Brevet FR2903644A1 — publié le 20080118

La présente invention concerne les systèmes de direction assistée hydraulique, pour véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention a pour objet un perfectionnement apporté aux valves d'assistance, habituellement incorporées dans les directions assistées de ce type. Encore plus spécialement, l'invention s'intéresse à l'amélioration de la conception du carter des valves d'assistance. Une valve de direction assistée hydraulique de véhicule automobile comprend, de façon généralement connue, un rotor lié par l'intermédiaire d'une barre de torsion à un pignon, lequel vient en prise avec la crémaillère de la direction, le rotor de forme générale tubulaire étant monté autour de la barre de torsion, et étant lui-même entouré par une chemise rotative liée en rotation avec le pignon. Le rotor est aussi lié en rotation, par son extrémité éloignée du pignon, à la colonne de direction du véhicule concerné. Le rotor, le pignon et la chemise sont ainsi montés rotatifs, suivant même axe, dans un carter de valve, par l'intermédiaire de paliers. La valve d'assistance comporte encore des canaux et chambres remplis d'huile, qui lui permettent, en utilisation, de se comporter comme un distributeur hydraulique fournissant une pression d'huile qui est une fonction croissante du couple appliqué par la colonne de direction sur cette valve et déformant sa barre de torsion, cette pression d'huile alimentant l'une ou l'autre de deux chambres de vérin associées à la crémaillère, de manière à amplifier l'effort de déplacement de cette crémaillère, dont les mouvements commandent l'orientation des roues directrices du véhicule concerné. A titre d'exemple d'une telle valve d'assistance, il peut être fait référence à la demande de brevet français n 2 752 809 au nom du demandeur (sous sa précédente dénomination sociale SOCIETE DE MECANIQUE D'IRIGNY) ou à la demande de brevet européen correspondante n 0827892. Actuellement, la partie supérieure du carter de valve, c'est-à-dire sa partie la plus éloignée du pignon, comporte plusieurs éléments fonctionnels qui sont : -un roulement de guidage en rotation de la partie arrière du rotor, dite "queue de valve", à laquelle est connectée la colonne de direction ; - un joint d'étanchéité annulaire à basse pression, qui maintient l'étanchéité de l'intérieur de la valve, laquelle est remplie d'huile sous une faible pression dans cette zone ; 2903644 2 - une partie terminale de carter qui, dans certains cas, comporte une zone de contact ou une autre partie spécifique qui réalise l'étanchéité avec le tablier délimitant le compartiment moteur du véhicule, afin d'isoler le compartiment moteur vis-à-vis de l'habitacle du véhicule, dans la région 5 concernée qui comporte un trou ménagé dans ledit tablier pour le passage de la colonne de direction. Actuellement, le carter de valve est généralement réalisé d'une seule pièce en aluminium issu de fonderie, la partie supérieure d'un tel carter métallique comportant des logements usinés pour le roulement et pour le joint 10 d'étanchéité précédemment mentionnés, et dans certains cas une zone d'accrochage spécifique pour l'étanchéité avec le tablier, cette zone d'accrochage résultant elle aussi d'un usinage ou possédant une forme adaptée qui est directement issue du moulage du carter. Il est à noter également, pour la compréhension du problème à la 15 base de l'invention, que la partie centrale du carter de valve comporte habituellement quatre orifices latéraux de connexion hydraulique avec des conduits extérieurs, et que, dans sa zone centrale, la valve et notamment son carter sont soumis à une pression hydraulique élevée, généralement supérieure à 100 bars. 20 A titre d'exemples de telles réalisations monobloc du carter de valve, on peut se référer au brevet français précité n 2752809, ou encore aux brevets français n 2810957 et n 2869864, également au nom du demandeur. On comprend donc que, dans sa conception actuelle, un carter de valve d'assistance nécessite pour sa fabrication divers usinages relativement 25 coûteux, à effectuer consécutivement au moulage de ce carter. La réalisation actuelle entièrement métallique d'un tel carter reste aussi relativement lourde. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, et elle a donc pour but de diminuer les coûts de fabrication du carter de valve par une diminution du nombre d'usinages et une intégration plus poussée des 30 fonctions, tout en assurant convenablement le guidage, l'étanchéité et la résistance à la pression, ainsi que le cas échéant le contact étanche avec le tablier. A cet effet, l'invention a pour objet une valve d'assistance de direction assistée hydraulique de véhicule automobile, la valve comprenant, à 35 l'intérieur d'un carter, un pignon et un rotor tubulaire montés rotatifs suivant un même axe et liés par l'intermédiaire d'une barre de torsion disposée suivant 2903644 3 ledit axe, ainsi qu'une chemise rotative entourant le rotor et liée en rotation avec le pignon, le carter de valve comportant dans sa partie supérieure, c'est-à-dire sa partie la plus éloignée du pignon, des moyens de guidage en rotation du rotor et des moyens d'étanchéité, cette valve étant essentiellement 5 caractérisée par le fait que la partie supérieure de son carter est réalisée au moins partiellement en matière synthétique, cette partie supérieure en matière synthétique comportant les moyens de guidage en rotation du rotor et étant fixée à la partie centrale, réalisée en métal ou en alliage métallique, du carter de valve. 