Brevet FR2769055A1 — publié le 19990402

L'invention concerne une servovalve, en particulier pour servo- directions hydrauliques de véhicules automobiles, ayant la forme d'un distributeur à tiroir rotatif, comprenant un tiroir rotatif et un manchon de dis- tribution qui entoure le tiroir coaxialement et peut être tourné par rapport à lui, à l'encontre d'une force de ressort, autour d'un axe de rotation. De telles servovalves sont généralement connues et montées en série. Dans le cas d'une servodirection d'un véhicule automobile à direction classique commandée par un volant, le tiroir rotatif et le manchon de distri- bution constituent des parties d'un train d'arbres accouplant mécaniquement le volant aux roues directrices du véhicule. Suivant les forces et couples agissant entre le volant et les roues directrices, le tiroir rotatif et le manchon de distribution sont déviés plus ou moins l'un par rapport à l'autre, par rotation relative, à l'encontre de la force de ressort, à partir d'une position relative médiane. Cette course de rotation relative entre le manchon et le tiroir a pour effet qu'un servomoteur hydraulique, commandé par la servovalve, peut être actionné par une pression hydraulique ou une différence de pression hydraulique, dans l'un ou l'autre sens, suivant le sens de la rotation relative entre le manchon et le tiroir, et que ce servomoteur soutient la manoeuvre de direction en cours, c'est-à-dire diminue en conséquence l'effort manuel à exercer sur le volant. La rotation relative entre le tiroir et le manchon de distribution s'effectue à l'encontre d'une force de ressort générée par un dispositif élastique, force qui augmente avec l'angle de rotation relative. De cette ma- nière, la rotation du volant s'effectue contre une certaine force qui imite une résistance s'opposant à la manoeuvre de direction et qui est produite, dans le cas d'une direction mécanique, par le changement d'orientation des roues sur la route. Ainsi est garanti, même pendant l'utilisation d'une servodirection, que le conducteur conserve une bonne perception des forces de braquage agissant effectivement sur les roues directrices du véhi- cule. De plus, la force de ressort agissant entre les parties tournantes, produit un couple de rappel qui assure, lorsqu'aucun effort manuel n'est exercé sur le volant, que le tiroir rotatif et le manchon de distribution retournent à leur position médiane ou position neutre, ce qui met fin à l'assistance hydraulique de l'effort exercé par le conducteur sur le volant. Dans le cas d'une servovalve connue par le document DE 28 14 230 par exemple, la force de ressort est générée par un dispositif élastique comprenant des ressorts plats orientés transversalement à l'axe de rotation et s'étendant de façon centrale à travers le manchon de distribution et le tiroir rotatif, ce qui accouple mécaniquement le tiroir et le manchon. Dans un autre dispositif de valve, connu par le document DE 42 41 531 Cl, la force de ressort est générée par un ressort à branches, disposé concentriquement par rapport au manchon de distribution et au tiroir rotatif, dont les branches s'étendent radialement à travers des fentes axiales ménagées dans le manchon et le tiroir et produisent ainsi l'accouplement mécanique de ces pièces tournantes. L'effort de direction à fournir manuellement, jusqu'à l'activation de l'assistance par la servodirection, est déterminé par la précontrainte, qu'il faut vaincre, des éléments élastiques par lesquels est produite la force de ressort agissant dans le sens d'une rotation entre les pièces rotatives. Cette force correspond en même temps à la force de rappel par laquelle le tiroir et le manchon sont précontraints par les éléments élastiques à leur position neutre. Cette force de précontrainte résulte de l'élasticité des éléments élastiques employés. Afin de pouvoir garantir, dans le cadre d'une fabrication en série, une précontrainte constante et par suite une perception de la manoeuvre de direction restant la même, des limites de tolérances serrées doivent être respectées. Dans le but d'obtenir, pour des véhicules et des types de véhicules différents, des