FR2551524A1

FR2551524A1 - Soupape rotative et procede pour faconner une bague pour cette soupape

Info

Publication number: FR2551524A1
Application number: FR8412153A
Authority: FR
Inventors: Frederick John Adams
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1985-03-08
Also published as: IT1179763B; IT8467786A0; IT8467786A1; GB2144379B; FR2551524B1; GB8321219D0; US4588161A; DE3428727A1; GB2144379A

Abstract

A)SOUPAPE ROTATIVE ET PROCEDE POUR FACONNER UNE BAGUE POUR CETTE SOUPAPE. B)SOUPAPE CARACTERISEE EN CE QU'ELLE COMPREND UNE BAGUE1 MUNIE D'UN ALESAGE AXIAL2; DES PREMIERS MOYENS D'ORIFICE5 DESTINES A ASSURER LE BRANCHEMENT A UNE ALIMENTATION DE FLUIDE SOUS PRESSION; DES SECONDS MOYENS D'ORIFICE6A, 6B DESTINES A ASSURER LE BRANCHEMENT AVEC LES MOYENS D'ASSISTANCE DE PUISSANCE; DES TROISIEMES MOYENS D'ORIFICE7 DESTINES A ASSURER LE BRANCHEMENT A UN RESERVOIR D'ECHAPPEMENT; UN ROTOR MONTE DANS L'ALESAGE DE LA BAGUE, CE ROTOR COMPORTANT DES ZONES DE DISTRIBUTION DE FLUIDE DONT LE DEPLACEMENT, PENDANT LA ROTATION RELATIVE ENTRE LE ROTOR ET LA BAGUE, DETERMINE LE DEBIT DE FLUIDE ENTRE LES MOYENS D'ORIFICE POUR COMMANDER LA MANOEUVRE DES MOYENS D'ASSISTANCE DE PUISSANCE. C)L'INVENTION CONCERNE UNE SOUPAPE ROTATIVE ET UN PROCEDE POUR FACONNER UNE BAGUE POUR CETTE SOUPAPE.

Description

* 1 Soupape rotative et procédé pour façonner une bague

pour cette soupape ".

L'invention concerne une soupape rotative 5 et un procédé pour façonner une bague pour cette soupape.

L'invention concerne essentiellement les soupapes rotatives du type utilisé pour commander un fluide (généralement hydraulique) destiné aux moyens d'assistance de

puissance d'un engrenage de direction assistée.

Les soupapes rotatives pour engrenages de direction assistée sont bien connues de l'industrie automobile et comprennent classiquement un rotor monté dans l'alésage d'un manchon de telle manière que, pendant une manoeuvre de direction, le rotor et la bague tournent 15 l'un par rapport à l'autre, en réglant ainsi les orifices de commande de la soupape pour diriger le fluide arrivant aux moyens d'assistance ou partant de ceux-ci, de manière à assister convenablement en puissance la manoeuvre de direction Les moyens d'assistance de puissance se présentent généralement sous la forme d'un dispositif de cylindre et piston à double action incorporé à l'engrenage

de direction.

On trouvera des exemples de soupapes rotatives du type mentionné cidessus dans les Brevets Britan25 niques NO 391 775; 476 590 et 1 356 172, et dans les Brevets U S A n O 1 947 973; 2 328 312; 1 657 412 et 1 773 794 Dans chacun de ces exemples, le débit de fluide

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à travers la soupape est obtenu en utilisant, sur le rotor, des zones de distribution qui se déplacent au cours de la rotation relative mentionnée ci-dessus, pour déterminer le débit de fluide entre les orifices des soupapes, ces orifices étant reliés à l'alimentation de fluide sous pression, aux moyens d'assistance de puissance, et au réservoir d'échappement (retour basse pression) Dès les années 1930, la structure de la bague la plus couramment utilisée a été celle constituée par un réseau de cavités 10 borgnes axiales réparties sur la périphérie de l'alésage

intérieur de la bague Cependant, bien qu'elle soit efficace et fiable en cours de fonctionnement, cette conception de bague présente deux inconvénients importants.

Tout d'abord la forme de la bague ne se 15 prête pas d'elle-même à une fabrication économique en grande série, car il faut, soit prévoir plusieurs étapes de montage si la bague est réalisée en deux ou trois parties comme indiqué dans les spécifications des Brevets Britanniques n 476 590 et U S A n 1 947 973, soit met20 tre en oeuvre des outillages d'usinage spéciaux et chers, si la bague est réalisée d'une seule pièce, comme indiqué dans les Brevets U S A n 2 328 312 et Britannique

n 1 356 172.

En second lieu, l'utilisation des cavités 25 borgnes axiales nécessite une bague relativement grande et un grand carter correspondant pour loger la bague et le rotor Cela est incompatible avec la nécessité de réaliser, dans les véhicules modernes, des engrenages de

direction compacts et de petite taille.

l'invention a pour but de remédier à ces inconvénients mentionnés cidessus, en créant une soupape pour engrenage de direction assistée, ainsi qu'un procédé de fabrication de cette soupape, permettant intrinsèquement d'obtenir une fabrication économique d'un ensemble 35 de soupape très compact, ne perdant rien en rendement ou

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* 3

en fiabilité par rapport aux soupapes rotatives pour engrenages de direction assistée selon l'art antérieur.

