FR2528786A1 - Engrenage de direction a assistance de puissance - Google Patents
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Abstract
A.ENGRENAGE DE DIRECTION A ASSISTANCE DE PUISSANCE. B.ENGRENAGE CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UNE PARTIE DENTEE 1 COUPLEE A UN ARBRE 4 D'ENTREE ENTRAINANT UN ELEMENT DE SORTIE; DES MOYENS DE SOUPAPE 6 REPONDANT A LA ROTATION DE L'ARBRE D'ENTREE ALIMENTANT UN SERVO MOTEUR POUR ASSISTER LE MOUVEMENT DE L'ELEMENT DE SORTIE; UN CARTER 3 AVEC UNE CAVITE 2 OU SONT MONTES LA PARTIE DENTEE 1 ET LES MOYENS DE SOUPAPE 6 POUVANT ETRE FACILEMENT MONTES ET RETIRES. C.L'INVENTION CONCERNE LES DIRECTIONS ASSISTEES POUR VEHICULES AUTOMOBILES.
Description
Engrenage de direction à assistance de puissance -
L'invention concerne un engrenage de direc-
tion à assitance de puissance et, plus particulièrement, un engrenage muni d'une partie dentée couplée à un arbre d'entrée axial et monté en rotation de manière à entraîner un élément de sortie lorsque l'arbre d'entrée tourne autour de son axe Dans un tel engrenage, la partie dentée se présente généralement sous la forme d'un pignon ou d'une vis sans fin dont la rotation entraîne un élémei de crémaillère ou de secteur denté constituant
l'élément de sortie ou couplé à celui-ci.
v 7 t; g D'une manière classique, un moteur d'asser-
e vissement ou servo-moteur est associé à l'élément de sortie pour assister en puissance le déplacement de cet élément, et le débit de fluide sous pression envoyé au e servo-mote Ur est commandé par une soupape réagissant entre la partie dentée et l'arbre d'entrée, cette soupape répondant à la rotation de l'arbre d'entrée Typiquement,
la soupape et la partie dentée d'un engrenage de direc-
tion assistée sont montées en fonctionnement dans une cavité forméne par le carter d'engrenage de direction, l'arbre d'entrée sortant d'un c 8 té du carter pour être
relié en général à une colonne de direction.
Dans une telle disposition typique, il a été proposé, Jusqu'à maintenant, de loger la partie dentée et la soupape de manière amovible dans la cavité en les faisant passer par un orifice latéral ménagé dans le carter, la partie dentée et la soupape étant accouplées en fonctionnement après introduction du dernier de ces éléments dans la cavité En général, la partie dentée est introduite la première dans la cavité de manière à venir en prise avec une autre partie dentée permettant de la monter en rotation et de la retenir en place, cette retenue se faisant au moyen de colliers de
ressorts, de paliers de poussée ou autres.
Lorsque la partie dentée est montée et
retenue en place dans la cavité, la soupape est intro-
duite de façon qu'elle vienne en prise avec la partie dentée et elle est montée en place dans la cavité en étant retenue, elle aussi, par des colliers de ressorts, des paliers de butée ou des plaques ou capots permettant de
fermer la cavité.
Ce montage pièce par pièce selon l'art antérieur, de même que le démontage de l'engrenage pour entretenir ou remplacer les éléments, sont souvent peu pratiques eà effectuer et prennent beaucoup de temps, en particulier lorqu'il faut retirer la partie dentée de la cavité et qu'il faut commencer par retirer la partie de soupape pour démonter ensuite les moyens de retenue de la partie dentée, ces moyens étant généralement peu accessibles et peu pratiques à attraper à l'intérieur de
la cavité.
L'invention a pour but de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en créant un engrenage de direction à assitance de puissance comprenant une partie dentée et une soupape montées dans une cavité de carter d'engrenage, cet engrenage permettant de faciliter le montage et le démontage des éléments de soupape et de
partie dentée, dans la cavité du carter.
