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"Perfectionnements aux mécanismes de direction des véhicules!!.
Cette invention se rapporte à un mécanisme de direction destiné à des véhicules.
L'un de ses objets est un mécanisme de direc- tion perfectionné dans lequel on fait emploi d'un servomoteur électrique aidant le conducteur dans l'effort que celui-ci déploie pour diriger le véhicule, un frein automatique étant prévu en vue de sa coopération avec ledit servomoteur.
Un autre objet de l'invention réside dans l'a- ménagement d'un mécanisme placé entre le volant de direction et l'arbre de direction, dit d'entrée, d'un mécanisme de di- rection appartenant à un véhicule d'un type usuel, et agencé de façon à permettre à un servomoteur électrique coopérant avec un frein, d'exercer automatiquement la totalité ou une partie de l'effort nécessaire pour diriger ou conduire le vé- hicule.
D'autres objets et caractéristiques de l'inven- tion résulteront de la description qui va suivre.
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,,fin que l'invention puisse être aisément com- prise on décrira maintenant en détail, en se référant aux dessins annexés, un exemple non limitatif.
Dans ces dessins :
La figure 1 est une vue en élévation, avec coupe partielle suivant la ligne lx-lx de la figure 3, de l'arbre ou de la colonne de direction comprenant un dispositif con- forma à l'invention; :La figure:..; en montre une partie à plus grande échelle ; la figure ..5 est une coupe prise en au@stance sui- vant la ligne 3x-3x de la figure 1; la figure 4 est une vue schématique montrant l'a- gencement des organes (le contact et du circuit électrique comman- dé par ceux-ci; :La figure 5 est une vue partielle d'une variante, en substance en coupe, suivant la ligne 3x-3x, mais vue duns la. direction opposée;
En se référant à la figure 1, on voit qu'un volant de direction ordinaire de toute forme voulue est monte sur un arbre d'entrée 1, agencé d'une façon semblable à celle employée pour des arbres de direction dans les colonnes ou mécanismes de direction usuels..11 est entouré d'un manchon fixe 3, -lui se termine par un boitier 3, ce dernier étant fixé par des bridas 4 sur le bâti du mécanisme de direction usuel, l'arbre 5 de ce mécanisme constitue l'arbre de sortie du dispositif de direction conforme à. l'invention, et, comme représenté,
porte à son ex- trémité une roue dentée 6.Une roue dentée 7 semblable est montée avec liberté de rotation sur un coussinet 8 appartenant à un élément 9 ayant la forme d'une croix ou d'un croisillon(voir aussi la figure 3) et fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre 1. zu voisinage immédiat de l'élément 9, l'arbre d'entrée 1 est porté par un roulement à billes 10 placé dans le boitier 3, tandis que l'arbre 5 est logé d'une façon habituelle au moyen
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de coussinets 11 en antifriction, prévus dans le Mécanisme de direction.
L'élément 9 porte deux goujons d'accouplement 12 qui traversent avec un certain jeu des trous 13 et 14 prévus res- pectivement dans les pignons 7 et 6. Il est donc évident que ces goujons constituent une liaison rigide entre les arbres 1 et 5, dès que se trouve rattrapé un certain jeu déterminé par le jeu des goujons 12 dans les orifices 14, ce qui a pour effet de permettre, à tout moment, d'assurer la conduite mécanique et directe du véhicule lorsque le dispositif additionnel con- forme à l'invention, est hors d service.
Le dispositif additionnel prévu suivant la présente invention est constitué, d'une façon générale, par un servomo- teur 15 avec un frein comprenant trois enroulements 17,18 et 19, des moyens moteurs et d'accouplement appropriés, placés entre l'arbre 20 du servomoteur 15 et l'arbre de sortie 5, et des moyens différentiels appropriés assurant le contact permettant de faire emploi du jeu dans l'accouplement, dû aux goujons 12, pour commander le servomoteur et le frein. D'une façon plus détaillée, un arbre moteur 20 porte, fixé sur lui, un pignon 31 engrenant avec un pignon, 23,fixé sur un arbre 23 coulissant.