A cet effet, l'invention concerne une soupape rotative pour commander le débit de fluide ali5 mentant les moyens d'assistance de puissance d'un engrenage de direction assistée, soupape caractérisée en ce qu'elle comprend une bague munie d'un alésage axial; des premiers moyens d'orifice destinés à assurer le branchement à une alimentation de fluide sous pression; des 10 seconds moyens d'orifice destinés à assurer le branchement avec les moyens d'assistance de puissance; des troisièmes moyens d'orifice destinés à assurer le branchement à un réservoir d'échappement; un rotor monté dans l'alésage de la bague, ce rotor comportant des zones 15 de distribution de fluide dont le déplacement, pendant la rotation relative entre le rotor et la bague, détermine le débit de fluide entre les moyens d'orifice pour commander la manoeuvre des moyens d'assistance de puissance; l'un au moins des moyens d'orifice comprenant des 20 moyens de fente formés axialement dans l'alésage de la bague, une extrémité de ces moyens de fente se terminant à l'intérieur de l'alésage et l'autre extrémité débouchant

dans une face d'extrémité radiale de la bague.

La caractéristique importante de l'inven25 tion selon laquelle les moyens de fente axiale débouchent dans une face d'extrémité de la bague, permet de fabriquer ces moyens de fente par des techniques d'usinage ou autres relativement bon marché, en évitant la nécessité, comme dans les bagues selon l'art antérieur, de former les cavités intérieures borgnes dans celles-ci Cela permet de réaliser la bague de soupape sous la forme d'un élément d'une seule pièce, par des opérations d'usinage relativement bon marché On remarquera que tous les moyens d'orifice de la bague de soupape ne doivent pas nécessai35 rement se présenter sous la forme des moyens de fente axiale, et que, par suite, un ou plusieurs de ces orifices peuvent être constitués par un passage traversant radialement la paroi de la bague Ce passage ou ces passages peuvent encore être simplement formés par alésage, forage ou autre technique d'usinage classique. De plus, la caractéristique de l'invention selon laquelle les moyens de fente axiale allongée débouchent dans la face d'extrémité de la bague, conduit d'ellemême à une forme de bague à longueur axiale rela10 tivement courte, car le débit de fluide entrant ou sortant par l'orifice formé par les moyens de fente, peut passer par la face latérale de la bague De cette manière, la conception de la bague peut éviter la longueur axiale supplémentaire qui, dans les conceptions classiques (à cavités axiales fermées aux deux extrémités de la bague), nécessite de prévoir une communication de fluide avec ces

cavités par des passages débouchant dans la surface cylindrique extérieure de la bague.

Lorsque l'un des moyens d'orifice com20 prend un passage traversant radialement la paroi de la bague, ce passage peut former les bords de commande de l'alésage, ces bords de commande pouvant être axiaux et rectilignes de manière à coopérer avec les zones de distribution du débit de fluide de commande à travers ces moyens d'orifice En conservant à l'esprit cette dernière caractéristique, le passage peut être réalisé sous forme rectangulaire, par exemple par fraisage, de façon qu'une paire de côtés opposés du rectangle forment les bords de

commande de l'alésage, parfaitement parallèles à l'axe 30 de la bague.

De préférence, le premier dispositif d'orifice destiné a assurer le branchement de l'alimentation de fluide sous pression, se présente sous la forme rectangulaire ci-dessus, les bords de commande de cet ori35 fice permettant de s'assurer que le fluide sous pression

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est dirigé avec la précision et l'efficacité convenables pendant l'utilisation de la soupape, quel que soit le type, à centre ouvert ou à centre fermé, de cette soupape bien connue de l'art antérieur Lorsqu'un orifice de la bague ou du rotor est simplement destiné à permettre l'entrée ou la sortie du fluide, sans que des bords de commande lui soient associés, cet orifice peut être constitue par un simple trou percé dans la paroi de la bague ou

dans le rotor.

Les moyens de fente peuvent avoir une profondeur parfaitement constante sur la majeure partie de la longueur axiale de la bague, à l'intérieur de l'alésage Dans une telle forme de réalisation, il est vraisemblable que l'extrémité des moyens de fente se ter15 minant a l'intérieur de l'alésage, doit être amenee au rayon pour former un passage de sortie de l'outil de coupe ayant servi à former la fente En variante, la profondeur de la fente peut diminuer, lorsqu'on avance axialement le long de l'alésage, dans la direction partant de la face 20 d'extrémité dans laquelle débouche cette fente Cette diminution progressive de profondeur peut donner à la base de la fente un profil courbe sur sa longueur axiale, mais de préférence cette base est rectiligne de manière à pouvoir être inclinée par rapport à l'axe de de la bague. 25 Les soupapes rotatives classiques sont à centre ouvert neutre ou à centre fermé, de sorte que la relative du rotor et de la bague dans l'un ou l'autre sens à partir de cette position neutre, dirige le fluide, suivant les besoins, pour entraîner les moyens d'assis30 tance de puissance dans le sens convenable de manière à assister la manoeuvre de direction Pour obtenir cette fonction, il est classique de disposer les moyens d'orifice symétriquement autour de la circonférence de la bague de soupape, et d'utiliser de préférence deux fentes 35 axiales situées dans les cotés diamétralement opposés de l'alésage Ces deux fentes peuvent déboucher dans une

face d'extrémité commune de la bague ou dans chacune des deux faces d'extrémités axialement opposées de la bague.

