FR2709721A1 - Servocommande fluidique, en particulier hydraulique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une servocommande fluidique, en particulier hydraulique, avec une entrée, pouvant être actionnée à volonté, et une sortie lui étant reliée élastiquement en entraînement, un déplacement relatif entre entrée et sortie, permis par l'élasticité de la liaison et dépendant de la valeur des efforts ou des couples transmis entre l'entrée et la sortie, étant transmis, à titre de course de réglage, à une servosoupape, pouvant en plus être soumise à une commande externe et commandant un servomoteur fluidique couplé en entraînement à la sortie.

Description

L'invention concerne une servocommande fluidique, en particulier

hydraulique, avec une entrée, pouvant être actionnée à volonté, et une sortie lui étant relié élastiquement en entraînement, avec un jeu élastique limité, un déplacement relatif entre entrée et sortie, permis par le jeu élastique et dépendant de la valeur des efforts et/ou des couples transmis entre l'entrée et la sortie, étant transmis, à titre de course de réglage, à une servosoupape, pouvant en plus être soumise à une commande externe et commandant un servomoteur fluidique couplé en

entraînement à la sortie.

Dans les véhicules non liés à une voie leur imposant une trajectoire, ont utilise largement des servocommandes réalisées sous forme de servodirection, pour faciliter le travail de conduite imposé au conducteur. Dans de telles servodirections, l'entrée est usuellement réalisée sous forme de volant, respectivement lu est reliée en entraînement, tandis que la sortie, assistée par un servomoteur, produit un braquage des roues directrices du

véhicule.

En principe il est connu de réaliser une telle servodirection dans des véhicules automobile, de manière que, d'une part, elles puissent être actionnées à volonté par le conducteur et, d'autre part, par une commande externe, qui permet, par exemple, de suivre une voie ou piste prédéterminée, sans intervention du conducteur ou bien également d'effectuer une manoeuvre de changement de voie. Dans une servodirection hydraulique, du type indiqué au début connue par le DE-34 14 891 C2, la commande externe agit dans le courant de retour hydraulique qui va,

normalement, de la servosoupape à un réservoir hydraulique.

En accumulant le courant de retour, on peut produire une pression qui, par l'intermédiaire de canaux de commande correspondants, permet de solliciter de différentes manières les faces frontales, opposées, d'un tiroir de commande de la servosoupape et permet ainsi de régler cette servosoupape. De cette manière, le servomoteur peut être actionné par une commande externe de la servosoupape, en vue d'obtenir un braquage des roues directrices du véhicule. La construction connue par le DE 34 14 891 C2 suppose des servosoupapes comportant ce que l'on appelle un centre ouvert, c'est-à-dire parcourues constamment par un milieu hydraulique, avec alimentation du courant de retour, lorsque ces soupapes se trouvent en position médiane. De plus, une action de direction externe, pour passer dans des positions s'écartant de la position médiane de la servosoupape, n'est possible que lorsque qu'un courant de

retour se produit dans ces positions de soupapes.

Typiquement, les servosoupapes parcourues normalement par un écoulement bloquent, lorsqu'elle se trouve dans leur position finale, le passage du courant de retour, pour pouvoir, le cas échéant, amener la pleine puissance de la

source de pression hydraulique au servomoteur.

Dans une construction correspondante, du DE 34 14 891 C2, doit donc exister dans les positions finales de la servosoupape encore un certain courant de retour, pour permettre d'avoir une commande externe. Ceci est cependant indifférent, du fait que la source de pression doit également travailler avec une puissance amplifiée lorsque l'on se trouve dans les positions finales de la servosoupape. Pour le reste, l'accumulation du courant de retour est lié à un échauffement relativement fort du milieu hydraulique, parce qu'à l'état d'accumulation interviennent des phénomènes d'étranglement supplémentaires. Selon le DE 26 52 815 C2, il est connu de combiner une servodirection pouvant être commandée à volonté avec un moteur hydraulique supplémentaire à possibilité de commande externe et relié en entraînement en permanence aux roues directrices du véhicule, ce moteur hydraulique permettant de travailler indépendamment du servomoteur de la servodirection. Abstraction du fait qu'ici le coup de la construction est d'une valeur élevé indésirable, il faut prendre en compte le fait que le moteur hydraulique supplémentaire, lors d'une commande a volonté normale du véhicule, doit toujours être mû conjointement et ceci peut par conséquent empêcher d'effectuer une manoeuvre de conduite rapide, du fait de la résistance supplémentaire, à

action permanente, exercée sur la direction.

