Brevet FR2717140A1 — publié le 19950915

Soupape de direction L'invention concerne une soupape de direction pour dispositifs de direction hydromécaniques de véhicules automobiles et de machines automotrices comprenant un élément d'entrainement monté de façon rotative, qui peut être relié à l'arbre de direction, et deux cames disposées radialement pour le braquage de gauche et le braquage de droite, qui sont en liaison active avec des coulisseaux de commande de soupapes réductrices, alors que les soupapes réductrices sont équipées de ressorts primaires et de ressorts secondaires qui coopèrent avec le coulisseau de commande, soupape au moyen de laquelle on obtient une o10 pression de communication proportionnelle au braquage dans le système de travail hydraulique du dispositif de direction. On connait déjà des dispositifs de direction qui transforment le mouvement de rotation du volant de direction, à l'aide de deux pistes à came disposées radialement et prévues respectivement pour le braquage à gauche ou le braquage à droite, en un mouvement linéaire du coulisseau de commande de soupapes réductrices à caractéristique de travail proportionnelle, les soupapes réductrices étant de leur côté associées à un braquage à gauche ou à un braquage à droite et reliées de façon active par l'intermédiaire de rouleaux à la piste à came correspondante. Grâce à une forme appropriée de la piste à came, la réaction du véhicule devient directement proportionnelle au braquage du volant de direction. Lorsqu'on lâche le volant de direction, l'arbre de direction est ramené avec la piste à came par un ressort de torsion dans une position neutre. La position neutre correspond à l'angle zéro de la plaque pivotante de la pompe à cylindrée variable dans le système hydraulique du dispositif de direction pour la "marche en ligne droite" - PCT/US86/01962. Dans un dispositif de direction également connu, les éléments de transmission du mouvement de direction aux soupapes réductrices sont entraînés par des cames radiales, un élément intermédiaire agissant respectivement sur le piston de commande de la soupape réductrice correspondante. Les deux cames radiales de ces dispositifs sont reliées directement au volant de direction ou à l'arbre de direction. Le braquage du volant de direction est identique à l'angle de rotation des cames. Les cames sont constituées de manière à fonctionner à la manière de cames de pression et de traction. Quand les conditions de fonctionnement sont normales, elles fonctionnent exclusivement à la manière de cames de pression, en travaillant toujours à l'encontre de la force élastique du ressort secondaire qui ramène le piston de commande de la soupape réductrice correspondante dans la position de départ. Si le ressort secondaire se brise, les cames sont en position de faire ressortir le piston de commande de la soupape réductrice et de l'amener dans sa position d'angle zéro qui correspond à la marche en ligne droite lorsque le volant de direction est ramené dans la position neutre. Le coulisseau de commande de la soupape réductrice, qui coopère avec un ressort primaire et forme l'élément principal pour obtenir la pression de commande nécessaire, n'est cependant pas extrait de la soupape réductrice. Pour compléter cet état de la technique, on connaît une solution dans laquelle un rouleau se déplace le long de la piste de travail de la came, rouleau qui recopie la forme de la piste à came. Le rouleau est fixé à une tige de traction mobile et forme avec elle un élément intermédiaire dont la longueur peut être réglée. L'autre extrémité de la tige de traction agit sur le piston de commande de la soupape réductrice. En cas d'une défaillance, par exemple d'une rupture du ressort secondaire de la soupape réductrice, la came peut extraire le piston de commande de la soupape réductrice par l'intermédiaire du rouleau et de la tige de tractions. On connaît également des solutions par lesquelles les deux soupapes réductrices destinées au braquage à gauche et au braquage à droite sont disposées dans un boîtier commun et sont rassemblées pour former un soupape de commande d'élément hydraulique. La régulation de la pression n'a lieu que par rétraction des pistons de commande. La