FR2886607A1 - Power steering control unit for motor vehicle, has hydraulic reaction device comprising balls stressed by pressure and movably guided by cylindrical borings along direction of movement which does not cut rotation axis of control parts - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un élément de commande pour une directionThe present invention relates to a control element for a steering
assistée du type comprenant une première pièce de commande montée de façon à pouvoir tourner autour d'un axe de a type comprising a first control part mounted so as to be rotatable about an axis of
rotation, une deuxième pièce de commande montée de façon à pouvoir tourner autour de l'axe de rotation et mobile en rotation par rapport à la première pièce de commande, où une section de passage pour un liquide hydraulique peut être modifiée par une torsion de la deuxième pièce de commande par rapport à la première pièce de commande, et comprenant un dispositif de réaction hydraulique comportant au moins un élément actionneur sollicité par la pression et guidé de façon mobile, par un guidage, essentiellement le long d'une droite. rotation, a second control member rotatably mounted about the axis of rotation and rotatable relative to the first control member, wherein a passage section for a hydraulic liquid can be modified by a twist of the second control member with respect to the first control part, and comprising a hydraulic reaction device comprising at least one actuator element urged by the pressure and guided in a mobile manner, by a guide, essentially along a straight line.
Le document DE 102 54 688 B3 décrit une direction assistée hydraulique pour des véhicules automobiles, direction assistée dans laquelle est configurée une servovalve se présentant sous la forme d'un dispositif coulissant rotatif. La servovalve, en tant qu'élément de commande hydraulique, comprend une pièce de commande intérieure et une pièce de commande extérieure qui sont montées, respectivement, de façon à pouvoir tourner autour d'un axe de rotation commun, où la pièce de commande intérieure peut être en torsion par rapport à la pièce de commande extérieure, pour libérer un passage de section variable, pour un liquide hydraulique. En outre, on décrit un dispositif de réaction dans lequel des billes sont guidées dans des perçages - partiellement cylindriques - de la pièce de commande extérieure et, dans le cas d'une sollicitation par la pression hydraulique, ces billes agissent en coopération avec une surface active correspondante de la pièce de commande intérieure, où un couple est produit, au total, entre la pièce de commande extérieure et la pièce de commande intérieure. Ici, la direction de mouvement ou l'axe de symétrie du guidage cylindrique des billes est orienté(e) de manière telle, qu'il ou elle coupe l'axe de rotation commun. Document DE 102 54 688 B3 discloses a hydraulic power steering for motor vehicles, power steering in which is configured a servovalve in the form of a rotary sliding device. The servovalve, as a hydraulic control element, comprises an inner control part and an external control part which are mounted, respectively, so as to be rotatable about a common axis of rotation, where the internal control part may be in torsion relative to the external control part, to release a passage of variable section, for a hydraulic fluid. In addition, there is described a reaction device in which balls are guided in bores - partially cylindrical - of the external control part and, in the case of a load by hydraulic pressure, these balls act in cooperation with a surface. corresponding active part of the internal control room, where a total of torque is generated between the external control part and the internal control part. Here, the direction of movement or the axis of symmetry of the cylindrical guide of the balls is oriented in such a way that it intersects the common axis of rotation.
Le but de l'invention est d'indiquer un élément de commande, pour une direction assistée, qui soit doté d'un dispositif de réaction ayant en particulier une longue durée de vie et qui soit particulièrement souple. The object of the invention is to indicate a control element, for a power steering, which is provided with a reaction device having in particular a long life and which is particularly flexible.
Ce but est atteint, conformément à l'invention, pour un élément de commande cité initialement, pour une direction assistée, ledit élément de commande étant caractérisé par le fait que la droite de mouvement de l'élément actionneur ne coupe pas l'axe de rotation. This object is achieved, according to the invention, for a control element mentioned initially, for a power steering, said control element being characterized in that the movement line of the actuating element does not intersect the axis of rotation.
Grâce à la disposition tridimensionnelle, conforme à l'invention, de l'élément actionneur, du guidage et de l'axe de rotation, il est possible, de manière simple, qu'un couple particulièrement important soit produit entre la pièce de commande intérieure et la pièce de commande extérieure, dans le cas d'une sollicitation hydraulique donnée, par la pression, et dans le cas d'un diamètre donné de l'élément actionneur. En outre, en procédant ainsi, une usure de l'élément actionneur, due au frottement, et des zones d'attaque correspondantes de l'élément actionneur, peut être réduite par rapport à l'état actuel de la technique, étant donné qu'il n'apparaît que des petits composants transversaux ou même aucun composant transversal de la force exercée par l'élément actionneur. Thanks to the three-dimensional arrangement according to the invention of the actuator element, the guide and the axis of rotation, it is possible, in a simple way, that a particularly important torque is produced between the internal control part. and the external control part, in the case of a given hydraulic stress, by the pressure, and in the case of a given diameter of the actuator element. In addition, by doing so, wear of the actuator element, due to friction, and corresponding driving zones of the actuator element, can be reduced compared to the state of the art, since only small transverse components or even any transverse component of the force exerted by the actuator element appear.