Cet arbre porte, fixé sur lui ou venu de matière avec lui, un pignon 24 et est maintenu normalement sous l'effet d'un ressort 25 dans une position telle; que le pignon 24 ènène avec le pi- gon: 26 fixé..,à son tour, sur un axe 27; cetaxe 27 porte, à son autre extrémité, un pignon 28, qui.grâce à un pignon inter- médiaire 29, est accouplé avec le pignon 6 placé sur l'arbre de sortie 5.
On voit immédiatement que, dans cette position, il existe une liaison de fonctionnement positive entre le servo- moteur 15 et l'arbre de sor-tie 5. Un mécanisme de débrayage ou de désaccouplement est prévu et permet de faire coulisser lon- gitudinalement l'arbre 23, à l'encontre de l'action du ressort
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. i 1> , de façon à. l'amener dans une position pour laquelle le pignon 4 n'engrené plus avec le pignon 36, ce Qui interrompt mécaniquement la liaison entre l'arbre de sortie 5 et le servo-
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moteur 15 avec les freins 17,1<3,1v:.
JI. cet effet, on a prévu sur l'&xbre23 un collier .SO et un levier 51 articule en,,;;'; sur un bâti 33 monte d'une façon appropriée sur le bottier
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ou venu de matière avec lui, une tige j4 rejiant ce levier :il à un poussoir .j5. En temps normal, ce dernier est mainte- nu dans sa. position inactive par un solénoirl .'36 à rencontre d'un ressort .J7 , et il est évident, qu'en cas de défaillance ài 1-z; source de courant électrique, le so:ÓnoïdÍ6 perâ son énergie, ::5 sorte que le ressort .37 érlt sur le poussoir :.5, la tige "14 et le levier ôl en faisant coulisser l'axe .. à l' '3l1contre du ressort ;5 et en libérant 1.c ni [n1onA du pi- gnon lij .
La puissance du solânoïd est calculée d'une façon telle, que bien qu'il soit en mesure de maintenir le poussoir 35 dans sa position neutre à rencontre du ressort 37, cette puissance soit cependant insuffisante pour ramener le pous- soir dans cette même position après que le poussoir ait at-
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teint sa position de fonctionnement. Il sera donc indispensa- ble après une défaillance de puissance, de ramener à la main le poussoir 15 dans sa. position d'arrêt ou neutre en agissait
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sur une manette ,::)0 montée sur un appendice 3' de la tige ./1:.
On peut également interrompre à la main la liaison entre le ser-
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vomoteur et l'axe de sortie 5 en repoussant la manette e 15 vers l'intérieur, à rencontre du solénoïd 36, après quoi le acteur reste débrayé jusqu'à ce que la liaison motrice soit rétablie à 18 main par l'action sur la manette à bouton 38.
Le pignon 7 estrelié à l'axe d'entrée 1 par un accou.
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ç>lLe:.:ent électrique de façon à être forcé, ,le sejlé'01c,cer ,Y8C cet axe 1 aussi longtemps que le couple nécessaire n'excédera pas une valeur maxima prédéterminée, tendis qu'il peut s'en dégager des que ce couple maximum est dépassé. à cet effet, le
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pignon7 comporte un doigt d'embrayage 40, tandis que l'élé- ment en forme de croix ou croisillon 9 porte deux poussoirs coulissants 41 qui sont maintenus en contact avec le doigt 40 par des ressorts calibrés 42, leurs mouvements vers ledit doigt étant limités par des écrous 43 prévus sur les sailliés 44 du poussoir 41.
Ces écrous 43 sont disposés d'une façon telle qu' ils empêchent tout mouvement ultérieur vers l'extérieur de cha- cun des poussoirs 41, lorsque tous les deux sont en contact avec le doigt 40 pour la position normale du dispositif, c'est-à- dire lorsqu'aucun couple n'est transmis(voir figure 3).
