Brevet FR2053043A1 — publié le 19710416

242',9 ± 2053043 La présente invention concerne un distributeur hydraulique nouveau dirigeant la circulation d'un fluide, principalement destiné à la commande d'un moteur hydraulique à double effet, et qui comporte dans les circuits d'écoulement du fluide, des clapets de 5 retenue intérieurs, pour normalement .. empêcher le retour, du fluide du moteur hydraulique au corps du~ distributeur; ce distributeur est muni de dispositifs actionnant 'sélectivement les -clapets de retenue pour mettre en communication son orifice d'entrée du fluide avec les deux-orifices" dé sortie qui communiquent avec le 10 moteur, ou pour relier ensemble.ses deux orifices de sortie reliés au moteur au canal d1 évacuation .pour mettre le moteur hydrau- x... hydraulique lique en état "flottant", c'est .à dire en équilibre/indifférent . Bien que l'appareil de l'invention puisse être utilisé avan-15 tageusement pour la commande de n'importe quel type de moteur hydraulique, à rotation continue, à cylindres rotatifs, ou à cylindres rectiiignes, il est particulièrement destiné à la commande des cylindres à double effet- des engins -de terrassement. Par exemple, il est" souvent utile-de munir le" distributeur de ces mo-20 teurs de clapets de retenue qui empêchent le retour de fluide du moteur hydraulique vers le corps du distributeur afin de -bloquer l'appareil commandé par le moteur hydraulique et l'empêcher de redescendre, sous l'action de la gravité,- par rapport.au véhicule. •, Il est toutefois désirable que le distributeur permette au cylindre 25 déplaçant l'appareil d'être mis en équilibre indifférent dans lequel l'appareil est libre de se maintenir par lui-même dans une position déterminée par rapport au sol, sa hauteur par rapport à ce dernier variant automatiquement en fonction de la surface du sol. Il n'existe actuellement aucun distributeur pouvant" remplir 30 ces fonctions contradictoires,, Le nouveau distributeur de l'invention présente les caractéristiques avantageuses décrites ci-dessus, c'est à dire qu'il fait office de soupape anti-retour tout en permettant la mise en équjlibre indifférent d'un système de cylindre hydraulique à simple 35 ou double effet. En substance, une soupape champignon commandée est disposée dans les orifices de sortie du corps du distributeur, et est actionnée par un tiroir cylindrique coulissant, soit pour 70 24249 2 2053043 supprimer l'effet anti-retour à l'un des orifices du moteur, soit pour ouvrir simultanément les orifices du moteur et faire commuai» . quer les deux chambres d'un cylindre hydraulique. En conséquence, l'invention a pour objet un distributeur perfectionné réunissant 5 dans ^^n même corps des clapets de retenue et les dispositifs de commande permettant de les ouvrir sélectivement afin de relier l'une des chambres d'un moteur à-un canal d'évacuation et l'autre chambre de ce -moteur à l'arrivée du fluide, ou. de relier à la fois les deux chambres du moteur à 1'un ou l'autre.des canaux d'évacua-i0 lion. La fabrication d'un tel distributeur est simple et économique,. et son entretien et ses réparations sont relativement aisés, le distributeur de 1 .'invention est du type à tiroir, cylindrique •coulissant comportant des rampes qui commandent les clapets de retenue pour diriger le fluide dans l'une ou l'autre chambre du mo-Î5 teur hydraulique, ou pour établir un circuit reliant ensemble les deux chambres du moteur» D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention rassortiront de la description qui va suivre faite-ên regard du desgi?i %an.sxé et dormant à titre explicatif,mais nullement ^limitatif, une forme dë réalisation conforme à l'invention. Sur oe-deesin : .. ; 20 La. figure 1 est une coupe du distributeur de 1,'invention, taes un plan axial, lia figure 2 est. une coupe selon les "lignes 2-2 de la figure 1. Les dispositifs de l'invention permettant d'atteindre les buts recherchés; sont incorporés dans- un distributeur du type Classique. 