La disposition ci-dessus dans laquelle la profondeur des moyens de fente diminue, lorsqu'on avance axialement le long du trou dans une direction partant de la face d'extrémité dans laquelle débouche la fente, conduit d'elle-même a un procédé particulièrement avantageux et pratique de formation de la bague Ce pro10 cédé consiste à utiliser une pièce à usiner tubulaire axiale à partir de laquelle on forme la bague, et à usiner la fente en ligne droite dans une longueur d'extrémité partielle du trou de la pièce à usiner, de façon que cet usinage soit incliné par rapport à l'axe de la pièce à usiner, et que la profondeur de la fente obtenue diminue, lorsqu'on avance axialement en partant d'une face d'extrémité de la pièce à usiner pour pénétrer dans

le trou de celle-ci.

L'opération d'usinage rectiligne se fait 20 convenablement par une technique de fraisage, dans laquelle les dents de la fraise voient leur taille augmenter progressivement pour couper les moyens de fente aux dimensions et au profil requis par une passe rectiligne unique de l'outil sur la pièce à usiner Dans la construc25 tion mentionnée ci-dessus, dans laquelle deux fentes sont situées dans des côtés diamétralement opposés du trou, pour déboucher chacun dans l'une des faces d'extrémité opposées de la bague, il est préférable que les deux fentes soient rectilignes et inclinées exactement du même 30 angle par rapport à l'axe de la bague, ces deux fentes

étant parfaitement parallèles l'une à l'autre.

Cette dernière conception se prête d'ellemême à une application simple et pratique de la technique de fraisage indiquée ci-dessus pour former la bague, cette 35 technique permettant d'usiner d'une façon rectiligne les deux fentes, simultanément ou consécutivement, par une opération d'usinage unique Cette solution peut encore se mettre en oeuvre en utilisant une fraise rectiligne portant deux ensembles de dents de tailles progressive5 ment croissantes, chacun de ces ensembles correspondant à une fente, et en faisant passer l'outil à travers le trou de la bague pour couper convenablement, en une

seule passe, les fentes respectives.

Un ou plusieurs des moyens de fente peu10 vent être formés par au moins deux fentes parfaitement parallèles et adjacentes formées de la même manière Cela présente l'avantage de fournir au rotor une surface de

support se situant dans la zone du trou, comprise circulairement entre deux fentes adjacentes.

L'un au moins des moyens de fente forme généralement, dans le trou, des bords de commande rectilignes axiaux qui coopèrent avec les zones de distribution du rotor pour contrôler le débit de fluide traversant les moyens d'orifice comprenant ces moyens de fente. 20 Bien que les moyens de fente puissent être réalisés par fraisage comme décrit ci-dessus, on peut également envisager d'autres procédés de formation tels que des techniques d'étincelage, de meulage, de mise en forme, et éventuellement de polissage de finition La bague peut 25 également être formé par un procédé de moulage ou de frittage. Un avantage particulier de l'invention est que la bague peut être réalisée sous la forme d'un élément d'une seule pièce (sauf, évidemment, pour les moyens d'étanchéité et de support qui sont classiquement appliqués à la bague) On remarquera cependant que la bague peut faire partie intégrante d'un arbre, ou être fixée à un arbre destiné à faire partie d'un engrenage de direction On remarquera également que chacun des pre35 mier, second et troisième moyen d'orifice peut être constitué d'un ou plusieurs orifices séparés ménagés dans la bague, et également qu'un ou plusieurs des moyens d'orifice peut être constitué d'un ou plusieurs orifices séparés ménagés dans le rotor et communiquant avec des moyens de passage traversant le rotor. L'invention sera décrite en détail en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une forme de soupape rotative construite selon l'inven10 tion, et représente une soupape montée dans un carter pour être utilisée dans un engrenage de direction assistée; la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une partie d'un ensemble de rotor et de la bague sembla15 ble à celui de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe radiale de l'ensemble de rotor et de la bague de la figure 2, et illustre une variante possible des zones de distribution du rotor; la figure 4 est un développement à plat de l'ensemble de rotor et de la bague de la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe axiale d'une partie de la bague de la figure 2 et illustre une variante de forme des moyens de fente de cette bague; la figure 6 est une vue en coupe axiale d'une autre forme de soupape rotative construite selon l'invention; la figure 7 est un développement à plat de la bague et du rotor de la soupape de la figure 6; la figure 8 est une vue en coupe axiale d'un engrenage de direction assistée typique incorporant une soupape rotative analogue à celle représentée sur la figure 6; la figure 9 est une vue en coupe axiale 35 d'une variante de la bague destinée à être utilisée dans une soupape rotative construite selon l'invention, dans laquelle des moyens de fente diamétralement opposés sont susceptibles d'être coupés rectilignement par une opération d'usinage unique; la figure 10 est une vue d'extrémité de la bague de la figure 9; la figure 11 est un développement à plat de la bague de la figure 9 et illustre les positions relatives des moyens d'orifice de la bague et des zones de distribution d'un rotor destiné à venir se loger dans la bague, les moyens de fente de la figure 11 comprenant une variante possible constituée de deux fentes parallèles séparées; la figure 12 est une vue en coupe radia15 le de la bague représentée sur la figure 11 et d'un rotor logé dans celle-ci, cette figure illustrant en particulier la variante de disposition des fentes; la figure 13 est un développement à plat de la bague et du rotor d'une soupape rotative construite 20 selon l'invention, et illustre une variante de disposition des zones de distribution du rotor pour répartir axialement les surfaces de support du rotor dans le trou de la bague; et la figure 14 est une vue en coupe 25 axiale d'une autre forme typique d'engrenage de direction de véhicule comprenant une soupape rotative construite selon l'invention, dans laquelle la bague de soupape fait

corps avec un arbre à vis sans fin de l'engrenage.