Par le DE 28 18 754 Al, il est connu de pourvoir la direction du véhicule d'un servomoteur à possibilité de commande externe et agissant sur le volant, respectivement

sur la partie située coté volant, de l'arbre de direction.

Ici également, outre le coup élevé de la construction, s'avère désavantageuse la résistance de direction supplémentaire provoquée par le servomoteur, en particulier lorsque l'on a des manoeuvres de conduite rapides. De plus, le rappel de la direction peut être entravé, suite à un

frottement élevé dans la colonne de direction.

Le DE 33 03 063 Al, ainsi que le WO 85/02380 concernent des servodirections hydrauliques pour lesquelles la servosoupape est réalisée sous forme de groupe à tiroirs rotatifs, dont les parties sont reliées directement au côté entrée ainsi qu'au côté sortie d'un arbre direction divisé, les parties d'arbre de direction situées côté entrée et côté sortie étant reliées en entraînement élastiquement ensemble au moyen d'une barre de torsion et les rotations relatives possibles entre ces deux parties d'arbres de direction étant limitées au moyen de butée correspondants

qui peuvent être intégrés dans la servosoupape.

Le but de l'invention est de réaliser une servocommande du type indiqué au début avec une construction de coût particulièrement faible, en devant en particulier pouvoir

également utiliser des servosoupapes à centre fermé.

Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que des parties, couplées en entraînement à la servosoupape, au moyen d'un groupe de réglage à possibilité de commande externe, sont réglables l'une par rapport à

l'autre, à l'entrée ainsi qu'à la sortie.

L'invention repose sur l'idée général que, dans le cas d'une commande externe, d'agir directement dans la transmission d'entraînement entre l'entrée, respectivement la sortie, et la servosoupape, pour provoquer une course de réglage de la servosoupape. Il est alors particulièrement avantageux de pouvoir utiliser des servosoupapes en principe de type quelconque, et également en particulier

des servosoupapes à centre fermé.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le groupe de réglage pouvant être commandé en externe peut agir directement entre l'entrée et la sortie et permettre un déplacement relatif commandé, entre l'entrée et la sortie. Il est en même temps avantageux que le groupe de réglage puisse assumer, le cas échéant, une fonction double, par le fait que, dans le cas d'une action de commande externe, le réglage relatif entre l'entrée et la sortie et, ainsi, l'actionnement correspondant du servomoteur est provoqué, tandis qu'en cas de commande normale, faite à volonté, il est seulement produit un effort de réaction, respectivement un couple de réaction correspondant, réagissant sur l'entrée, pour rendre sensible ou détectable sur l'entrée une résistance analogue

à la force de réglage spécifique du servomoteur.

Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, il peut être prévu qu'en parallèle à un élément transmission élastique, provoquant l'élasticité du jeu entre entré et sortie et par l'intermédiaire duquel l'entrée et la sortie sont couplées en entraînement, soit disposé dans la transmission en entraînement le groupe de réglage à possibilité de commande externe, entre la servosoupape et l'entrée ou la sortie. De cette manière, le groupe de réglage peut travailler, en cas de réglage de la servosoupape, pratiquement sans puissance, respectivement à faible puissance, du fait que la contrainte élastique de l'élément de transmission élastique n'a aucune influence

sur la résistance à l'actionnement de la servosoupape.

Dans la mesure o la servocommande selon l'invention est réalisée sous forme de servodirection destinée à transmettre des couples de rotation, il est préféré une réalisation en tiroir rotatif de la servosoupape, pour ce qui concerne la compacité et la simplicité de sa construction. Pour le reste concernant les caractéristiques avantageuse de l'invention, il est renvoyé au revendication ainsi cas l'explication ci-après de formes de réalisation

préféré, à l'aide du dessin.

