Brevet FR2130431A1 — publié le 19721103

;72 09538 1 2130431 La présente invention,.concerne un appareil de commande électrohydraulique comprenant un tiroir de distribution sollicité par un dispositif de rappel à double effet et agissant, lorsqu'il est en position neutre, sur au moins un conduit relié à un organe d'utilisation, qu'il relie alterna-5 tivement à une arrivée et à un^retour;dans deux positions de travail, ce tiroir étant commandé par un fluide sous pression ,à pilotage par des électro-aimants, ' ■ ' ; > * - ' • et comprenant un 'piston-différentiel dont la pet-ité' face est située dans un espace communiquant d'une part avec une arrivée et d'autre part, à travers un premier organe'de distribution, avec un espace dans lequel est située 10 la grande face du piston différentiel, ce dernier espace étant relié au retour à travers un second organe de distribution. La demande de brevet allemand publiée n° 1.750.358 décrit un tel appareil de commande, dans lequel un piston différentiel est commandé par deux soupapes ou valves. Dans cet appareil de commande, l'espace annulaire 15 adjacent au piston différentiel communique directement avec une arrivée à travers un point d'étranglement. Bien que le débit du courant d'huile de commande dans cet appareil puisse être maintenu petit au moyen d'un limiteur de débit, une telle limitation ne convient pas pour toutes les applications. Lorsque, dans une variante de réalisation de cet appareil de commande connu, 20 les valves ou clapets sont maintenus dans leurs positions de fermeture quand les électro-aimants ne sont pas alimentés, dans le but de réduire encore plus le débit du courant d'huile de commande, un dispositif de rappel n'est plus en mesure, en cas de disparition de l'alimentation électrique, de ramener le tiroir de distribution à la position neutre et d'agir ainsi 25 hydrauliquement sur un organe d'utilisation, ce qui esc cependant souhaitable en de nombreux cas pour des raisons de sécurité. De plus, l'effet d'-étrangle-ment des valves peut occasionner l'établissement de différentes pressions dans l'appareil de commande connu, si le courant dfhuile de commande circule en permanence, et bien que ces différences de pression soient faibles, elles 30 peuvent empêcher le retour du tiroir de distribution à sa position neutre exacte. Il s'est avéré en outre que, en beaucoup de cas, la consommation d'énergie électrique devient trop importante, ou que le débit du courant d'huile de commande devient excessivement grand lorsque les valves sont ouvertes, 35 Le but de l'invention est de perfectionner l'appareil de commande / électrohydraulique décrit au début et d'éviter ses inconvénients, de manière qu'il puisse fonctionner avec une consommation de courant électrique moindre et un courant d'huile de commande d'un plus faible débit, sans que cela compromette la fiabilité de l'appareil. COPY 72 09538 2130431 Suivant l'invention, ce résultat est obtenu par le fait qj'un troisième organe de distribution est incorporé dans la liaison entre l'espace annulaire dans lequel est situéela petite face utile du piston différentiel et l'arrivée. 5 De cette manière, il ne peut plus y avoir un courant "d'huile de commande direct' entre l'arrivée et le retour, ni lorsque la partie électrique de l'appareil reçoit du courant électrique, mais n'est pas manoeuvrée, ni lorsque cette partie ne reçoit pas de courant électrique. Le courant d'huile de commande circule seulement pendant une manoeuvre 10 du tiroir de distribution, et la quantité de fluide sous pression nécessaire doit seulement suffire pour la manoeuvre du piston différentiel. De plus, le piston différentiel peut également être ramené uniquement par la force d'un ou de plusieurs ressorts jusqu'à sa position neutre, à partir d'une position de travail, sans que cela nécessite un courant d'huile de commande 15 venant de l'arrivée, puisque le fluide supplémentaire nécessairé est dans ce cas aspiré du retour. On obtient ainsi une diminution supplémentaire des pertes d'énergie par le courant d'huile de commande. La puissance électrique est seulement nécessaire lorsque le tiroir de distribution n'est pas en position neutre ou doit"être déplacé depuis cette 20 position neutre. En cas de panne de l'installation électrique, le circuit de sécurité permet au dispositif de rappel de ramener le tiroir de distribution à sa position neutre. Le tiroir atteint cette position neutre quoiqu'il arrive, puisque les pressions perturbatrices résultant d'un courant d'huile de commande permanent dans le système de commande sont absentes. 