25 Le distributeur de l'invention comporte -un coi'ps 10 traversé par un alésage 11 dans lequel coulisse un tiroir cylindrique 60. L'alésage 11 comporte des alésages élargis constituant dès cham- bres A, B, G, ly'séparées par des sections dont le diamètre corres- pont au diamètre, du corps du tiroir 60. Les parties"de diamètre 30 réduit 61, 66 et 69 du tiroir 60 mettent en communication mutuelle certaines de ces chambres pour autoriser la circulation du fluide, lorsque le tiroir 60 se déplace longitudinalement dans un sens ou dans l'autre. Le corps 10 comporte également une entrée de fluide 13 et 35 deux sorties de fluide 15 et 17 reliées aux chambres correspondantes du moteur associées à des cartouches formant clapet anti-retour 32, 31 et 33 qui dirigent l'écoulement du fluide dans les chambres respectives B, A et 0. On verra plus loin, que ces cartouches anti- 70 24249 3 2053043 retour sont commandées par le coulissemeiit du tiroir 60, mais pour la description du fonctionnement du tiroir lui-même, il faut noter que l'énergie fluide de la pompe 9 est dirigée par l'orifice d'entrée 13 et le canal 14 dans la chambre B. Selon le sens du dépla-5 cernent longitudinal du tiroir 60, ce fluide peut être soit dirigé dans la chambre A, dans le canal 16, d'où il sort vers le moteur par l'orifice 15, soit dirigé dans la chambre C, le canal 18 et l'orifice 17 relié à l'une des chambres du moteur. Ainsi, en supposant que le tiroir 60 est déplacé vers la droite, le fluide 10 circulé de l'orifice d'entrée 13, dans le canal 14, la chambre B, la chambre A, le canal 16 et sort par l'orifice 15 dans l'autre chambre du moteur. Grâce à ce déplacement du tiroir 60, (et sans tenir compte du fonctionnement des soupapes de retenue qui sera expliqué ultérieurement), le fluide de la chambre opposée du cy-15 lindre hydraulique alimentée revient par l'orifice moteur 17, le canal 18, la chambre C, la chambre E et s'évacue par le canal de vidange 21. Lorsque le tiroir coulisse vers la gauche, les sens de circulation sont inversés et le fluide sortant de la chambre du cylindre hydraulique revient par le canal 16 dans la chambre A, 20 la chambre P et s'évacue par le canal de vidange 20. La commande des circuits de fluide ainsi décrite est également soumise à l'effet de trois cartouches anti-retour 31, 32 et 33 du type à soupape de retenue, commandées qui sont vissées dans trois chambres 35, 36 et 37 et agissent sur l'écoulement du fluide pro-25 venant de l'orifice d'entrée 13 du distributeur et sur l'écoulement du fluide dans les canaux 16 et 18. Ces cartouches et leur fonctionnement étant identiques, leur description est illustrée par la figure 2 qui dans ce cas correspond à la cartouche 32» Un corps cylindrique 38 comportant des ouvertures radiales 39 et une 30 extrémité inférieure ouverte 51f est vissé dans la chambre 36 du corps 10. En fonctionnement normal, ces cartouches anti-retour empêchent le fluide arrivant des orifices 15, 13 et 17.de pénétrer dans les chambres respectives A, B et C. L'extrémité inférieure du 35 corps 38 comporte le siège 40 d'un clapet cylindrique coulissant 41. Une soupape pilote 45 comportant une queue 46 .dont l'extrémité inférieure est conique est disposée et coulisse dans un alésage 70 24249 4 2053043 •42 du fond du clapet qui comporte un siège 43. Le pilote 45 est appliqué contre le siège 43 par un ressort 47 s'appuyant sur un bouchon 48 obturant la cartouche et maintenu par une rondelle élastique ancrée dans une gorge du corps 38. Le corps 38 et le 5 bouchon 48 sont munis de joints d'étanchéité. Un petit canal radial 44 permet au fluide sous pression de communiquer avec l'intérieur du clapet 41 et de passer librement autour du pilote 45 qui comporte des dégagements 50 pour agir directement