A cet effet, l'invention concerne un engrenage de direction à assitance de puissance, engrenage caractérisé en ce qu'il comprend une partie dentée couplée à un arbre d'entrée axiale et monté en rotation de manière à entraîner un élément de sortie en réponse à la rotation de l'arbre d'entrée sur son axe; des moyens de soupape réagissant entre cette partie dentée et l'arbre d'entrée, ces moyens de soupape répondant à la rotation de l'arbre d'entrée pour contrôler le débit de fluide sous pression alimentant un servo-moteur associé à l'élément de sortie pour assister en puissance le
mouvement de ce dernier; un carter d'engrenage présen-
tant une cavité dans laquelle se montent la partie dentée et les moyens de soupape, ces moyens de soupape et cette partie dentée pouvant venir se placer et se retirer de la cavité par une ouverture latérale du carter, et cette partie dentée constituant, avec les moyens de soupape, un ensemble d'une seule pièce porté par l'arbre d'entrée de manière à venir se loger et se retirer axialement d'un
seul bloc dans la cavité en passant par l'ouverture laté-
rale, des moyens de retenue amovibles étant prévus pour retenir l'ensemble d'une seule pièce dans la cavité, ces moyens de retenue étant logés dans la zone de l'ouverture latérale, de manière à être accessibles de l'extérieur du carter et à pouvoir être retirés lorsque l'ensemble
d'une seule pièce se trouve à l'intérieur de la cavité.
L'invention utilise donc la possibilité de réaliser la partie dentée et les moyens de soupape sous la forme d'un ensemble d'une seule pièce pouvant être
introduit ou retiré en bloc de la cavité du carter d'en-
grenage; de plus, cet ensemble d'une seule pièce, une
fois logé dans la cavité, doit être retenu en place de fa-
çon simple dans celle-ci par des moyens facilement acces-
sibles de l'extérieur du carter Cette solution conduit donc d'elle-même à une extraction relativement simple et rapide de la partie dentée et des moyens de soupape pouvant sortir en bloc du carter pour des besoins d'entretien ou de remplacement, le nouvel ensemble d'une seule pièce réparé ou remplacé, pouvant ensuite être replacé dans la cavité et retenu dans celle-ci par des moyens de retenue uniques placés dans -la zone de l'orifice latéral de cavité de manière à être facilement accessibles de
l'extérieur du carter.
Ceci évite ainsi la nécessité de démonter les moyens de soupape et la partie dentée pour les retirer pièce par pièce du carter, et évite également d'avoir à retirer les moyens de retenue difficiles à mettre en place dans la cavité du fait de manque d'accessibilité par
l'orifice latéral de cette cavité.
Comme indiqué ci-dessus, la partie dentée se présente généralement sous la forme d'un pignon ou d'une vis sans fin dont les dents sont en prise, à l'intérieur du carter d'engrenage, avec un élément de crémaillère ou un secteur denté constituant l'élément de sortie ou se couplant à celui-ci, cet élément de sortie se trouvant
ainsi entra né par la rotation de l'arbre d'entrée.
Il est prévu, en général, de monter les moyens de soupape et la partie dentée axialement en tandem, ce montage étant généralement coaxial et la partie dentée précédant de préférence les moyens de soupape au moment de l'introduction de l'ensemble d'une seule pièce dans la cavité par son orifice latéral, lq possibilité de monter le tandem en sens inverse étant, bien entendu, également envisageable. La partie dentée et les moyens de soupape ne présentent généralement pas le même diamètre extérieur et,
pour conserver une forme d'engrenage compacte il est possi-
ble de former complètement ou partiellement la cavité en réalisant un alésage axial étagé dont le trou de plus grand diamètre est situé au voisinage de l'orifice latéral et reçoit l'un ou l'autre des deux éléments constitués par la partie dentée et les moyens de soupape, le trou de
plus petit diamètre recevant l'autre de ces deux éléments.
En se souvenant qu'il est préférable que la partie dentée précède les moyens de soupape au moment de l'introduction de l'ensemble d'une seule pièce dans la cavité, il est alors préférable que la partie dentée vienne se loger dans
le trou de plus petit diamètre.