10 Ainsi, l'idée inventive consiste à réaliser la partie supérieure du carte de valve en matière synthétique, cette partie supérieure étant fixée, notamment par surmoulage ou encore par collage ou par soudage, sur le restant du carter de valve, c'est-à-dire sur sa partie médiane et basse, laquelle reste ici métallique, par exemple en aluminium. 15 La partie supérieure en matière synthétique du carter de valve, qui reprend ici tout ou partie des fonctions précédemment mentionnées pour la partie supérieure du carter de valve, permet de simplifier ou de supprimer l'usinage et d'obtenir directement, par son moulage, les formes et les fonctions souhaitées. Cette partie supérieure en matière synthétique intègre, au 20 minimum, la fonction de guidage en rotation du rotor tubulaire de la valve, dans la région de la "queue de la valve", notamment en formant directement dans cette partie supérieure de carter un palier lisse en matière synthétique, qui remplace le roulement habituel. On obtient ainsi une économie supplémentaire par la suppression d'un composant, ainsi qu'un allégement de la valve 25 d'assistance. En ce qui concerne la fonction d'étanchéité, du côté supérieur de la valve, plusieurs dispositions sont envisageables, dans le cadre de la présente invention. Selon une première possibilité, un joint d'étanchéité annulaire, en 30 contact avec la surface extérieure du rotor, est logé dans la partie centrale métallique du carter de valve, la partie supérieure en matière synthétique de ce carter assurant la retenue axiale du joint d'étanchéité, en plus de sa fonction de guidage en rotation du rotor, ici réalisée par un palier lisse situé au-dessus du joint d'étanchéité. 35 Cette solution, utilisant un joint d'étanchéité "intérieur", a pour avantage d'éviter tout contact de l'huile avec la partie en matière synthétique 2903644 4 du carter de valve. Cependant, la zone de guidage n'est pas lubrifiée, et il n'est pas réalisé d'étanchéité au-dessus du palier de guidage, qui éviterait le risque d'entrée de corps étrangers dans la zone de guidage. Cet inconvénient peut toutefois être évité, en ajoutant un moyen d'étanchéité "sommaire" au niveau 5 de la sortie du rotor, moyen d'étanchéité qui peut être soit directement formé par moulage dans la partie supérieure en matière synthétique du carter de valve, soit formé par surmoulage de ladite partie supérieure du carter de valve. Selon une autre possibilité, un joint d'étanchéité annulaire, en contact avec la surface extérieure du rotor, est monté dans un logement formé 10 dans la partie supérieure en matière synthétique du carter de valve, au-dessus du palier de guidage formé dans cette partie supérieure du carter de valve. Cette solution alternative, utilisant un joint d'étanchéité "extérieur", uniquement porté par la partie en matière synthétique, a pour avantage de permettre une lubrification de la zone de guidage. En contrepartie, elle 15 nécessite une zone de contact étanche entre, d'une part, la partie supérieure en matière synthétique du carter de valve et, d'autre part, la partie centrale métallique de ce carter de valve. Cette zone de contact étanche peut être obtenue soit directement par l'effet du surmoulage d'une partie de carter sur l'autre, soit par l'ajout d'un moyen annexe d'étanchéité notamment du type joint 20 torique. Par ailleurs, la position "extérieure" de l'étanchéité principale assure ici une protection directe contre l'entrée possible de corps étrangers dans la zone de guidage. Dans tous les cas, la partie supérieure en matière synthétique du carter de valve peut encore comporter, venue directement du moulage, une 25 zone d'accrochage ou de contact étanche avec le tablier du véhicule concerné, qui délimite le compartiment moteur vis-à-vis de l'habitacle du véhicule. On obtient ainsi une intégration maximale des fonctions. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, 30 à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cette valve de direction assistée hydraulique de véhicule automobile. Figure 1 est une vue d'ensemble, extérieure, d'une valve d'assistance de l'état de la technique ; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de cette valve de l'état 35 de la technique ; 2903644 5 Figure 3 représente, en coupe longitudinale, une valve d'assistance conforme à la présente invention, dans une première forme de réalisation ; Figure 4 représente, en coupe longitudinale, une valve d'assistance conforme à la présente invention, dans une deuxième forme de réalisation. 