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"SOUPAPE DE DIRECTION" La présente invention concerne une soupape de direction destinée à des mécanismes de direction hydromécaniques de véhicules à moteur et de machines automotrices, ladite soupape de direction permettant d'obtenir une pression motrice proportionnelle à l'angle de braquage dans le moteur hydraulique du mécanisme de direction.
Des mécanismes de direction de ce type sont déjà connus et transforment le mouvement de rotation du volant en un mouvement linéaire de la soupape pilote des valves-détendeurs présentant des caractéristiques dynamiques proportionnelles, ce grâce à deux cames disposées dans la direction radiale et destinées au braquage vers la gauche ou au braquage vers la droite, les valves-détendeurs étant adjointes à un braquage vers la gauche ou à un braquage vers la droite et étant en relation de commande avec la came correspondante via des rouleaux. Grâce à la forme appropriée de la came, il est possible d'obtenir une réaction directement proportionnelle du véhicule au braquage du volant. Lors du relâchement du volant, l'arbre de direction et les cames sont ramenés dans une position neutrale grâce à un ressort.
La position neutrale correspond à l'angle nul de la plaque pivotante de la pompe à cylindrée variable dans le système hydraulique du mécanisme de direction pour la"manoeuvre directe"-PCT/US86/01962.
Dans le cas d'un autre mécanisme de direction connu, les éléments destinés à la transmission du mouvement de braquage à la valve-détendeur sont actionnés par des cames radiales, un élément intermédiaire agissant chaque fois sur le piston pilote de la valve-détendeur respective. Les deux cames radiales sont reliées directement avec le volant, respectivement avec l'arbre de direction dans ces mécanismes. Le braquage du volant est identique à l'angle de rotation des cames. Les cames sont conçues de telle manière qu'elles fonctionnent comme des cames de poussée et de traction.
Dans des conditions de fonctionnement normales, elles fonctionnent exclusivement comme
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des cames de poussée dans la mesure où elles agissent toujours contre la force de ressort des ressorts secondaires, qui ramènent le piston pilote de la valve-détendeur correspondant à la position de départ. Si le ressort secondaire venait à se rompre, les cames doivent être enlevées par la rotation inverse du volant vers la position zéro de marche en ligne droite. La soupape-pilote de la valve-détendeur, laquelle coopère avec un ressort primaire et forme l'élément principal destiné à la fabrication de la pression motrice nécessaire, n'est toutefois pas retirée.
En supplément à cet état de la technique, on connaît une solution, dans le cas de laquelle un rouleau se déplace le long de la trajectoire de la came, ce rouleau suivant la forme de la came. Ce rouleau est fixé sur une barre de traction coulissante et forme avec celle-ci un élément intermédiaire ajustable en longueur. L'autre extrémité de la barre de traction agit sur le piston pilote de la valve-détendeur. Dans le cas d'une défectuosité, par exemple d'une rupture du ressort secondaire de la valvedétendeur, la came peut être enlevée du piston pilote du détendeur au moyen du rouleau et de la barre de traction.
On connaît également des solutions dans le cas desquelles les deux valves-détendeurs destinées respectivement au braquage vers la gauche et au braquage vers le droite sont disposées dans un boîtier commun et sont réunies pour former un élément hydraulique ou soupape de commande. La régularisation de la pression est réalisée uniquement par le déplacement vers l'intérieur du piston pilote. La pression initiale nécessaire est adaptée par la modification de la longueur de l'élément intermédiaire ou par la rotation des cames par rapport à la position neutrale de départ. Cela signifie que dans la pratique doivent au moins être réalisées les opérations de retrait du couvercle du mécanisme de direction et de réglages compliqués pouvant également être liés à un démontage de l'élément hydraulique.
Les mécanismes de direction connus présentent l'inconvénient qu'ils requièrent un espace de construction relativement grand. Il est par conséquent impossible de les
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placer dans la cabine du conducteur. Le raccord avec l'arbre de direction respectivement avec le volant n'est dès lors possible qu'au moyen des arbres de transmission et des éléments d'accouplement, lesquels rendent l'ensemble du mécanisme de direction plus complexe et plus coûteux.
L'objectif de la présente invention est donc de développer une soupape de direction perfectionnée de type décrit plus en détail ci-dessus.
Conformément à l'invention l'objectif est atteint grâce à une soupape de direction qui présente les caractéristiques déterminées dans la revendication 1. D'autres formes de réalisation avantageuses résultent des sous-revendications 2 à 8.
