Brevet FR2956367A1 — publié le 20110819

Agencement de distribution d'un fluide hydraulique, notamment dans un système de direction assistée pour véhicule automobile, du type comprenant une valve de distribution pourvue d'au moins un passage d'écoulement de fluide, susceptible d'être ouvert et fermé, le passage fermé donnant lieu à un écoulement de fuite. Les systèmes de direction assistée électro-hydrauliques utilisent généralement une valve rotative dont le rotor et la chemise forment un distributeur rotatif à centre ouvert. La valve est actionnée par le volant, en fonction de l'angle de rotation de celui-ci. Lorsque le volant est en position zéro, la valve est ouverte. Lors d'une rotation du volant, le rotor et la chemise de la valve sont angulairement décalés de la position zéro, ce qui provoque l'ouverture d'un passage et la fermeture de l'autre. Cependant cette fermeture n'isole pas totalement le circuit haute pression du circuit basse pression. La valve n'est pas totalement étanche. Il en résulte un débit de fuite qui diminue la pression dans le vérin alimenté par la pompe par l'intermédiaire de la valve et ainsi l'assistance. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient. Pour atteindre ce but, le dispositif de distribution selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit du fluide de fuite comporte des moyens de modulation de la résistance à l'écoulement de fuite occasionné par le défaut d'étanchéité mécanique du passage fermé. Selon une caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que le fluide hydraulique est un fluide aux propriétés magnéto-rhéologiques et la résistance précitée est modulée par génération d'un champ magnétique approprié dans le circuit de fuite. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce qu'il comprend une valve de distribution rotative comprenant un rotor monté rotatif dans une chemise, le rotor et la chemise comprenant des créneaux susceptibles de communiquer par des passages qui sont ouverts ou fermés selon le décalage angulaire entre le rotor et la chemise, et en ce que les moyens générateurs d'un champ magnétique sont disposés au niveau des créneaux du rotor et de la chemise. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que les moyens générateurs d'un champ magnétique comportent des bobines électriques au niveau des créneaux. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que les bobines sont 10 noyées dans la matière du rotor et de la chemise. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que les moyens générateurs comportent une bobine disposée coaxialement dans la valve. 15 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que les moyens générateurs d'un champ magnétique sont disposés dans la voie de retour au réservoir du fluide hydraulique. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, 20 l'agencement est caractérisé en ce que les moyens d'augmentation de la résistance précitée comportent une vanne proportionnelle pilotée disposée dans la voie de retour au réservoir du fluide hydraulique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, 25 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans 30 lesquels : - La figure 1 est une vue schématique d'un système de direction assistée électro-hydraulique de l'état de la technique ; - Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques d'un 35 système selon la figure 1 et montrent, en des vues schématiques de coupe respectivement perpendiculairement et parallèlement à son axe la valve rotative du système, dans 25 30 sa position neutre pour laquelle aucun couple n'est exercé sur la barre de torsion ; - Les figures 4 et 5 sont des vues schématiques d'un système selon la figure 1 et montrent en des vues schématiques de coupe respectivement perpendiculairement et parallèlement à son axe la valve rotative du système dans une position dans laquelle un couple de braquage à gauche est exercé sur la barre de torsion et le rotor décalé en rotation par rapport à la chemise de la valve. - Les figures 6 et 7 sont des vues schématiques du système selon la figure 1, sur lesquelles la valve rotative est représentée sous forme d'un pont de Wheatstone et montrent respectivement le déplacement de la crémaillère du vérin à droite et à gauche ; - La figure 8 est une vue en coupe, perpendiculaire à l'axe, schématique, d'une première version de mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation d'une valve rotative selon l'invention ; - Les figures 9 et 10 sont des vues similaires aux 20 figures 3 et 5 