Brevet FR2083308A1 — publié le 19711217

2083308. - ' Dans les transmissions hydrauliques à vitesse variable, on utilise en général une soupape'de sûreté commandés par la presBion du fluide et limitant la charge transmise par le dispositif à une valeur maximale de sécurité. Dans les transmissions qui fonctionnent 5 à plus haute pression, avec des débits plus importants et dans des conditions qui.imposent des surcharges fréquentes, on est obligé d'utiliser une soupape de sûreté" encombrante ët coûteuse, et qui dans tous les cas provoque un échauffement du fluide et une dissipation de la puissance d'entrée. En conséquence, l'invention 10 a pour objet un système limiteur de charge pour une pompe et/ou un moteur à course variable, qui n'engendre pas de chaleur lorsque l'ensemble est soumis à des surcharges, ce système étant peu coûteux et de faibles dimensions, un dispositif de modèle .unique pouvant équiper des pompes ou des moteurs de dimensions très variables. 15 L'invention consiste en "une pompe ou un moteur hydraulique en course variable, comportant un organe agissant sur la course et soumis à un ressort qui tend à le placer en position d'efficacité mécanique maximale par rapport à la pression de fonctionnement imposée par la charge, cet organe pouvant être actionné par un dispositif 20 hydraulique de commande s'opposant à la force du ressort, st une source de fluide dont la pression est réglée par. une soupape asservie qui module la pression appliquée au dispositif hydraulique de commande. Une soupape de limitation de charge est couplée en parallèle à la soupape asservie et agit en fonction de la charge 25 imposée à l'ensemble pour modifier la pression appliquée au dispositif hydraulique de commande de 1'organe agissant sur la course et permettre à celui-ci de prendre la position de refoulement la plus favorable grâce au ressort qui ezeroe sa force sur.lui. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la 30 description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, rosis nullement 1 imitât if, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins % la figure 1 est une vue en plan, avec coups partiel?.3, 35 d'une soupape de commande suivant un mode â© réalisation avantageux de 1'invant ion; 71-08918 2 2083308 la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'ensemble de , la figure 1 ; la figure ? est un schéma d'un circuit de transmission hydraulique comportant la soupape des figures ' et 2, et montrant les conditions de fonctionnement, lorsque le motesir hydraulique est r-Vié à sa position de course totale? la figure 4 est 'on schéma semblable à celui de la figure 3 mentrant les conditions de fonctioiiriaEent lorsque le moteur est réglé a sa position de course minimale. 10 Dans le schéma de la figure 3, une pompe hydraulique 10 réversible à course variable est reliée à deux canalisations princi pales "2 et 14 à un moteur hydraulique 16 à course variable pour constituer une "transmission hydraulique à rapport de vitesses var.'.able, dans laquelle la puissance mécanique d'un moteur de com-15 mande est appliquée à l'arbre d'entrée tournant I8.de la pompe 10 e~ est transmise à un. rapport de vitesse quelconque choisi à un récepteur couplé à. l'arbre de sortie 20 du moteur, hydraulique 16. Ce système comporte les éléments classiques d'une transmission â , des. soupapes de retenue 50 et 52 admettent le fluide de la li^-r e principale 12 ou 14 qui est à la pression la plus haute darso une ligne 54 reliée par une dérivation 56' à une soupape 58 de réduction de pression qu'un conduit 60 relie à une soupape limita-5 t-ri^e de débit 62 dont la sortie constitue la source fluide sous pression et qui est réglée au "maximum ' disponible de pression et de débit.. - - ».. / . 