La soupape rotative de la disposition de 30 la figure 1 comporte une bague 1 munie d'un alésage cylindrique 2 Dans l'alésage cylindrique 2 se monte un rotor 3 muni d'un réseau circulairement espacé de zones de distribution rectangulaires 4 La bague 1 comporte des premiers moyens d'orifice 5 destines 'a se brancher à 35 une alimentation de fluide sous pression, des seconds _ moyens d'orifice 6 a, 6 b, destines à se brancher aux moyens d'assistance de puissance de l'engrenage de direction, et des troisièmes moyens d'orifice 7 destinés à se brancher à un réservoir d'échappement (parfois appelé dans l'art antérieur "retour basse pression") Dans le présent exemple, les premiers moyens d'orifice 5 sont formés dans chaque cas par un passage à section rectangulaire traversant radialement l'épaisseur de la paroi de la bague 2 pour déboucher dans une cavité annulaire 8 à 10 l'extérieur de la bague Les seconds moyens d'orifice Sa, 6 b comprennent dans chaque cas un alésage traversant

radialement la paroi de la bague.

Classiquement, les moyens d'assistance de puissance se présentent sous la forme d'un dispositif de 15 cylindre et piston à double action incorporé dans l'engrenage de direction de telle manière que la pression de fluide soit dirigée vers l'un ou l'autre côté du dispositif, tandis que l'autre côté se trouve en échappement, de manière à déplacer convenablement le dispositif de 20 cylindre et piston pour assister la manoeuvre de direction; par suite, on utilise au moins deux orifices 6 a et 6 b communiquant chacun avec l'une de deux cavités annulaires axialement espacées 9 et 10 ménagées dans la surface extérieure de la bague de soupape Cette bague de 25 soupape est montée en rotation dans un trou cylindrique

11 d'un carter 12 faisant partie de l'engrenage de direction.

Le rotor 3 comporte un arbre 13 sortant du carter 12 et destiné à tourner en réponse à un signal 30 d'entrée de direction La bague 1 est solidaire d'une jupe 14 permettant de la monter, par des broches 15, pour qu'elle tourne avec un arbre de direction 16 (pouvant être relié au pignon dans le cas d'un engrenage de direction à pignon et crémaillère, ou à la vis sans fin dans 35 le cas d'un engrenage de direction à écrou et vis sans ll 1 1 fin), de façon que la rotation de l'arbre 16 donne une

sortie de direction provenant de l'engrenage.

Un accouplement élastique 17 est prévu entre le rotor 3 et l'arbre 16 L'accouplement 17 se présente convenablement sous la forme d'une barre de torsion et permet la rotation relative entre le rotor 3 et l'arbre 16 (et par conséquent la bague 1) en réponse à une manoeuvre de direction, cette rotation relative entre les zones de distribution 4 et les orifices de la 10 bague 1 étant destinée à commander le débit de fluide

arrivant et partant du dispositif d'assistance de puissance à cylindre et piston.

Les troisièmes moyens d'orifice de la bague se présentent sous la forme d'une ou plusieurs fen15 tes axiales 7 formées dans l'alésage de la bague 1 de façon qu'une extrémité 18 de la fente soit fermée et se termine à l'intérieur de l'alésage, tandis que l'autre extrémité débouche dans une face d'extrémité radiale 19 de la bague (figure 2) Le carter 12 comporte un orifice 20 d'alimentation de fluide sous pression 20 en communication permanente avec la cavité annulaire 8; un orifice 21 en communication permanente avec la cavité annulaire 9, et un orifice 22 en communication permanente avec la cavité 10 Ces orifices 21 et 22 communiquent avec les côtés opposés des moyens d'assistance de puissance, cette communication se faisant de manière classique, tandis qu'un orifice 23 du carter 12 assure le retour basse

pression au réservoir.

L'orifice 23 est en communication perma30 nente avec une chambre d'échappement 24 formée entre la face d'extrémité 19 de la bague et des joints d'étanchéité annulaires 25 à l'intérieur desquels tourne l'arbre 13; les fentes axiales 7 débouchent dans la chambre 24 de manière à être en communication permanente avec l'échappement Les cavités 8 à 10 et la chambre 24 sont

scellées par des Joints annulaires 26 de la bague permettant de monter celui-ci en rotation dans le carter.

On décrira plus en détail ci-après la disposition des

orifices 5 à 7 et des zones de distribution 4.

Cependant, il apparaît sur la figure 1 que la disposition des moyens d'orifice 7 se présentant sous la forme d'une fente axiale débouchant dans la face d'extrémité 19 de la bague (et par conséquent dans la chambre 24 et le retour), supprime la nécessité de pré10 voir une cavité annulaire supplémentaire à l'extérieur de la bague, comme cela serait nécessaire si les troisièmes moyens d'orifice 7 se présentaient sous la forme d'un passage traversant l'épaisseur de paroi de la bague (semblable aux passages 6 a, 6 b) comme dans la pratique 15 courante La disposition préférée, représentée sur la figure 1, permet ainsi à la bague de soupape d'avoir une longueur axiale inférieure à celle qui serait normalement nécessaire. La soupape rotative représentée sur la 20 figure 2 est exactement la même que celle représentée sur la figure 1, la principale différence étant que les

moyens de fente axiaux 7 sont placés de manière à déboucher dans les faces d'extrémité opposées 27 de la bague.