sur la surface arrière du pilote 45 et du clapet 41. Ce fluide sous pression 1C agissant vers le bas contre le clapet et dont l'action s'ajoute à celle du ressort 47 maintient normalement les clapets sur leur siège■>_ Gkrâce à cette disposition, l'énergie fluide dirigée soit vers l'orifice d'entrée 13, soit provenant d'un des orifices moteurs 15 et 17 est normalement arrêtée dans le distributeur par 15 le clapet 41 qui agit comme une soupape de retenue tant qu'il n'est pas ouvert. Pour permettre au fluide de s'écouler du cylindre hydraulique dans l'un ou l'autre des orifices 15 ou 17 du moteur ou pour permettre le passage du fluide de la pompe 9 dans le corps 10 du 20 distributeur, le pilote doit être déplacé axialemeat vers le haut. Des plongeurs 80, 81 et 82 coulissant dans leurs alésages respectifs 83, 84 et 85 du corps, servent à ouvrir les clapets respectifs 31 i 32 ou 33 en fonction du mouvement du tiroir 60 qui comporte des rampes de commande. Ainsi, le plongeur 81 pousse la queue 25 46 du p^ote 45 qui se soulève et le fluide passe de l'orifice d'entrée/par les ouvertures radiales 39, l'ouverture 44 du clapet 41 , l'ouverture 42 -dans le canal 14. Cet écoulement du fluide réduit la force agissant sur la surface supérieure du clapet 41 et du pilote 45, et de ce fait la pression du fluide dans l'ori-30 fice d'entrée 13 appliquée sur la surface 49 du clapet,sollicite son ouverture. Ensuite, lorsque le plongeur revient à sa position prii^tive, le pilote 45 étant sollicité par le ressort 47 vers son siège/,et la pression du fluide sur la surface supérieure du pilote 45 et du clapet 41 étant supérieure à la force appliquée à ces 35 éléments par la pression du fluide agissant sur la surface 49 du clapet,- la soupape se referme. Le coulissement des plongueurs 80,. 81 et 82 est commandé par le déplacement linéaire du tiroir 60. A 24249 5 2053043 cet effet, des rampes à surface inclinée 62, 63, 70, 71 et 72 divergeant à partir des sections de petit diamètre 61, 66 et 69 ■du tiroir 60, poussent les plongeurs vers le■ haut lors d'un déplacement convenable de es israiër. Lorsque les plongeurs' ont été dé-5 places vers le haut,- xmé surface 64» 65» 67» '68 ou 73 Maintient les plongeurs dans cette position* La disposition des sur-faces des rampes 63, 70, 71 et 72 du plongsur 81- est .télls quë, lorsque ce dernier commande le -mouvement vers le haut du plongeur 82, il provoque un mouvement identique simultané du plongeur du circuit 10 dans lequel le fluide est admis par 18 alésage longitudinal 11, 1-3 clapet opposé s'ouvrant de lui même par la "pression du fluide. Par exemple, si l'on désire diriger le fluide vers 1'orificè 15 du moteur avec retour du cylindre vers l'échappement 21 par l'orifice 17, .le mouvement vers la droite du tiroir 60 doit ouvrir mécani-15 quement les clapets des cartouches 32 et 33 tandis que la pression ouvre le clapet de la cartouche 31. Le distributeur'de l'invention comporte également un dispositif classique de centrage 100 qui maintient le tiroir 60 en position neutre, tous clapets fermés « Cex dispositif est constitué de maniéré e-cancne 20 par une enveloppe extérieure 101 vissée/dans le corps-10 et qui contient un ressort 102 appliqué-d'une part contre une rondelle 103 si d'autre part contre vus rondelle 104 maintenues. contre un épauleraent 108 de l'enveloppe 101 et contre la tête d'un' boulon 105, de façon à comprimer le ressort-lorsque le tiroir se déplace 25 dans un sens ou dans l'autre. Le "boulon 105 appuyé contre: la rondelle 104 transmet au tiroir les forces exercées par le ressort» de Une bague 107 munie / joints disposée autour du tiroir 60 assure l'ëtanchéité du dispositif de centrage. ' Le corps du distributeur peut également5 mais -non nécessai-30 reisentj comporter un mécanisme de maintien sensible au-débit décrit en détail dans la dsîsaiido de brevet des Etats-Unis