Grâce à la suppression des éléments intermédiaires réglables, la solution proposée requiert un espace de construction principalement plus petit pour le mécanisme de direction. Ce mécanisme ne doit dès lors plus être logé à l'extérieur de la cabine du conducteur, mais peut être relié directement avec l'arbre de direction et être inséré en-dessous du tableau de bord du véhicule. Les arbres de transmission et les éléments d'accouplement coûteux prévus entre le mécanisme de direction et l'arbre de direction sont supprimés. La disposition du mécanisme de direction dans la cabine présente également l'avantage d'être placé à l'abri et de ne plus être soumis directement aux conditions de fonctionnement extrêmes. La soupape de direction et le mécanisme de direction forment un ensemble fonctionnel pouvant fonctionner dans n'importe quelle position.
Une perturbation du fonctionnement, par exemple la rupture du ressort, du ressort secondaire ou du ressort tertiaire, est immédiatement perçue par le conducteur. La solution conforme à l'invention permet toutefois de continuer le parcours en régime de secours jusqu'à la station service suivante. L'invention contribue ainsi principalement à l'amélioration de la sécurité de fonctionnement.
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Un autre avantage concerne le fait que la soupape de direction peut être réglée facilement sans devoir procéder à des opérations complexes de démontage du couvercle ou du mécanisme lui-même, ce grâce à des connexions pouvant être réglées sans intervalles et qui doivent uniquement être desserrées avant d'être à nouveau fixées après le réglage.
Dans le cas des solutions connues jusqu'à présent, les deux soupapes de direction sont montées fixement dans le boîtier de la soupape, le réglage par modification de la longueur de l'élément intermédiaire devant être prévu entre le piston pilote et la came. Ces éléments intermédiaires réglables sont supprimés dans le cadre de la solution conforme à l'invention, rendant ainsi le réglage plus simple, et comme on l'a déjà exposé, réduisant considérablement l'espace de construction nécessaire.
La présente invention sera décrite plus en détail ci-dessous grâce à un exemple de réalisation. Le dessin se rapportant à cet exemple de réalisation représente une vue en coupe de la soupape de direction.
Le mécanisme de direction hydraulique est inséré dans le boîtier 1 de la soupape de direction, ce boîtier se composant d'une partie supérieure cylindrique et d'une partie inférieure en forme de prisme présentant des côtés biseautés. Le mécanisme de direction hydraulique composé de la soupape de direction est centré au moyen de la surface cylindrique 3 et est fixé dans le couvercle 2 au moyen de trous taraudés 4, un engrènement prévu sur l'arbre de direction s'engrenant dans les rainures internes 5 de l'entraîneur 10. Afin de minimiser le moment de friction, l'entraîneur 10 est monté sur un roulement à billes 19 et s'appuie en outre sur la bille 20. Le jeu de palier dans les roulements à billes 19 et 20 est ajusté par le vissage en profondeur du couvercle 2 dans le boîtier 1 de la soupape. Par la suite, le couvercle 2 est fixé par des broches 45.
A côté de l'arbre 13 pourvu de la bague d'étanchéité 14 une broche 17 est insérée
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de force dans l'entraîneur 10, laquelle, lors du braquage, entre toujours en relation de commande avec un bras du ressort 22, qui assure le renvoi de la direction dans la position neutrale. Sur la surface externe de l'entraîneur 10 se trouve une saillie 18, cette dernière butant contre un arrêt élastique 24 lors d'un braquage de 150 vers la gauche ou vers la droite à partir de la position neutrale. De cette manière, l'angle total de braquage du volant d'une position d'extrémité à l'autre est limitée à 300 .
L'arrêt 24 est fixé dans le boîtier de la soupape 1 au moyen de vis 25. Le liquide hydraulique est acheminé des chambres 47 des valves-détendeurs et de la chambre 48 de l'entraîneur 10 vers le réservoir de liquide T via le canal de retour 48 et les connexions 42. Par conséquent, grâce au liquide de fonctionnement s'écoulant en retour, l'ensemble de l'espace comprenant le ressort 22 est rempli de liquide de fonctionnement et doit être calfeutré par des garnitures d'étanchéité 6 et 41.