Dans sa partie portant les zones de distribution 4, le 25 rotor 3 peut être de section générale carrée, comme indiqué sur la figure 3, de manière à obtenir quatre zones

de distribution formant chacune un méplat rectangulaire parfait 28 En variante, les zones de distribution peuvent se présenter sous la forme de cavités, comme indiqué 30 en 29, ce qui est bien connu des spécialistes de la question.

Les orifices de la soupape rotative des figures 2 et 3 sont disposés symétriquement par rapport à la circonférence de la bague, la soupape étant du type 35 à centre ouvert dans lequel, lorsqu'on est en position neutre (inactive), l'alimentation de fluide sous pression provenant d'une pompe hydraulique ou autre, passe librement à travers la soupape pour aller vers le retour basse pression ou le réservoir Cela est mieux représenté sur le développement à plat de la figure 4 dans lequel la bague comporte deux orifices rectangulaires diamétralement opposés 5 et deux fentes axiales diamétralement opposées 7, débouchant dans la même face d'extrémité 27

de la bague Les deux fentes 7 communiquent avec la con10 duites de retour 23, tandis que les deux orifices 5 communiquent avec la conduite de pression 20.

Dans la position neutre (représentée ici) chacune des quatre zones de distribution 28 relie circulairement un orifice de pression 5 à un orifice de fente 15 de retour 7 De plus, deux orifices 6 a communiquant avec la conduite 21 d'un côté des moyens d'assistance de puissance, et deux orifices 6 b communiquant avec la conduite 22 de l'autre côté des moyens d'assistance de puissance, sont en communication permanente, comme il convient, avec 20 chacune des zones de distribution 28, de façon que la soupape soit à la fois à centre ouvert, vers la pompe et à retour ouvert, vers les deux côtés des moyens d'assistance de puissance, lorsqu'elle se trouve en position neutre. Il apparaît sur la figure 4 que pendant le mouvement de rotation relatif entre le rotor 3 et la bague 1 dans un premier sens, le fluide sous pression est progressivement dirigé d'un côté des moyens d'assistance de puissance, tandis que l'autre côté est à l'échap30 pement, et qu'on obtient la situation inverse, lorsque la rotation relative du rotor et de la bague se fait dans l'autre sens, de sorte qu'on peut disposer de l'assistance de puissance pour assister la manoeuvre de direction

produisant la rotation relative ci-dessus.

Les orifices 5, 6 a et 6 b, les fentes 7 et les zones de distribution 28, peuvent être formés relativement simplement et à peu de frais par des techniques d'usinage classiques Dans la formation de ces différentes parties, on usine de préférence avec précision les bords de commande 29, 29 ' des orifices 5, des fentes 7 et des zones 28, ces bords s'étendant axialement parallèlement à l'axe de la bague; et c'est le mouvement des bords de commande 29 du rotor, se déplaçant circulairement par rapport aux bords de commande 29 ' de la bague, 10 qui commande le débit de fluide à travers les orifices et 24 (et par consequent vers les moyens d'assistance de puissance) La longueur axiale des bords de commande 29 des zones de distribution doit simplement être suffisante pour assurer un recouvrement axial convenable avec 15 les bords de commande associés 29 ' des orifices'5 et 7, mais il est préférable que les bords de commande 29

soient plus longs que nécessaire pour faciliter la fabrication des zones de distribution 28.

La bague 1 est un élément d'une seule 20 pièce qui peut être agglomére, fritté ou moulé pour former les moyens d'orifice sur place Le plus souvent cependant, la bague est obtenue, à partir d'une pièce cylindrique, par un usinage convenable permettant par exemple de percer les passages 6 a et 6 b sous la forme de sim25 ples trous, et de fraiser les orifices 5 dans leur forme à section rectangulaire convenable Les fentes 7 peuvent être formées avec précision, par exemple par un procédé d'érosion par étincelles ou étincelage, dans lequel l'extrémité 18 se termine par un flanc brutal comme indiqué sur la figure 2; en variante, l'extrémité fermée 18 de la fente 7 peut être arrondie ou taillée en pointe, comme indiqué sur la figure 1, pour former un passage de sortie d'un outil de mise en forme, de fraisage, ou de

meulage permettant de couper la fente par une opération 35 cyclique.

Dans chacune des dispositions des figures 1 et 2, la fente 7 présente une profondeur parfaitement constante dans la paroi de la bague, sur 1-a majeure partie de sa longueur axiale Cependant, dans la variante représentée sur la figure 5, les moyens de fente indiqués en 7 a ont une profondeur progressivement décroissante lorsqu'on avance axialement le long du trou 2 dans une direction partant de la face d'extrémité 27 dans laquelle

débouche la fente.

La fente 7 a est rectiligne et présente un fond plat incliné, comme indiqué par la ligne 30, par rapport à l'axe de la bague 1, de sorte que cette fente s'amincit progressivement à partir de son ouverture dans la face d'extrémité 27 o elle se termine à l'intérieur du trou 2 Cette configuration particulière des moyens de fente 7 a se prête d'elle-même à une technique de fabrication extrêmement pratique, selon laquelle les fentes 7 a sont simplement fraisées le long de la ligne 30 par une

passe unique d'une fraise rectiligne.

