Brevet FR2869863A1 — publié le 20051111

La présente invention concerne, de façon générale, les directions assistées hydrauliques pour véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention s'intéresse aux directions assistées hydrauliques dites "à assistance variable", et cette invention a précisément pour objet une soupape motorisée qui, associée à la valve principale d'assistance d'une direction assistée hydraulique, réalise la fonction de variation de l'assistance. Dans une direction assistée hydraulique, la valve principale d'assistance est un distributeur hydraulique qui sert à alimenter en fluide hydraulique l'une ou l'autre des deux chambres de la partie "vérin" de la direction, selon que le conducteur du véhicule commande, par le volant, un braquage à gauche ou un braquage à droite. Afin d'améliorer l'agrément de conduite du véhicule, il est connu d'associer, à la valve principale d'assistance, un dispositif de régulation auxiliaire qui, agissant sur le débit du fluide hydraulique parcourant la valve principale, en particulier en dérivant une fonction de ce débit, permet de faire varier l'intensité de l'assistance, en fonction de certains paramètres et, notamment, suivant la vitesse instantanée du véhicule. Ainsi, à faible vitesse, il est souhaitable de disposer d'une assistance élevée, en particulier pour faciliter les manoeuvres de parking. A l'inverse, à haute vitesse, il est préférable que l'assistance soit diminuée, afin d'accroître la stabilité directionnelle du véhicule et d'offrir une meilleure sensation au conducteur. Pour réaliser une telle fonction de variation de l'assistance, il est connu d'utiliser, par exemple, un tiroir hydraulique associé à la valve principale et déplacé en coulissement axial, en fonction de la vitesse du véhicule, par un actionneur tel qu'un moteur électrique du type "pas à pas". Selon la position du tiroir, le dispositif crée un débit de fuite plus ou moins important sur la valve principale d'assistance, de manière à affaiblir plus ou moins l'assistance. Un tel dispositif de variation d'assistance reste relativement encombrant, et il est le siège de fuites internes qui peuvent rendre difficile l'obtention de l'assistance la plus élevée, lorsque celle-ci est souhaitée, c'est-à-dire notamment pour les manoeuvres de parking. De plus, le couplage du moteur électrique "pas à pas" avec le tiroir mobile est réalisé de telle manière qu'il n'est pas possible de faire aisément varier la vitesse de déplacement du tiroir, pour l'adapter à chaque cas particulier d'application. La présente invention vise à éliminer ces inconvénients, en fournissant un dispositif de variation d'assistance d'une conception différente, qui apporte une solution compacte, sans fuites internes, et permettant d'adapter commodément à chaque cas la vitesse de réduction ou d'augmentation de l'assistance. A cet effet, l'invention a pour objet une soupape motorisée pour variation de l'assistance dans une direction assistée hydraulique de véhicule automobile, la soupape comportant, à l'intérieur d'un boîtier, d'une part une chambre prévue pour recevoir le fluide hydraulique d'assistance, avec un orifice d'entrée pour le fluide et un orifice de sortie pour le fluide, et d'autre part un moteur électrique notamment de type "pas à pas", dont l'arbre de sortie est relié par une transmission mécanique à un arbre mené, monté tournant dans le boîtier et possédant une portion située à l'intérieur de la chambre précitée, cette portion d'arbre portant un bras radial, lié à un embout de forme générale conique engageable plus ou moins profondément dans l'orifice de sortie du fluide, de manière à faire varier la section de passage du fluide par cet orifice de sortie. Selon un mode de réalisation de cette soupape motorisée pour variation de l'assistance, le boîtier comporte une cloison interne qui délimite la chambre recevant le fluide hydraulique, en la séparant d'un compartiment moteur logeant le moteur électrique et la transmission mécanique qui lui est associée, l'arbre mené traversant la cloison interne précitée, avec interposition d'au moins un joint d'étanchéité. La transmission mécanique est réalisable sous la forme d'un engrenage, comprenant au moins une première roue dentée protée par l'arbre de sortie du moteur électrique et au moins une autre roue dentée portée par l'arbre mené. Dans le cas le plus simple, l'engrenage comprend seulement deux roues dentées, en prise l'une avec l'autre, qui définissent le rapport de réduction de la transmission mécanique. Selon une autre possibilité, la transmission mécanique est une transmission à courroie, notamment crantée, passant sur des poulies portées 30 par l'arbre moteur et par l'arbre mené. Dans un mode d'exécution particulier, l'embout de forme générale conique est porté par une extrémité d'une tige montée coulissante dans la chambre précitée suivant l'axe de l'orifice de sortie, l'autre extrémité de la tige étant liée au bras