dans la direction périphérique de la partie d'arbre30 primaire 1 et du manchon 8, les fentes axiales 13 et 14 possèdent les mêmes largeurs, de sorte que leurs bords axiaux sont mutuellement alignés à la position moyenne illustrée sur la figure 2. Dans les fentes axiales 13 et 14 sont engagées les branches d'un ressort de torsion 15 placé dans la gorge périphérique intérieure 3 de la partie d'arbre primaire 1 et entourant à la façon d'un anneau la barre de torsion 4 par une partie hélicoïdale de ce ressort reliant entre elles les branches d'extrémité A la position moyenne selon la figure 2, les branches sont 5 appuyées sous précontrainte sur les bords axiaux inté- rieurs des deux fentes axiales 13 et 14 et tentent par conséquent de maintenir la partie d'arbre primaire 1 et le manchon 8 (ainsi que la partie d'arbre secondaire accouplée solidaire en rotation au manchon 8) à la 1 o position moyenne. La partie d'arbre primaire 1 et le manchon 8 peuvent seulement être tournés l'un par rapport à l'autre, à partir de cette position moyenne, par l'ap- plication d'un couple qui dépasse la précontrainte du15 ressort de torsion à branches 15. Cette rotation relative est possible parce que les fentes axiales 13 et 14 possèdent une largeur, mesurée dans la direction périphérique de la partie d'arbre primaire 1 et du manchon 8, qui dépasse nette- ment l'épaisseur des branches du ressort 15. La figure 3 montre les caractéristiques de la barre de torsion 4 et du ressort 15 L'angle de torsion est indiqué en abscisse, tandis que le couple de torsion est indiqué en ordonnée La courbe KD montre la situa-25 tion en cas d'omission du ressort de torsion à branches A mesure que l'arbre primaire 1 et le manchon 8 ou l'arbre secondaire 2 sont davantage tournés l'un par rapport à l'autre à partir d'une position moyenne, le couple de torsion à appliquer augmente nettement. 30 La courbe KS montre la situation en cas d'omission de la barre de torsion 4 En raison de la précontrainte du ressort à branches 15, on obtient seulement une rotation relative entre la partie d'arbre primaire 1 et le manchon 8 ou la partie d'arbre secon-35 daire 2, par rapport à la position moyenne, lorsqu'un couple de torsion minimal est appliqué Le couple de torsion à appliquer pour obtenir un angle de torsion plus grand, augmente seulement de façon modérée. La courbe K montre la situation lorsque la barre de torsion 4 et le ressort de torsion à branches 15 agissent ensemble On voit que le couple de torsion minimal à dépasser pour obtenir un angle de torsion ou de rotation par rapport à la position moyenne, est fixé par le ressort 15 L'élévation consécutive du couple de torsion à appliquer, est déterminée de façon nettement10 prédominante par la barre de torsion 4. Cela signifie, dans le cadre de la servo- direction, que l'assistance de la direction devient seulement effective lorsque le couple de torsion minimal mentionné est produit entre la partie d'arbre primaire 115 et la partie d'arbre secondaire 2 En cas d'application de couples de torsion plus petits, il n'y a pas d'assis- tance, ce qui veut dire que la direction fonctionne alors de manière purement mécanique. cl) REVENDICATIONS 1 Servocommande, en Particulier servodirection pour véhicule automobile, comprenant un arbre servant à l'actionnement et divisé axiale- ment en une partie d'arbre primaire côté entrée et une partie d'arbre secondaire côté sortie, dont une première partie d'arbre pénètre axialement dans une pièce en forme de manchon accouplée solidaire en rotation à l'autre partie d'arbre et forme avec cette pièce un dispositif de servovalve analogue à un dispositif de tiroir rotatif agissant en fonction de rotations relatives entre les parties d'arbre, une barre de torsion formant une liaison élastique en torsion entre les parties d'arbre et qui est disposée dans un alésage axial des parties d'arbre, en lais- sant libre un espace annulaire dans la première partie d'arbre, et un ressort précontraint agissant entre la pièce en forme de manchon et la première partie d'arbre et dont la précontrainte tente de maintenir cette pièce et la partie d'arbre en une position moyenne l'une par rapport à l'autre, caractérisée en ce que la première partie d'arbre ( 1) ainsi que la pièce en forme de manchon ( 8) présentent, à leurs extrémités dirigées vers l'autre partie d'arbre ( 2), des fentes axiales ( 13, 14) correspondantes, ouvertes vers l'autre partie d'arbre ( 2) et que, en tant que ressort précontraint, un ressort de torsion à branches ( 15) est disposé dans l'espace annulaire ( 6) entre la barre de torsion ( 4) et la première partie d'arbre ( 1), ressort dont les branches sont engagées dans les fentes axiales ( 13, 14) correspondantes de la pièce en forme de manchon ( 8) et de la première partie d'arbre ( 1), possèdent une plus faible section droite que les fentes axiales dans la direction périphérique de l'axe de l'arbre et s'appuient, à la position moyenne, sur des bords axiaux correspondants des deux fentes axiales. 2 Servocommande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce en forme de manchon ( 8) est accouplée solidaire en rotation à 1 autre partie d'arbre ( 2) par une goupille d'entraînement ( 7). 3 Servocommande selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le ressort de torsion à branches ( 15) présente une caractéristique plate, tandis que la barre de torsion ( 4) possède une caractéristique à forte pente.