et illustrent une deuxième version de mise en oeuvre du premier mode de réalisation de l'invention ; - Les figures 11 et 12 sont deux vues schématiques similaires aux figures 6 et 7 mais montrent un autre mode de réalisation de l'invention, en représentant respectivement un déplacement de la crémaillère à droite et à gauche. L'invention sera décrite ci-après dans son application à un système de direction assistée électro-hydraulique pour véhicule automobile. La figure 1 montre un système standard de ce type. Selon la l'intermédiaire d'une colonne de direction 2, sur une crémaillère 3 destinée à transformer le mouvement rotatif de la colonne en un mouvement rectiligne d'orientation 35 angulaire approprié des roues du véhicule. Le système de direction assistée comporte un groupe électro-pompe 5 destiné à envoyer un fluide hydraulique figure 1, un volant 1 agit, par dans une des deux chambres 6 ou 7 d'un vérin hydraulique à double effet 8, dont l'autre chambre 7 ou 6 est alors reliée au reservoir 9. La distribution du fluide hydraulique par la pompe au vérin et le retour du fluide du vérin au réservoir 9 se fait par l'intermédiaire d'une valve rotative 10 dont la structure générale est connue. Les figures 2 à 5 illustrent le principe de fonctionnement d'une telle valve rotative 10. La valve rotative 10 de distribution du liquide au vérin 8 comporte essentiellement, de façon connue en soi, un rotor 14, qui est monté rotatif dans une chemise 15. Le rotor et la chemise forment un distributeur rotatif à centre ouvert et sont disposés dans un carter 16. La chemise et le rotor comportent des évidements de communication 17 et 18 qui assurent, comme cela est représenté par des lignes fléchées, respectivement la connexion à la pompe 5 et au réservoir 9, par les conduites 19 et 20 d'une part, et aux deux chambres 6 et 7 du vérin 8, par des conduites 22 et 23, d'autre part. Le piston du vérin porte la référence 11. Sur les figures, les voies d'écoulement de liquide sous pression sont indiquées en gris sombre, les voies sous pression et reliées au réservoir en gris clair. Comme le montrent les figures 2 et 3, lorsque le volant 1 est en position zéro, c'est-à-dire aucun couple n'est appliqué à la barre de torsion 2, la valve 10 est ouverte. La pompe 5 délivre un débit de liquide dans les deux chambres 6 et 7 du vérin 8 et le liquide retourne au réservoir 9. Par conséquent la pression dans le circuit est nulle. On constate plus précisément que dans cette position angulaire chaque évidement 18 du rotor communique avec les deux évidements adjacents 17 de la chemise, par des passages 25 et 26. Les figures 4 et 5 montrent la valve 10 lorsque le volant est manipulé et la barre de torsion 2 sollicitée. Il en résulte un déplacement angulaire du rotor 14 par rapport à la chemise 15. Ce décalage angulaire a pour conséquence que l'un des passages 25 ou 26 se ferme et l'autre s'ouvre davantage, en fonction du sens de rotation du volant. Dans le cas des figures 4 et 5, ce sont les passages 25 qui s'ouvrent et les passages 26 qui sont fermés, ce qui a pour résultat que la pompe puisse envoyer du liquide sous pression dans la chambre de travail 7 du vérin 8, tandis que l'autre chambre 6 est maintenant en communication avec le réservoir par l'intermédiaire de la conduite 22, les évidements 18 du rotor et la conduite de retour 20. Dans le cas d'un effort exercé sur le volant dans le sens de rotation inverse, ce serait les passages 26 qui seraient ouverts et les passages 25 fermés et par conséquent la chambre 7 serait en communication avec le réservoir et la chambre 6 avec la pompe. Mais puisque les passages fermés ne sont pas totalement étanches et laissent passer un écoulement de fuite, la pression dans la chambre de travail alimentée par la pompe est diminuée en conséquence. Les figures 6 et 7 illustrent plus clairement ce qui vient d'être énoncé. Elles représentent sous forme d'un pont de Wheatstone la valve rotative 10 dans ses positions angulairement décalées dans l'un et l'autre sens de rotation du volant. La figure 7 représente l'état de la valve selon la figure 4. Les deux branches opposées du pont, qui sont pourvues de symboles 28 illustrent les passages fermés tandis que les deux autres branches opposées 29 dépourvues de symboles 28 illustrent les passages ouverts. Ainsi on constate que la pompe 5 envoie du liquide haute pression dans la chambre 7 du vérin 8, tandis que l'autre chambre 6 peut communiquer avec le réservoir 9. La figure 6 est une illustration de l'état de la