Brevet FR2734230A1 — publié le 19961122

-t L'invention concerne une commande de réaction hydraulique pour directions assistées hydrauliques possédant deux segments d'arbre qui peuvent tourner l'une par rapport à l'autre sur un angle limité, dont le mouvement relatif actionne un dispositif de servo-distributeur - constitué de préférence par un dispositif à tiroir tournant - pour la commande de différences de pression entre des raccords d'un servomoteur hydraulique, ainsi qu'entre des raccords de la commande de réaction, qui, dans cette action modifie une résistance qui s'oppose à la rotation relative entre les segments de l'arbre, la commande de réaction présentant au moins une chambre de travail de refoulement tangentielle à l'axe de l'arbre. Dans les directions assistées hydrauliques, il est souhaité, et connu en principe, de faire varier la force d'actionnement qui doit être exercée sur un levier, par exemple un volant de direction, du moins par région, dans une mesure analogue aux forces qui sont produites par le servomoteur. On peut ainsi obtenir, par exemple, dans le cas d'une direction assistée appartenant à un véhicule automobile, que le conducteur reçoive une bonne perception des forces de direction effectivement efficaces et, en conséquence, également une bonne perception de la situation de conduite correspondante. Dans le cas des directions assistées de véhicules automobiles, le dispositif de servo-distributeur est fréquemment constitué par un dispositif à tiroir tournant, les segments de l'arbre qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre avec une amplitude limitée formant, d'une part la fourrure et, d'autre part, le tiroir tournant du dispositif à tiroir tournant ou sont solidaires de cette fourrure et de ce tiroir. Les constructions de ce type se distinguent par un faible encombrement. Une commande de réaction du genre indiqué au début est déjà connue par le document DE 42 42 441 Cl. Ce document se rapporte à une servocommande, notamment une direction assistée pour véhicules automobiles, dans laquelle le servo- distributeur est constitué par un distributeur à tiroir tournant dont les parties du tiroir tournant sont reliées solidairement en rotation à deux segments d'arbre qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre avec une amplitude limitée, et qui sont reliées cinématiquement l'un à l'autre par une barre de torsion qui tend à maintenir les segments de l'arbre dans une position centrée l'un par rapport à l'autre. La commande de réaction est constituée par un dispositif à tiroir tournant supplémentaire dont les parties de tiroir tournant sont aussi rigidement solidaires des segments précités de l'arbre, de manière qu'il se produise les mêmes rotations relatives entre les parties du tiroir tournant et les segments de l'arbre. Entre les parties du tiroir tournant de la commande de réaction, sont formées des chambres de travail de refoulement tangentielles a l'axe de l'arbre, qui peuvent être sollicitées avec une pression réglage, qui dépend de la position relative des parties du tiroir tournant, de telle manière que soit produit un couple qui résiste à la rotation relative des segments de l'arbre. Le document DE-OS 24 45 808 se rapporte à une direction assistée équipée d'un dispositif d'amortissement des vibrations qui agit entre des parties du servo-distributeur. Le but de l'invention consiste maintenant à créer une nouvelle commande de réaction ayant un bon comportement de travail. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la chambre de travail de refoulement est constituée par la chambre de travail d'un piston prévu sur un segment de l'arbre, et en ce que, dans cette chambre de travail de piston, est disposé un piston séparé de l'autre segment de l'arbre, mobile en translation dans cette chambre, qui est chargé par la pression régnant dans la chambre de travail de refoulement, à l'encontre d'un ressort qui est agencé ou retenu sur l'autre segment de l'arbre, la course de translation maximale possible du piston par rapport à un segment de l'arbre étant limitée par une butée disposée sur celui-ci. L'invention, repose sur le principe général consistant à produire directement un couple entre les deux segments de l'arbre au moyen d'un piston de réaction qui peut coulisser dans la direction circonférentielle d'un segment de l'arbre, de manière qu'il ne soit pas nécessaire prévoir d'éléments de mécanisme affectés d'un frottement pour transformer une force en un couple. La possibilité de glissement limité du piston de réaction par rapport au premier segment de l'arbre et le ressort disposé entre le piston et l'autre segment de l'arbre limitent positivement la force de réaction maximale d'une façon souhaitable puisqu'il ne peut se produire que des rotations relatives limitées entre les deux segments de l'arbre et qu'en conséquence, après l'épuisement de la rotation relative maximale et après l'épuisement de la course de translation maximale du piston, le ressort ne peut plus être tendu plus fortement. Du fait que deux pistons, avec leurs chambres de travail de refoulement correspondante, sont disposés symétriquement par rapport à un plan axial du premier segment de l'arbre, on peut produire une force de réaction dans l'un ou l'autre sens, selon le besoin. Selon une forme particulièrement préférée de l'invention, il