Les fentes à extrémité ouverte 7 ne se limitent pas nécessairement à une utilisation en orifices de retour basse pression; on peut par exemple envisager des configurations dans lesquelles un ensemble de fentes à extrémité ouverte, communiquant avec une face d'extré25 mité de la bague, peuvent former des orifices de retour basse pression, tandis qu'un second ensemble de fentes à extrémité ouverte, communiquant avec une face d'extrémité axiale opposée de la bague, peuvent assurer la communication avec un côté des moyens d'assistance de puis30 sance Une telle disposition est possible avec la soupape rotative représentée sur les figures 6 et 7, dans laquelle les passages 6 b ci-dessus sont remplacés par des fentes axiales 7 b formées de la même manière que les

fentes 7, mais débouchant dans la face d'extrémité opposée 35 19 de la bague Ces fentes 7 b communiquent avec une cham-

bre en communication permanente avec la conduite 22 d'un

côté des moyens d'assistance de puissance.

La figure 6 représente une variante possible dans laquelle un passage auxiliaire 31 assure la communication entre chaque fente 7 traversant radialement la paroi de la bague 1, et une cavité annulaire ménagée dans l'extérieur de la bague de soupape et destinée à assurer la communication avec la conduite de retour basse pression 23 Ces passages 31 (qui sontégalement indiqués 10 sur la figure 7) peuvent être prévus là o l'extrémité de la fente 7 dans la face 27 est fermée, par exemple par un support de roulement 32 du rotor (ce support bloquant le débit de fluide provenant de la fente 7, par le chemin

envisagé dans la disposition de la figure 4).

L'engrenage de direction illustré sur la figure 8 constitue un exemple d'utilisation d'une construction de soupape rotative semblable à celle décrite en se référant aux figures 6 et 7, dans laquelle on utilise deux ensembles de fentes à extrémité ouverte 7 et 20 7 b, débouchant chacune dans l'une des faces d'extrémité opposées de la bague, les fentes 7 d'un ensemble communiquant avec un passage auxiliaire 31 traversant la paroi de la bague 1 pour permettre le libre passage du débit de

fluide provenant de cette fente.

L'engrenage de direction de la figure 8 est généralement une forme classique d'engrenage à écrou et vis sans fin dans lequel un arbre de vis sans fin 16 entraine un ensemble de piston/écrou 33, lorsqu'on fait tourner la vis sans fin au moyen d'un arbre d'entrée 13, 30 les arbres 13 et 16 étant accouplés par une barre de torsion axiale 34 L'écrou 33 est denté et vient en prise avec un secteur denté 35 dont la rotation, en réponse au déplacement axial de l'écrou 33, fournit un signal de sortie de direction L'écrou 33 constitue un piston à

chambres de pression opposées 36, 37 de manière à cons-

tituer un dispositif d'assistance de puissance à cylindre et piston à double action dont l'alimentation en fluide hydraulique est commandée par la soupape rotative fonctionnant en réponse à la rotation relative entre la bague 1 et le rotor 3 monté de manière classique à l'extrémité

de l'arbre 18.

La bague 1 est montée de manière à tourner avec l'arbre à vis sans fin 16 et des passages 22 a sont prévus, à l'intérieur de cet accouplement, pour assurer la communication entre les extrémités ouvertes de l'ensemble de fentes 7 b et la chambre de piston 37 Le débit de fluide arrivant à la chambre 37 et partant de celle-ci passe donc par les passages 22 a et les fentes 7 b Le débit de fluide arrivant et partant de la chambre 15 de piston opposée 36 passe par des passages axiaux 38, 39 et 40 ménagés respectivement dans l'arbre à vis sans fin 16, dans le piston/écrou 33 et dans le rotor 3, et par un passage radial 21 a ménage dans le rotor 3 Le passage 21 a communique avec le passage 40 et le débit de 20 fluide arrivant et partant par ce passage est déterminé

par les orifices de commande de la soupape rotative.

les extrémités ouvertes des fentes de l'ensemble 7 communiquent, sans effet, avec une chambre annulaire 41 formée entre l'arbre 13 et le carter 12; 25 cette chambre 41 est en communication permanente (par les fentes 7 et le passage auxiliaire 31) avec le passage

de retour 23.

On remarquera sur la figure 8 que lorsqu'on utilise les ensembles axiaux de fentes 7 a et 7 b, 30 il suffit simplement de prévoir deux cavités annulaires espacées axialement dans la surface extérieure de la bague 1, l'une de ces cavités assurant une communication constante avec la conduite d'alimentation de fluide sous pression 20, et l'autre cavité assurant la communication 35 permanente avec la conduite de retour 23; par suite, la bague 1 peut avoir une longueur axiale relativement petite qui peut se traduire par une taille réduite de la soupape rotative et de son carter dans l'engrenage de direction. En général, les orifices d'une soupape rotative pour engrenage de direction assistée du type concerné par l'invention, sont disposés symétriquement et circulairement par rapport à la bague, de façon que la commande de fluide s'effectue de la même manière lors10 que le rotor et la bague tournent dans un sens ou dans l'autre, l'un par rapport à l'autre, à partir de la position neutre de la soupape En conservant cela à l'esprit, la bague de la soupape doit généralement comporter deux fentes axiales 7 c et 7 d (voir figures 9 et 10) ces 15 fentes étant situées dans des côtés diamétralement opposés du trou de la bague 2 pour se placer dans un plan

commun comprenant l'axe de celle-ci.