L'ensemble d'une seule pièce est monté en rotation dans le carter, de préférence au moyen de deux coussinets de roulement séparés axialement, le premier coussinet servant à monter en rotation la partie dentée dans le carter et le second coussinet servant à monter en rotation les moyens de soupape dans le carter L'un de ces coussinets, ou les deux, peuvent être constitués par des paliers lisses mais généralement, ces coussinets sont constitués par des roulements à billes Les coussinets, ou l'un ou plusieurs de ceux-ci, peuvent être montés de manière à faire partie intégrante de l'ensemble d'une seule pièce pour pouvoir ainsi être introduits ou retirés de la cavité en se déplaçant en bloc avec l'ensemble d'une
seule pièce.
Un ou plusieurs coussinets peuvent, en va-
riante ou en outre, être montés dans la cavité de manière à supporter en rotation l'ensemble d'une seule pièce au moment de l'introduction de celui-ci dans la cavité, ces coussinets étant conçus pour être retenus dans
la cavité après extraction de l'ensemble d'une seule pièce.
La structure de base et le fonctionnement des moyens de soupape faisant partie de l'ensemble d'une seule pièce sont de type classique dans la technique des engrenages de direction assistée, l'arbre d'entrée et la partie dentée pouvant effectuer une rotation limitée l'un par rapport à l'autre autour de l'axe de l'arbre, et se trouvant poussés en rotation l'un par rapport à l'autre de manière à s'opposer à cette rotation limitée
et à ramener les moyens de soupape vers la position neutre.
Dans cette disposition, les moyens de soupape peuvent comprendre une première et une seconde partie de soupape, mobiles l'une par rapport à l'autre, en réponse au mouvement de rotation ci-dessus, entre l'arbre d'entrée et la partie dentée, de manière à
contrôler le débit de fluide de ces moyens de soupape.
Les première et seconde parties de soupape peuvent se déplacer axialement et/ou en rotation l'une par rapport à l'autre, et, dans ce dernier cas de rotation, l'une des parties de soupape tourne généralement solidairement
de la partie dentée tandis que l'autre tourne solidaire-
ment de l'arbre d'entrée.
La poussée de rotation entre l'arbre d'entrée et la partie dentée est généralement obtenue au moyen d'une tige de torsion axiale couplée par une extrémité de manière à tourner solidairement de l'arbre d'entrée et par l'autre extrémité de manière à tourner avec la partie dentée, cette solution étant bien connue
de la technique des engrenages de direction assistée.
Cependant, une caractéristique préférée de l'invention est que la partie dentée soit tubulaire et que la tige
de torsion ci-dessus soit montée coaxialement à l'inté-
rieur de cette partie tubulaire Dans cette disposition, l'extrémité de la tige peut faire saillie axialement hors de la partie dentée, sur le côté de celle-ci la plus éloignée des moyens de soupape, de manière à former un tourillon permettant de monter en rotation l'ensemble
d'une seule pièce dans le bottier.
Dans cette disposition préférée, l'extrérmité
de tourillon de la tige de torsion peut précéder séquen-
tiellement la partie dentée et les moyens de soupape pendant l'introduction de l'ensemble d'une seule pièce dans la cavité du carter, de façon que l'extrémité de tourillon de la tige vienne s'engager dans un coussinet de roulement monté dans la cavité ou dans une extension de celle-ci lorsque l'ensemble d'une seule pièce est
correctement logé dans la cavité.
L'invention sera décrite en détail au moyen des dessins joints, dans lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une forme préférée de réalisation d'un engrenage selon l'invention, illustrant l'ensemble d'une seule pièce de la partie dentée et des moyens de soupape; l'élément de sortie (pouvant être entraîné directement ou indirectement par la rotation
de la partie dentée) ainsi que les autres éléments clas-
siquement associés à un engrenage de direction assistée, ayant été supprimés dans un but de simplification; et
les figures 2 et 3 représentent des va-
riantes de réalisation de l'engrenage de la figure 1,
dans des vues en coupe analogues à celles de la figure 1.