est prévu de réaliser la chambre de travail de refoulement ou les chambres de travail de refoulement avec des axes longitudinaux incurvés en arcs de cercles centrés sur l'axe de l'un des segments de l'arbre et de réaliser le piston ou les pistons en forme de secteur de cercle, dans une vue axiale de ce segment de l'arbre. Dans cette forme de réalisation, les chambres de travail de refoulement, ainsi que les pistons correspondants, peuvent sans inconvénient présenter des sections rectangulaires puisque les parois des chambres de travail de refoulement qui guident les pistons peuvent être composées de plusieurs éléments de paroi. La pression régnant dans la chambre de travail de refoulement, ou une différence de pression entre les chambres de travail de refoulement peut être commandée en fonction d'un paramètre, par exemple au moyen d'un distributeur proportionnel. Par ailleurs, pour les caractéristiques préférées de l'invention, on se reportera aux revendications ainsi qu'à la description, donnée plus bas, d'une forme particulièrement avantageuse de réalisation, qui est décrite en regard du dessin. Sur ce dessin, la figure 1 est une vue partiellement en coupe axiale d'un dispositif de servo-distributeur avec commande de réaction selon l'invention, la figure 2 est une coupe radiale selon ligne de coupe 11- II de la figure 1, et la figure 3 est une courbe caractéristique typique qui reproduit la relation entre la force manuelle qui doit être exercée sur un levier et la force produite par un servomoteur. Selon la figure 1, un segment d'arbre 2 côté entrée, relié à un volant de direction 1 par l'intermédiaire d'une colonne de direction ou analogue, non représentée, est accouplé cinématiquement à un segment d'arbre 3 côté sortie qui, dans l'exemple représenté, est relié solidairement en rotation à un pignon 4 et déplace donc une crémaillère 5 dans l'un ou l'autre sens lorsqu'il tourne, de sorte que les roues directrices, non représentées, d'un véhicule sont braquées dans l'un ou l'autre sens, selon le sens de rotation du pignon 4. Les segments d'arbre 2 et 3 peuvent tourner l'un par rapport à l'autre d'un angle limité et forment ensemble un dispositif à tiroir tournant, le segment d'arbre 2 formant le tiroir et le segment d'arbre 3 une fourrure de tiroir coopérant avec le tiroir. Sur le segment d'arbre 3 sont prévues des gorges circonférentielles et des cordons circonférentiels qui, avec un boîtier fixe 6 qui entoure le segment d'arbre 3, forment différentes chambres annulaires 7 à 10, une chambre annulaire 7 côté entrée étant reliée à une ----------------------------------------------------- source de pression hydraulique 11, par exemple à une pompe, et une chambre annulaire 10 côté sortie étant reliée à un réservoir hydraulique 13 relativement sans pression. Les autres chambres annulaires 8 et 9 sont reliées à un servomoteur 13, constitué par exemple par un groupe pistoncylindre à double effet qui a pour fonction d'assister les mouvements de la crémaillère 5 et pour cela, est relié cinématiquement à la crémaillère 5. Les chambres annulaires 7 à 10 sont reliées, par des perçages radiaux non représentés ménagés dans le segment d'arbre 3, à des chambres de tiroir tournant formées radialement entre les segments d'arbre 2 et 3 et qui sont délimitées l'une par rapport à l'autre par des arêtes de commande de manière que, lors du fonctionnement de la source de pression 11, il s'établisse entre les raccords 13' et 13" du servomoteur 13 une différence de pression plus ou moins grande dans l'un ou l'autre sens lorsqu'on fait tourner les segments d'arbre 2 et 3 l'un par rapport & l'autre à partir d'une position centrale. Les dispositifs de ce genre sont connus en principe. Selon l'invention, il est prévu une commande de réaction 14, qui agit entre les segments d'arbre 2 et 3, et sous l'action de laquelle le couple qui doit être surmonté en présence d'une rotation relative entre les segments d'arbre 2 et 3 peut être modifiée à un degré analogue à la différence de pression entre les raccords 13' et 13" du servomoteur 13. A cet effet, on a prévu, symétriquement par rapport à un plan axial A de ce segment d'arbre 3, deux chambres de travail de pistons 15 et 16 qui, selon la figure 1, présentent une section transversale rectangulaire et dont les axes longitudinaux ont une forme d'arc de cercle et sont centrés sur l'axe longitudinal du segment d'arbre 3. Ces chambres de travail de pistons 15 et 16 qui, comme indiqué sur la figure 2, forment ensemble à peu près un demi- cercle, sont ouvertes vers le haut dans la représentation de la figure 2. A l'intérieur des chambres de travail de pistons 15 et 16, sont montés mobiles en translation des pistons 17 et 18, constitués par des secteurs de couronne, qui ont des sections transversales correspondant aux chambres de travail de pistons 15 et 16, la course de translation maximum étant limitée, en direction des extrémités ouvertes des chambres de travail de pistons 15 et 16, par des butées 19 qui y sont agencées. Les chambres de travail de pistons 15 et 16 peuvent être alimentées en fluide hydraulique par l'intermédiaire de perçages d'arrivée 20 et 21, les perçages d'arrivée 20 et 21 étant connectés hydrauliquement de manière qu'il s'établisse entre les chambres de travail de pistons 15 et 16 une différence de pression dont la valeur