valve rotative dans le cas d'un braquage dans l'autre sens. Les passages qui étaient fermés à la figure 7 sont maintenant ouverts et les deux autres sont fermés. Les figures 6 et 7 montrent clairement que toute fuite de liquide haute pression à travers un passage fermé réduit la pression dans la chambre de travail respective. L'invention a pour but sinon d'éviter, d'au moins réduire considérablement les débits de fuite. A cette fin elle propose deux modes de réalisation. Les figures 8 à 10 montrent un premier mode de réalisation et les figures 11 et 12 illustrent le second mode. Le problème des débits de fuite est résolu dans le cas du premier mode de réalisation par un contrôle de la viscosité du liquide au niveau de la valve par utilisation d'un fluide hydraulique magnéto-rhéologique et par imposition d'un champ électromagnétique approprié. La spécificité des liquides magnéto-rhéologiques qui sont connus en soi, réside dans le fait qu'ils comportent de fines particules magnétiques qui changent leur structure moléculaire en fonction d'un champ magnétique dans lequel elles se trouvent. La présence d'un champ provoque très rapidement un changement de viscosité, ce changement étant uniquement produit dans l'environnement du champ. Sous l'effet d'un tel champ, les particules forment des chaînes selon les lignes de champ et ce sont ces chaînes qui produisent le changement de viscosité. La figure 8 illustre une première version de mise en oeuvre du premier mode de réalisation de l'invention. Cette figure est similaire à la figure 4 mais montre la valve rotative d'une façon plus schématique. Selon cette figure, la valve rotative comporte au niveau de chaque passage 25, 26 deux bobines d'induction 30, 31 montées respectivement dans la chemise et dans le rotor. Les bobines sont orientées approximativement radialement de façon que le champ magnétique qu'elles génèrent passe par les passages. Chaque bobine est montée dans un circuit électrique approprié (non représenté) de façon que les champs des deux bobines associées soient orientés dans la même direction. La figure 8 ne montre que deux paires de bobines 30, 31. Bien entendu il est avantageux d'équiper chaque passage d'une telle paire de bobines. Le changement de viscosité produit dans un passage fermé tel que le passage 26 de la figure 8 induit un débit de fuite plus ou moins important dans la valve selon que les bobines 30 et 31 associées à ce passage sont excitées ou non. La présence d'un champ magnétique produit par l'excitation des bobines correspondantes et l'augmentation de la viscosité qui en résulte, diminue le débit de fuite et permet une pression plus grande dans le vérin, donc une assistance à la conduite plus importante. A contrario, une diminution de la viscosité aboutirait à une augmentation des débits de fuite dans la valve et une diminution de la pression dans le vérin et ainsi une diminution de l'assistance. Les figures 9 à 10 illustrent une deuxième version de mise en oeuvre du premier mode de réalisation. Dans ce cas la valve est pourvue d'une seule bobine génératrice d'un champ magnétique qui est disposée, dans l'exemple représenté, dans le carter 16 de la valve, coaxialement à l'axe du rotor. La bobine qui porte la référence 33 produit donc un champ magnétique qui est orienté, à l'intérieur de la valve parallèlement à l'axe du rotor et donc sensiblement parallèlement à l'interface entre le rotor et la chemise au niveau des passages. Il est à noter que l'augmentation de la viscosité du fluide magnéto-rhéologique lors de la présence d'un champ magnétique aura l'effet d'une diminution du débit de fuite dans les passages fermés mais n'exercera pas d'effet dans les passages ouverts. En résumé, dans la deuxième version de mise en oeuvre du premier mode de réalisation, la viscosité du fluide est ajustée dans la valve en utilisant un fluide magnéto- rhéologique et en imposant un champ magnétique dans la valve par un bobinage 33 externe au rotor et à la chemise de la valve, c'est-à-dire intégré dans le carter 16 de celle-ci. Dans la première version, la viscosité dans la valve est également ajustée en utilisant un fluide magnéto-rhéologique mais en imposant un champ magnétique localement par des bobines appropriées au lieu où la fuite s'écoule, celle-ci étant localisée à chaque arête d'un créneau du rotor. Les bobinages 30, 31 sont alors localisés en vis-à-vis au niveau des évidements ou créneaux 17 et 18 du rotor et de la chemise. Ils pourront être noyés dans la matière. Conformément à un deuxième