pression de début nécessaire est réglée par une modification de la longueur de l'élément intermédiaire ou par rotation des cames par rapport à la position neutre de départ. Dans la pratique, ceci signifie qu'il faut au moins retirer le couvercle du dispositif de direction et réaliser des réglages compliqués, qui peuvent également entraîner un démontage de l'élément hydraulique. o10 Les dispositifs de direction connus ont pour inconvénient commun d'exiger une place relativement importante. De ce fait, leur montage à l'intérieur de la cabine du conducteur n'est pas possible. La liaison de raccordement avec l'arbre de direction ou avec le volant de direction n'est de ce fait possible qu'avec des arbres articulés et des éléments d'accouplement, et il en résulte que le dispositif de direction d'ensemble est compliqué et coûteux. L'invention a donc pour but de proposer une soupape de direction améliorée du type décrit en détail dans le préambule. Selon l'invention, ce but est atteint du fait qu'un arbre qui soutient l'élément d'entraînement est monté par un assemblage à force dans l'élément d'entraînement et en ce que des cames pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre et réglées par rapport à l'élément d'entraînement sont fixées à l'élément d'entraînement, cames dont les surfaces de travail sont en liaison active par l'intermédiaire de pistons de commande directement avec le coulisseau de commande des soupapes réductrices, et en ce que sont prévus dans les soupapes réductrices un autre ressort tertiaire et des douilles réglables de façon continue, dans lesquelles est monté de façon mobile le coulisseau de commande. Selon l'invention, les surfaces de travail des cames sont disposées à des distances radiales différentes par rapport à l'axe de rotation de l'arbre et présentent des angles d'inclinaison différents l'un de l'autre. Avantageusement, le ressort tertiaire s'appuie par une extrémité contre un plateau relié aux pistons de commande et à l'autre extrémité contre les douilles. Quant à l'élément d'entraînement, il s'appuie de préférence sur un palier de butée par l'intermédiaire de l'arbre. L'arbre et les pistons de commande sont guidés dans des douilles de glissement et les douilles de glissement sont montées dans un support qui supporte le ressort de torsion. L'élément d'entraînement peut comprendre une saillie élastique qui coopère avec une butée limitant le braquage maximal. L'invention prévoit par ailleurs entre les pistons de commande et les surfaces de travail des cames un palier en forme d'une bille qui se dispose dans la position d'angle zéro de la soupape de direction dans des pistes auxquelles se raccorde la partie de la surface de travail des cames qui présente un angle d'inclinaison. Finalement, une autre douille comprenant une bague peut être disposée entre le coulisseau de commande et les douilles, dont le bord de travail coopère fonctionnellement avec le coulisseau de commande lors du réglage d'une pression de commande proportionnelle. Du fait de l'élimination d'éléments intermédiaires réglables, la solution proposée n'a besoin que d'un espace sensiblement plus petit pour le dispositif de direction. De ce fait, il n'a plus à être monté à l'extérieur de la cabine du conducteur et il peut être relié directement à l'arbre du volant et monté au-dessous du tableau de bord du véhicule. Les arbres articulés et les éléments d'accouplement coûteux entre le dispositif de direction et l'arbre de direction deviennent donc inutiles. L'agencement du dispositif de direction dans la cabine a en outre pour avantage qu'il peut être monté de façon protégée et n'est plus exposé directement à des conditions de fonctionnement sévères. La soupape de direction et le dispositif de direction forment une unité fonctionnelle qui peut travailler dans toute condition quelconque. Une perturbation de fonctionnement, due par exemple à la rupture du ressort de torsion, du ressort secondaire ou du ressort tertiaire, est immédiatement détectée par l'opérateur. Mais la solution de l'invention permet de continuer de se déplacer en fonctionnement d'urgence jusqu'à la station service la plus proche. L'invention contribue donc sensiblement à l'amélioration de la