25 D'autres caractéristiques et avantages dé l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va siivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue en coupe simplifiée d'un premier exemple de réalisation d'un appareil de commande électrohydraûlique suivant 30 l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe d'une partie d'un second exemple de réalisation d'un appareil de commande suivant l'invention. L'appareil de commande 9 représenté sur la figure 1 comprend un distributeur à quatre voies et à trois positions, désigné par 10, et une 35 unité pilote 11. Le distributeur 10 comprend un corps 12 dans lequel sont ménagés une arrivée 13, un retour 14, deux raccordements 15, 16 pour un organe d'utilisation, un alésage 17 dans lequel peut coulisser à joint étanche un tiroir de distribution 18, une chambre d'arrivée 19, deux chambres 72 09538 2130431 d'utilisateur 20, 21 et deux chambres de retour 22, 23. Une pompe 24 aspire du fluide d'un réservoir 25 et le refoule dans l'arrivée 13. Un conduit 26 relie le retour 14 au réservoir 25. Deux conduits 27, 28 relientù les raccordements 15, 16 pour l'organe d'utilisation à un organe d'utilisation 5 29, en l'occurrence un vérin à double effet dans lequel peut coulisser un piston 30, Le distributeur 10 est équipé d'un élément de commande manuelle 31 pour le tiroir 18. Le corps 33 de l'unité pilote 11 est fixé sur le côté du corps 12 du distributeur qui est désigné par 32. Dans le corps 33 de l'unité pilote 10 est ménagé une chambre ou cylindre 34 dans lequel peut coulisser un piston différentiel 35, lequel subdivise ce cylindre en une chambre annulaire 36 adjacente à la petite face utile du piston, et une chambre 37 adjacente à ou dans laquelle est située la grande face utile du piston différentiel. Un accouplement 38 relie le piston différentiel 35 de manière fixe au tiroir 15 de distribution 18. Un ressort 39 disposé dans la chambre 36 et un ressort 40 disposé 'dans la chambre 37 constituent un dispositif de rappel 41 pour le tiroir 18. Contre le piston différentiel 35 est appliqués une tige de palpage 42 qui peut coulisser à joint étanche dans le corps 33 de l'unité pilote et qui fait partie d'un transmetteur de valeur réelle 43, fonctionnant 20 par voie inductive. La chambre annulaire 36 communique avec le chambre 37 à travers des canaux 44, 45, un premier distributeur à commande électromagnétique 46 àdeux voies et à deux positions, et des canaux 47 et 48. La chambre 37 communique à travers les canaux 48, 47, un second distributeur à commande électromagnétique 49 à deux vcies et à deux positions, et un canal 50 25 réalisé dans le corps 33 avec un canal de retour 51 réalisé dans le corps 12 du distributeur et débouchant dans le retour 14. La chambre annulaire 36 peut être mise en communication avec l'arrivée 13 à travers les canaux 44 et 45, un troisième distributeur à commande électromagnétique 52, également à deux voies et à deux positions, un canal 53 réalisé dans le corps 33 de l'unité 30 pilote, et un canal 54 réalisé dans le corps 12 du distributeur. Le premier distributeur 46 et le second distributeur 49 comprennent des obturateurs sollicités par des ressorts qui prennent la position "ouverture" lorsque les électro-aimants ne sont pas excités, et qui prennent la position "fermeture" lorsque les électro-aimants sont excités. L'obturateur du troisième distribu-35 teur 52 occupe la position "fermeture" lorsque 1'électro-aimant n'est pas excité, et il est en position "ouverture" lorsque son électro-aimant est excité. Les trois distributeurs 46, 49 et 52 peuvent Stre commandés, par des liaisons électriques 55, depuis un appareil de commande électronique 56. Ce dernier 72 09538 2130431 reçoit, par des liaisons électriques appropriées, les signaux du transmetteur de valeur réelle 43 et d'un transmetteur de valeur de consigne 57. Les transmetteurs 43 et 57 sont réalisés, de façon connue en soi, comme des transmetteurs inductifs. 