directions ayant des caractéristiques différentes, il faut employer d'autres éléments élastiques, dont l'élasticité est adaptée aux besoins que l'on désire satisfaire. La présente invention vise à réaliser une servovalve, du type mentionné au début, en ce sens que, pendant le montage, différentes précontraintes puissent être réglées et que des écarts dus à des tolérances puissent être compensés. Partant d'une servovalve du type générique indiqué au début, on obtient ce résultat par le fait que: - une bride est solidarisée en rotation avec le tiroir rotatif, avec du jeu en rotation par rapport au manchon de distribution, - la bride présente deux ouvertures traversantes disposées excentrees par rapport a l'axe de rotation et situees dans un plan perpendiculaire à cet axe, - chaque ouverture traversante est recouverte, à une extrémité ouverte, du côté du tiroir, par une partie de la bride s'étendant suivant la direction de l'axe de rotation à peu près jusqu'au plan médian de l'ouverture, et cette partie de bride forme une première face d'appui dirigée vers l'extrémité ouverte et espacée axialement de l'axe longitudinal de l'ouverture traversante, - le manchon de distribution est prolongé, du côté de la bride, suivant la direction de l'axe de rotation, par un prolongement formant une seconde face d'appui qui est disposée essentiellement à la même hauteur que la première face d'appui, tout au moins par rapport à l'axe de rotation, et qui recouvre les extrémités ouvertes des ouvertures traversantes du côté du manchon de distribution, le prolongement s'étendant suivant la direction de l'axe de rotation à peu près jusqu'au plan médian des ouvertures, - et dans chaque ouverture traversante est logé un ressort hélicoïdal de compression qui s'appuie par une extrémité sur un bouchon de fermeture disposé dans la zone extrême de l'ouverture éloignée des faces d'appui et pouvant être fixé à une position ajustable suivant l'axe de l'ouver- ture traversante, I'autre extrémité du ressort étant appliquée avec précontrainte contre la face d'appui correspondante. L'invention est basée sur le concept général consistant à produire la transmission des forces entre le tiroir rotatif et le manchon de distribution à l'aide de ressorts hélicoïdaux de compression qui s'étendent axialement et se trouvent chacun dans une ouverture traversante dont la longueur axiale est fixée ou peut être fixée par un bouchon de fermeture. Pendant le montage de la servovalve, il est possible, indépendamment de tolérances de fabrication - par exemple de tolérances pour les faces d'appui, pour la distance entre les extrémités ouvertures des ouvertures traversantes et les faces d'appui, ainsi que pour l'élasticité des ressorts hélicoïdaux de compression employés - de régler la force de précontrainte sous laquelle les ressorts s'appliquent contre les faces d'appui, ou par laquelle ils produisent la précontrainte du tiroir rotatif et du manchon de distribution à leur position neutre, au moyen d'un positionnement axial adéquat du bouchon dans l'ouverture traversante concernée. Lorsque la précontrainte désirée est réglée, le bouchon en question est immobilisé axialement de façon appropriée dans son ouverture traversante. Pour cette immobilisation, le bouchon peut être fixé par exemple à la position axiale désirée par soudage, matage ou blocage au moyen d'une vis disposée radialement, par rapport à l'ouverture traversante, sur la bride. A côté de la compensation d'écarts dimensionnels éventuels, dus aux tolérances, la servovalve proposée par l'invention permet, pendant le montage, tout en utilisant les mêmes éléments élastiques, donc les mêmes ressorts hélicoïdaux de compression, de régler différentes forces de précontrainte, lesquelles ont une influence sur le comportement de la direction du véhicule. Une précontrainte relativement faible, par exemple, permet d'obtenir une direction dont la manoeuvre est particulièrement facile, en ce sens qu'elle rencontre peu de résistance et que l'assistance par la servodirection commence tôt. De même, pour un véhicule à ambitions spor- tives, une précontrainte relativement grande permet