Dans le dessin: la figure 1 représente une coupe axiale d'une première forme de réalisation, et la figure 2représente une coupe axiale d'une variante de réalisation La servodirection représentée sur la figure 1, pour un véhicule automobile comporte une colonne de direction divisée, avec une partie entré 1 et une partie sortie 2 lui étant coaxiale, la partie entrée 1 étant reliée, avec un assujettissement rigide en rotation, à un volant non représenté, tandis que le partie que la partie sortie 2 coopère en entraînement, par l'intermédiaire d'un pignon 3 disposé sur elle, avec une crémaillère 4 qui actionne de son côté les roues directrices, non représentés, du véhicule, par l'intermédiaire de biellettes de direction,

ou analogues, lui étant reliées.

La partie entrée 1 et la partie sortie 2 sont reliées en entraînement ensemble, avec une élasticité en rotation, par l'intermédiaire d'une barre de torsion 5, le mouvement relatif possible entre la partie entrée 1 et la partie sortie 2 étant limité au moyen de butées (non

représentées), de part et d'autre d'une position médiane.

La barre de torsion 5 est logée dans un perçage axial de la

partie entrée 1 et de la partie sortie 2.

L'extrémité, tournée vers la partie sortie 2, de la partie entrée 1 est réalisée sous forme de tiroir rotatif, qui coopère avec une douille de commande 7 l'enveloppant et disposée assujettie en rotation sur la partie de sortie 2

et constitue une servosoupape 6, 7.

La douille de commande 7 est disposée à l'intérieur d'un carter 8, différents espaces annulaires étant séparés les uns des autres, entre la douille de commande 7 et le carter 8, au moyen de joints d'étanchéité, par l'intermédiaire desquels la servosoupape 6, 7 est reliée, d'une manière connue dans son principe, à la conduite de pression 9 d'une servopompe hydraulique 10 ou d'une source de pression hydraulique quelconque, ainsi qu'à une conduite de retour 11 qui mène à un réservoir hydraulique 12, auquel la servopompe 10 est reliée, côté aspiration. Pour le reste, la servosoupape 6, 7 est encore reliée à deux raccordements de travail 13 et 14, qui communiquent de leur côté chacun avec une chambre d'un groupe à piston et cylindre 15 à double action. Ce groupe 15 est relié en entraînement à la crémaillère 4 respectivement à partie sortie 2 et peut ainsi agir comme servomoteur de la direction. En fonction du couple de rotation transmis entre partie entrée 1 et partie sortie 2 se produit, entre ces dernières, un mouvement relatif plus ou moins ample, dans l'une ou l'autre direction, selon le sens du couple de rotation transmis. Ce mouvement relatif, qui tente de rappeler la barre torsion 5, fait que le tiroir rotatif 6 et la douille de commande 7 sont réglés l'une par rapport à l'autre, de la valeur d'une course de commande de correspondante, dans l'un ou l'autre sens, par rapport à une position médiane. Ce faisant, on obtient que, lors du fonctionnement de la servopompe 10, sur les raccordements de travail 13 et 14 se produise une différence de pression dans l'un ou l'autre sens, faisant que le servomoteur, constitué par le groupe à pistons et cylindre 15, produit une force de réglage correspondante, au moyen de laquelle il y a sur le volant respectivement sur la partie entrée 1 une nette diminution de la force d'actionnement nécessaire

pour manoeuvrer, respectivement braquer le véhicule.

Entre la partie entrée 1 et le carter 8 est disposé, axialement déplaçable, un piston annulaire 16 au moyen duquel deux chambres annulaires 16 et 18 sont isolées l'une de l'autre à l'intérieur du carter 8. Ces chambres peuvent être reliées, d'une manière allant être décrite plus en détail ci-après, aux raccordements de travail 13 et 14, respectivement au deux chambres du groupe à piston et

cylindre 15.

Le piston annulaire 16 comporte un appendice annulaire 19 qui, par une denture inclinée 20 située côté intérieur, s'engrène dans une denture incliné, située côté extérieur, sur la partie entrée 1 et, par l'intermédiaire d'une denture droite 21 extérieur, s'engrène dans une denture droite intérieur correspondante, réalisée sur l'appendice en forme de douille de la douille de commande 7. Par conséquent, les mouvements relatifs entre la partie entrée 1 et la douille de commande 7, respectivement la partie sortie 2 mènent obligatoirement à ce que le piston

annulaire 16 soit déplacé axialement.