Chacune de ces deux fentes peut déboucher dans chacune de deux faces d'extrémité axialement oppo20 sées 19 et 27 de la bague, et présenter une forme parfaitement rectiligne avec un fond plat incliné comme indiqué sur la figure 9, de façon que la profondeur de chaque fente 7 c et 7 d diminue lorsqu'on avance axialement le long du trou 2 à partir de la face d'extrémité 19 ou 27 25 dans laquelle débouche cette fente Chacune des fentes 7 c et 7 d peut être formée par une technique de fraisage rectiligne le long de la ligne 30, de la même manière que dans le cas préalablement décrit en se référant à la

figure 5.

Cependant, la disposition particulière de la figure 9 dans laquelle les fentes 7 c et 7 d sont inclinées exactement du même angle par rapport à l'axe de la

bague et alignées parallèlement l'une à l'autre, conduit d'elle-même a fraiser rectilignement les fentes 7 c ou 7 d 35 simultanément ou consécutivement par une opération d'usi-

nage unique (en réduisant ainsi les temps et les coûts

de fabrication).

Le développement à plat de la bague représenté sur la figure 11 comprend une variante possible de la structure des fentes axiales à extrémité ouverte 7, selon laquelle chaque fente incorporée dans les formes de réalisation précédemment décrites, peut être effectivement remplacée par deux fentes formées de manière analogue et placées parallèlement l'une à côté de l'autre; 10 ces deux fentes adjacentes représentées en 7 e et 7 f sur les figures 11 et 12, forment des orifices de commande qui coopèrent avec le rotor 3 de la même manière que celle décrite ci-dessus, mais présentent l'avantage supplémentaire de former une surface de support 42 du rotor 15 3 dans la zone de l'alésage 2 comprise circulairement entre les deux fentes adjacentes 7 e et 7 f On remarquera évidemment que les fentes 7 e et 7 f peuvent être formées de la même façon que les fentes précédemment décrites

7, 7 a, 7 c ou 7 d.

Dans la variante représentée sur la figure 13 chacun des méplats ou chacune des cavités formant les zones de distribution 4 du rotor, est déplacé axialement par rapport aux deux zones de distribution 4 auxquelles il est adjacent, et entre lesquelles il se place périphé25 riquement Cette répartition en quinconce des zones de distribution 4 permet de décaler axialement, autour du trou, les surfaces de support, partiellement cylindriques, opposées, qui sont prévues entre le rotor et l'alésage 2 de la bague; on pense qu'on peut utiliser cette réparti30 tion axiale pour réduire la déformation de la bague et améliorer le support que forme l'alésage de manchon pour

le rotor.

Dans chacune des dispositions décrites ci-dessus, le bague est réalisée sous la forme d'un élé35 ment séparé dans la soupape rotative; cette disposition n'est absolument pas essentielle et, comme indiqué sur la figure 14, la bague la peut faire corps avec l'extrémité de l'arbre à vis sans fin 16 a d'un engrenage de direction assistée à écrou et vis sans fin ressemblant, 5 sous beaucoup d'aspects, à celui décrit en se référant

à la figure 8.

Dans la disposition de la figure 14, on n'utilise qu'un seul ensemble de fentes axiales 7 débouchant dans la face d'extrémité libre de la bague de sou10 pape la, tandis que dans la disposition de la figure 8, les fentes 7 b ont effectivement été remplacées par un trou 6 a qui assure la communication, à travers la paroi de la bague, entre la chambre de piston 37 et les zones

de distribution 4 du rotor 3.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

) Soupape rotative pour commander le débit de fluide alimentant les moyens d'assistance de puissance d'un engrenage de direction assistée, soupape 5 caractérisée en ce qu'elle comprend une bague ( 1) munie d'un alésage axial ( 2); des premiers moyens d'orifice ( 5) destines à assurer le branchement à une alimentation de fluide sous pression; des seconds moyens d'orifice ( 6 a, 6 b) destinés à assurer le branchement avec les moyens d'assistance de puissance; des troisièmes moyens d'orifice ( 7) destinés à assurer le branchement à un réservoir d'échappement; un rotor monté dans l'alésage de la bague, ce rotor comportant des zones de distribution de fluide dont le déplacement, pendant la rotation rela15 tive entre le rotor et la bague, détermine le débit de fluide entre les moyens d'orifice pour commander la manoeuvre des moyens d'assistance de puissance; l'un au moins des moyens d'orifice comprenant des moyens de fente formés axialement dans l'alésage de la bague, une extré20 mité de ces moyens de fente se terminant à l'intérieur de l'alésage et l'autre extrémité débouchant dans une face

d'extrémité radiale de la bague.

2 ) Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'un au moins des moyens d'orifice 25 est constitué par un passage traversant radialement la

paroi de la bague.

3 ) Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'un au moins des moyens d'orifice comprenant un passage traversant radialement la paroi de 30 la bague, forme des bords de commande rectilignes axiaux dans l'alésage de la bague, ces bords de commande coopérant avec les zones de distribution pour commander le

débit de fluide à travers les moyens d'orifice.

) Soupape selon la revendication 3, 35 caractérisée en ce que l'orifice de commande constitué par le passage traversant radialement la paroi de la

bague est rectangulaire, les côtés opposés de ce rectangle formant les bords de commande ( 29, 29 ') dans l'alésage de la bague, ces bords de commande étant parfaite5 ment parallèles à l'axe de la bague.