Dans une réalisation préférée d'un élément de commande conforme à l'invention, l'élément actionneur est de forme sphérique et. le guidage est un perçage au moins partiellement cylindrique. De ce fait, l'élément actionneur a de faibles pertes dues au frottement et peut être produit de manière simple. In a preferred embodiment of a control element according to the invention, the actuator element is of spherical shape and. the guide is an at least partially cylindrical bore. As a result, the actuator element has low friction losses and can be produced in a simple manner.
En outre, de préférence, une distance perpendiculaire, entre l'axe de rotation et la droite, correspond au moins à une valeur à peu près égale au quart d'un diamètre de la première pièce de commande. Ainsi, un couple important est garanti dans le cas d'une sollicitation hydraulique donnée du dispositif de réaction. In addition, preferably, a perpendicular distance between the axis of rotation and the straight line corresponds to at least a value approximately equal to a quarter of a diameter of the first control part. Thus, a large torque is guaranteed in the case of a given hydraulic bias of the reaction device.
En outre, de préférence, une rotation relative forcée de la première pièce de commande, par rapport à la deuxième pièce de commande, par l'élément actionneur, ne peut être déclenchée que dans une direction de rotation déterminée, où une rotation relative forcée, dans une direction opposée, peut être déclenchée par un deuxième élément actionneur. En procédant ainsi, on peut, de manière simple, appliquer un couple s'exerçant par réaction et pouvant être sélectionné dans les deux directions. Furthermore, preferably, a forced relative rotation of the first control member, with respect to the second control member, by the actuator element, can be triggered only in a determined rotational direction, where forced relative rotation, in an opposite direction, can be triggered by a second actuator element. By doing so, it is possible, in a simple manner, to apply a reaction-driven torque that can be selected in both directions.
D'autres avantages et caractéristiques d'un élément de commande conforme à l'invention résultent de l'exemple de réalisation décrit par la suite, et des revendications dépendantes. Other advantages and characteristics of a control element according to the invention result from the embodiment example described below, and dependent claims.
Par la suite, on décrit et on explique de façon plus détaillée, à l'aide des dessins annexés, un exemple de réalisation préféré d'un élément de commande conforme à l'invention. Next, a preferred embodiment of a control element according to the invention will be described and explained in greater detail with the help of the accompanying drawings.
La figure 1 montre une vue schématique, en coupe, d'un élément de commande selon l'état actuel de la technique. Figure 1 shows a schematic sectional view of a control element according to the current state of the art.
La figure 2 montre une vue schématisée, en coupe, de l'élément de commande de la figure 1 suivant la ligne A-A. Figure 2 shows a schematic sectional view of the control element of Figure 1 along the line A-A.
La figure 3 montre une vue en coupe, 10 correspondant à la figure 2, d'un élément de commande conforme à l'invention. Figure 3 shows a sectional view, corresponding to Figure 2, of a control element according to the invention.
L'élément de commande représenté sur la figure 1 est connu d'après le document DE 102 54 688 B3 qui est intégré ici en faisant référence à l'étendue de la totalité de la divulgation de ce document. The control element shown in Figure 1 is known from DE 102 54 688 B3 which is incorporated herein by reference to the scope of the entire disclosure of this document.
L'élément de commande 1 correspondant à l'état actuel de la technique comprend une première pièce de commande 5 et une deuxième pièce de commande 3 qui sont montées sur le carter, de façon à pouvoir tourner autour d'un axe de rotation 30, par un roulement à billes 4. La première pièce de commande 5 peut tourner par rapport à la deuxième pièce de commande 3, autour de l'axe de rotation 30, où une barre de torsion élastique 6 qui, au moyen d'une goupille fendue 7, est reliée à la première pièce de commande 5 et, au moyen d'une autre goupille fendue 8, à la deuxième pièce de commande 3, déclenche une force réagissant élastiquement, dans le cas d'une torsion à partir d'une position initiale. Au cours de la torsion relative des pièces de commande 3, 5, à partir de la position initiale, une section de passage croissante pour un liquide hydraulique, est libérée au moyen de perçages et de fraisages correspondants 12 des pièces de commande 3, 5, grâce à quoi un élément à cylindre et à piston (non représenté) est actionné pour l'assistance de force d'une crémaillère 11 de la direction assistée. La crémaillère 11 est en outre engrenée par une denture 10 d'un pignon 9, denture qui est configurée sur la deuxième pièce de commande 3 et permet une sollicitation de force manuelle de la crémaillère, par un utilisateur. Ici, un volant non représenté est relié, fixe en rotation, à la pièce de commande intérieure 5. The control element 1 corresponding to the current state of the art comprises a first control part 5 and a second control part 3 which are mounted on the housing, so as to be able to rotate about an axis of rotation 30, by a ball bearing 4. The first control part 5 can rotate relative to the second control part 3, about the axis of rotation 30, where an elastic torsion bar 6 which, by means of a cotter pin 7, is connected to the first control part 5 and, by means of another cotter pin 8, to the second control part 3, triggers an elastically responsive force, in the case of a twist from a position initial. During the relative torsion of the control parts 3, 5, from the initial position, an increasing passage section for a hydraulic liquid is released by means of corresponding bores and millings 12 of the control parts 3, 5, whereby a cylinder and piston member (not shown) is actuated for the power assist of a rack 11 of the power steering. The rack 11 is further intermeshed by a toothing 10 of a pinion 9, a toothing which is configured on the second control part 3 and allows a manual force load of the rack, by a user. Here, a not shown flywheel is connected, fixed in rotation, to the inner control part 5.