de faire en sorte que l'assistance par la servodirection commence seulement au niveau d'un effort manuel relativement grand sur le volant, ce qui permet de faire sentir au conducteur dans une mesure accrue, par l'intermédiaire du volant, les forces de direction agissant effectivement sur les roues directrices du véhicules. Partant d'une servovalve du même type générique indiqué au début, il est possible d'obtenir le résultat recherché par une variante de mise en oeuvre de l'invention représentant l'inversion cinématique de la solution qui vient d'être décrite et qui est caractérisée en ce que: - une bride est solidarisée en rotation avec le manchon de distribution, avec du jeu en rotation par rapport au tiroir rotatif, - la bride présente deux ouvertures traversantes disposées excentrées par rapport à l'axe de rotation et situées dans un plan perpendiculaire à cet axe, - chaque ouverture traversante est recouverte, à une extrémité ouverte, du côté du manchon de distribution, par une partie de la bride qui s'étend suivant la direction de l'axe de rotation à peu près jusqu'au plan médian de l'ouverture, et cette partie de bride forme une première face d'appui dirigée vers l'extrémité ouverte et espacée axialement de l'axe longitudinal de l'ouverture traversante, - le tiroir rotatif est prolongé, du côté de la bride, suivant la direction de l'axe de rotation, par un prolongement formant une seconde face d'appui qui est disposée essentiellement à la même hauteur que la première face d'appui, ce prolongement recouvrant les extrémités ouvertes des ouvertures traversantes du côté du tiroir et s'étendant suivant la direction de l'axe de rotation à peu près jusqu'au plan médian de ces ouvertures, - et dans chaque ouverture traversante est logé un ressort hélicoïdal de compression qui s'appuie par une extrémité sur un bouchon de fermeture disposé dans la zone extrême de l'ouverture éloignée des faces d'appui et pouvant être fixé à une position ajustable suivant l'axe de l'ouverture traversante, I'autre extrémité du ressort étant appliquée avec précontrainte contre la face d'appui correspondante. Un mode de réalisation opportun de la servovalve selon I'invention est caractérisé en ce que les ouvertures traversantes sont parallèles et la face d'appui de la bride est perpendiculaire aux axes de ces ouvertures. Une telle servovalve peut être fabriquée de manière particulièrement simple. Un mode de réalisation préféré est caractérisé en ce que les ouvertures traversantes sont pourvues d'un filetage intérieur et les bou- chons sont réalisés sous la forme de tiges filetées. Ce mode de réalisation permet en particulier aussi, de manière simple, un ajustement postérieur du bouchon, donc un réglage postérieur de la force de précontrainte de chaque ressort. D'autres exécutions propices, décrites par la suite, permettent d'améliorer la transmission des forces exercées par les ressorts hélicoïdaux de compression sur les faces d'appui. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation particulièrement préférés, mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de côté partiellement en coupe axiale d'une servovalve selon l'invention dans la zone du dispositif élastique de transmission des forces entre un tiroir rotatif et un manchon de distribution; - la figure 2 est une coupe transversale de cette servovalve, prise suivant les flèches Il de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale semblable à la figure 2, mais avec des pièces de pression interposées entre les ressorts de compression et les faces d'appui; - la figure 4 est une coupe transversale semblable à la figure 2, mais avec interposition de billes entre les ressorts et les faces d'appui; et - la figure 5 est une coupe transversale semblable à la figure 2, mais avec des douilles interposées entre les ressorts et les faces d'appui. Selon la figure 1, un tiroir rotatif 5, ayant la forme d'un arbre, est aligné coaxialement par rapport à un manchon de distribution 4, dans lequel il est monté déplaçable en rotation autour d'un axe de rotation 9. Le tiroir 5 porte extérieurement une bride 1, orientée pour l'essentiel