sécurité pendant le fonctionnement. Un autre avantage consiste dans la facilité de réglage des soupapes réductrices sans travaux de démontage compliqués du couvercle ou du dispositif lui-même grâce aux douilles qui peuvent être réglées de façon continue, qu'il suffit de desserrer et de refixer quand le réglage a été effectué. Avec les solutions connues jusqu'ici, les deux soupapes réductrices sont montées de façon fixe dans le boîtier de la soupape, d'o il résulte que le réglage doit être effectué par une modification de la longueur de l'élément intermédiaire entre le piston de commande et les cames. Ces éléments intermédiaires réglables n'existent plus dans la solution de l'invention, ce qui fait que le réglage devient plus simple, et comme déjà indiqué que l'espace nécessaire pour ce montage peut être sensiblement réduit. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail dans ce qui suit au moyen d'un mode de réalisation. Le dessin annexé est une vue en coupe de la soupape de direction. Le dispositif de direction hydraulique est monté dans le boîtier 1 de la soupape de direction, qui est constitué par une partie supérieure cylindrique et une partie inférieure prismatique avec des bords biseautés. Le dispositif de direction hydraulique est centré avec la soupape de direction à l'aide de la surface cylindrique 3, et est fixé au couvercle 2 au moyen des alésages taraudés 4, une denture en oblique prévue sur l'arbre du volant de direction pénétrant dans la cavité interne 5 de l'élément d'entraînement 10. Pour minimiser le moment de frottement, l'élément d'entraînement 10 est monté dans un roulement à billes 19 et s'appuie en outre sur la bille 20. Le jeu des paliers 19 et 20 est réglé par la profondeur de vissage du couvercle 2 dans le boîtier 1 de la soupape. Ensuite, le couvercle 2 est fixé par des goupilles 45. A côté de l'arbre 13 comprenant la bague d'étanchéité 14, une tige 17 est montée par un assemblage à force dans l'élément d'entraînement 10, qui parvient toujours en liaison active lors d'un braquage avec un bras du ressort de torsion 22 qui facilite le retour de la direction dans la position neutre. Sur l'enveloppe externe de l'élément d'entraînement 10 est prévue une saillie 18 qui vient buter contre une butée élastique 24 lors d'un braquage à partir de la position neutre sur 150 vers la gauche ou vers la droite. L'angle de braquage total entre une extrémité et l'autre du volant de direction est ainsi limité à 300. La butée 24 est fixée dans le boîtier 1 de la soupape au moyen de vis 25. Le fluide hydraulique est renvoyé des chambres 47 des soupapes réductrices 100, 101 et de l'enceinte 48 de l'élément d'entraînement 10 vers le réservoir à fluide T par l'intermédiaire du canal de retour 48 et la tubulure de retour 42. Ainsi, l'ensemble de l'enceinte 48 contenant le ressort de tension 32 est donc rempli du fluide de travail en retour et doit être rendu étanche par les garnitures 6 et 41. L'élément d'entraînement 10 et la came 11 destinée au braquage vers la gauche comprennent sur le côté de leur bride 3 trous allongés qui sont décalés de 120' et qui présentent une longueur de 15 mm, alors que la came 12 destinée au braquage vers la droite est munie d'alésages taraudés 51. On a montré parmi ces trous allongés qui viennent d'être mentionnés les trous 49 et 50. Les trous allongés permettent le réglage des cames 11 et 12 destinées au braquage vers la gauche et au braquage vers la droite l'une par rapport à l'autre et par rapport à l'élément d'entraînement 10. La position respective des cames 11 et 12 et de l'élément d'entraînement est réglée avant le montage de la soupape de direction par une rotation mutuelle à l'aide d'un dispositif de mesure. Apres réglage, les vis 15 sont serrées selon un moment de rotation prescrit et le réglage mutuel obtenu est assuré par des goupilles 16. Dans la mesure o cela est nécessaire, l'ensemble de la combinaison formée par l'élément d'entraînement 10 et les cames 11 peut être démonté et à nouveau remonté. Les cames 11, 12 comprennent sur les côtés libres de leur bride des surfaces de travail qui sont en contact direct avec les pistons de commande 29, 30 des soupapes réductrices 100, 101. Comme les surfaces de