H°840 647 déposé§ du 10 juillet 1969/pa2" Yaugfan 'A» îîlLSOH» Ce mécanisme comporte -un dispositif commandé par un ressort comprimé par la pression dynamique du fluide et qui est- disposé de préférence dans la see-35 tion d'entrée comprenant l'orifice 13 et le canal 14» A cet effets un ressort 91 est interposé entre use rondelle 93 et une coupelle 90 commandée par la pression dynamique du fluide» De ce fait, 70 24249 6 2053043 lorsque le tiroir 60 est déplacé soit vers la droite soit vers la gauche 5 le plongeur 81 se déplace vers le haut et vient se placer dans l'une des gorges de maintien 67 ou 68 du tiroir. Ce mouvement vers le haut du plongeur 81 commande le pilote 45 de la cartouche 1 38„ et sn raison du déséquilibre de pression, le clapet 41 s'ouvre» le fluide sortant de la nompe à déplacement variable 9 traverse le alors /- corps 38 de la cartouche 32 en rencontrant la surface supérieure de la coupelle 91 provoque la- descente de cette dernière d'une longueur suffisante pour que 20 Sn supposant que le tiroir soit déplacé vers la droite, le plongeoir 81 est déplacé vers le haut pour ouvrir la cartouche 32, inférieure . et 1'extrémité-/du plongeur 81 pénètre dans la gorge de maintien 67 où. il est maintenu par la coupelle 90 déplacée vers le bas par l'écoulement du fluide$pour- augmenter la tension du ressort 91. 25 Ainsi, le fluide s'écoulera par.le canal 14, la chambre B, la chambre A? le canal 16 et l'orifice moteur 15 et tant que le.fluide continue a s'écouler, la coupelle 90 est en position basse pour contenir la sollicitation du mécanisme de centrage 100, mais dès que 1'écoulement cesse et que le cylindre hydraulique arrive en fin 30 de course, la coupelle 90 reprend sa position primitive et le mécanisme de centrage 100 ramène le tiroir 60 en position, neutre. Seule une force élastique étant appliquée au tiroir 60, la position de ce dernier peut être commandée manuellement en surmontant la sollicitation de maintien due à -l'écoulement du fluide» 35 La disposition des clapets de retenue dans les orifices mo teurs permet d'atteindre le but principal visé par l'invention, et présente un avantage nouveau en ce que les clapets de retenue peuvent être incorporés dans un distributeur dirigeant l'écoulement 70 24249 7 2053043 d'un fluide tout en permettant d'amener un moteur hydraulique associé à l'état "flottant", c'est à dire en équilibre hydraulique indifférent. On a vu précédemment que les cartouches 31 > 32 et 33 empêchent l'écoulement du fluide arrivant de l'un des orifices mo-5 teurs dans l'orifice d'entrée de l'alésage 11 du corps 10. De ce fait, tandis que seul l'écoulement provoque l'ouverture des soupapes pour diriger le fluide dans l'une ou l'autre chambre d'un cylindre hydraulique, un mouvement coulissant positif peut être provoqué pour inverser le sens de circulation du fluide. Ceci 10 constitue le meilleur moyen d'empêcher le fluide d'un moteur hydraulique de revenir à travers le distributeur. Toutefois, dans de nombreuses applications de cylindres hydrauliques, il est souvent désirable de mettre le vérin en état d'équilibre indifférent, dans.lequel le fluide peut passer librement d'une chambre du cy-15 lindre à la chambre opposée, ou revenir dans la bâche recevant le retour du fluide. Ainsi, dans le dispositif de l'invention, si le tiroir est poussé jusqu'à l'extrême droite, le plongeur 81 tombe sur une partie de diamètre réduit 74 du tiroir dans une position où le clapet 45 est fermé, et les plongeurs 80 et 82 sont remontés pair 20 les rampes 62 et 72 et portent sur les surfaces de maintien 64 et73. Dans ces conditions, les sections de diamètre normal du tiroir sont entièrement logées dans les chambres de plus grand diamètre, et le fluide peut circuler entre l'orifice moteur 17 et l'orifice moteur 15 (dont les clapets sont maintenus ouverts par les plongeurs 80 25 et 82) et dans l'orifice