radialement, qui est solidarisée en rotation avec le tiroir. La bride 1 est positionnée axialement, c'est-à-dire dans le sens de l'axe de rotation 9, de manière que du jeu axial soit formé entre la bride et le manchon 4 pour permettre le déplacement rotatif de ce manchon par rapport à la bride 1 et par suite aussi par rapport au tiroir rotatif 5. La bride 1 est pourvue de deux ouvertures traversantes 10, dont l'une seulement est visible sur la figure 1, qui sont orientées perpendiculairement à l'axe de rotation 9 et excentrées par rapport à cet axe. L'ouverture traversante 10 est limitée axialement, à son extrémité axialement inférieure selon la figure 1, dans le sens de l'axe longitudinal 12 de l'ouverture 10, par un bouchon de fermeture 3 fixé dans cette ouverture. Cette fixation après ajustement dans le sens de l'axe 12 de l'ouverture 10, s'effectue par exemple par matage, soudage ou blocage à l'aide d'une vis. Il est possible aussi de réaliser le bouchon 3 comme une tige filetée, laquelle pourrait alors être vissée dans une ouverture traversante 10 pourvue d'un filetage intérieur. L'ouverture traversante 10 contient un ressort hélicoïdal de compression 2 qui s'appuie par son extrémité inférieure, selon la figure 1, sur le bouchon 3, et s'étend par son autre extrémité jusqu'à une extrémité ouverte 11 de l'ouverture traversante 10, o cette extrémité du ressort vient s'appliquer, sous précontrainte, contre une partie 17 de la bride 1 et une partie 18 du manchon de distribution 4. Les parties 17 et 18 s'étendent de préférence suivant la direction de l'axe de rotation 9, donc parallèlement à cet axe, et sont disposées de préférence à la même hauteur, tout au moins par rapport à l'axe de rotation 9, chacune d'elles s'étendant presque jusqu'à l'axe 12 ou, plus exactement, à peu près jusqu'au plan médian des ouvertures traversantes 10, leurs côtés inférieurs, dirigés vers les ouvertures 10, recouvrant chacun à peu près la moitié de l'extrémité ouverte 11 de chacune des ouvertures 10. La partie 17 de la bride 1, recouvrant la moitié à peu près de l'extrémité ouverte 11 de chacune des ouvertures traversantes 10 du côté du tiroir rotatif 5, c'est-à-dire du côté gauche dans la représentation de la figure 1, est réalisée sur son côté inférieur, dirigé vers le ressort de compression 2, comme une face d'appui 13 qui est orientée pour l'essentiel perpendiculairement à l'axe 12 de l'ouverture 10. La partie 18 du manchon 4, formant un prolongement axial - orienté suivant l'axe de rotation 9 de ce manchon, est réalisée, sur son côté inférieur recouvrant à peu près l'autre moitié de l'extrémité ouverte de l'ouverture 10, de façon correspondante, sous la forme d'une seconde face d'appui 14, laquelle s'étend parallèlement à la première face d'appui 13 à la position neutre montrée par la figure 1. Le ressort hélicoïdal de compression 2 peut donc s'appliquer simultanément, sous précontrainte, contre les deux faces d'appui 13 et 14. Lors d'une rotation relative entre le manchon de distribution 4 et le tiroir rotatif 5 ou la bride 1, l'un des ressorts 2 est comprimé, ce qui procure au conducteur la perception de la manoeuvre de direction décrite au début. En outre, le ressort 2 comprimé fournit une force de rappel à la position neutre, représentée sur les figures, entre les parties rotatives constituées par le manchon 4 et le tiroir 5. Dans une coupe transversale comme celle de la figure 2, correspondant aussi à une vue en bout de la bride 1 prise suivant les flèches Il de la figure 1, on perçoit les deux ressorts de compression 2. Dans le mode de réalisation préféré représenté, ces ressorts sont disposés parallèlement, de sorte qu'il est opportun que les faces d'appui 13 et 14 soient également rectilignes sur toute leur longueur. Pendant le montage de la servovalve selon l'invention, on règle la précontrainte sous laquelle les ressorts hélicoïdaux de compression 2 s'appliquent contre les faces d'appui 13 et 14, donc aussi leur force de rap- pel à la position neutre, par le biais du positionnement axial des bouchons 3. Lors de cette opération, des écarts dimensionnels éventuels, dus à des tolérances, par