Il est évident que ce dispositif agit comme un ac- couplement rigide aussi longtemps que la torsion transmise n'excède la valeur correspondant au calibrage des ressorts 42, tandis qu'à partir du moment où cette tension est dépassée, les poussoirs se déplacent à l'encontre des ressorts 42 permettant ainsi aux goujons ou aux doigts 12 de rattraper leur jeu dans les orifices 14 et de réaliser ainsi une liaison rigide entre les axes 1 et 5. Le pignon 7 engrène avec un pignon 45 mon- té sur un arbre secondaire 46 disposé parallèlement à l'axe 27.
Chacun des axes 46 et 27 porte, isolés électriquement, deux pignons pratiquement égaux formant contacts, comme décrit plus loin. Les pignons 47 et 48 portés par l'axe 46 sont montés sur un coussinet commun 49 tournant avec et fixé sur l'axe 46 par deux coussinets isolants 50 et 51. Les deux pignons 52 et 53 montés sur l'axe 27, disposés, respectivement de façon à en- grener avec les pignons 47 et 48, sont portés par deux coussi- nets séparés 54 et 55 fixés sur l'axe et isolés de lui et en- tre eux par trois coussinets isolants 56, 57 et 58. Chacun des quatre pignons de contact 47,48,52 et 53 comporte, sur sa face intérieure un ou plusieurs appendices radiaux 59 ou clés ra- dial.es pénétrant dasn des encoches correspondantes 60 ou 61 pré- vues dans des rondelles d'espacement 62 et 63.
Un jeu--ou mouvement fou est prévu dans la coopéra-
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tion entre eux des signons 47,48,5 et 55, et les dentures àà pignon ,;8 sont décalées dans la direction de rotation tzar rapport .,u dents du pignon 47 d'une fraction du jeu. 2:iréci- te. de décalage des dentures a pour conséquence qu'une paire seulement, sur les deux paires de pignons, notamment de et 53
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ou 47 et 5.., sont en contact suivant la direction dFns la- quelle est transmis le couf.Le. ou la torsion à partir Je l'axe 37. Qe préférence, un certain nombre d'encoches 61, oppose.:
en substance, sont/prévues dans la rend.elle d'espacement 65, les
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encoches de chacune des paires étant d3Gé,1J8S les unes par rapport aux autres de quantités différentes. Le pignon 48 est monts sur son xcoussinet 4ë do ié1,011 à coulisser à.xi;¯;1.e<.i:-it, et est maintenu contre la pièce d'espacement 63 par un faible ressort 64. Cette disposition permet de faire varier le jeu
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existant dans le mécanisme contracteur de fé;.g;on à obtenir des degrés de sensibilité variables.
Il est évident qL1'au,lieL1 de décaler/les clunts des contracteurs 47 et 43 les uns par rapport aux autres, ces deux pignons peuvent être disposes en conséquence et être fuit en une seule pièce ; les dents des pignons 53 et 53 se- raient dans de cas décalées. Ce dernier mode d'exécution a été montré dans l'exemple du schéma de la figure 4, de façon à. mieux mettreen évidence les c@@cuits électriques.
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En se référant à la, figure 4, on voit que. "1. et B sont 1-es deux bornes d'une sonrce de courant. L'armature du servomoteur 15 a été montrée en 65, tandis que les deux bo- bines 60 et 67 ont des enroulements opposés et sont destinées
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au servomoteur, .insu qu'on le verra, dans lé, figure 4, :;'un des balais de l'armature cL est relié à 1; borne :1, tandis 'W3 l'autre est relié par l'entremise d'un 1>t:lai-colleci::-;>.r Os3 au coussinet 4L' portant les contacts 47 et 48.