L'engrenage de direction représenté est du type à pignon et crémaillère Il comporte un pignon 1
monté en rotation dans une cavité 2 d'un carter d'engre-
nage 3 Le pignon 1 tourne en réponse à la rotation d'un arbre d'entrée 4 sur son axe 5, cet arbre d'entrée étant coaxial avec le pignon 1 Les dents du pignon 1 sont en prise, à l'intérieur du carter 3, avec les dents d'une barre de crémaillère (non représentée) constituant, de façon convenable, l'élément de sortie de l'engrenage de direction et se déplaçant longitudinalement pour effectuer une manoeuvre de direction en réponse à la rotation du pignon. A la barre de crémaillère est associé un
moteur d'asservissement ou servo-moteur (du type à cylin-
dre et piston à double action par exemple), non représenté, alimenté en fluide sous pression pour assister en puissance le déplacement de la barre de crémaillère dans le sens correspondant au sens de déplacement de cette barre sous l'action de la rotation du pignon 1 La disposition de la barre de crémaillère à l'intérieur du carter 3 et par rapport au pignon 1, de même que la construction et la
disposition du servo-moteur, sont classiques des engre-
nages de direction et n'ont donc pas besoin d'être décrits
plus en détail.
Entre le pignon 1 et l'arbre d'entrée 4 une soupape de commande de fluide 6 est montée, destinée à contrôler le débit de fluide sous pression arrivant et partant du servo-moteur ci-dessus La soupape 6 est montée dans la cavité 2 et forme, selon l'invention, un ensemble d'une seule pièce 7 avec le pignon 1, cet
ensemble étant porté par l'arbre d'entrée 4.
Dans la construction de l'ensemble d'une seule pièce 7 de la figure 1, la soupape 6 comporte un manchon de soupape 8 faisant corps avec le pignon 1 et partant coaxialement de celui-ci Dans le manchon de soupape 8, un noyau de soupape 9 formé sur une extension
tubulaire 10 de l'arbre d'entrée 4 vient se loger coaxia-
lement Entre le noyau 9 et le manchon de soupape 8 un manchon 11 est interposé, percé d'un orifice dans lequel peut venir glisser le noyau de soupape 9; ce manchon 11, percé d'un orifice, étant fixe par rapport au manchon de soupape 8 Dans le sens axial de l'ensemble d'une seule pièce 7, une tige de torsion 12 est montée, couplée à une extrémité, par une broche 13, à l'arbre d'entrée 4, de manière à tourner solidairement avec celui-ci, et à l'autre extrémité, par des clavettes de coopération 14, au pignon 1 de manière à tourner solidairement avec celui-ci.
Pour plus de simplicité, il n'est pas représen-
té les orifices et la disposition des passages de commandé de débit de fluide à l'intérieur de la soupape 6, car il suffit de savoir que ces dispositions sont classiques des engrenages de direction assistée utilisant des soupapes dans lesquelles une rotation relative des différents éléments de soupape à partir d'une position neutre, permet d'obtenir un réglage des ouvertures pour envoyer le débit de fluide requis au servo-moteur associé à l'élément
de sortie, de manière à effectuer l'assistance de puis-
sance. Dans la présente forme de réalisation, le
réglage d'ouverture de la soupape 6 est obtenu par rota-
tion relative entre le noyau de soupape 9 et les manchons de soupape associés 8 et 11 Pour effectuer ce réglage
d'ouverture comme indiqué ci-dessus lorsque l'arbre d'en-
trée 4 tourne en réponse à un signal d'entrée de direction, si la barre de crémaillère est en charge (le pignon 1 étant, empoché par la tige 12, de tourner avec l'arbre d'entrée), l'élasticité de la tige 12 et les forces de torsion auxquelles elle est soumise entre l'arbre d'entrées et le pignon, provoquent une torsion de la tige 12 qui entra ne une rotation relative entre le noyau de soupape 9 et les manchons de soupape 8, 11 de manière à obtenir
une commande classique du débit de fluide requis.
