Brevet FR2223607A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne des soupapes à commande fluide, que l'on utilise dans des systèmes à pression fluide, dans lesquels la pression provenant d'une source unique est envoyée dans deux dispositifs séparés et actionnés par la pression d'un fluide, dispositifs qui utilisent pour leur bon fonctionnement la pression d'un fluide, à différents moments, et en quantité variable. Les dispositifs utilisant la pression d'un fluide peuvent être, par exemple, le système à direction assistée et le système de freins assistés d'un véhicule, ou le système de suspension d'un véhicule dans lequel le fluide sous pression est utilise pour transmettre la charge du véhicule à ses roues, et est sujet à des variations de pression pour maintenir une hauteur et/ou position du véhicule réellement constante, malgré les variations de poids statique et/ou dynamique. Les systèmes de direction assistée des véhicules appartiennent à la catégorie pour laquelle le fluide circule librement lorsque l'on n'emploie pas la direction assistée, la circulation du fluide étant utilisée pour accumuler une pression efficace lorsqu'on besoin de la direction assistée, tandis que dans les systèmes de freinage assisté à commande fluide et dans les systèmes de suspension qu'on a mentionnés plus haut, les cylindrès du moteur et les autres dispositifs dans lesquels on utilise la pression du fluide ne communiquent généralement pas avec la source de pression, sauf lorsque l'on veut y accumuler la pression du fluide. Le but de la présente invention consiste à fournir une soupape à commande fluide qui distribue automatiquement le fluide. fourni par une pompe, à deux dispositifs, suivant leurs besoins respectifs. La présente invention a pour objet une soupage à commande fluide comprenant un bâti de soupage qui comporte : une cavité et un élément de soupape mobile divisant ladite cavité en deux une une première et une seconde cavités, un premier conduit s'ouvrant dans ladite première cavité et la reliant à une source de pression fluide ; un deuxième et un troisième conduits constituant respectivement les sorties des dites première et deuxième cavités, pour les relier respectivement à un- dispositif dans lequel le fluide s'écoule librement lorsque ledit dispositif n'est pas utilisé et à un dispositif dans lequel le liquide n'est requis que lorsque le dispositif est utilisé, les surfaces respectives des dites sorties variant en sens opposé, lors du mouvement de l'élément mobile de soupape qui change le volume relatif des premiere et deuxième cavités, un quatrième conduit servant à transmettre un débit de fluide réduit entre les dites cavités ; et un ressort agissant sur le dit élément mobile de la soupape pour le pousser dans la direction opposée à celle dans laquelle il est poussé par le fluide sous pression dans la première cavité. Le quatrième conduit peut être pratiqué dans l'élément de soupape mobile. La cavité située dans le bati de soupape est, de préférence, un alésage, l'6lément de soupape mobile. étant un piston coulissant dans le dit alésage ; les conduits de sortie peuvent déboucher dans des rainures circulaires autour du bâti de soupape ces rainures sont recouvertes, sur une surface variable, par les extrémités du piston lorsque celui-ci se déplace latéralement. On peut fournir des moyens amortisseurs de fluide pour amortir les mouvements de l'élément de soupape mobile et les dits moyens amortisseurs peuvent comprendre une collerette solidaire du piston mobile, à l'intérieur d'un espace annulaire délimité par un élargissement de l'alésage de la soupape. Deux formes de soupape à commande fluide, selon l'invention vont être décrites à titre d'exemple, en référeio aux figures ci-jointes - La Figure 1 représente un schéma de réalisation de la soupape à commande fluide selon l'invention, de même que les composants essentiels d'un système à pression de fluide dans lequel la dite soupape peut etre incorporée ; et - La Figure 2 est une section longitudinale d'une forme de réalisation d'une soupape à commande fluide selon l'invention. Sur la Figure 