Une connex- ion venant de l'autre borne B se dirige parallèlement, d'une part, à travers la bobine 66 vers le collecteur 69 coopérant avec le coussinet 54 da pignon-contacteur 52, et d'autre part,
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à travers la bobine 67 et le collecteur 70 vers le coussinet 55 du pignon-contacteur 53.
En admettant maintenant que l'axe 46 avec ses pi- gnons-contacteurs 47 et 48 tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, de faon à actionner l'axe 27, les dents du pignon 47 vont rattraper leur jeu par rapport au pi- gnon 52, et établiront ainsi un circuit partant de la borne A, traversant l'armature 65 an. servomoteur, le collecteur 68, le coussinat 49, le pignon de contact 47, le pignon de con- tact 53, le coussinet 54, le collecteur 69 et reliant la bobi- ne 66 à la borne B.
Le servomoteur 15 est ainsi excité et agit sur l'axe dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à- dire, dans la direction dans laquelle agit le mécanisme par l'intermédiaire des pignons-contacteurs.Si, d'autre part, l'axe 46 avec ses pignons- 47 et 48 est mis en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à l'axe 27, les dents du pignon 48 ratrappent leur jeu par rapport aux dents du pignon 53 et établissent un circuit similaire passant par l'armature 65, les pignons 48 et 53, les enroulements de rebur 67 et la borne B. Dans ce cas le servomoteur 15 sera excité pour tourner en sens contraire, en faisant tourner l'axe 27 dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire, à nouveau dans la direction dans laquelle ils auront été actionnés par les pignons-contacteurs.
Lorsque l'on obtient, à nouveau, une correspondance des positions, le cir- cuit d'excitation du servomoteur 15 est interrompu, étant don- né que le jeu se rétablit ce qui annule l'excitation du moteur.
Un frein automatique est employé dans ce dispositif conforme à l'invention de façon à empêcher la chasse. Dans l'exemple mon- tré sur la figure 4, trois bobines de freinage ont été prévues à cet effet, la première bobine '17 étant excitée et freinent dès qu'un voltage est appliqué aux bornes A, B, cette bobine étant en série avec l'armature du moteur 65 ;
deuxbobines 18
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et 19 libérait le frein et reliées en parallèle avec les en- roulements 67 et 66, Il est évident alors, que des que le ser- vomoteur 15 est excite pour tourner dans une direction ou dans une autre, l'une des deux bobines 18 ou 19 sera également exci- tée de façon à compenser l'effet de la bobine de freinage 17.
Le résultat en est,que l'effet de freinage ne se fera sentir qu'au moment précis où le servomoteur 15 perdra. son excitation, à l'exclusion du cas d'une défaillance de la source électrique, le frein étant alors toujours libéré. iléons l'exemple illustre par la figure 1, l'enroule- ment de freinage 17 n'est relié à aucune source et son action consistent à, appliquer le frein est reprise par un ressort à boudin 71. L'action est semblable à celle décrite au sujet de la figure 5 avec cette différence,
c'est que le frein ne se- ra employé qu'en casde défaillance du courant électrique. Le fonctionnement libre à la main du dispositif de direction est néanmoins assuré par l'agencement d'un mécanisme de débrayage, qui, dans le cas d'un manque de puissance motrice sera. action- né par le ressort 37 étant donne la perte de l'excitation du solénoid 36.
Il est évident que durant cette opération à la main, un couple de torsion relativement important aéra trans- mis à partir de l'axe 5 et si la transmission devait se faire par les pignons 43,48,52,53,
ceux-ci risqueraient de subir une détérioration. Toute torsion ou tout couple.excédant sensible- ment la valeur de celui nécessaire à assurer un contact eifies- ce entre les pignons contecteurs produira une compression de 1 un des ressorts 45 dans le dispositif élastique 40,41,43 per- motisant ainsi à l'excédant de puissance d'être tranmi direc- tement à partir du croiaillon par l'intermédiaire des doigts 1; au pignon 3 fixé sur l'axe de sortie 5.