Pour conserver à l'engrenage sa nature compacte, la cavité 2 dans laquelle est monté l'ensemble d'une seule pièce 7 présente un alésage en deux étages dont le trou de plus petit diamètre 2 a reçoit le pignon 1
et dont le trou de plus grand diamètre 2 b reçoit la sou-
pape 6 la surface cylindrique extérieure du manchon de soupape 8 vient glisser de manière étanche dans le trou 2 b qui débouche à son tour dans un autre trou encore plus grand 2 c communiquant avec un orifice latéral 15 du carter 3 (orifice latéral par lequel sort l'arbre d'entrée 4). L'ensemble d'une seule pièce 7 est monté en rotation dans le carter 3 par un roulement à aiguilles 16 et un roulement à billes 17 Le roulement à aiguilles 16 est monté dans un trou 18 faisant suite à la cavité 2 et la partie d'arbre 19 dépassant, axialement du pignon 1 est montée en rotation dans ce roulement 16 La partie d'arbre 19 est formée par une extrémité de la tige 12 traversant le pignon tubulaire 1 comme indiqué par les figures Le roulement à billes 17 comporte un chemin de roulement formé par une partie du manchon de soupape 8 et un chemin de roulement extérieur formé par un manchon de support 20 logé de façon fixe (sans pouvoir tourner) dans
le trou 2 c du carter.
Un joint annulaire d'étanchéité au fluide 21 est monté dans le manchon de chemin de roulement extérieur 20 et fixé par rapport à celui-ci, de manière à venir se loger entre ce chemin de roulement et l'arbre d'entrée tubulaire 10 Le joint 21 glisse sur la partie d'arbre 10 pour permettre une rotation axiale relative entre les deux, et se trouve retenu en contact avec cette partie d'arbre, de manière étanche au fluide, par un petit ressort annulaire 22 Le joint 21 est maintenu en place par une plaque de fermeture annulaire 23 montée sur une extrémité rabattue du manchon de support 20 et l'arbre d'entrée 4 sortant du carter 3 traverse cette plaque 23 pour se
relier à une colonne de direction.
Un joint annulaire d'étanchéité au fluide 24, logé dans l'épaulement formé entre le trou de petit diamètre 2 a et le trou de grand diamètre 2 b de la cavité, vient glisser contre l'ensemble d'une seule pièce 7 pour assurer l'étanchéité entre la partie de cavité logeant
le pignon et la partie de cavité logeant la soupape.
L'ensemble d'une seule pièce 7 qui, dans l'exemple présent, comprend le roulement à billes 17 et son manchon de roulement 20, est simplement retenu dans la cavité 2 par un collier de ressort 25 en forme de "C" monté de manière amovible dans une cavité annulaire de la partie de trou 2 c et dans l'orifice latéral 15 de manière à être facilement accessible de l'extérieur du carter d'engrenage Le collier de ressort 25 vient buter en les retenant, contre la plaque 23 et le manchon de chemin de roulement 20 pour fixer ce dernier contre un épaulement annulaire formé entre les parties de trou 2 b et 2 c (cette retenue de manchon 20 déterminant convenablement la position axiale de l'ensemble d'une seule pièce 7 à l'intérieur du carter 3). L'ensemble d'une seule pièce 7 peut être retiré de façon extrêmement simple et pratique du carter 3, pour l'entretenir ou le remplacer, endégageant le collier de ressort 25 et en retirant l'ensemble 7 d'un seul bloc (y compris le manchon 20) de la cavité 2 en le faisant passer axialement par l'orifice latéral 15 Pendant cette extraction, le roulement à aiguilles 16 et le joint
d'étanchéité 24 sont retenus dans leurs logements respec-
tifs du carter 3 mais peuvent ensuite être remplacés si
cela est nécessaire.
L'ensemble d'une seule pièce, après entretien ou remplacement par un autre ensemble dont la soupape et/ou le pignon présentent des caractéristiques différentes, est placé facilement et simplement à l'intérieur du carter d'engrenage en s'introduisant par l'orifice latéral 15, l'arbre de tourillon 19 venant en tête, suivi du pignon 1 et de la soupape 6, jusqu'à ce que l'arbre 19 vienne s'engager dans le roulement à
aiguilles 16, le chemin de roulement 20 se logeant conve-
nablement dans la partie de trou 2 c et le collier élas-
tique de retenue 25 étant mis en place pour fixer l'en-
semble 7 à l'intérieur du carter.