exemple en ce qui concerne la longueur des ressorts 2, sont compensés automatiquement. De plus, suivant le type de véhicule auquel la servodirection ou la servovalve est destinée, I'ajustement des bouchons 3 permet de régler différentes valeurs de précontrainte, donc aussi différentes caractéristiques de direction. Afin d'améliorer la transmission des forces entre les ressorts 2 et la face d'appui 13 et/ou la face d'appui 14 suivant la position relative du tiroir et du manchon 4, on peut coordonner, ainsi que le montre la figure 3, des pièces de pression 6 semblables à de courtes tiges aux ressorts 2. Une telle pièce de pression 6 est interposée entre la face d'appui 13 ou 14 et l'extrémité précontrainte par rapport à elle - et prévue pour s'appliquer avec précontrainte contre cette face - du ressort 2 concerné, et peut coulisser axialement dans l'ouverture traversante 10 correspondante. Les extrémités des pièces de pression 6 s'appliquant contre les faces d'appui 13 et 14, sont pourvues d'un arrondi sphérique dans l'exemple de réalisation montré par la figure 3, de sorte qu'il se forme, dans chaque position relative entre le tiroir et le manchon 4, un point de transmission de force qui reste le même et est à peu près ponctuel. Selon un autre mode de réalisation propice, montré par la figure 4, les pièces de pression 6 sont remplacées par des billes 8 qui sont disposées de façon analogue entre les extrémités des ressorts 2 et les faces d'appui 13 et 14 et peuvent glisser axialement dans les ouvertures traversantes 10, en formant des points de transmission de force à peu près ponctuels dans la zone de contact avec les faces d'appui 13 et 14. Selon un autre mode de réalisation, montré par la figure 5, une douille 7 en forme de godet est enfilée coaxialement sur la partie de chacun des ressorts hélicoïdaux de compression 2 dirigée vers la face d'appui 13 ou 14 et maintient cette partie de ressort. Le fond 16 de la douille 7 est ainsi situé entre la face d'appui 13 ou 14 et l'extrémité, destinée à s'appuyer sous précontrainte sur cette face, du ressort 2 concerné. La paroi cylindrique 15 de la douille 7, qui est coaxiale au ressort 2, entoure la partie en question du ressort 2 et s'étend jusqu'à proximité du bouchon 3. Chacune des douilles 7 peut coulisser axialement dans l'ouverture traversante 10 cor- respondante par cette paroi cylindrique. Entre le bouchon 3 et l'extrémité ouverte de la douille 7, doit subsister une distance axiale, dans le sens de l'axe 12 de l'ouverture 10, pour permettre un déplacement rotatif maximal préfixé du manchon de distribution 4 par rapport au tiroir rotatif 5. REV E N D ICATIONS 1. Servovalve, en particulier pour servodirections hydrauliques de véhicules automobiles, ayant la forme d'un distributeur à tiroir rotatif, comprenant un tiroir rotatif et un manchon de distribution qui entoure le tiroir coaxialement et peut être tourné par rapport à lui, à l'encontre d'une force de ressort, autour d'un axe de rotation, caractérisée en ce que: - une bride (1) est solidarisée en rotation avec le tiroir rotatif (5), avec du jeu en rotation par rapport au manchon de distribution (4), la bride (1) présente deux ouvertures traversantes (10) disposées excentrées par rapport à l'axe de rotation (9) et situées dans un plan perpendiculaire à cet axe, - chaque ouverture traversante (10) est recouverte, à une extrémité ouverte (11), du côté du tiroir, par une partie (17) de la bride (1) s'étendant suivant la direction de l'axe de rotation (9) à peu près jusqu'au plan médian de l'ouverture, et cette partie de bride (17) forme une première face d'appui (13) dirigée vers l'extrémité ouverte (11) et espacée axialement d'un axe longitudinal (12) de l'ouverture traversante (10), - le manchon de distribution (4) est prolongé, du côté de la bride, suivant la direction de l'axe de rotation (9), par un prolongement (18) formant une seconde face d'appui (14) qui est disposée essentiellement à la même hauteur que la première face d'appui (13) et qui recouvre les extrémités ouvertes (11) des ouvertures traversantes (10) du côté du manchon de distribution, le prolongement (18) s'étendant suivant la direction de l'axe de rotation (9) à peu près jusqu'au plan médian des ouvertures (10), - et dans chaque ouverture traversante (10) est logé un ressort hélicoïdal de compression (2) qui s'appuie par une extrémité sur un bouchon de fermeture (3) disposé dans la zone extrême de l'ouverture (10) éloignée des faces d'appui (13 et 14) et pouvant être fixé à une position ajustable suivant l'axe (12) de l'ouverture traversante (10), I'autre extrémité du ressort étant appliquée avec précontrainte contre la face d'appui (13 ou 14) correspondante. 