Un dispositif de réaction 20 comprend deux jeux d'éléments actionneurs 21 qui sont configurés, respectivement, comme des billes et sont guidés dans des perçages cylindriques 22. Les perçages 22 sont disposés dans une paroi de la deuxième pièce de commande 3 et, par leurs axes de symétrie qui sont en même temps des droites de mouvement 31 des éléments actionneurs 21, coïncident perpendiculairement avec l'axe de rotation 30. Ainsi, la direction de mouvement des éléments actionneurs 21 de forme sphérique, qui ne présente qu'un seul degré de liberté, est alignée précisément sur l'axe de rotation 30 (état actuel de la technique) . A reaction device 20 comprises two sets of actuating elements 21 which are respectively configured as balls and are guided in cylindrical bores 22. The bores 22 are arranged in a wall of the second control part 3 and, by their axes of symmetry which are at the same time movement lines 31 of the actuating elements 21, coincide perpendicularly with the axis of rotation 30. Thus, the direction of movement of the actuator elements 21 of spherical shape, which has only one degree of freedom, is aligned precisely on the axis of rotation 30 (current state of the art).
Lors d'une sollicitation par la pression d'un liquide hydraulique, les éléments actionneurs 21 sont déplacés vers l'intérieur, sur la première pièce de commande 5 où, avec des surfaces actives 28 formées en conséquence, ils agissent en coopération sur la circonférence extérieure de la première pièce de commande 5, ce qui entraîne une déviation de la force et une sollicitation par un couple de la première pièce de commande 5, par rapport à la deuxième pièce de commande 3. When a pressure is applied by a hydraulic fluid, the actuator elements 21 are moved inwards on the first control part 5 where, with active surfaces 28 formed accordingly, they act in cooperation on the circumference outside of the first control part 5, which results in a deviation of the force and a biasing by a torque of the first control part 5, relative to the second control part 3.
Les surfaces actives 28 sont configurées ici de manière asymétrique (ligne en pointillé de la figure 2), où un premier jeu d'éléments actionneurs 20a déclenche une sollicitation de couple dans une première direction, et un deuxième jeu d'éléments actionneurs 20b déclenche une sollicitation de couple correspondante dans la direction opposée. Le liquide hydraulique peut être dirigé, au choix, sur le premier jeu 20a ou sur le deuxième jeu 20b d'éléments actionneurs, où une délimitation hydraulique des deux jeux d'éléments actionneurs est réalisée à l'aide de joints 25 et d'espaces annulaires 23, 24. The active surfaces 28 are here configured asymmetrically (dashed line of FIG. 2), where a first set of actuator elements 20a triggers a torque bias in a first direction, and a second set of actuator elements 20b triggers a corresponding torque solicitation in the opposite direction. The hydraulic fluid can be directed, optionally, on the first set 20a or on the second set 20b of actuator elements, where a hydraulic delimitation of the two sets of actuator elements is carried out using seals 25 and spaces rings 23, 24.