1-, on a représenté un dispositif dans lequel le fluide agissant est un liquide. Un bâti de soupape 10 comprend un alésage 11 fermé à une extrémité 12, et disposé pour être relié à son autre extrémité par un premier conduit à la sortie d'une pompe foulante 14 pompant le liquide d'un réservoir associé 15. Deux rainures circulaires, axialement espacées, 16 et 17, de même largeur, sont placées autour de l'alésage il du b ti, et un piston 18 coulissant dans l'alésage a une longueur telle que, dans une position neutre dans l'alésage, il s'étend à mi-chemin entre chacune des rainures 16 et 17 ; il fournit ainsi des sorties,hors de l'alésage,à travers chaque rainure dont les surfaces sont égales. Le deuxième et le troisième conduits débouchent respectivement des rainures 16 et 17. Unressort 22 situé à l'extrémité fermée de l'alésage pousse le piston 18 vers l'autre extrémité du dit alésage et le piston fB, qui est éloigné des deux extrémités est muni d'une cloison transversale 23, d'épaisseur relativement petite, comportant un orifice 24 de grandeur fixe, dans la dite cloison. Le piston 18 partage ainsi l'alésage 11 en deux cavités 25 et 26, reliées par un quatrième conduit constitué par l'orifice 24, le premier et le deuxième conduits 13 et 19 débouchant dans la cavité 25 et le conduit 21 débouchant dans la cavité 26. Dans le dispositif à pression fluide de la Figure 1, le conduit 19 est relié à la soupape de commande 27 d'un système de direction assistée ; la soupape 27 permet au liquide de retourner librement au réservoir 15 lorsque l'on n'utilise pas la direction assistée, mais réduit le débit pour augmenter la pression dans un dispositif de direction assistée (non représenté lorsque l'on utilise la direction assistée. Le conduit 21 est relié à une soupape de fermeture 28 à travers laquelle le liquide est envoyé dans un accumulateur à pression de liquide 29 pour y atteindre une pression prédéterminée ou, lorsque le dit accumulateur est chargé, renvoyer le liquide fourni dans le réservoir 15, à une préssion sensiblement égale à zéro. flans la description suivantedu fonctionnement de la soupape à commande fluide, la pression sous laquelle le liquide est fourni par la pompe 14 est représentée par P la quantité de liquide fourni par la-pompe, par Qp ; la pression du liquide entre la rainure 16 et la soupape de commande de direction 27 est représentée par P5 et la quantité de liquide allant à la dite soupape de commande de direction par Q5. La pression du liquide entre la rainure 17 et la soupape de fermeture 28 est représentée par PB et la quantité de liquide allant à la dite soupape de fermeture par QB. La surface de l'orifice fixe 24 dans le piston 16 est représentéepar A2, la surface effective de la rainure 16 non recouverte par le piston 18, par A1 et la surface effective de la rainure 17 non recouXerte par le piston 18, par A3. Il va de soi que les surfaces A1 et A3 varient en sens opposé, pour tout mouvement du piston 16. Lorsque l'on n'a pas besoin de fluide sous pression pour la direction assistée, et que l'accumulateur de pression de fluide 29 est totalement chargé, P5 et PB sonttoutesles deux égales à zéro, meis le liquide s'écoule à travers l'orifice 24 et crée une chute de pression à travers cet orifice, chute dépendant de la surface A2, de même qu'une force en résultant sur le piston 18, contrecarrée par le ressort 22 ; le piston 18 se met dans une position telle que la chute de pression à travers l'orifice 24 et la surface exposée A3 de la rainure 17, causée par le débit 4B, est égale à la chute de pression à travers la surface exposée At de la rainure 16 causée par le débit Qs Si le débit de la pompe de distribution Qp augmente, entraînant une augmentation de la chute de pression à travers A2, le piston se déplace pour augmenter la surface effective A1 et réduire la surface effective A3, augmentant ainsi le débit qS. La soupape à commande fluide agit ainsi comme soupape de commande du débit pour le système incorporant l'accumulateur de pression de liquide 29.Le débit de liquide à travers l'orifice 24 demeure constant durant toute