5 Les figures 1 et 2 représentent une valve d'assistance de l'état de la technique (telle que connue par exemple par la demande de brevet français N 2810957). Cette valve d'assistance comprend, disposés suivant son axe longitudinal 1 à l'intérieur d'un carter de valve 2, un pignon 3 et un rotor tubulaire 4, ce dernier étant entouré partiellement par une chemise 10 cylindrique 5. Le pignon 3, qui vient en prise avec la crémaillère (non représentée) de la direction, est guidé en rotation dans le carter 2 par un premier roulement 6, auquel est accolé un joint d'étanchéité annulaire 7, le roulement 6 et le joint 7 associé étant situés à une extrémité du carter 2. 15 L'extrémité intérieure du pignon 3 est liée en rotation, par un pion d'entraînement (non représenté), à la chemise 5. Le rotor tubulaire 4 est liés en rotation, par sa partie extérieure dite "queue de valve" 4a, avec la colonne de direction (non représentée) du véhicule concerné. Cette partie du rotor 4 est guidée en rotation dans le 20 carter 2 par un autre roulement 8, auquel est aussi associé un joint d'étanchéité annulaire 9, ici situé du côté extérieur du roulement 8. A l'intérieur du rotor 4, suivant l'axe 1, est disposée une barre de torsion 10, dont une extrémité est encastrée dans le pignon 3, et dont l'autre extrémité est liée en rotation, par une goupille (non représentée) traversant un 25 trou diamétral 11, avec l'extrémité extérieure du rotor 4. La valve d'assistance comporte encore des chambres et canaux hydrauliques, ici non détaillés. Dans cette réalisation traditionnelle, le carter de valve 2 est réalisé d'une seule pièce, en métal et notamment en aluminium issu de fonderie. Ce 30 carter 2 comporte vers ses extrémités des parties usinées qui forment les logements des deux roulements 6 et 8 et des deux joints d'étanchéité 7 et 9. La partie centrale du carter de valve 2 comporte aussi, comme le montre plus particulièrement la figure 1, quatre orifices latéraux 12 pour la connexion de la valve à la source de fluide hydraulique et aux chambres du vérin constituant la 35 partie active de la direction assistée, et pour le retour du fluide hydraulique au réservoir. 2903644 6 De plus, sur son côté désigné comme "supérieur", c'est-à-dire sa région terminale la plus éloignée du pignon 3, le carter de valve 2 peut comporter des éléments d'accrochage 13, esquissés en traits mixtes, qui maintiennent une pièce d'étanchéité en mousse 14 ou en un autre matériau, ou 5 encore par exemple un soufflet, appliqué(e) contre le tablier 15 séparant le compartiment moteur de l'habitacle du véhicule. Les figures 3 et 4, sur lesquelles les éléments correspondant à ceux précédemment décrits sont désignés par les mêmes repères numériques, représentent deux formes de réalisation d'une valve d'assistance conforme à la 10 présente invention. Dans chacune de ces deux formes de réalisation, le carter de valve 2 est réalisé par la réunion de deux parties, à savoir : une partie 2a en métal ou en alliage métallique, notamment en aluminium, qui forme la partie basse et la partie centrale du 15 carter 2 ; une partie supérieure 2b en matière synthétique, par exemple en polyamide 6.6, qui forme la partie supérieure du carter 2. En particulier, la partie supérieure 2b en matière synthétique est surmoulée autour de l'extrémité supérieure ouverte de la partie centrale 20 métallique 2a du carter de valve 2, comme le montrent les figures 3 et 4, la zone de contact et de fixation étanche d'une partie 2b sur l'autre partie 2a étant indiquée en 2c. La partie métallique 2a du carter de la valve 2 entoure la chemise 5, et elle reçoit, à son extrémité inférieure, le premier roulement 6 et le 25 joint d'étanchéité 7 associé. Cette partie métallique 2a comporte aussi les orifices latéraux 12 de connexion hydraulique de la valve. La partie supérieure 2b en matière synthétique de carter de valve 2 forme directement un palier lisse 16, qui assure au niveau de cette partie supérieure 2b le guidage en rotation du rotor 4 ou, plus particulièrement, de la 30 "queue de valve" 4a. Dans la forme de réalisation selon la figure 3, le joint d'étanchéité annulaire 9 est logé dans l'extrémité supérieure de la partie métallique 2a du carter de valve 2. La partie supérieure 2b en matière synthétique, formant le palier lisse 16, est appliquée extérieurement contre le joint d'étanchéité 9, dont 35 elle assure ici la retenue axiale. 2903644 7 Dans la forme de réalisation alternative selon la figure 4, la partie supérieure 2b en matière synthétique du carter de valve 2 comporte, à l'extérieur de son palier lisse 16, un logement 17 qui reçoit le joint d'étanchéité annulaire 9, ainsi disposé extérieurement. 