L'entraîneur 10 et la came 11 destinés au braquage vers la gauche présentent sur leur face 3 tournée vers le couvercle des trous longitudinaux disposés en étant décalés de 120 et d'une longueur de 15 , alors que la came 12 destinée au braquage vers la droite est pourvue de filetages 51. Des trous longitudinaux cités sont représentés les trous 49 et 50. Ces trous longitudinaux permettent le réglage des cames 11 et 12 l'une par rapport à l'autre et par rapport à l'entraîneur 10 pour le braquage vers la gauche et le braquage vers la droite. La position respective des cames 11 et 12 et de l'entraîneur est réglée avant le montage de la soupape de direction par rotation mutuelle à l'aide d'un système de mesure.
Après le réglage, les vis 15 sont bloquées avec un couple de serrage prescrit et le réglage mutuel concerné est assuré par des broches 16. Pour autant que possible, la combinaison générale de l'entraîneur 10 avec les cames 11 et 12 peut être démontée et être nouvellement réglée.
Les cames 11 et 12 présentent sur leurs faces libres des surfaces de travail qui entrent en contact direct avec les pistons pilotes 29,30 des valves-détendeurs 100,101. Etant donné que les surfaces de travail des cames 11,12 sont disposées à différentes distances radiales par rapport à l'arbre 13 et par rapport à l'axe du volant, elles
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présentent des angles de montée différents afin d'obtenir le même déplacement proportionnel des pistons pilotes 29,30 lors d'un braquage de même grandeur vers la droite ou vers la gauche.
En position médiane du volant, à savoir en position neutrale de la direction, la pression motrice à la sortie des deux connexions 38,39 des valves-détendeurs 100, 101 doit être nulle. Une pression de marche constante n'existe que sur la connexion d'arrivée 43.
Dans le cas d'un faible braquage de 50, une pression motrice suffisamment élevée de environ 0,58 MPa doit déjà exister à la sortie de la connexion 38 pour un changement de direction vers la droite ou à la sortie de la connexion 39 pour un changement de direction vers la gauche, cette pression motrice étant nécessaire pour la commande de la pompe à cylindrée variable assurant la direction. Les deux cames 11 ; 12 présentent des soi-disantes pistes de démarrage 53 ; 54 qui assurent le déplacement initial des pistons pilotes 29 ; 30 d'environ 1,3 mm lors d'un braquage de 5 . A ce moment, il règne dans la ligne pilote correspondante une pression de 0,58MPa, la pompe à cylindrée variable commence à réagir et le véhicule amorce son changement de direction.
L'élévation totale de la coulisse 31 de la valve-détendeur 100 atteint 8,4 mm et correspond à un braquage de 150 . Lors d'un braquage du volant de 150", la plaque de la pompe à cylindrée variable est complètement inclinée.
En position nulle du volant (position neutrale), les deux pistons pilotes 29 ; 30 se trouvent à l'entrée des pistes de démarrage 53 ; 54. Lors de la rotation du volant vers la gauche, la came gauche 11 exerce une pression sur le piston pilote 29 et il résulte à la sortie de la connexion gauche de la valve-détendeur 101 une pression motrice proportionnelle au braquage. Simultanément, le piston pilote 30 glisse sur la surface plane de la came droite 12 et à la sortie de la connexion droite du détendeur 100, la pression motrice est nulle. Lors d'un braquage vers la droite, la came droite 12 exerce une pression sur le piston pilote 30 et à la sortie de la connexion droite 38 il règne
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une pression motrice à nouveau proportionnelle au braquage du volant.
Simultanément, le piston pilote 29 glisse sur la surface plane de la came gauche et la pression motrice à la sortie du détendeur gauche 101, respectivement à la sortie de la connexion 39 est nulle.
L'avantage de la solution proposée réside en outre en ce que les forces axiales agissant sur les pistons pilotes 29 ; 30 sont de même intensité. En dépit du fait que les valves-détendeurs 100 ; 101 sont disposées à différentes distances radiales par rapport à l'axe du volant et que les surfaces de travail des cames 11 ; 12 présentent différents angles de montée, les forces axiales produisent finalement des moments de rappel identiques aidant le fonctionnement du ressort à torsion 22, lequel ramène le volant, respectivement la direction dans la position neutre.
Afin de réduire la friction à une valeur la plus faible possible, une bille 28 est prévue aux endroits de contact entre les pistons pilotes 29 ; 30 et les surfaces de travail des cames 11 et 12, cette bille étant poussée constamment sur la surface de travail des cames 11 ; 12 grâce à la force du ressort secondaire 34 et du ressort tertiaire 35 ou par la force hydraulique grâce à la force agissant sur le piston 31 dans les valvesdétendeurs 100 ; 101.