travail des cames 11 et 12 sont disposées à des distances radiales différentes par rapport à l'arbre 13 et à l'axe du volant de direction, elles présentent des angles d'inclinaison différents pour obtenir le même déplacement proportionnel des pistons de commande 29, lors d'un braquage de même importance vers la droite et vers la gauche. Dans la position d'angle zéro du volant de direction, c'est-à- dire dans la position neutre de la direction, il faut que la pression de commande à la sortie des deux douilles 38, 39 des soupapes réductrices 100, 101 soit nulle. Une pression de travail constante est seulement appliquée à la tubulure d'entrée 43. Dans le cas d'un petit braquage de 5', il faut qu'il règne déjà une pression de commande suffisamment importante d'environ 0,58 MPa à la sortie de la douille 38 pour une modification de la direction de la marche vers la droite ou à la sortie de la douille 39 pour une modification de la direction de la marche vers la gauche, pression qui est nécessaire pour mettre en marche la pompe de réglage du circuit de travail de la direction. Les deux cames 11, 12 comprennent des pistes dites de départ 53, 54 qui permettent d'être certain d'une course initiale des pistons de commande 29, 30 d'environ 1,3 mm pour un braquage de 5'. A ce moment règne dans la conduite de commande correspondante une pression de 0,58 MPa, la pompe de réglage commence à réagir et le véhicule commence à modifier la direction de sa marche. La course d'ensemble du coulisseau 31 de la soupape réductrice 100 est de 8,4 mm et correspond à un braquage de 150'. Dans le cas d'une rotation du volant de direction de 150', la plaque de la pompe de réglage est complètement basculée. Dans la position d'angle zéro du volant de direction (position neutre), les deux pistons de commande 29, 30 se trouvent au début de leur pistes de départ 53, 54. Lorsqu'il y a rotation du volant de direction vers la gauche, la butée de gauche 11 exerce une pression sur le piston de commande 29 et à la sortie de la douille de gauche de la soupape réductrice 101 règne une pression de commande qui est proportionnelle au braquage. Dans le même temps, le piston de commande glisse sur la surface plane de la came de droite 12 et la pression de commande est nulle à la sortie de la douille de droite de la soupape réductrice 100. Dans le cas d'un braquage vers la droite, la came de droite 12 exerce une pression sur le piston de commande 30 et une pression de commande qui est à nouveau proportionnelle au braquage du volant de direction règne à la sortie de la douille de droite 38. Dans le même temps, le piston de commande 29 glisse sur la surface plane de la came de gauche et la pression de commande à la sortie de la soupape réductrice de gauche 101 ou de la douille 39 est nulle. L'avantage de la solution proposée consiste en outre dans le fait que les courses axiales qui agissent sur les pistons de commande o10 29, 30 sont d'égale importance. Malgré le fait que les soupapes réductrices 100, 101 sont disposées à des distances radiales différentes de l'axe du volant de direction et que les surfaces de travail des cames 11, 12 présentent des angles d'inclinaison différents, les forces axiales ont pour effet final d'exercer des moments de retour égaux qui assistent l'action du ressort de torsion 22 qui ramène le volant de direction ou la direction dans la position neutre. Pour réduire le frottement à une valeur aussi faible que possible, on prévoit une bille 28 dans les positions de contact entre les pistons de commande 29, 30 et les surfaces de travail des cames 11, 12, bille qui est pressée continuellement sur les surfaces de travail des cames 11, 12 par la force du ressort secondaire 34 et du ressort tertiaire 35 ou hydrauliquement par la pression agissant sur le coulisseau 31 dans les soupapes réductrices 100, 101. Comme déjà indiqué, le ressort de torsion 22 ramène la direction dans sa position d'angle zéro par laquelle les pistons de commande 29, parviennent au début des pistes de départ 53, 54 des cames 11, 12. Un bras du ressort de torsion s'appuie toujours sur la tige 23 qui est montée de façon fixe dans le boîtier 1 de la soupape. Le ressort 23 est tendu du fait de l'actionnement du volant