71 08918 3 2083308 la pompe 10 peut être de n'importe quel type de pompe réversible à course variable, par exemple celle décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 2 870 746. L'organe agissant sur la course est par exemple le palonnier oscillant 64. Des ressorts de rappel 5 66 et 68 pré-comprimés sollicitent le palonnier oscillant 64 vers sa position centrée. Des servo-moteurs constitués par les pistons 70 et 72 peuvent être déplacés par l'admission du fluide de commande dans leurs cylindres respectifs 74 et 76 pour faire basculer le palonnier oscillant dans un sens ou dans l'autre. Une soupape sui-1,0 veuse asservie 78 est reliée mécaniquement, par exemple par une bielle 80 au palonnier oscillant 64, e*t par une bielle 82 à un levier de commande manuel 84. la soupape asservie 78 est reliée par la ligne 86 à la sortie de la soupape 62 et par la ligne 88 à la ligne de vidange 38. Les lignes 90 et 92 relient les servo-moteurs respec-15 tifs 74 et 76 à la soupape 78. De même, le moteur 16 comporte un palonnier oscillant 94 sollicité' par un ressort 96 du servo-moteur 97 vers une position de course maximale. Un servo-moteur 98 peut, lorsqu'il est alimenté en fluide sous pression, réduire la course du moteur 16 en comprimant le 20 ressort 96. Une valve suiveuse asservie 100 est reliée mécaniquement au palonnier oscillant -94 par une bielle 102, et par la tringlerie 104 et 106, au levier 84 de commande manuel. Un conduit 108 dirige du fluide sortant de la soupape 62 sur le distributeur 100 d'où ua conduit 110 débouche sur le circuit collecteur. Des conduits 112 et 25 114 relient ce distributeur et les servo-moteurs 97 et 98. Le dispositif décrit ci-dessus est semblable au dispositif classique sauf en ce qui concerne les différents dispositifs de décharge 44, 46 et 48. Jusqu'ici, ces dispositifs étaient constitués par deux soupapes de décharge de sens opposé reliant directement les lignes 30 principales 12 et 14, ou par une soupape de décharge de grande dimension et un distributeur à tiroir. Ces dispositifs sont volumineux et coûteux, et provoquent de sérieux problèmes d'échauffement et d'usure des sièges de soupape, notamment dans les transmissions de grands modèles. L'invention élimine ces problèmes en évitant la 35 dérivation directe du fluide à haute pression d'une ligne principale à l'autre, et au contraire le dispositif de l'invention agit directement sur le système de commande de variation de la course d'une manière qui augmente'immédiatement la prédominance mécanique de l'entrée sur la sortie dans tout le système. En d'autres termes, 40 dans le cas d'une transmission complète du type illustré schématique- 71 08918 4 2083308 ment figures 3 et 4, le rapport de vitesse entre l'arbre d'entrée 18 et l'arbre de sortie 20 est réduit, et de ce fait le rapport des couples est augmenté. Dans le cas d'une pompe à course variable seule, la puissance de sortie par tour est réduite, et dans le cas 5 d'un moteur à course variable seule, le couple par unité de pression de fluide appliquée est augmenté. Ces résultats sont obtenus grâce à la présence de la soupape limitatrice de charge 116 reliée directement aux lignes 90 et 92 de la soupape asservie 78 et qui alimentent les moteurs. Lorsque 10 la soupape 116 est fermée, cette communication est interrompue,. mais lorsqu'elle s'ouvre sous l'effet d'une surcharge du système, elle établit une dérivation qui dirige la pression régnant dans une des lignes 90 ou 92 vers l'autre ligne qui n'est pas sous pression. Ceci a pour effet de dériver les servo-moteurs 74 et 76 pour 15 permettre à celui des ressorts 66 ou 68 qui est comprimé de pousser le palonnier oscillant 64 vers une position de moindre course. La soupape 116, dans ce cas, laisse passer non seulement le fluide en circulation entre les deux servo-moteurs, mais elle laisse également passer la pression de commande arrivant de l'orifice de 20 sortie de la soupape 62. En outre, la dérivation par la soupape 116 permet l'arrivée du fluide de commande sous pression au servomoteur 98 du moteur 16, dans le cas où. le palonnier oscillant 94 de ce moteur n'est pas en position de course maximale. Cet état est illustré par la figure 4. Dans cette figure, on 25 voit que le ressort 96 se détend en chassant le fluide de commande du servo-moteur 98 par les lignes 114,108, 86 et 90 ou 92. Dans la forme de réalisation préférée, la puissance des ressorts 96 et les surfaces des servo-moteurs 97, 74 et 76 sont choisies de manière que la course du moteur augmente'vers son maximum avant n'importe 30 quelle variation de la course de la pompe. Dans la plupart des dispositifs du type à piston axial, les forces