La vue schématique en coupe - représentée sur la figure 2 - de l'élément de commande de la figure 1, suivant la ligne A-A, montre un agencement, selon l'état actuel de la technique, dans lequel le guidage 22, par son axe de symétrie, coïncide exactement avec l'axe de rotation 30. D'après la figure 2, on voit nettement, concernant la sollicitation de force de la surface active 28 qui peut être formée en étant arrondie, ou bien aussi, être constituée de surfaces droites angulaires, que seulement une composante partielle de la force agissant dans la direction de mouvement 31 de l'élément actionneur 21, produit un couple entre les pièces de commande 3, 5. Une autre composante agit perpendiculairement à la paroi du guidage 22 et cela signifie par conséquent une usure des matériaux et des pertes dues au frottement. De ce fait, une pression élevée est, d'une part, nécessaire sur l'élément actionneur 21 et, d'autre part, il se produit une usure importante, par frottement, sur la surface active 28 et sur les billes 21 ainsi que sur la paroi du guidage 22. En particulier, une usure des billes 21, dans la paroi de guidage ou bien une usure par frottement de la surface des billes provoque, avec le temps, un jeu plus important des billes 21 dans le guidage 22 et, par conséquent, une perte de pression du liquide hydraulique. The diagrammatic sectional view - shown in FIG. 2 - of the control element of FIG. 1, along the line AA, shows an arrangement, according to the state of the art, in which the guide 22, by its axis symmetry, exactly coincides with the axis of rotation 30. From Figure 2, it is clearly seen, regarding the force of force of the active surface 28 which can be formed by being rounded, or also be constituted by surfaces angular straight lines, that only a partial component of the force acting in the direction of movement 31 of the actuator element 21, produces a torque between the control parts 3, 5. Another component acts perpendicularly to the wall of the guide 22 and this therefore means material wear and losses due to friction. Therefore, a high pressure is, on the one hand, necessary on the actuating element 21 and, on the other hand, there is a significant wear, by friction, on the active surface 28 and on the balls 21 as well as on the wall of the guide 22. In particular, wear of the balls 21 in the guide wall or frictional wear of the surface of the balls causes, with time, greater play of the balls 21 in the guide 22 and therefore, a loss of pressure of the hydraulic fluid.
Le perfectionnement conforme à l'invention du dispositif décrit précédemment est visible d'après la figure 3. Ici, le perçage de guidage 22 est décalé, parallèlement à l'axe de rotation, de la distance perpendiculaire d par rapport à la direction de mouvement 31. La direction de mouvement 31 de l'élément actionneur 21 ne coïncide plus à présent avec l'axe de rotation 30. De ce fait, dans le cas d'une sollicitation de force identique de l'élément actionneur 21, on peut obtenir un couple nettement plus important, entre les pièces de commande 3, 5. En outre, la composante de force, qui ne produit aucun couple entre les pièces de commande 3, 5, est négligeable, de sorte que le frottement, entre l'élément actionneur 21 et la surface active 28, dans le cas d'un couple donné, est également extrêmement réduit. The improvement according to the invention of the device described above is visible from Figure 3. Here, the guide bore 22 is offset, parallel to the axis of rotation, the perpendicular distance d with respect to the direction of movement 31. The movement direction 31 of the actuator element 21 no longer coincides with the axis of rotation 30. As a result, in the case of an identical force biasing of the actuator element 21, it is possible to obtain a much larger torque between the control parts 3, 5. In addition, the force component, which produces no torque between the control parts 3, 5, is negligible, so that the friction, between the element actuator 21 and the active surface 28, in the case of a given torque, is also extremely reduced.
Par conséquent, il est en principe possible, par rapport à l'état actuel de la technique, que les éléments actionneurs ne soient pas des billes, mais soient dirigés dans les guidages 22, par exemple en ayant une paroi partiellement cylindrique. Cela entraîne une meilleure étanchéité et une durée de vie plus longue, par rapport au liquide hydraulique. Therefore, it is in principle possible, compared to the state of the art, that the actuator elements are not balls, but are directed in the guides 22, for example having a partially cylindrical wall. This results in a better seal and a longer life compared to the hydraulic fluid.
Concernant la représentation schématique selon la figure 3, la distance perpendiculaire d de la direction de mouvement 31, par rapport à l'axe de rotation 30, correspond à peu près à la moitié du diamètre commande intérieure temps que l'élément actionneur 21 s'applique sur le bord extérieur intérieure 5, dans par rapport à améliorations très l'état actuel de la technique, peuvent déjà être obtenues dans le cas d'un plus faible décalage des guidages 22, par rapport à une position coïncidant avec l'axe de rotation, par exemple dans le cas d'un décalage parallèle égal à seulement un quart du diamètre de la pièce de commande intérieure 5. With regard to the schematic representation according to FIG. 3, the perpendicular distance d of the direction of movement 31, with respect to the axis of rotation 30, corresponds to approximately half of the internal control diameter time that the actuator element 21 Applies on the inner outer edge 5, in relation to very improvements the current state of the art, can already be obtained in the case of a smaller shift of the guides 22, with respect to a position coinciding with the axis of rotation, for example in the case of a parallel offset equal to only a quarter of the diameter of the inner control part 5.
de la première pièce de 5. Cela signifie en même de la pièce de commande une direction tangentielle sa circonférence. Des importantes, par rapport à of the first piece of 5. This means at the same time the control part a tangential direction its circumference. Important, compared to
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