radial, solidaire de l'arbre mené, par engagement coulissant dans une lumière longitudinale dudit bras radial. Il est ainsi réalisé un dispositif simple de conversion du mouvement rotatif de l'arbre mené, et de son bras radial, en un mouvement de translation, convenablement guidé, de l'embout conique. Avantageusement, cet embout de forme générale conique porte, sur sa surface latérale, un joint annulaire prévu pour coopérer avec le bord de l'orifice de sortie, de manière à réaliser une fermeture étanche de cet orifice dans une position extrême de l'embout. Ainsi, la soupape motorisée objet de l'invention assure une variation du débit, suivant la section de passage libérée au niveau de l'orifice de sortie de la chambre parcourue par le fluide hydraulique, autrement dit suivant la position de l'embout conique, commandée par le moteur électrique lui-même piloté en fonction de la vitesse du véhicule. En particulier, à très faible vitesse, l'orifice de sortie est complètement fermé par l'application du joint annulaire de l'embout amené en position extrême; le retour direct du fluide hydraulique est ainsi empêché, et la valve principale d'assistance reçoit un débit maximum, pour une assistance maximum. A l'inverse, lorsque l'embout est dégagé de l'orifice de sortie, ce qui est notamment le cas à haute vitesse, la section de passage est rendue maximale, afin de créer un débit de dérivation et de diminuer ainsi l'assistance. Dans l'ensemble, l'on obtient grâce à l'invention un dispositif de 20 variation d'assistance, réalisé sous la forme d'une soupape motorisée, qui comporte les avantages suivants: - Le dispositif proposé est particulièrement simple et compact; il possède un encombrement réduit par rapport aux dispositifs actuellement connus. - Le dispositif assure, en position d'assistance maximum, une fermeture étanche de l'orifice de sortie, donc de retour de fluide, en supprimant toutes fuites internes qui représenteraient une perte partielle d'assistance. - Enfin, il est possible d'adapter facilement ce dispositif, pour faire 30 varier la course de l'embout conique et/ou sa vitesse de fermeture et d'ouverture, en jouant uniquement sur le rapport de réduction de la transmission (par simple choix des engrenages), sans aucune autre modification du dispositif. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme de réalisation de cette soupape motorisée pour variation de l'assistance dans une direction assistée hydraulique de véhicule automobile. Figure 1 est une vue d'ensemble extérieure d'une direction assistée hydraulique, avec dispositif de variation d'assistance réalisable conformément 5 à l'invention; Figure 2 est un schéma de principe, en coupe, passant par les axes des roues dentées de transmission d'une soupape motorisée conforme à la présente invention; Figure 3 est un autre schéma de principe de cette soupape 10 motorisée, pouvant être considéré comme une coupe suivant III-III de figure 2; Figure 4 est une vue en coupe détaillée, suivant IV-IV de figure 5, d'une réalisation particulière de la soupape motorisée en objet de l'invention; Figure 5 est une autre vue en coupe détaillée de cette réalisation particulière, suivant V-V de figure 6; Figure 6 est une vue extérieure, de face, de la réalisation particulière dont les figures précédentes sont des vues en coupe détaillées. La figure 1 montre une direction assistée hydraulique, avec un carter central tubulaire 2 dans lequel est montée coulissante une crémaillère, en prise avec un pignon rotatif lié à la colonne de direction par l'intermédiaire d'une valve principale d'assistance 3. Les extrémités droite et gauche de la crémaillère, recouvertes et protégées par des soufflets 4 et 5, montés aux extrémités du carter 2, sont accouplées à des biellettes 6 et 7 qui commandent l'orientation des roues directrices gauche et droite du véhicule. Le système hydraulique d'assistance comprend, outre la valve principale d'assistance 3, des canalisations globalement indiquées en 8, qui comprennent un conduit alimentant la valve 3 en fluide hydraulique depuis un réservoir avec pompe, un conduit de retour du fluide hydraulique de la valve 3 vers le réservoir, et des conduits qui relient cette valve 3 à la partie "vérin" du carter tubulaire 2, laquelle contient un piston solidaire de la crémaillère. La valve d'assistance 3 envoie sélectivement le fluide hydraulique, par les conduits précités, vers l'une ou l'autre des chambres de cette partie "vérin", selon que le conducteur du véhicule commande, par le volant, un braquage à gauche ou un braquage à droite. On a indiqué en 9 l'arbre d'entrée de la direction, dépassant de la valve d'assistance 3, auquel est accouplée la colonne de direction, l'arbre d'entrée 9 se situant dans le prolongement d'une barre de torsion montée à l'intérieur de la valve d'assistance 3, ceci d'une manière habituelle. Dans le cas présent, la valve d'assistance 3 est une valve à régulation supplémentaire au moyen d'une soupape