Tant que les chambres annulaire 16 et 18 communiquent avec les raccordements de travail 13 et 14, respectivement avec les chambres correspondantes du groupe à piston et cylindre 15, agit sur le piston annulaire 16 une force axiale analogue à la force de réglage du groupe à piston et cylindre 15, de sorte que le piston annulaire 16 tente de rappeler la partie d'entrée 1 et la douille de commande 7, respectivement la partie de sortie 2, pour la replacer en position médiane, en les faisant tourner l'une par rapport à l'autre et que, ainsi, est produite une force de réaction sensible sur la partie d'entrée 1, à titre de résistance à l'actionnement, force dont de la valeur varie de manière analogue la force de réglage du groupe à piston et cylindre

15.

Les caractéristiques représentées ci-dessus sont

connues dans leur principe (voir le WO 85/02380).

Selon l'invention, il est alors prévu un groupe à soupapes, équipé des soupapes de commutation 22 et 23, au moyen desquelles les chambres annulaires 17 et 18 sont reliées, soit au raccordement de travail 13 et 14, respectivement au chambre du groupe à piston et cylindre

, soit à une commande de pression externe 24.

Cette commande de pression comporte une soupape de commande 25, par l'intermédiaire de laquelle les chambres annulaires 17 et 18 (après commutation des soupapes 22 et 23 pour passer dans des positions de commutation non représentées sur la figure 1) peuvent être reliées, d'une façon permettant d'être commandée, au côté pression d'une pompe 26 ou du réservoir 12, pour produire dans l'un ou l'autre sens une différence de pression agissant entre

elles. La soupape de commande 25 est commandée en externe -

automatiquement -, notamment en fonction d'une manoeuvre de conduite à effectuer automatiquement, par exemple une manoeuvre de changement de voie. De cette manière agit sur le piston annulaire 16 une force axiale à possibilité de commande externe, dans l'un ou l'autre sens, avec pour conséquence que, pour la partie entrée 1, respectivement le tiroir rotatif 6 et la partie entrée 2, respectivement la douille de commande 7, sont tournées l'une par rapport à l'autre avec un déplacement axial du piston annulaire 16, et le groupe à piston et cylindre 15 produit une force de réglage analogue au déplacement axial du piston annulaire 16 et permet d'actionner de manière correspondante la direction du véhicule, en supposant que la partie entrée 1, respectivement le volant lui étant relié en rotation, ne soit pas bloquée par le conducteur avec une force de valeur

correspondante, ni actionnée d'une autre manière.

A la différence de la forme de réalisation représentée sur la figure 1 il est, en principe, possible de supprimer le groupe à soupape avec les soupapes de commutation 22 et 23 et de relier en permanence les chambres annulaires 17 et 18 à la chambre de commande 25, c'est-à-dire de n'établir aucune liaison entre les chambres annulaires 17 et 18 et les raccordements de travail 13 et 14. Tant qu'il n'y à aucune action de commande externe, la soupape de commande prend la position médiane représentée, dans laquelle aucun effort axiale résultant n'agit sur le piston annulaire 16. Ainsi, la direction peut être actionnée manuellement de manière classique. En cas d'action de commande externe, la soupape de commande 25 est alors

réglée pour se déplacer dans l'un ou l'autre sens.

Au lieu de la pompe 26 séparée, on peut, le cas échéant également, relier la servopompe 10 au raccordement de pompe

de la servosoupape 25.

Également, en cas d'action de commande externe, le conducteur peut encore actionner la direction s'il assuré que la différence de pression pouvant être produite entre les chambres annulaires 17 et 18 et ainsi la force de réglage axiale du piston annulaire 16 soit suffisamment limitée. Car alors cette force de réglage peut ne provoquer sur la partie entrée 1 qu'une résistance à l'actionnement limitée, qui peut être surmontée par le conducteur en cas

de besoin.

La forme de réalisation de la figure 2 se distingue de la forme de réalisation représentée sur la figure 1 d'abord sur par le fait que les chambres annulaires 17 et 18 sont reliées en permanence au raccordement de travail 13 et 14, respectivement aux deux chambres du groupe à piston et

cylindre 15.

