Brevet FR2221673A1 — publié le 19741011

La présente invention concerne une soupape de commande à un seul sens de fonctionnement On connais des soupapes à axe de soupape commandé par solénoide, dans lesquelles sont utilisés des commutateurs permettant d'exciter ou de faire cesser l'excitation des solénoïdes afin de donner à l'axe de soupape un mouvement vers une ou plusieurs positions de fonctionnement, tandis que, en cessant l'action sur l'axe de soupape, on permet à un ressort de ramener l'axe de soupape de l'une des positions de fonctionnement à la position neutre, ou de repos, Les solénoides constituent des electro-aimants à attraction" et ils exercent leur action sur l'axe de soupape à une certaine distance, de manière à provoquer un actionnement positif de l'axe de soupape Mais la fermeture d'un interrupteur ne permet pas de commande manuelle, sinon par tout ou rien, de l'axe de soupape, et ce dernier est donc amené d'un seul coup de position neutre dans sa position de fonctionnement en réponse à la fermeture de l'interrupteur correspondant, ce qui interdit à l'opérateur d'obtenir un étranglement de l'écoulement du fluide à travers le dispositif, et d'arrêter la commande du déplacement de l'axe de soupape dans une position intermédiaire donnéeo La présente invention concerne une soupape de commande-unidirectionnelle, du type comprenant un boîtier avec un orifice d'admission relié à une source de fluide sous pression, un orifice de retour relié à un réservoir de fluide, et un orifice de raccordement à un moteur hydraulique, un axe de soupape déplaçable à l'intérieur du boîtier par une action manuelle, pour passer d'une position neutre, dans laquelle est coupée toute communication entre 11 orifice d'admission et l'orifice de liaison- avec le moteur, à l'une- ou l'autre despositions de fonctionnement dans lesquelles l'orifice de liaison avec le moteur communique, soit avec l'orifice d'admission, soit avec l'orifice de retour, ce changement de position étant destiné à commander le fonctionnement du moteur hydraulique, un dispositif à ressort permettant le retour de l'axe de soupape dans sa position neutre.La soupape de l'invention est caractérisée par un dispositif électromagnétique de verrouillage qui, lorsqu'il est excité, maintient l'axe de soupape dans l'une de ses positions de fonctionnement, ce dispositif électro-magnétique de verrouillage comprenant une pièce servant de corps et fixée sur le boîtier, cette pièce contenant elle-même un enroulement électromagnétique coaxial avec l'axe de soupape, et une autre pièce, sensible à l'effet magnétique, fixée à une extrémité de l'axe de soupape, et mobile avec lui de façon à pouvoir entrer en contact avec une extrémité de l'enroulement et entre retenue jusqu'à ce que cette force de maintien disparaisse, soit en raison de la surpression de l'excitation de l'enroulement, soit en raison d'une force exercée manuellement sur l'axe de soupape, disparition qui entraine le retour de l'axe de soupape dans sa position neutre sous l'impulsion du dispositif à ressort La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels : - La figure 1 est une vue montrant une soupape de commande à sens de fonctionnement et à deux axes de soupape; - Les figures 2 et 3 sont des vues à échelle agrandie et en coupe selon les lignes 2-2 et 3-3 de la figure 1, montrant des mécanismes de verrouillage électromagnétiques. La figure 1 montre une soupape 1 de commande, à un seul sens de fonctionnement, qui comprend un boiter 2 contenant deux axes de soupape 3 et 4 pouvant se déplacer alternativement d'un côté ou de l'autre et destinés à commander, par exemple, la flèche et la benne preneuse d'une grue (5 et 6 respectivement3 sur un engin de chargement. Le boîtier 2 comprend un orifice d'admission 7 relié à une pompe P, un orifice de retour 9 relié à un réservoir 10, et deux paires d'orifices 11 et 12 reliés respectivement au moteur 5 et au moteur 6. L'axe de