motorisée, désignée globalement par le repère 10, qui assure une variation de l'assistance en réduisant cette assistance lorsque le véhicule roule à grande vitesse, et en augmentant au contraire ladite l'assistance lorsque le véhicule circule à faible vitesse, voire se trouve à l'arrêt. De manière connue en soi, la réduction de l'assistance est obtenue par le fait que la soupape motorisée 10 dérive une fraction de débit de fluide hydraulique dirigé vers la valve d'assistance 3, le débit ainsi dérivé étant directement renvoyé vers le réservoir. La présente invention concerne une réalisation particulière et avantageuse de la soupape motorisée 10 réalisant la variation de l'assistance, cette soupape motorisée étant représentée aux figures 2 à 6. Les figures 2 et 3, auxquelles il sera d'abord fait référence, représentent sous la forme de schémas de principe la soupape motorisée 10 réalisant la variation de l'assistance. La soupape motorisée 10 comporte un boîtier 11, à l'intérieur duquel une cloison 12 délimite une chambre 13 prévue pour être parcourue par le fluide hydraulique d'assistance. Dans la paroi du boîtier 11 sont ménagés un orifice d'entrée "haute pression" 14, par lequel le fluide hydraulique est admis dans la chambre 13 suivant la flèche 15, et un orifice de sortie "basse pression" 16, par lequel le fluide hydraulique sort de la chambre 13, suivant la flèche 17. Le volume interne du boîtier 11, séparé de la chambre 13 par la cloison 12, constitue un compartiment moteur 18, dans lequel est en particulier logé un moteur électrique de type "pas à pas" 19, situé sur le côté de la chambre 13. L'arbre de sortie 20 du moteur électrique 19 porte une première roue dentée 21, qui engrène avec une seconde roue dentée 22 portée par un arbre mené 23 parallèle à l'arbre 20 du moteur électrique 19, les deux roues dentées 21 et 22 étant logées dans le compartiment moteur 18, sous le moteur 19 et la chambre 13. L'arbre mené 23 est monté tournant, par ses extrémités, dans deux paliers 24 et 25 situés respectivement dans le compartiment moteur 18 et dans la chambre 13, cet arbre 23 traversant la cloison 12 avec interposition d'un joint 26 assurant l'étanchéité entre la chambre 13 et le compartiment moteur 18. Dans sa portion située à l'intérieur de la chambre 13, l'arbre mené 23 porte un bras de fermeture 27 de direction générale radiale, dont l'extrémité libre est liée à un embout conique 28, situé en correspondance avec l'orifice de sortie "basse pression" 16 de la chambre 13. Sur la surface latérale de l'embout conique 28 est monté un joint annulaire 29, prévu pour coopérer avec le bord de l'orifice de sortie 16. En cours d'utilisation de la soupape motorisée 10, le fluide hydraulique sous "haute pression" parvient dans la chambre 13 par l'orifice d'entrée 14. Le moteur électrique de type "pas à pas" 19, piloté en fonction de la vitesse du véhicule, tourne dans un sens ou dans l'autre, avec contrôle de sa position, pour faire pivoter le bras de fermeture 27 par l'intermédiaire de la transmission à engrenage constituée par les deux roues dentées 21 et 22. Selon la position angulaire ainsi impartie au bras de fermeture 27, l'embout conique 28 est plus ou moins engagé dans l'orifice de sortie "basse pression" 16. De cette manière, la section de passage annulaire, entre le bord de l'orifice de sortie 16 et l'embout conique 28, est modifié et il en résulte une variation du débit de fluide passant par cet orifice de sortie 16. Plus particulièrement, lorsque la vitesse du véhicule est faible, l'embout conique 28 est plus fortement enfoncé dans l'orifice de sortie 16, jusqu'à une position extrême de fermeture dans laquelle l'embout conique 28 s'applique, par son joint annulaire 29, contre le bord de l'orifice de sortie 16, de manière à obturer complètement et de façon étanche cet orifice de sortie 16. Ainsi, la section de passage par l'orifice de sortie 16 est nulle, si bien que tout retour du fluide hydraulique par l'orifice de sortie 16 est rendu impossible. On obtient alors un débit de fluide maximum dans la valve principale d'assistance 3, donc une assistance maximum, exploitée notamment lors de manoeuvres de parking. A l'inverse, lorsque l'embout conique 28 est dégagé le plus loin possible de l'orifice de sortie 16, la section de passage par cet orifice de sortie 16 est maximale, afin de créer un débit de fuite maximum, ramenant le fluide hydraulique à son réservoir sans passer par la valve principale d'assistance 3. L'assistance de la direction se trouve ainsi diminuée. Les figures 4, 5 et 5 illustrent une réalisation pratique de la soupape motorisée 10, dont les figures 2 et 3 donnent les schémas de principe. Les composants précédemment décrits y sont identifiés par les mêmes repères numériques, et ne seront pas décrits une nouvelle fois. Comme le montrent en particulier les figures 4 et 5, le bras radial de fermeture 27, porté par l'arbre mené 23, présente ici une lumière longitudinale 30. L'embout