mode de réalisation de l'invention, les fuites dans la valve peuvent être maîtrisées en dehors de la valve. A cette fin on pourrait utiliser un fluide magnéto-rhéologique et prévoir la bobine de changement de la viscosité dans le conduit de retour 20 au réservoir 9. Les figures 11 et 12 qui sont similaires aux figures 6 et 7 montrent une autre possibilité de maîtriser les fuites dans la valve sans utilisation d'un fluide magnéto-rhéologique, en disposant une perte de charge 37, par exemple dans le conduit de retour 20, sous forme d'une vanne proportionnelle pilotée, et en faisant varier cette perte de charge par pilotage de la vanne. La description de l'invention qui précède fait état, particulièrement, du problème de l'écoulement de fuite occasionné par le défaut d'étanchéité mécanique des passages fermés d'une valve de distribution de fluide hydraulique. Mais, il ressort également de la description la possibilité de non seulement réduire l'écoulemement de fuite, mais de contrôler le débit de fuite et d'offrir ainsi une plage de réglage plus large de la loi d'assistance de direction. Ceci peut être obtenu par établissement d'un niveau de référence du débit de fuite en choisissant une valeur de résistance appropriée, de façon que sa valeur puisse être augmentée et diminuée et donc modulée autour de cette valeur de référence et le débit de fuite modulé en conséquence. Cette variation de la résistance est réalisée par modulation appropriée du champ magnétique ou par pilotage de la vanne proportionnelle dans la voie de retour au réservoir. Ainsi l'invention apporte l'avantage, comme indiqué plus haut, d'offrir une plage de réglage plus large de la loi d'assistance de direction par contrôle du débit de fuite. L'invention permet ainsi un ajustement en temps réel de l'effort d'assistance pour la direction, qui pourrait être régulé en fonction de paramètres extérieurs divers, tels que la vitesse du véhicule, l'angle de braquage ou la vitesse de rotation du volant. De même, en contrôlant la viscosité, l'invention permet de s'affranchir et/ou compenser les fluctuations naturelles de la viscosité du fluide hydraulique en fonction de la température. REVENDICATIONS1. Agencement de distribution d'un fluide hydraulique, notamment dans un système de direction assistée pour véhicule automobile, du type comprenant une valve de distribution (10) pourvue d'au moins un passage (25, 26) d'écoulement de fluide, susceptible d'être ouvert ou fermé, le passage fermé donnant lieu à un écoulement de fuite, caractérisé en ce que le circuit du fluide de fuite comporte des moyens (30, 31, 33, 37) de modulation de la résistance à l'écoulement de fuite occasionné par le défaut d'étanchéité mécanique du passage fermé. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide hydraulique est un fluide aux propriétés magnéto-rhéologiques et la résistance précitée est modulée par génération d'un champ magnétique approprié dans le circuit de fuite. 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une valve de distribution rotative (10) comprenant un rotor (14) monté rotatif dans une chemise (15), le rotor et la chemise comprenant des créneaux (18, 17) susceptibles de communiquer par des passages (25, 26) qui sont ouverts ou fermés selon le décalage angulaire entre le rotor et la chemise, et en ce que les moyens générateurs (30, 31, 33) d'un champ magnétique sont disposés au niveau des créneaux du rotor et de la chemise. 4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'un champ magnétique comportent des bobines électriques (30, 31) au niveau des créneaux. 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bobines sont noyées dans la matière du rotor et de la chemise. 6. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en 35 ce que les moyens générateurs comportent une bobine (33) disposée coaxialement dans la valve. 7. Agencement selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'un champ magnétique sont disposés dans la voie de retour au réservoir du fluide hydraulique. 8. Agencement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de modulation de la résistance précitée comportent une vanne proportionnelle (37) pilotée disposée dans la voie de retour au réservoir du fluide hydraulique. 9. Agencement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de modulation de la résistance précitée constituent un moyen de réglage en fonction de paramètres extérieurs, tels que la vitesse du véhicule, l'angle de braquage, la vitesse de rotation du volant ou la température.