) Soupape selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisée en ce que les moyens

de fente présentent une profondeur parfaitement constante

dans la paroi de la bague, sur la majeure partie de sa 10 longueur axiale dans l'alésage.

6 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la profondeur des moyens de fente diminue progressivement lorsqu'on avance axialement le long de l'alésage de la bague, 15 dans une direction partant de la face d'extrémité dans

laquelle débouchent les moyens de fente.

7 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'on utilise

deux des moyens de fente axiaux, ces moyens de fente se

situant dans des côtés diamétralement opposés de l'alésage de la bague.

8 ) Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que les deux moyens de fente débouchent

à une extrémité commune de la bague.

90) Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que les deux moyens de fente débouchent chacun dans l'une des deux faces d'extrémité

axialement opposées à la bague.

) Soupape selon la revendication 9 liée 30 à la revendication 6, caractérisée en ce que les deux moyens de fente sont rectilignes et inclinés exactement du même angle par rapport à l'axe de la bague, et sont

parfaitement parallèles l'un à l'autre.

11 ) Soupape selon l'une quelconque des 35 revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'un au

moins des moyens de fente est constitué par au moins

deux fentes parfaitement parallèles et adjacentes formées de la même manière.

12 ) Soupape selon la revendication 11, 5 caractérisée en ce qu'une surface de support de roulement est prévue pour le rotor dans l'alésage de la bague, cette surface étant comprise circulairement entre les

deux fentes adjacentes.

) Soupape selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 12, caractérisée en ce que l'un au

moins des moyens de fente forme des bords de commande rectilignes axiaux dans l'alésage de la bague, ces bords

coopérant avec les zones de distribution pour commander le débit de fluide traversant les moyens d'orifice com15 prenant ces moyens de fente.

14 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'un au

moins des moyens de fente communique avec un passage auxiliaire traversant radialement la paroi de la bague.

15 ) Soupape selon l'une quelconque des

revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les zones

de distribution sont constituées par un réseau de méplats

ou de cavités répartis sur la périphérie du rotor.

) Soupape selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la longueur

circulaire de chacune des zones de distribution est définie par des bords de commande rectilignes disposes axialement, ces bords coopérant avec les moyens d'orifice, pendant la rotation du rotor, pour commander le débit de 30 fluide.

17 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisée en ce que chacun

des méplats ou cavités des zones de distribution est décalé axialement par rapport aux deux méplats ou cavités 35 auxquels il est adjacent et entre lesquels il se place périphériquement, de façon que les surfaces de support partiellement cylindriques prévues entre le rotor et l'alésage de la bague, soient disposées axialement en

quinconce autour de l'alésage.

18 ) Soupape selon l'une quelconque des

revendications 1 à 17, caractérisée en ce que les-troisièmes moyens d'orifice comprennent au moins l'un des

moyens de fente.

) Soupape selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 18, caractérisée en ce que les seconds

moyens d'orifice comprennent au moins l'un des moyens de fente.

) Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 à 19 liées à la revendication 2,

caractérisée en ce que les premiers moyens d'orifice comprennent au moins un passage traversant radialement la

paroi de la bague.

21 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 à 20 liées a la revendication 2,

caractérisée en ce que les seconds moyens d'orifice comprennent au moins un passage traversant radialement la

paroi de la bague.

22 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 à 21 liées a la revendication 2,

caractérisée en ce que-l'un au moins des moyens d'orifice comprenant un passage traversant radialement la paroi de la bague, communique par ce passage avec une cavité annulaire ménagée dans la surface extérieure de la bague et permettant de maintenir la communication de fluide avec 30 ce passage.

230) Soupape selon la revendication 22, caractérisée en ce que la bague comporte trois de ces cavités annulaires, l'une servant à alimenter les premiers moyens d'orifice en fluide sous pression, et les 35 deux autres servant à assurer le branchement avec les

moyens d'assistance de puissance.

24 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter à l'intérieur duquel la bague se monte

en rotation. ) Soupape selon la revendication 24 liée à la revendication 23, caractérisée en ce que les troisièmes moyens d'orifice comprennent les moyens de fente, et en ce que la face d'extrémité dans laquelle débouchent les moyens de fente, fait partie d'une chambre du carter, cette chambre étant destinée à être reliée au

réservoir d'échappement.

26 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, caractérisée en ce que la bague 15 est un élément d'une seule pièce.

27 ) Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisée en ce que l'un au

moins des moyens d'orifice est constitué par un passage

dans le rotor.

28 ) Procédé de formation d'une bague

pour soupape rotative selon l'une quelconque des revendications 6 et 7 à 28 liées à la revendication 6, procédé

caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une pièce à usiner tubulaire axiale à partir de laquelle la bague 25 doit être formée, et à usiner de façon rectiligne les moyens de fente dans une partie de la longueur d'extrémité de l'alésage de la pièce à usiner, de façon que cet usinage soit incliné par rapport à l'axe de la pièce à usiner, et que la profondeur de la fente obtenue diminue 30 progressivement lorsqu'on avance axialement à partir de la face d'extrémité de la pièce à usiner pour pénétrer

dans l'alésage de celle-ci.

29 ) Procédé selon la revendication 29, pour former une bague de soupape rotative' selon la reven35 dication 10, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à
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usiner rectilignement les deux moyens de fente simultanément ou consécutivement, par une passe d'usinage unique.

) Procédé selon l'une quelconque des revendications 28 et 29, caractérisé en ce qu'il consiste

à former les moyens de fente par fraisage.