5 Dans les deux cas, comme suggéré en 18 sur la figure 3, la partie supérieure 2b en matière synthétique du carter de valve 2 peut encore comporter une zone d'accrochage spécifique, pour un élément d'étanchéité (ici non représenté) appliqué contre le tablier séparant le compartiment moteur de l'habitacle du véhicule concerné, cet élément pouvant être une pièce 10 d'étanchéité en mousse ou un soufflet ou tout autre moyen d'étanchéité. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette valve de direction assistée hydraulique de véhicule automobile qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application 15 respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - en modifiant les détails de forme des divers composants de la valve ; 20 - en réalisant les deux parties du carter de valve en tout métal ou alliage, pour l'une de ces parties, et en toute matière synthétique, pour l'autre partie ; - en assemblant ces deux parties non pas par surmoulage mais, dans la mesure où les matières constitutives le permettent, par collage ou par 25 soudage; -en intégrant toutes fonctions additionnelles à la partie supérieure en matière synthétique du carter de valve, par exemple en ajoutant (dans le cas de la figure 3) un organe d'étanchéité évitant le risque d'entrée de corps étrangers dans la zone de guidage ; 30 - en adaptant la valve à toutes configurations de véhicules, notamment en renonçant à tous moyens d'accrochage ou de contact étanche avec le tablier, si ce dernier reste à distance conséquente de la valve d'assistance. REVENDICATIONS 1. Valve d'assistance de direction assistée hydraulique de véhicule automobile, la valve comprenant, à l'intérieur d'un carter (2) , un pignon (3) et un rotor tubulaire (4) montés rotatifs suivant un même axe (1) et liés par l'intermédiaire d'une barre de torsion (10) disposée suivant ledit axe (1), ainsi qu'une chemise rotative (5) entourant le rotor (4) et liée en rotation avec le pignon (3), le carter de valve (2) comportant dans sa partie supérieure, c'est-à-dire sa partie la plus éloignée du pignon (3), des moyens de guidage en rotation du rotor (4) et des moyens d'étanchéité, caractérisée en ce que la partie supérieure (2b) du carter de valve (2) est réalisée au moins partiellement en matière synthétique, cette partie supérieure (2b) en matière synthétique comportant les moyens de guidage en rotation (16) du rotor (4) et étant fixée à la partie centrale (2a), réalisée en métal ou en alliage métallique, du carter de valve (2). 2. Valve d'assistance selon la revendication 1,caractérisée en ce que la partie supérieure (2b) en matière synthétique du carter de valve (2) forme directement un palier lisse (16) pour le guidage en rotation du rotor (4). 3. Valve d'assistance selon la revendication 2, caractérisée en ce que le joint d'étanchéité annulaire (9), en contact avec la surface extérieure du rotor (4), est logé dans la partie supérieure (2b) en matière synthétique de ce carter (2) assurant la retenue axiale du joint d'étanchéité (9) en plus de sa fonction de guidage en rotation du rotor (4), réalisée par un palier lisse (16) situé au-dessus du joint d'étanchéité (9). 4. Valve d'assistance selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un moyen d'étanchéité sommaire est ajouté au niveau de la sortie du rotor (4), ce moyen d'étanchéité étant soit directement formé par moulage dans la partie supérieure (2b) en matière synthétique du carter de valve (2), soit formé par surmoulage de ladite partie supérieure (2b) du carter de valve (2). 5. Valve d'assistance selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un joint d'étanchéité annulaire (9), en contact avec la surface extérieure du rotor (4), est monté dans un logement (17) formé dans la partie supérieure (2b) en matière synthétique du carter de valve (2), au-dessus du palier de guidage (16) formé dans cette partie supérieure (2b) du carter de valve (2). 6. Valve d'assistance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la partie supérieure (2b) en matière synthétique du 2903644 9 carter de valve (2) comporte, venue directement du moulage, une zone (18) d'accrochage ou de contact étanche avec le tablier du véhicule concerné, qui délimite le compartiment moteur vis-à-vis de l'habitacle du véhicule. 7. Valve d'assistance selon l'une quelconque des revendications 1 5 à 6, caractérisée en ce que la partie centrale (2a) du carter de valve (2) est réalisée en aluminium. 8. Valve d'assistance selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie supérieure (2b) du carter de valve (2) est réalisée en polyamide 6,6. 10 9. Valve d'assistance selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la partie supérieure (2b) en matière synthétique du carter de valve (2) est fixée par surmoulage sur le restant du carter de valve (2), c'est-à-dire sur sa partie centrale métallique (2a). 10. Valve d'assistance selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la partie supérieure (2b) en matière synthétique du carter de valve (2) est fixée par collage ou par soudage sur le restant du carter de valve (2), c'est-à-dire sur sa partie centrale métallique (2a).