naturelles agissant sur les palonniers oscillants 64 et 94 participent à l'obtention de cette prédominance. La soupape 116 est sollicitée par un ressort vers sa position 35 fermée, et dans cet exemple elle est sensible à la pression du système par sa liaison 118 à la ligne 54.Cette liaison 118 communique 71 08918 5 2083308 avec un petit piston qui ouvre la soupape 116 en comprimant son ressort lorsqu'une pression d'une valeur prédéterminée règne dans l'une ou l'autre des lignes principales 12 ou 14- Il faut noter que dans le cadre de l'invention, d'autres dispositifs 5 détecteurs de surcharge peuvent être utilisés pour ouvrir la soupape 116 et peuvent être par exemple sensibles au couple de l'arbre ou aux charges électriques du moteur de commande. Les figures 1 et 2 représentent un ensemble constitué par une combinaison de soupapes dans lequel la soupape 116 de limita-10 tion de charge est incorporée. Cet ensemble contenu dans un carter 120 comprend la soupape asservie 78, la soupape réductrice de pression 58 et la soupape réductrice de débit 62. L'appareil comprend les organes de liaison mécanique de la soupape asservie, par exemple l'arbre oscillant 122 qui peut être couplé directement 15 au palonnier oscillant 64, par exemple la bielle 80 représentée schématiquement sur la figure 3. Un arbre oscillant 124 permet de commander manuellement la soupape asservie et correspond à la liaison mécanique 82 schématisée sur la figure 3. Les soupapes 58, 62 et 78 peuvent être de n'importe quel type classique con- ' 20 venable. La soupape .asservie 78 peut être du type décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique îf° 173 du 2 Janvier ■ 1970 déposée par Kenneth Court. La soupape 58 est montée dans un alésage 126 ns lequel débouche un canal de passage .128 correspondant à la ligne 56 de 25 la figure 3 et qui reçoit le fluide sous pression de l'une ou l'autre des lignes principales 12 et 14. Un corps 130 est .emboîté dans l'alésage 126 et un tiroir 132 coulisse dans ce corps. A sa position inférieure représentée sur la figure 1„ le tiroir 132 met en communication le canal 128 et une chambre de sortie 134. Un 30 ressort à compression 136 maintient le tiroir 132 à sa position inférieure et. lorsque la pression atteint un niveau désiré dans la chambre 134, le tiroir 132 se -soulève et obture le canal de passage 128. La chambre de sortie 134 communiqua avec un alésage 138 dans 35 lequel coulisse un tiroir 140 comportant un canal intérieur 142. Un ressort 144 sollicite le tiroir 140 vers, la droite et, lorsque la perte de charge dans le canal 142 est suffisamment élevée pour 71 08918 6 2083308 vaincre l'effort du ressort, le tiroir 140 se déplace à la position représentée sur la figure 1, position à laquelle le canal de sortie 146, qui correspond à la ligne 86 sur la figure 3, est obturé. Le limiteur de charge 116 est disposé dans un alésage 148 dans 5 lequel débouchent des canaux 150 et 152 qui sont normalement isolés l'un de l'autre par le tiroir coulissant 154• Celui-ci est sollicité en position fermée par un ressort 156 et il est poussé vers le haut par un petit piston 157 soumis, par le canal de passage 128 à la pression régnant dans la ligne principale.Les canaux 150 et 152 10 sont reliés par des orifices 158 et 160 avec les lignes 90 et 92 de la figure 3. Il faut noter que le carter 120 de l'appareil comporte également d'autres canaux internes de passage qui communiquent avec le carter de la pompe ou du moteur auquel il est fixé, de manière à établir les communications schématisées sur les figures 1£> 3 et 4. Le fonctionnement du limiteur de charge est tel que lors d'une surcharge qui se traduit par une élévation anormale de la pression dans l'une ou l'autre des lignes principales 12 et 14, cette surpression étant transmise par les lignes 54, 118 et 128, ia sou-20 pape de limitation de charge 116 se place en position de dérivation en comprimant le ressort 156. Non seulement, une communication directe est établie entre les servo-moteurs 74 et 76, mais.