La différence essentielle réside dans le fait que la douille de commande 7 est reliée à la partie sortie 2 avec une possibilité de réglage en rotation. A cette fin, la douille de commande 7, qui est montée axialement au moyen d'une bride annulaire 27 à l'intérieur du carter 8, est couplée mécaniquement à la partie sortie 2 par l'intermédiaire d'une douille coulissante 28. La douille coulissante 28 comporte, sur sa périphérie intérieure, à une extrémité une denture oblique 29 et, à l'autre extrémité, une denture droite 30, qui s'engrènent chacune dans des dentures extérieures conjugués réalisées sur les extrémités voisines de la douille de commande 7, ainsi que la partie sortie 2. Lors d'un déplacement axial de la douille coulissante 28 la douille de commande 7 effectue

donc une rotation par rapport à la partie sortie 2.

1l La douille coulissante 28 comporte, sur sa périphérie extérieure, un piston 31 en forme de bride annulaire, au moyen duquel, à l'intérieur d'une partie du carter 8, deux chambres annulaires 32 et 33 sont séparées l'une de l'autre. Des paquets de ressort annulaire 34, qui poussent le piston 31 et, ainsi, la douille coulissante 28 en position médiane sont disposés à l'intérieur de ces chambres annulaires 32 et 33. Les paquets de ressort 34 sont soutenus sur les faces frontales du piston 31, avec interposition de palier à roulement axiaux 31, de sorte que le piston 31, respectivement la douille coulissante 28, puisse également facilement tourner lorsque la force de

pressage des paquets de ressorts annulaire 34 est grande.

Les chambres 32 et 33 qui sont isolées l'une par rapport à l'autre, ainsi que par rapport au reste de l'espace intérieur du carter 8 au moyen de joints d'étanchéité 36 sont reliées, par des raccordements 37 et 38, à la soupape de commande 25 de la commande de pression externe 24. Dans la position médiane représentée de la soupape de commande 25, il y a égalité de pression dans les chambres annulaires 32 et 33, de sorte que les paquets de ressorts 34 maintienne constamment le piston 31, ainsi que

la douille coulissante 28 dans leur position médiane.

Ainsi, les douilles de commande 7 et le tiroir rotatif 6 de la servosoupape 6, 7 ne sont déplacés l'un par rapport à l'autre le leur position médiane que lorsqu'un couple de rotation agit entre la partie entrée 1 et la partie sortie 2. De cette manière est possible d'effectuer un

actionnement à volonté normal de la servodirection.

Si, par contre, une différence de pression est produite entre les chambres annulaires 32 et 33, alors la douille coulissante 28 va coulisser plus au moins loin en direction axiale vers la gauche ou vers la droite, faisant que la douille de commande 7 tourne par rapport à la partie sortie 2 et ainsi également par rapport à la partie entrée 1, tant que la partie sortie 2 n'a pas ou n'a que peu effectué de déplacement par rapport à la partie entrée 1. De cette manière est possible d'avoir un réglage externe de la servosoupape 6, 7 et, ainsi, un actionnement externe du groupe à piston et cylindre 15 pour une action de direction externe. A la différence de la forme de réalisation représentée sur la figure 2, le cas échéant, le piston annulaire 16, ainsi que les chambres annulaires 17 et 18 peuvent être supprimées lorsqu'aucune force de rappel, analogue à la force de réglage du groupe à piston et cylindre 15, ne doit

être exercée sur la partie entrée 1.

Pour le reste, il peut être prévu de coupler la partie entrée au volant non représenté ou à un autre volant, par l'intermédiaire d'un organe de commande, qui réagit dès qu'entre le volant ou la manette et la partie entrée 1 sont transmis des efforts ou des couples plus élevés et qu'alors la soupape de commande 25 est rappelée au moins pareillement en direction de la position médiane représentée. Il est de cette manière assuré de façon sûre que le conducteur peut actionner la direction également en cas d'action automatique de direction, à l'encontre du sens

de réglage "voulu" par l'action de direction.

Également dans le cas de la forme de réalisation de la figure 2 la servopompe 10 peut, le cas échéant, assurer également le rôle de la pompe 26, de sorte que cette pompe

26 peut être supprimée.