2. Servovalve, en particulier pour servodirections hydrauliques de véhicules automobiles, ayant la forme d'un distributeur à tiroir rotatif, comprenant un tiroir rotatif et un manchon de distribution qui entoure le tiroir coaxialement et peut être tourné par rapport à lui, à l'encontre d'une force de ressort, autour d'un axe de rotation, caractérisée en ce que: - une bride (1) est solidarisée en rotation avec le manchon de distribution (4), avec du jeu en rotation par rapport au tiroir rotatif (5), - la bride (1) présente deux ouvertures traversantes (10) disposées excentrées par rapport à l'axe de rotation (9) et situées dans un plan perpendiculaire à cet axe, - chaque ouverture traversante (10) est recouverte, à une extrémité ouverte (11), du côté du manchon de distribution, par une partie (17) de la bride (1) qui s'étend suivant la direction de l'axe de rotation à peu près jusqu'au plan médian de l'ouverture (10), et cette partie de bride (17) forme une première face d'appui (13) dirigée vers l'extrémité ouverte (11) et espacée axialement d'un axe longitudinal (12) de l'ouverture traversante (10), - le tiroir rotatif est prolongé, du côté de la bride, suivant la direction de l'axe de rotation (9), par un prolongement (18) formant une seconde face d'appui (14) qui est disposée essentiellement à la même hau- teur que la première face d'appui, ce prolongement recouvrant les extrémités ouvertes (11) des ouvertures traversantes (10) du côté du tiroir et s'étendant suivant la direction de l'axe de rotation (9) à peu près jusqu'au plan médian de ces ouvertures, - et dans chaque ouverture traversante (10) est logé un ressort hélicoïdal de compression (12) qui s'appuie par une extrémité sur un bouchon de fermeture (3) disposé dans la zone extrême de l'ouverture (10) éloignée des faces d'appui (13 et 14) et pouvant être fixé à une position ajustable suivant l'axe (12) de l'ouverture traversante (10), I'autre extrémité du ressort étant appliquée avec précontrainte contre la face d'appui (13 ou 14) correspondante. 3. Servovalve selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les ouvertures traversantes (10) sont parallèles et la face d'appui (13) de la bride (1) est perpendiculaire aux axes (12) de ces ouvertures. 4. Servovalve selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les ouvertures traversantes (10) sont pourvues d'un filetage intérieur et les bouchons (3) sont réalisés sous la forme de tiges filetées. 5. Servovalve selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une pièce de pression (6) semblable à une courte tige est placée entre chaque face d'appui (13 ou 14) et l'extrémité du ressort (2) prévue pour s'appliquer avec précontrainte contre cette face, et peut coulisser axialement dans l'ouverture (10) correspondante. 6. Servovalve selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une bille (8) est placée entre chaque face d'appui (13 ou 14) et l'extrémité du ressort (2) prévue pour s'appliquer avec précontrainte contre cette face, et peut glisser axialement dans l'ouverture (10) correspondante. 7. Servovalve selon l'une des revendications I à 4, caractérisée en ce que chaque ressort (2) est maintenu, par sa partie dirigée vers la face d'appui (13 ou 14) correspondante, dans une douille (7) en forme de godet, dont la paroi cylindrique (15) est coaxiale au ressort (2) et peut coulisser axialement dans l'ouverture (10) correspondante, tandis qu'un fond (16) de la douille (7) est disposé entre la face d'appui (13 ou 14) et l'ex- trémité appliquée contre elle du ressort (2) concerné.