l'opération puisque la chute de pression à travers cet orifice est contrôlée par le ressort 22 dont la charge, pour le trajet limité considéré, demeure sensiblement constante. Une chute de pression adéquate à travers l'orifice 24 correspond à 50 p. s. i. Si, à un moment où lton n'a pas besoin de fluide sous pression pour la direction assistée (c'est-à-dire pour assister la direction) l'accumulateur 29 de pression de liquide a besoin d'être chargé, la pression P5 demeure environ égale à zéro, mais la valeur de PB s'élève jusqu'à atteindre environ 1600 p. s. i. Comme la chute de pression à travers l'orifice 24 demeure constante, la tendance de la pression pu B à s'élever pousse le piston 18, ce qui diminue la surface effective A1 et permet à P de s1 élever. p Si, pendant que l'on charge l'accumulateur 29 de pression de liquide, on a besoin de liquide sous pression pour la direction assistée, la soupape 27 de la direction assistée réduit le débit 45, élevant ainsi P5. Ceci tend à augmenter Pp, mettant ainsi le piston 18 en action, ce qui augmente la surface effective At. Si l'on a besoin de pression de liquide sous pression pour assister la direction lorsque ltaccumulateur de pression de liquide 29 est chargé et que Pg est à zéro, le fait que P5 et P soient toutes p les eux augmentéaspar la réduction du débit Q5 dans la soupape de direction 27, a pour effet de déplacer le piston 18 pour traduire la surface effective A3 ; cette réduction de surface A3 est limitée par la tendance de la pression à s'élever dans la cavité 26 ou elle agit sur l'extrémité du piston 18 an face de l'orifice d'entrée 13 de la pompe.Ainsi, la soupape à commande fluide, dans ces conditions également, agit comme soupape de commande du débit pour le système utilisant l'accumulateur 29 à pression de liquide, mais la commande est obtenue par la relation entre les surfaces A2 et A3 tandis que, dans les autres conditions décrites, elle est obtenue par la relation entre les surfaces A1 et A2. Sur la Figure 2 ci-jointe, la soupape à commande fluide représentée comprend un bâti 31 comportant un alésage interne 32 élargi à une extrémité 33 ; cette partie élargie 33 est fermée par une plaque 34. A l'autre extrémité, l'alésage 32 est aussi élargi et fileté pour recevoir un bouchon fileté 35. Un piston 36 pouvant coulisser dans l'alésage 32 comporte une rainure circulaire 37. On dispose un premier conduit 38 débouchant dans l'alésage 32, dans une position telle qu'il communique en permanence avec la rainure 37. Ce conduit relie l'alésage à une source de pression de fluide telle que la pompe montrée sur la Figure 1 ; deux rainures circulaires axialement espacées 39 et 41, autour de l'alésage 32 sont reliées respectivement aux deuxième et troisième conduits 42 et 43 pour relier respectivement l'alésage à un système de direction assistée à à un système de freinage, comme il apparalt également sur la Figure 1.Les rainures 39 et 41 sont placées de telle façon que la rainure 41 est adjacente à l'extrémité du piston 36, près du bouchon fileté 35 et la rainure 39 est adjacente à l'extrémité de la rainure 37, près de cette extrémité du piston ; une partie du piston qui s'étend entre la dite extrémité du piston et la dite extrémité de la rainure possède une longueur telle que, dans une position moyenne du piston elle obstrue la moitié de la surface de chaque rainure 39 et 41 et laisse ainsi deux passages de même surface efficace dans l'alésage 31 à travers les deux rainures. Le piston 36 est tubulaire et comporte dans son alésage une cloison transversale 44 qui comprend un orifice 45 réducteur de débit, le dit alésage étant relié sur l'un des côtés de l'orifice 45 à la rainure 37 par les ouvertures radiales 46. L'extrémité de l'alésage du piston sur le côté opposé à la cloison 44 est ouverte. Une collerette 47, sur le piston 36 de la soupape, se trouve dans la partie large 33 de l'alésage du bâti, la dite partie large 33 étant remplie de liquide et la collerette ayant un dégagement dans la partie large 33 tel que le débit de liquide la traversant est réduit, ce qui amortit le mouvement du piston. Un ressort 48 agissant entre une bague 49 montée sur l'alésage du piston sur un côté de la cloison 44 et un aboutement ajustable 51 supporté par le bouchon fileté 35, pousse le piston 36 contre l'extrémité de l'alésage du bâti 32 fermé par la plaque34. 