5 L'installation qui vient d'être décrite fonctionne de la manière suivante : Lorsque le tiroir 18 occupe la position neutre représentée, le piston 30 de l'organe d'utilisation 29 est bloqué hydrauliquement. Le troisième distributeur 52 coupe le canal 53 côté arrivée, tandis que le 10 premier et le second distributeur 46 et 49 maintiennent les liaisons entre la chambre annulaire 3 6 et la chambre 37 et entre la chambre 37 et le retour 14 ouvertes. Le dispositif de rappel 41 peut donc maintenir le tiroir 18 exactement à la position neutre. Lorsque le tiroir 18 est déplacé vers la gauche à partir de 15 sa position neutre à l'aide du transmetteur de valeur de consigne 57 (le piston différentiel 35 s'approchant alors du distributeur 10, l'appareil de commande 56, en tenant compte de la position du tiroir que lui indique le transmetteur 43, provoque l'ouverture du troisième distributeur 52 et la fermeture du second distributeur 49. Du fluide sous pression venant 20 de l'arrivée 13 traverse à présent le troisième distributeur 52 et le premier distributeur 46, et il s'écoule simultanément de la chambre 36 à la chambre 37, à travers le premier distributeur 46, en poussant le piston différentiel 35 vers la gauche jusqu'à ce que le transmetteur de valeur réelle 43 indique une position qui correspond à celle du transmetteur de valeur 25 de consigne 57. Le troisième distributeur 52 est alors fermé, tandis que le second distributeur 49 reste fermé et que le premier distributeur 46 reste ouvert. Le fiston différentiel 35 e t par suite le tiroir 18 peuvent donc être immobilisés dais n'importe quelle position intermédiaire, de sorte que le tiroir 18 peut envoyer des courants de fluide sous pression de différents 30 débits, grâce à la présence de chanfreins non représentés pour le réglage fin, pour agir ainsi sur le sens et la vitesse de déplacement du piston. Lorsque le transmetteur de valeur de consigne 57 est amené de sa position intermédiaire à sa position extrême gauche, l'appareil de commande électronique 56 provoque l'ouverture du troisième distributeur 52, de sorte 35 que le courant d'huile de commande s'écoulant vers la chambre 37 pousse le tiroir de distribution 18 jusqu'à sa position extrême gauche. Lorsque cette position est atteinte, l'appareil de commande électronique 56 referme le troisième distributeur 52 puisque la différence obtenue par la comparaison de la valeur réelle et la valeur de consigne est devenue nulle. 72 09538 5 2130431 Lorsque le transmetteur de valeur de consigne 57 est ramené vers la position neutre à partir de sa position extrême gauche, les signaux du transmetteur de valeur réelle 43 et du transmetteur de valeur de consigne 57 sont comparés dans l'appareil de commande électronique 56, ce qui entraîne l'ouverture du troisième distributeur 52, la fermeture du premier distributeur 46 et l'ouverture du second distributeur 49. Du fluide sous pression venant de l'arrivée 13 peut s'écouler à présent à travers le troisième distributeur 52 jusque dans la chambre annulaire 36. Comme la ^ chambre 37 est déchargée dans le retour 14, le piston différentiel 35 se déplace vers la droite, jusqu'à ce que la position prédéterminée par le transmetteur de valeur de consigne 57 soit atteinte. Lorsque cela est le cas, le courant d'huile de commande venant du troisième distributeur 52 est à nouveau interrompu, tandis que le premier distributeur 46 reste fermé et que le second distributeur 49 reste ouvert. Le tiroir 18 peut donc être amené à n'importe quelle position intermédiaire à l'aide du transmetteur de valeur' de consigne 57. Lorsque le tiroir de distribution 18 atteint à nouveau sa position neutre, le troisième distributeur 52 est fermé, et le premier distributeur 46 et le second distributeur 49 sont ouverts. Le