également entre i.es servo-motauxe 97 et 98. Les fluides de oommande eous pression délivrés par la sortie de la soupape 62 sont dérivés par la ligne -86 25 et par la ligne 108 vers les soupapes asservies respectives 78 et 100. La ôoupape 116 étant ouverte, le ressort 96 et les forces de réaction normales appliquées au palonnier oscillant 94 exercent une pression plus grande dans le servo-moteur 98 que la pression exercée dans le servo-moteur 76 par le ressort 66. Si le palonnier 30 oscillant 94 du moteur est, comme sur la figure 4, da^is une position moyenne, il se déplace en position de course maximale avant que le palonnier oscillant 64 ne soit déplacé. Si cet effet est insuffisant pour supprimer l'état de surcharge, lorsque le palonnier oscillant 94 du moteur atteint sa position de course maximale, le ressort 66 dépla-35 ce le palonnier 64 en direction de sa position neutre. Celui-ci,bien entendu, peut atteindre cette position neutre dans le cas où l'arbre 71 08918 7 2083308 de sortie 20 est bloqué mécaniquement. D'après ce qui précède, on voit que l'invention permet de réaliser un ensemble dans lequel une soupape 116 relativement petite permet de régler le fonctionnement d'une pompe et d'un moteur de grandes 5 dimensions et soumis à de hautes pressions sans provoquer d'échauffe-ment ni de perte de puissance et sans poser les problèmes d'usure des sièges de soupapes, comme c'est le cas des soupapes de décharge classiques reliant directement des lignes principales de pression du système. 10 II va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre purement indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra lui apporter toutes modifications de détail conformes à son esprit sans sortir de son cadre. 71 08918 8 2083308 REVENDICATIONS 1. Appareil hydraulique constituant une pompe ou un moteur hydraulique à course variable, caractérisé en ce qu'il comprend un organe réglant la course, soumis à un ressort qui tend à l'amener 5 à une position d'efficacité mécanique maximale par rapport à la pression de fonctionnement qui lui est imposée, un dispositif hydraulique déplaçant l'organe réglant la course en s'opposant à la force du ressort, une source de pression de commande pour actionner le dispositif hydraulique de commande, une soupape asservie pour 10 régler l'admission de la pression de la source dans le dispositif hydraulique de commande, et une soupape de limitation de charge montée en parallèle avec la soupape asservie et agissant en fonction de la charge imposée à l'appareil de manière à dériver la pression appliquée au dispositif hydraulique de commande et de manière que 15 le ressort qui agit sur l'organe réglant la course lui fasse prendre la position de course la plus favorable. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un double dispositif à ressort tendant à maintenir l'organe réglant la course en position neutre, et un double 20 dispositif hydraulique de commande de cet organe écartant celui-ci de sa position neutre dans un sens ou dans l'autre lorsque ce double dispositif hydraulique est actionné par la soupape asservie, pour que les charges imposées ,à l'appareil fonctionnant en pompe réversible soient limitées lors'que le fluide de commande est 25 dirigé dans un sens ou dans l'autre. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif à ressort tendant à orienter l'organe réglant la course vers une position de course maximale, et un dispositif hydraulique de commande pouvant orienter l'organe réglant 30 la course vers une position de course minimale pour que les charges imposées à l'appareil fonctionnant en moteur soient limitées. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la soupape asservie est reliée à l'organe réglant la course par un dispositif mécanique de liaison se déplaçant 35 avec ce dernier. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la soupape limitant la charge est commandée 71 08918 9 2083308 par la pression. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il constitue une pompe hydraulique à course variable, comportant un moteur hydraulique à course variable muni 5 d'une soupape asservie pour régler la pression appliquée au moteur, la soupape de limitation de charge étant reliée en parallèle avec les deux soupapes asservies pour dériver la pression appliquée aux servo-moteurs lorsque la pression dans l'appareil dépasse une valeur prédéterminée.