52 et 53 sont les cavités correspondant respectivement aux cavités 25 et 26 de la Figure 1 ; la cavité 52 comprend la rainure 37, un alésage fermé 54 sur la plaque 34 dans lequel s'étend après la collerette 47 l'extrémité du piston 36, et la partie de l'alésage du piston reliant la dite rainure 37 et l'alésage 54. La cavité 53 comprend l'espace situé dans l'alésage 32 du bâti entre le piston 36 et le bouchon fileté 35. Comme sur la Figure 1, la cavité 52 est constamment reliée à la source de pression à travers le conduit 38 et la pression dans cette-cavité agit sur le piston 36 pour le pousser contre le bouchon fileté 35, une telle pression étant contrecarrée par le ressort 48 ; la soupape de commande agit de la même manière que la soupape ddcrite en référence à la Figurez. Les conduits 55 et 56 sont situés sur la partie élargie 33 de l'alésage, sur les côtés opposés de la semelle 47 et permettent au liquide de passer dans le dit alésage, les dits conduits pouvant entre fermés pour bloquer la circulation du liquide. Tandis que les exemples spécifiques de soupapes à commande fluide décrits ci-haut sont destinés à des systèmes à commande fluide utilisant un liquide, les soupapes peuvent aussi être utilisées dans des systèmes utilisant un gaz comme fluide de travail. REVENDICATIONS 1 - Soupape à commande fluide caractérisée en ce qu'elle comprend - un hâti de soupape comportant une cavité, - un élément de soupape mobile divisant la dite cavité en une première et une sec-onde cavités, - un premier conduit débouchant dans la dite première cavité pour la relier à une source de pression de fluide, - un d-uxième et un troisième conduits (19 et 21, 42 et 43) constituant respectivement des sorties, hors des dites première et deuxième cavités (25 et 26, 52 et 53), qui sont reliées respectivement à un premier dispositif dans lequel le fluide s'écoule librement lorsque le premier dispositif n'est pas employé et à-un second dispositif dans lequel le fluide n'est requis que lorsque le dit seccnd dispositif est utilisé, les surfaces respectives des dites sorties variant en sens opposé avec tout mouvement de l'élément mobile de soupape (18, 44) pour changeur le volume relatif des première et deuxième cavités (25 et 26, 52 et 53), - un quatrième conduit (24, 457 servant à limiter le débit du fluide entre les dites cavités (25 et 26, 52 et 53), - un ressort (22, 48) agissant sur le dit élément mobile de soupape (18, 44) pour le pousser dans la direction opposée à celle dans laquelle il est poussé par la pression du fluide dans la dite première cavité. 2 - Soupape à commande fluide selon la revendication 1, caractérise en ce que le quatrième conduit (24, 45) est situé dans l'élément mobile ac soupape (18, 44). 3 - Soupape à commande fluide selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la cavité située dans le bâti de soupape (10, 31) est un alésage (11, 32), et que l'élément mobile de soupape (18, 44) est un piston pouvant coulisser dans le dit alésage (11, 32). 4 - Soupape à commande fluide selon la revendication 3, caractérisée en ce que les conduits de sortie (19 et 21) déhouchent dans des rainures circulaires (16 et 17) situées autour de l'alésage de la soupape (11), les dites rainures (16 et 17) étant recouvertes sur une surface variable par les parties extrêmesdu piston (18) lorsque celui-ci se déplace latéralement. 5 - Soupape à commande fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce quelle comprend des moyens d'amortissement fluide pour amortir les mouvements de l'élément de soupape mobile (44). 6 - Soupape à commande fluide selon l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5, caractérisée en ce que les moyens amortisseurs comprennent une collerette (47) faisant partie du piston (44), mobile dans un espace annulaire (33) délimité par un élargissement de l'alésage de la soupape.