de vidange 21. Pour maintenir le tiroir dans cette position, un ressort circulaire 106 vient s'engager sur la surface de maintien 75 de plus petit diamètre^pour contenir la poussée du mécanisme de centrage 100 et maintenir le cylindre à l'état "flottant" c'est à dire en équilibre indifférent. Le distri-30 buteur hydraulique de l'invention décrit ci-dessus offre de nouvelles possibilités d'utilisation. Lorsque le tiroir est poussé vers la droite, le plongeur 81 se soulève et tombe dans la gorge de maintien 67 en ouvrant le clapet pilçté 41 et le fluide arrivant de la pompe à déplacement variable 9 agit sur la coupelle 90 pour contenir 35 la réaction du mécanisme de centrage 100. Le tiroir conserve cette position tant que le fluide s'écoule en comprimant par l'intermédiaire de la coupelle 90 le ressort 91, il traverse les chambres B 70 24249 8 2053043 et A et sort.par l'orifice moteur 15, l'écoulement du fluide suffisant à maintenir le clapet ouvert . Toutefois, le plongeur 82 est également soulevé en même temps pour ouvrir le clapet de retenue de la cartouche 33 et le fluide d'une des chambres du cylindre hy-5 draulique .revient par l'orifice moteur 17, le canal 18, les chambres G et E, et retourne dans la bâche par l'orifice d'évacuation 21 . Un déplacement opposé du tiroir 60 inverse le sens de circulation du fluide dirigé vers le cylindre ou en revenant. Toute-10 fois, si le tiroir 60 est poussé à l'extrême droite, on voit que le plongeur 81 se place sur la partie de diamètre réduit 74 du tiroir, ce diamètre étant insuffisant pour maintenir ouvert le clapet 41 tandis que les plongeurs 80 et 82 restent soulevés par les rampes 62 et 72 et reposent sur les surfaces de maintien 64 et 73- Dans 15 cette position, le fluide peut circuler librement entre les chambres C, B, A et E, et entre les orifices moteurs 15 et 17, et de ce fait le moteur hydraulique est en état d'équilibre indifférent appelé état "flottant". Ainsi, le liquide circulant librement entre les orifices moteurs 15 et 17, le vérin est libre de s'allonger ou 20 de se raccourcir en fonction des forces externes qui lui sont appliquées, et, si par exemple, le vérin supportant un appareil est fixé à un véhicule, cet appareil peut librement changer de position verticale pour suivre librement les variations de surface du terrain. Il est évident que la fonction anti-retour et la fonction 25 de mise à l'état "flottant" d'un cylindre hydra'ilique peuvent être facilement assurées par/'distributeur de l'invention ne comportant qu'un seul orifice moteur. On peut constater que l'invention apporte des caractéristiques structurelles nouvelles et de nouvelles possibilités d'appli-30 cation. Le dispositif décrit peut être facilement incorporé dans un type de vanne à ouverture centrale et les éléments agissant sur l'écoulement du fluide peuvent être placés dans n'importe quel orifice de cette vanne, y compris les orifices d'échappement et les orifices allant vers le moteur. Far une détermination judicieuse 35 de la puissance des éléments provoquant des sollicitations opposées, le distributeur est toujours maintenu dans la position choisie par l'opérateur. Il faut également noter que lorsque de hautes pressions 24249 2053043 de fonctionnement sont engendrées par des charges très lourdess le distributeur de l'invention ne présente pas les défauts des appareils classiques en ce que le dispositif de détente maintient positivement la position choisie jusqu'à ce que le cylindre 'hydrau lique ait atteint sa fin de course. Le système entier .est pratique sent insensible, aux liantes pressions. 3nfins le distributeur décri bien que comportant des clapets intérieurs,peut être utilisé pour placer le moteur hydraulique en équilibre indifférente L'interao tion entre des rampes judicieuaeiaent disposées sur le tiroir, et 1 clapets de retenue, utilisée pour empêcher le retour.du .fluide du moteur et commander sélectivement■13échappement du fluide d'une des chambres du moteur ou de mettre le moteur en équilibre indifférent, permet de réaliser un appareil ayant toutes, les fonctions désirables. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre illustratif, mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de recevoir diverses variantes sans sortir de son cadre 24249 10 2053043 REVENDICATICïrS 1. Distributeur hydraulique de commande, caractérisé en ce qusil comprend un corps comportant un orifice d'entrée de fluide, un orifice a3 évacuation de fluide et au moins un orifice destiné 5 à être relié à un cylindre hydraulique, des soupapes de retenue montées dans le ou les orifices reliés au cylindre et dans 1'orifice d'entrée pour nozsa&lement empêcher l'écoulement de fluide hydraulique dans le corps, et un dispositif de commande monté dans le corps pour actionner sélectivement les soupapes de retenue. 10 et permettre un écoulement de fluide hydraulique,soit de l'orifice d'entrée à l'un des orifices reliés au cylindre de façon à actionner le cylindre, soit d'un orifice relié au cylindre à l'orifice d'évacuation,pour mettre ledit cylindre en état d'équilibre hydraulique indifférent. -15 .2. Distributeur selon la revendication 1» caractérisé en ce que chaque soupape de retenue est actionnée par un plongeur coulissant à l'intérieur du corps, le dispositif de commande étant un tiroir coulissant à l'intérieur du corps et comportant plusieurs rampes de cames agissant sur ledit plongeur coulissant, 20 3. Distributeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux orifices destinés chacun à être reliés à l'une des chambres d'un cylindre hydraulique, le dispositif de commande actionnant sélectivement les soupapes de retenue pour autoriser un écoulement de fluide hydraulique de l'orifice ■-'i? d'entrée au premier orifice relié au cylindre et du second orifice relié au cylindre à l'orifice d'évacuation, ou de l'orifice d'entrée au second orifice relié au cylindre et du premier orifice relié au cylindre à l'orifice d'évacuation, ou du premier orifice relié au cylindre au second orifice relié au cylindre et à l'orifice 0 d3 évacuation» 4. Distributeur hydraulique à tiroir comprenant un corps ayant tui orifice d1 entrée, un orifice d'évacuation, un premier orifice relié à un moteur, un second orifice relié à un moteur, une & soupape/retenue dans chacun des orifices reliés à un laoteur et dans 5 13orifice d'entrée pour empêcher normalement un écoulement de fluide hydraulique de l'orifice dans le corps, et un tiroir coulissant à l'intérieur du corps pour ouvrir sélectivement les soupapes de 70 24249 h 2053043 retenue, le tiroir pouvant occuper une première position dans laquelle toutes les soupapes de retenue sont fermées, une seconde position dans laquelle l'orifice d'évacuation et les soupapes de retenue de l'orifice d'entrée et du premier orifice relié à un 5 moteur, sont ouvertes mécaniquement par le tiroir pour autoriser un écoulement de fluide hydraulique de l'orifice d'entrée au second orifice relié à un moteur et du premier orifice relié à un moteur à l'orifice d'évacuation, une troisième position dans laquelle l'orifice d'évacuation et les soupapes de retenue de l'orifice 10 d'entrée et du second orifice relié à un moteur,sont ouvertes mécaniquement par le tiroir pour autoriser un écoulement de fluide hydraulique de l'orifice d'entrée au premier orifice relié à un moteur et du second orifice relié à un moteur à l'orifice de sortie, et enfin une quatrième position dans laquelle l'orifice d'en-15 trée est fermé et dans laquelle l'orifice d'évacuation et les soupapes de retenue des deux orifices reliés à un moteur sont ouvertes mécaniquement par le tiroirf pour autoriser l'écoulement de fluide hydraulique entre les deux orifices reliés à un moteur et l'orifice d'évacuation.