L'invention, pour ce qui est.de nombreux détails, peut être exécutée d'une façon différente de celle de l'exemple
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décrit. Des moyens,tels qu'un différentiel du type muni de satellites, peut, par exemple, être prévu afin d'appliquer sur l'arbre d'entrée une certaine proportion de la torsion requi- se p our la manoeuvre de l'axe de sortie 5.
Une disposition de ce genre sera maintenant décrite en se reportant à la figure 5. Comme précédemment, deux pignons 6 et 7 sont montés respectivement sur les arbres d'entrée et de sortie 1 et 5, afin de tourner simultanément avec eux, et 72 est un axe qui, par un engrenage approprié, est actionné par l'axe 27 (figure 1) cet axe étant normalement actionné par le servomoteur 15. Un pignon 73 est monté sur l'axe 72 et tourne avec celui-ci.
Un dispositif différentiel/indiqué généralement par 74,est in- terposé entre les pignons 6 et 7, et le pignon 73 de façon à transmettre à l'axe d'entrée 1 par le. pignon 7 une partie de l'effort nécessaire à la manoeuvre de l'axe de sortie 5 avec son pignon 6. Le dispositif différentiel, tel que représenté, com- prend un tambour 75 muni de dentures extérieures 76 et de den- tures intérieures 77 formant l'un des pignons principaux du dispositif, tandis qu'un pignon 78,formant un dauxième pignon principal,est monté sur un appendice 79 de l'axe 46;
un élément porte-satellite 80 est prévu en 81 avec des dentures engrenant avec le pignon 6, tandis qu'à une distance A de l'axe de l'ar- bre 79, il porte des pignons satellites 82, qui :engrènent avec le pignon principal 78 et avec les dentures intérieures 77 de l'autre pignon principal. Il est donc évident que si les sa- tellites 82 ont le même diamètre que le pignon intérieur 78, l'arbre 46 doit contribuer pour un quart et l'arbre 72 pour les trois quarts à l'effort requis pour la mise en rotation du tam- bour 75.
Etant donné la nature du mécanisme de contact et de l'accouplement avec jeu existant entre les arbres d'entrée et de sortie, seule peuvent avoir.lieu de faibles mouvements rela- tifs de l'arbre 79 et du tambour 75; chacun des satellites 82 ne nécessitant qu'un faible nombre de dents pour la réalisation
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de l'engrenage entre les dents 77 du tambour 75 et celles du
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pignon 28.
Dans le cas extrême, ils n'ont chacun, ;ue deux denti , chacune de ces dents étant destinée à engréner avec l'un des pi- gnons principaux.Cette caractéristique peut être utilises pour faire varier le taux de distribution de l'effort pour un tem- bour et un pignon principe,! intérieur donnés, en faisant varier
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la distance entre l'axe de rotation des éléments satellites et l'axe de l'arbre 7iJ Chacun des éléments satellites consti- tue dans ce cas un levier avec des bras de longueurs differon- tes.
(B et C)
Le dispositif électrique et 1'agencement des bobines,
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a j> p 1 1 :j a ::, n le frein ou le l,wch,ntpemrent, naturellement être modifiée, par exemple, dans le but d'éviter la nécessité d'em- ployer des bobines de champ séparées pour/Le servomoteur permet- tant d'exécuter la relation en avant et en arrière, les dis o-
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sitions appropriées à cet effet étant, :par exemple, celles dé- cri tes dans l6 brevet angleis n 671.809.
On peut modifier le circuit décrit ci-dessus à pro-
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pos de la figure 4 en connectant l'armature du moteur comme re- présenté en traits mixtes en 65 au lieu d'effectuer 1@ con-
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nexion co'me montré en 65. Dans ce cas, la liaison 71 peut àga- lement être remplacée par la connexion montrée en traits mixtes en 71 "t, f1 moins ;;.L1C', bien entendu, le frein ne soit 2"[)lJli,:u normalement par un ressort, duquel cas l'enroulement 1'7 n'est pas relié du tout.