conique 28 est porté par une extrémité d'une tige 31 montée coulissante, suivant l'axe de l'orifice de sortie 16, dans un guide 32 solidaire du boîtier 11 et placé à l'intérieur de la chambre 13. L'autre extrémité de la tige coulissante 31 est liée au bras radial 27 par engagement coulissant dans la lumière 30 de ce bras radial 27. Ainsi, la rotation du bras radial 27, commandée à partir du moteur électrique 19 par l'intermédiaire des roues dentées 21 et 22, est convertie en un mouvement de translation de la tige 31 et de l'embout conique 28, de manière à engager plus ou moins profondément cet embout conique 28 dans l'orifice de sortie 16, et à faire ainsi varier la section de passage et le débit de fluide (comme précédemment expliqué). Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette pompe motorisée pour variation de l'assistance dans une direction assistée de véhicule automobile qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: en modifiant les formes de détail de la soupape, par exemple de son boîtier; - en remplaçant la transmission particulière à engrenage, entre le moteur électrique et le bras de fermeture, par une autre transmission à engrenage, par exemple à vis sans fin et roue tangente, ou par une transmission à courroie, notamment crantée, passant sur des poulies adaptées; en utilisant tous moyens pour la réalisation de l'étanchéité, tant à 30 l'entrée de l'arbre mené dans la chambre recevant le fluide hydraulique, qu'au niveau de l'embout conique; en modifiant la configuration de cet embout conique et de sa liaison avec le bras radial porté par l'arbre mené ; en destinant cette soupape motorisée à une direction assistée 35 hydraulique de toute configuration; en pilotant cette soupape motorisée non seulement en fonction de la vitesse du véhicule, mais en tenant aussi compte d'autres paramètres. REVENDICATIONS 1. Soupape motorisée pour variation de l'assistance dans une direction assistée hydraulique de véhicule automobile, caractérisée en ce gu'elle comporte, à l'intérieur d'un boîtier (11), d'une part une chambre (13) prévue pour recevoir le fluide hydraulique d'assistance, avec un orifice d'entrée (14) pour le fluide et un orifice de sortie (16) pour le fluide, et d'autre part un moteur électrique (19) notamment de type "pas à pas", dont l'arbre de sortie (20) est relié par une transmission mécanique (21, 22) à un arbre mené (23), monté tournant dans le boîtier (11) et possédant une portion située à l'intérieur de la chambre (13) précitée, cette portion d'arbre portant un bras radial (27), lié à un embout (28) de forme générale conique engageable plus ou moins profondément dans l'orifice de sortie (16) du fluide, de manière à faire varier la section de passage du fluide par cet orifice de sortie (16). 2. Soupape motorisée pour variation de l'assistance selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (11) comporte une cloison interne (12) qui délimite la chambre (13) recevant le fluide hydraulique, en la séparant d'un compartiment moteur (18) logeant le moteur électrique (19) et la transmission mécanique (21,22) qui lui est associée, l'arbre mené (23) traversant la cloison interne (12) précitée, avec interposition d'au moins un joint d'étanchéité (26). 3. Soupape motorisée pour variation de l'assistance selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la transmission mécanique est réalisée sous la forme d'un engrenage, comprenant au moins une première roue dentée (21) portée par l'arbre de sortie (20) du moteur électrique (19) et au moins une autre roue dentée (22) portée par l'arbre mené (23). 4. Soupape motorisée pour variation de l'assistance selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'engrenage comprend seulement deux roues dentées (21, 22), en prise l'une avec l'autre, qui définissent le rapport de réduction de la transmission mécanique. 5. Soupape motorisée pour variation de l'assistance selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la transmission mécanique est une transmission à courroie, notamment crantée, passant sur des poulies protées par l'arbre moteur (20) et par l'arbre mené (23). 6. Soupape motorisée pour variation de l'assistance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'embout (28) de forme générale conique est porté par une extrémité d'une tige (31) montée coulissante dans la chambre (13) précitée, suivant l'axe de l'orifice de sortie (16), l'autre extrémité de la tige (31) étant liée au bras radial (27), solidaire de l'arbre mené (23), par engagement coulissant dans une lumière longitudinale (30) dudit bras radial (27). 7. Soupape motorisée pour variation de l'assistance selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'embout (28) de forme générale conique porte, sur sa surface latérale, un joint annulaire (29) prévu pour coopérer avec le bord de l'orifice de sortie (16), de manière à réaliser une fermeture étanche de cet orifice (16) dans une position extrême de l'embout (28).