tiroir de distribution 18 peut également être déplacé vers la droite, d'une façon qui est analogue à celle qui vient: d'être décrite pour son déplacement à gauche. Le troisième, distributeur 52 est ouvert £ chaque fois qu'un courant d'huile de commande est nécessaire, tandis que le premier distributeur 46-est fermé et que le second distributeur 49 est ouvert pendant le déplacement vers la droite. Pour immobiliser le tiroir de distribution 18 dans une position intermédiaire, le courant d'huile de commande est interrompu au moyen du troisième distributeur 52. Grâce au dispositif qui vient d'être décrit, le piston 30 du vérin 29 peut donc être télécommandé quant au sens et à la vitesse de son déplacement, et il peut également être immobilisé ou bloqué dans n'importe quelle position. La figure 2 représente seulement une unité pilote 70 d'un second exemple de réalisation d'un appareil de commande suivant l'invention. Cette unité pilote 70 se distingue uniquement de celle désignée par 11 sur la figure 1 par l'utilisation d'autres organes de distribution, c'est-à-dire par l'utilisation d'un distributeur 71 à quatre voies et trois positions, à la place du premier et du second distributeur. Les parties identiques sont par ailleurs désignées par les mêmes références. 72 09538 6 2130431 Le distributeur 71 à quatre voies et à trois positions a une position médiane 72 dans laquelle son tiroir est centré au moyçn de ressorts et dans laquelle il maintient toutes les communicatipns ouvertes, comme le premier distributeur 46 et le second distributeur 49 de la figure 1. Pour 5 permettre un déplacement du piston différentiel 35 vers la gauche, le distributeur 71 présente en outre une première position de travail 73 dans laquelle la chambre annulaire 36 communique avec la chambre 37, mais dans laquelle cette dernière est séparée du retour 14. Cette première position de travail 73 correspond à la combinaison de la position "ouverture" du 10 premier distributeur 46 et de la position "ouverture" du second distributeur 49. Une seconde position de travail 74 correspond à la combinaison de la position "ouverture" du premier distributeur 46 et de la position "ouverture" du second distributeur 49, afin de permettre un déplacement vers la droite du piston différentiel 35. Le troisième distributeur 52 estmanoeuvré comme 15 dans l'appareil de commande 10 représenté sur la figure 1. Alors que l'appareil de commande de la figure 2 est limité à la manoeuvre des organes de distribution qui vient d'être décrite, l'appareil de commande de la figure 1 permet d'obtenir également d'autres combinaisons des distributeurs 52, 46 et 49 puisque le premier distributeur 46 et le second distributeur 49 peuvent 20 être manoeuvrés indépendamment l'un de l'autre. Pour le blocage hydraulique du piston différentiel 35, on peut donc utiliser en outre le premier distributeur 46, lorsque le tiroir de distribution 18 n'occupe pas sa position neutre. Dans les positions extrêmes à gauche et à droite du tiroir de distribution 18, la fermeture du troisième distributeur 52 peut en outre 25 être omise et ce distributeur peut rester ouvert étant donné que la pression de commande agissant sur le piston différentiel 35 maintient celui-ci à la position extrême. L'agencement des distributeurs est avantageusement tel qje l'élément de commande manuelle 31 puisse être manoeuvré lorsque le transmetteur de valeur de consigne 57 est en position neutre. On obtient 30 ainsi l'avantage particulier que, en cas de défaillance de la partie électrotique ou en cas de perturbations de la partie hydraulique, le tiroir de distribution 18 peut être manoeuvré directement et manuellement sur le distributeur 10. Pour amener le piston différentiel 35 à la position neutre depuis 35 ses positions extrêmes, il est en outre possible d'utiliser les forces des ressorts de rappel 39, 40, de sorte que le débit du courant d'huile de commande devient particulièrement faible. En pareil cas et lors d'un mouvement vers la droite du piston différentiel 35 depuis sa position extrême gauche, 72 09538 7 2130431 le troisième distributeur 52 