correspond à la différence de pression entre les raccords 13' et 13" du servomoteur 13 ou est analogue à cette différence, la différence de pression pouvant encore être modifiée en supplément dans ce dernier cas en fonction d'autres paramètres, par exemple en fonction de la vitesse de marche d'un véhicule automobile. Sur les extrémités frontales des pistons 17 et 18 qui sont les plus éloignés des perçages d'arrivée 20 et 21, sont disposés des ressorts de compression hélicoidaux 22 et 23 dont les extrémités éloignées des pistons prennent appui sur des leviers 24 et 25 qui sont agencés fixes sur le segment d'arbre 2. En fonction de la différence de pression hydraulique qui agit entre les chambres de travail de pistons 15 et 16, les ressorts 22 et 23 sont tendus avec des forces différentes par les pistons 17 et 18 qui sont sollicités hydrauliquement & l'encontre des ressorts 22 et 23, avec pour résultat qu'il s'exerce entre les segments d'arbre 2 et 3 un couple correspondant qui doit être surmonté lors d'une rotation relative entre les segments d'arbre 2 et 3. Etant donné que les segments d'arbre 2 et 3 ne peuvent tourner l'un par rapport & l'autre que sur un angle limite, de sorte que les leviers 24 et 25 se trouvent toujours à un certain écartement circonférentiel des parties opposées du segment d'arbre 3 et étant donné que, d'autre part, les pistons 17 et 18 ne peuvent se déplacer en translation que jusqu'aux butées 19, la différence maximale entre les tensions des ressorts hélicoïdaux 22 et 23 est limitée par construction. En conséquence, le couple qui peut être engendré entre les segments d'arbre 2 et 3, et qui résiste à une rotation relative de ces segments d'arbre 2 et 3, est lui aussi limité. La figure 3 montre maintenant la relation entre le couple manuel M qui doit être appliqué au volant de direction 1 et la différence de pression P qui agit entre les raccords 13' et 13" du servomoteur 13. La courbe K montre les relations qui existent lorsqu'il n'y a aucune différence de pression hydraulique entre les chambres de travail de pistons et 16. Les courbes K3, Y,, etc. sont obtenues lorsque la différence de pression entre les chambres de travail de pistons 15 et 16 est réduite comparativement à la différence de pression entre les raccords 13' et 13", par exemple en fonction d'un paramètre à imposer, par exemple de la vitesse de marche d'un véhicule automobile. Ce type de commande de la différence de pression en fonction de paramètres est connue dans son principe. De cette façon, on peut obtenir qu'une direction assistée devienne plus dure avec l'accroissement de la vitesse de marche. L'alimentation des chambres de travail de pistons 15 et 16 en milieu de pression hydraulique peut s'effectuer & travers des perçages qui sont prévus ou formés dans le segment d'arbre 3. Pour la formation des chambres de travail de pistons 15 et 16, on peut prévoir des gorges ouvertes vers le côté frontal à une extrémité frontale du segment d'arbre 3 et qui, ensuite, sont fermées par un disque 26 pour former les chambres de travail de pistons 15 et 16, le disque étant avantageusement disposé dans les gorges précitées après la mise en place des pistons 17 et 18. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Commande de réaction hydraulique pour directions assistées hydrauliques possédant deux segments d'arbre qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre sur un angle limité, dont la rotation relative actionne un dispositif de servo-distributeur - constitué de préférence par un dispositif à tiroir tournant, pour la commande de différences de pression entre des raccords d'un servomoteur hydraulique, ou entre des raccords de la commande de réaction, la commande de réaction modifiant une résistance qui s'oppose à la rotation relative entre les segments de l'arbre, caractérisée en ce que, sur un segment de l'arbre, est agencée au moins une chambre de travail de refoulement (15, 16) tangentielle à l'axe de ce segment et dans laquelle est monté un piston (17, 18) mobile en translation, qui est chargé par la pression régnant dans la chambre de travail de refoulement (15, 16), à l'encontre d'un ressort (22, 23) qui est agencé ou retenu sur l'autre segment (2) de l'arbre, la course de translation maximale possible du piston (17, 18) par rapport à un segment de l'arbre étant limitée par une butée (19) disposée sur celui-ci. 2. Commande de réaction hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux chambres de travail de pistons (15, 16) munies des pistons correspondants (17, 18) sont disposées symétriquement par rapport à un plan axial de l'un (3) des segments d'arbre. 3. Commande de réaction hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de travail de refoulement ou les chambres de travail de refoulement (15, 16) présentent avec des axes longitudinaux en forme d'arc de cercle centrés par rapport à l'axe de l'arbre et les pistons (17, 18) présentent la forme de secteurs de cercle, dans une vue axiale de ce segment (3) d'arbre. 4. Commande de réaction hydraulique selon une des revendications 1 & 3, caractérisée en ce que la pression régnant dans la chambre de travail de refoulement, ou une différence de pression entre les chambres de travail de refoulement (15, 16) peut être commandée en fonction d'un paramètre, par exemple au moyen d'un distributeur proportionnel.