de direction par le second bras et la tige 17. Le ressort de torsion 22 est incorporé sous précontrainte dans la soupape de direction, ce qui permet d'obtenir un moment de rotation initial déterminé du volant de direction. Pour assurer un fonctionnement fiable de la soupape de direction dans chaque position, le ressort de torsion 22 est supporté par un support de ressort 21 qui sert simultanément de support pour les douilles de glissement 27 dans lesquelles sont guidés les pistons de commande 29, et est monté l'arbre 13 de l'élément d'entraînement 10. Le support de ressort 21 est fixé dans le boîtier 1 de la soupape au moyen de vis 26. Contrairement aux solutions connues jusqu'ici, il est prévu dans les soupapes réductrices 100, 101 un autre ressort tertiaire 35 qui dans le cas d'une rupture du ressort secondaire 34 prend en charge la fonction de ce dernier et ramène à sa position de départ, par l'intermédiaire de la base de sécurité 37 et du plateau 36, le coulisseau de commande 31 avec le ressort primaire 33, qui forment les éléments principaux de la commande de la pression. Pour assurer le fonctionnement total du dispositif de direction ou de la soupape de direction, on prévoit des mesures permettant d'être certain qu'une liaison active entre le coulisseau de commande 31 des soupapes réductrices 100, 101 et les pistons de commande 29, 30 n'est pas détruite. Selon la solution proposée, ce but est atteint au moyen du ressort tertiaire 35. Ce dernier ramène le coulisseau de commande 31 qui se trouve dans une position de travail directement dans une position déterminée par la position des cames 11, 12 dans le cas d'une défaillance du ressort secondaire 34, et ne déplace pas seulement les pistons de commande et les éléments intermédiaires, ainsi que cela est le cas avec les solutions connues jusqu'ici. La solution proposée offre un espace suffisant pour le montage du ressort tertiaire 35. Ce ressort 35 peut alors être de dimensions suffisantes pour ramener dans sa position de départ neutre un coulisseau de commande 29, 30 qui ne peut que difficilement se déplacer en raison de salissures. En plus de sa fonction de remplacement du ressort secondaire 34, le ressort tertiaire 35 presse les pistons de commande 29, 30 continuellement par l'intermédiaire de la bille 28 contre les surfaces de travail des cames 11, 12. Il en résulte un moment de retour additionnel appliqué aux surfaces de travail des cames 11, 12 constituées en oblique, qui assiste l'action du ressort de torsion 22. Quand la situation est exceptionnelle, par exemple du fait d'une rupture du ressort de torsion 22, le ressort tertiaire 35 est en position, avec le ressort secondaire 34 et la pression de travail qui agit sur le coulisseau de commande 31, de ramener le volant de direction ou le dispositif de direction dans la position d'angle zéro. Par rapport aux solutions connues de l'état actuel de la technique, le ressort 35 augmente en outre les forces axiales qui agissent sur les pistons de commande 29, 30. L'opérateur du véhicule détecte immédiatement la rupture du ressort de torsion 22 ou du ressort tertiaire 35 et a la possibilité, grâce à la solution de l'invention, O10 de ramener le véhicule en fonctionnement d'urgence vers la station service la plus proche. Pour régler les soupapes réductrices 100, 101, les douilles 38, 39 dans lesquelles est montée la bague 32 avec son bord de travail sont vissées ou dévissées du boitier des soupapes 100, 101, le coulisseau de commande 31 n'étant pas déplacé. Un réglage de base fiable et rapide des soupapes réductrices 100, 101 est ainsi possible, et il est effectué de manière que les douilles 38, 39 soient d'abord vissées jusqu'à une distance A entre l'extrémité du coulisseau de commande 31 et l'extrémité des douilles 38, 39. Les enceintes de travail des soupapes réductrices 100, 101 dans lesquelles règnent des pressions de travail différentes sont séparées l'une de l'autre par des bagues d'étanchéité 40, 44 disposées dans les douilles 38, 39. Après réglage définitif des soupapes réductrices 100, 101, les deux douilles 38, 39 sont fixées par des goujons filetés 52 sur un banc d'essai. Liste des références 1 Boîtier de soupape 2 Couvercle 3 Surface 4 Alésage