peut être fermé, alors que le premier distributeur 46 et le second distributeur 49. sont ouverts. Lors d'un mouvement dans ce sens, le fluide excédentaire venant de la chambre 37 s'écoule vers le retour 14 en traversant le second distributeur 49. Inversement, pendant un mouvement 5 vers la gauche du piston différentiel 35 à partir de sa position extrême droite, du fluide peut être aspiré dans la chambre 37 à partir du retour 14. L'appareil de commande qui vient d'être décrit n'est pas limité à une réalisation dans laquelle le tiroir de distribution 18 bloque l'organe d'utilisation hydraulique 29 lorsqu'il occupe sa position neutre. L'appareil 10 de commande peut être réalisé d'une façon aussi avantageuse pour une position flottante en position neutre, ou pour un circuit dit en Y pour obtenir une marche rapide sur des organes d'utilisation comprenant des pistons différentiels. 72 09538 8 2130431 revendications 1. Appareil de commande électrohydraulique comprenant un tiroir de distribution sollicité par un dispositif de rappel à double effet et agissant, 5 lorsqu'il est en position neutre, sur au moins un conduit relié à un organe d'utilisation, qu'il relie alternativement à une arrivée et à un retour dans deux positions de travail, ce tiroir étant commandé par un fluide sous pression à pilotage par des électro-aimants, et comprenant un piston différentiel dont la petite face est située dans un espace communiquant d'une part avec une 10 arrivée et d'autre part, à travers un premier organe de distribution, avec un é*pace dans lequel est située la grande face du piston différentiel, ce dernier espace étant relié au retour à travers un second organe de distribution, caractérisé par le fait qu'un troisième organe de distribution est incorporé dans la liaison entre l'espace annulaire dans lequel est située 15 la petite face utile du piston différentiel et l'arrivée. 2. Appareil de commande électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième organe de distribution est réalisé comme un distributeur à deux voies et à deux positions, qui coupe la liaison entre l'arrivée et la chambre annulaire lorsque 1'électro-aimant n'est pas 20 excité, et qui établit cette liaison lorsque 1'électro-aimant est excité. 3. Appareil de commande électrohydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier et le second organe de distribution sont chacun formés par un distributeur à deux voies et à deux positions, ces distributeurs établissant des liaisons lorsque les électro-aimants ne sont 25 pas excités, et interrompant ces liaisons lorsque les électro-aimants sont excités. 4. Appareil de commande électrohydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier et le second organe de distribution sont réalisés sous la forme d'un seul distributeur à quatre voies et à trois 30 positions, dont l'élément obturateur ou tiroir centré par des ressorts ouvre les liaisons correspondantes dans une position neutre, ce distributeur présentant deux positions de travail dans lesquelles chaque fois l'une des liaisons est ouverte, tandis que l'autre est fermée. 5. Appareil de commande électrohydraulique selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que les organes de distribution et le piston différentiel sont incorporés dans un corps avec lequel ils forment une unité, cette unité pouvant être fixée sur un corps de distributeur. 72 09538 9 2130431 6. Appareil de commande électrohydraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un transmetteur de valeur réelle est disposé sur le corps de l'unité contenant les organes de distribution. 7. Appareil de commande électrohydraulique selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tiroir de distribution est équipé d'un élément de commande manuelle. 8. Appareil de commande électrohydraulique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les rapports de transmission sur l'élément de commande manuelle et le piston différentiel sont choisis, compte tenu de la pression 10 de commande prévue, de manière que la manoeuvre électrohydraulique soit prioritaire par rapport à la conraande manuelle.