Dans la pratique courante, l'ensemble d'une seule pièce comporte une disposition de sécurité anti-panne permettant de faire fonctionner l'engrenage
à la main en cas de défaut de fonctionnement de l'assis-
tance de puissance Cette disposition anti-panne est constituée par le fait que l'extrémité 26-de l'arbre d'entrée tubulaire voisine du pignon 1, présente un profil
extérieur autre que cylindrique, par exemple, rectangu-
laire, cette extrémité venant se loger avec jeu dans
une cavité 27 du pignon.
Le jeu entre les parties 26 et 27 est choisi de manière à permettre une rotation relative limitée entre la partie d'arbre d'entrée 10 et le manchon de soupape 8 pour obtenir le fonctionnement requis de la soupape 6 Cependant, en cas de défaut de fonctionnement de l'assistance de puissance, les parties 26 et 27 viennent en butée l'une contre l'autre au cours de la rotation relative entre l'arbre 10 et le manchon 8, de façon que le pignon tourne directement à l'unisson
avec l'arbre d'entrée 4.
Dans la vtriante de la figure 2, le manchon formant le chemin de roulement extérieur du roulement à billes 17 est retenu axialement (de même, par conséquent, que l'ensemble d'une seule pièce 7) à l'intérieur du carter 3 par un simple capot de fermeture 28 se vissant,
par l'orifice latéral 15, dans la partie de trou 2 c.
Ce capot 28 porte un joint d'étanchéité annulaire 29 dans
lequel vient se loger en glissement l'arbre d'entrée 4.
Une autre variante à remarquer en figure 2 est que le manchon 11 percé d'ouvertures de la figure 1 a été supprimé et que le manchon de sonpape 8 faisant corps avec le pignon 1 coopère directement avec le noyau
de soupape 9 pour régler l'ouverture et les caractéris-
tiques de débit de fluide requises de la soupape.
Dans la variante de la figure 3, l'ensemble d'une seule pièce 7 est fixé dans le carter 3 par un
collier-ressort 25, de la même façon que dans la disposi-
tion de la figure 1, mais, dans cette dernière variante, le collierressort 25 retient le manchon de chemin de roulement extérieur 20 du roulement à billes 17 par butée contre une plaque de retenue étanche 50 De plus, dans la variante de la figure 3, le manchon de soupape tournant à l'unisson avec le pignon 1 est constitué par une structure en deux parties comprenant un manchon intérieur percé d'ouvertures 31 faisant corps avec le pignon, et un manchon extérienr 32 dans lequel vient se loger et se fixer le manchon intérieur 31 pour tourner avec celui-ci.
Claims (1)
1 C d Ventrée.
) Engrenage selon la revendication 15, caractérisé en ce que les première et seconde parties de soupape comprennent un noyau de soupape ( 9) et un manchon de soupape ( 8) à l'intérieur duquel le noyau est monté
en rotation.
) Engrenage selon la revendication 16, caractérisé en ce que le manchon de-soupape ( 8) fait corps
avec la partie dentée ( 1).
) Engrenage selon l'une quelconque des
revendications 14 A 17, caractérisé en ce que la poussée
de rotation entre l'arbre d'entrée ( 4) et la partie den-
tée ( 1) est fournie par une tige ( 12) de torsion axiale,
couplée par une extrémité, de manière à tourner solidai-
rement de l'arbre d'entrée ( 4) et par l'autre extrémité dg manière à tourner solidairement de la partie dentée ( 1). ) Engrenage selon la revendication 18, liée à la revendication 8, caractérisé en ce que la partie dentée ( 1) est tubulaire et en ce que la tige ( 12) de torsion passe coaxialement-fans celle-ci, une extrémité de la tige sortant axialement de la partie dentée, du c 8 té de celle-ci axialement opposé aux moyens de soupape, de manière à former un tourillon permettant de monter en rotation dans le carter l'extrémité de partie
dentée de l'ensemble d'une seule pièce.
) kngrenage selon l'une quelconque des
revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la partie
dentée ( 1) est constituée par un pignon.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB08217632A GB2122151B (en) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | Power assisted steering gear |
Publications (2)
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| FR2528786B1 FR2528786B1 (fr) | 1986-12-26 |
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Family Applications (1)
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