taraudé Cavité interne 6 Garniture d'étanchéité Dispositif d'entraînement 11 Came axiale de gauche 12 Came axiale de droite 13 Arbre 14 Garniture d'étanchéité Vis de serrage 16 Goupille lè Goupille 18 Saillie 19 Roulement à billes Bille 21 Support de ressort 22 Ressort de torsion 23 Tige 24 Butée Vis de fixation 26 Vis de fixation 27 Douille de glissement 28 Bille 29 Piston de commande Piston de commande 31 Coulisseau de commande 32 Bague 33 Ressort primaire 34 Ressort secondaire Ressort tertiaire A1 L 2717140 36 Plateau pour ressort 37 Base de fixation 38 Douille 39 Douille Garniture d'étanchéité 41 Garniture d'étanchéité 42 Tubulure de retour 43 Tubulure de pression 44 Garniture d'étanchéité Vis de fixation 46 Canal de retour 47 Chambre de soupape 48 Enceinte de l'élément d'entrainement 49 Trou allongé Trou allongé 51 Alésage taraudé 52 Vis de fixation 53 Piste de départ 54 Piste de départ Soupape réductrice 101 Soupape réductrice A Plage de réglage T Réservoir de fluide de travail REVENDICATIONS 1. Soupape de direction pour dispositifs de direction hydromécaniques de véhicules automobiles et de machines automotrices comprenant un élément d'entraînement monté de façon rotative, qui peut être relié à l'arbre de direction, et deux cames disposées radialement pour le braquage de gauche et le braquage de droite, qui sont en liaison active avec des coulisseaux de commande de soupapes réductrices, alors que les soupapes réductrices sont équipées de ressorts primaires et de ressorts secondaires qui coopèrent avec le coulisseau de commande, caractérisée en ce qu'un arbre (13) qui soutient l'élément d'entraînement (10) est monté par un assemblage à force dans l'élément d'entraînement (10) et en ce que des cames (11; 12) pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre et réglées par rapport à l'élément d'entraînement (10) sont fixées à l'élément d'entraînement (10), cames dont les surfaces de travail sont en liaison active par l'intermédiaire de pistons de commande (29, 30) directement avec le coulisseau de commande (31) des soupapes réductrices (100, 101), et en ce que sont prévus dans les soupapes réductrices (100, 101) un autre ressort tertiaire (35) et des douilles (38, 39) réglables de façon continue, dans lesquelles est monté de façon mobile le coulisseau de commande (31). 2. Soupape de direction selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces de travail des cames (11, 12) sont disposées à des distances radiales différentes par rapport à l'axe de rotation de l'arbre (13) et présentent des angles d'inclinaison différents l'un de l'autre. 3. Soupape de direction selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le ressort tertiaire (35) s'appuie par une extrémité contre un plateau (36) relié aux pistons de commande (29, 30) et à l'autre extrémité contre les douilles (38, 39). 4. Soupape de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'élément d'entraînement (10) s'appuie sur un palier de butée (20) par l'intermédiaire de l'arbre (13). 5. Soupape de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'arbre (13) et les pistons de commande (29, 30) sont guidés dans des douilles de glissement (27) et les douilles de glissement (27) sont montées dans un support (21) qui supporte le ressort de torsion (22). 6. Soupape de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément d'entraînement (10) comprend une saillie élastique (18) qui coopère avec une butée (24) limitant le braquage maximal. o10 7. Soupape de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'il est prévu entre les pistons de commande (29, 30) et les surfaces de travail des cames (11, 12) un palier en forme d'une bille (28) qui se dispose dans la position d'angle zéro de la soupape de direction dans des pistes (53, 54) auxquelles se raccorde la partie de la surface de travail des cames (11, 12) qui présente un angle d'inclinaison. 8. Soupape de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'une autre douille comprenant une bague (32) est disposée entre le coulisseau de commande (31) et les douilles (38, 39), dont le bord de travail coopère fonctionnellement avec le coulisseau de commande (31) lors du réglage d'une pression de commande proportionnelle.