Une pompe 26 supplémentaire est avantageuse dans toute les formes de réalisations, lorsque la commande 24 doit travailler à un niveau de pression indépendant de la

servopompe 10.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Servocommande fluidique, en particulier hydraulique, avec une entrée, pouvant être actionnée à volonté, et une sortie lui étant relié élastiquement en entraînement, avec un jeu élastique limité, un déplacement relatif entre entrée et sortie, permis par le jeu élastique et dépendant de la valeur des efforts et/ou des couples transmis entre l'entrée et la sortie, étant transmis, à titre de course de réglage, à une servosoupape, pouvant en plus être soumise à une commande externe et commandant un servomoteur fluidique couplé en entraînement à la sortie, caractérisée en ce que des parties, couplées en entraînement à la servosoupape (6, 7), au moyen d'un groupe de réglage (16, 17, 18; 31, 32, 33) à possibilité de commande externe, sont réglables l'une par rapport à

l'autre, à l'entrée (1) ainsi qu'à la sortie (2).

2. Servo commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le groupe de réglage (17, 18, 19) pouvant être commandé en externe agit directement entre l'entrée (1) et la sortie (2) et permet un déplacement

relatif commandé, entre l'entrée (1) et la sortie (2).

3. Servo commande selon la revendication 2, caractérisée en ce que le groupe de réglage (16, 17, 18) permet, en fonctionnement normal, d'exercer une force de réaction, sensible sur l'entrée (1), à titre de résistance à l'actionnement, et variant de façon analogue à la force

de réglage du servomoteur (15).

4. Servo commande selon la revendication 1 à 3, caractérisée en ce que, parallèlement à un élément de transmission (5) élastique, conférant l'élasticité au jeu entre entrée (1) et sortie (2) et par l'intermédiaire duquel l'entrée (1) et la sortie (2) sont couplées en entraînement, est disposé dans la liaison en entraînement, entre la servosoupape (6, 7) et l'entrée (1) ou la sortie (2), l'organe de réglage (31, 32, 33) à possibilité de commande externe, au moyen duquel une partie, associée à l'entrée (1) ou à la sortie (2), de la servosoupape (6, 7) peut être réglée par rapport à l'entrée (1) ou à la sortie

(2), en vue d'assurer la commande de la servosoupape.

5. Servo commande selon la revendication 4, caractérisée en ce que, en série avec le groupe de réglages (31, 32, 33), est disposé, entre les parties, associées à l'entrée (1) ainsi qu'à la sortie (2), de la servosoupape (6, 7) un groupe de rétroaction (16, 17, 18), permettant d'exercer sur l'entrée (1) une forte réaction sensible, à titre de résistance à l'actionnement, et variant de façon

analogue à la force de réglage du servomoteur (15).

6. Servo commande selon l'une des revendications 1

à 5, caractérisée en ce que la servosoupape (6, 7) est

réalisée sous forme de groupe à tiroirs rotatifs.

7. Servo commande selon la revendication 6, caractérisée en ce que le groupe de réglages (16, 17, 18; 31, 32, 33) présente un piston annulaire (16; 31), coaxial par rapport à l'axe de la servosoupape (6, 7), réalisée sous forme de groupe à tiroir rotatif, et déplaçable axialement, sous l'action de la pression du fluide, coopérant, par différentes dentures, avec l'entrée (1) et la sortie (2), ou bien avec la partie, associée à l'entrée (1) ou à la sortie (2), de la servosoupape (6, 7), ainsi qu'avec l'entrée (1) respectivement la sortie (2), de manière que ces parties soient tournées les unes par rapport aux autres lors du déplacement axial du piston (16,

31).

8. Servo commande selon l'une des revendications 1 à

7, caractérisé en ce que, entre l'entrée (1) et un organe d'actionnement associé, est disposé un organe de commande, qui réagit aux efforts, respectivement aux couples transmis entre entrée (1) et organe de commande et, en cas de dépassement d'une valeur de seuil de ces efforts ou couples, commute le groupe de réglage (16, 17, 18; 31, 32, 33), de façon à le rendre inactif, respectivement la commande dans le sens d'une diminution de la force de réglage.