Comme on l'a déjà exposé, le ressort 22 ramène la direction dans la position médiane, dans laquelle les pistons pilotes 29 ; 30 atteignent l'entrée des pistes de démarrage 53 ; 54 des cames 11 ; 12. Un bras du ressort s'appuye dans ce cas en permanence sur la broche 23 disposée fixement dans le boîtier 1 des soupapes. Lors de l'actionnement du volant, le ressort 22 est tendu via le second bras et la broche 17. Le ressort 22 est logé dans le boîtier des soupapes de direction avec une prétension, de telle sorte que un moment de rotation initial déterminé est nécessaire pour tourner le volant.
Afin de permettre un fonctionnement sûr des soupapes de direction dans chaque position, le ressort 22 est soutenu par un porte-ressort 21 servant en même temps de support pour les cylindres de glissement 27 dans lesquels
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les pistons pilotes 29 ; 30 sont guidés et dans lesquels l'arbre 13 de l'entraîneur 10 est guidé. Le porte-ressort 21 est fixé dans le boîtier 1 des soupapes au moyen de vis 26.
Contrairement aux solutions connues jusqu'à présent, un ressort tertiaire supplémentaire 35 est prévu dans les valves-détendeurs 100 ; 101, ce ressort prenant en charge les fonctions du ressort secondaire 34 en cas de rupture de celui-ci et ramenant à la position initiale le piston 31 et le ressort primaire 33 formant les éléments principaux de la commande de pression, ce via le support de sécurité 37 et le-disque 36.
Afin d'assurer le fonctionnement complet du mécanisme de direction, respectivement de la soupape de direction, des mesures doivent être prévues afin de garantir que la relation de commande entre la coulisse 31 des valves-détendeurs 100 ; 101 et les pistons pilotes 29 ; 30 ne soit pas coupée. Dans le cadre de la solution proposée, cet objectif est atteint grâce au ressort tertiaire 35. Ce ressort ramène, dans le cas d'un défaut du ressort secondaire 34 la coulisse 31 se trouvant en position de marche directement dans une position déterminée par la position des cames 11, 12 et ne déplace pas uniquement les pistons pilotes ou les éléments intermédiaires, comme c'est le cas dans le cadre des solutions connues jusqu'à présent. La solution proposée offre suffisamment d'espace pour le montage du ressort tertiaire 35.
Dans ce cas, le ressort 35 peut être largement calculé de telle sorte qu'il ramène également dans sa position de départ neutre une coulisse 29 ; 30 pouvant difficilement bouger en raison d'un encrassement.
Outre sa fonction de remplacement du ressort secondaire 34, le ressort tertiaire 35 pousse en permanence les pistons pilotes 29 ; 30 sur les surfaces de travail des cames 11 ; 12 via la bille 28. Il en résulte sur les surfaces de travail des cames 11 ; 12 inclinées, un moment de rappel qui soutient la fonction du ressort 22. Dans une situation exceptionnelle, par exemple lors de la rupture du ressort 22 ; le ressort tertiaire 35, ainsi que le ressort secondaire 34 et la pression de marche qui agit sur
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la coulisse 31, est dans la position pour ramener le volant, respectivement le mécanisme de direction, dans sa position neutrale. Contrairement aux solutions connues correspondant à l'état de la technique, le ressort 35 accroît en outre les forces axiales agissant sur les pistons pilotes 29 ; 30.
Le conducteur du véhicule percevra immédiatement la rupture du ressort 22 ou du ressort tertiaire 35 et aura, grâce à la solution conforme à l'invention, la possibilité d'amener le véhicule en régime de secours jusqu'à la station service proche.
Afin d'ajuster les valves-détendeurs 100 ; 101, les connexions 38 ; 39 dans lesquelles se trouve l'anneau 32 pourvu des surfaces de travail, sont vissées ou dévissées dans la cage des soupapes 100 ; 101, la coulisse 31 n'étant pas déplacée. Un réglage de base rapide et fiable des valves-détendeurs 100 ; 101 est ainsi possible et est réalisé de telle sorte que les connexions 38 ; 39 sont dans un premier temps vissées jusqu'à obtenir une distance A de l'extrémité de la coulisse 31 jusqu'à l'extrémité des connexions 38 ; 39. Les zones d'opération dans les valves-détendeurs 100 ; 101 présentant différentes pressions de marche sont séparées les unes des autres par des bagues d'étanchéité 40 ; 44 placées dans les connexions 38 ; 39.
Après le réglage définitif des valves-détendeurs 100 ; 101 sur un banc d'essai, les deux connexions 38 ; 39 sont fixées par des boulons filetés.