soupape 3 est un axe flottant à quatre positions, utilisé pour la commande du moteur 5 de la flèche. Il peut occuper une position neutre de repos N, une position haute R (située d'un coté de la position neutre N), une position basse L et une position de fermeture F (ces deux dernières, situées de l'autre côté de la position de repos N). L'axe de soupape 4, qui est du même type à quatre positions, est utilisé pour commander le moteur 6 de la benne preneuse, et peut occuper une position neutre N, une position "BASCULEMENT' située d'un côté de la position neutre N, et une position "ROTATION INVERSE" située de l'autre côté de la position neutre No Des exemples de telles soupapes à un sens de fonctionnement et équipées de tels axes sont décrits dans les brevets américains 301950559s 302510277, 300000397J 3 o132o668, 301600174s 302620467 et 3029909030 La figure 2 montre un mécanisme 13 de verrouillage électromagnétique et de centrage de ressort, utilisé conformément à l'invention en association avec l'axe de soupape 3 à clapet, et comprenant un boîtier 15 relié au boîtier 2.Il permet d'immobiliser la plece de guidage de l'axe de soupape et de faire jouer aux rondelles 16 et 17 leur rôle d'étanchéité Une tige 18 est vissée dans l'extré- mité de l'axe de soupape 3 et assure le blocage d'une rondelle 19 contre l'extrémité de l'axe de soupape 3; une rondelle 20 coulissant sur la tige 18 peut s'approcher ou s'éloigner d'un épaulement 21. Une plaque 25 enfer est fixée sur l'extrémité de la tige 18 à l'aide d'une vis 23 et d'une bague 24, et possède, par rapport à la bague 24, un jeu radial et axial variant de 0o1 à 0o3 millimètre de façon à permettre à la plaque 25 de s'aligner elle-mEmeO -Le boîtier 15 contient une rondelle 26 de positionnement contre laquelle est prévu un premier électro-aimant 27.Lorsque ce dernier est excité, il retient la plaque de fer 25 qui se trouve en contact avec lui lorsque l'axe de soupape 3 a été manuellement déplacé vers la droite, dans la position R dite haute. Un manchon 29 d'espacement sépare ltélectro aimant 27 d'un second électroaimant 28 monté sur le même axe. Lorsque l'électro-aimant 28 est excité, il retient contre lui la plaque de fer 25 lorsque l'axe de soupape 3 a été déplacé vers la gauche, dans la position F dite de fermeture0 Des connexions électriques, qui n'ont pas été représentées, partent des électroaimants 27 et 28 vers la gauche, traversent une ouverture radiale ménagée dans une pièce 30 d'arret, et traversent également des ouvertures réalisées dans une rondelle 31 d'étanchéité, la pièce d'arrêt 30 étant retenue par une agrafe circulaire à ressort 32 et ne pouvant avoir aucun mouvement de rotation en raisonzde la présence d'une vis de pression 34 traversant l'un des différents trous 35 ménagés pour elle dans le boîtier 15o Lorsque la pièce d'arrêt 30 est poussée à l'intérieur du logement 15, on peut la faire tourner de façon à supprimer le jeu des connexions, puis l'immobiliser par insertion de la vis de pression 34. Entre la rondelle 17 et la bague 26, se trouvent deux-manchons 40 et 41 tournés dans des sens opposés (manchon de guidage de ressort et manchon suiveur) et comportant des rebords allant vers l'extérieur, rebords entre lesquels est comprimé un ressort principal 42 o. Le manchon 41 comprend un second rebord, allant vers l'axe général, et qui recouvre partiellement la rondelle 20o Le manchon 40 comprend aussi un second rebord tourné vers l'axe, et, entre ce rebord et la rondelle 20, est comprimé un autre ressort 43. Lorsque l'axe de soupape 3 e-st amené dans la position R dite haute, il y a compression simultanée des deux ressorts 42 et 43 Lorsque l'axe de soupape 3 est amené dans la position L dite basse, il n'y a compression que du ressort principal 42. Lorsqu'on s'efforce de faire venir l'axe de soupape 3 dans la position F dite de fermeture, c'est-à-dire au-delà de la position L dite basse, il se manifeste, sur la rondelle 20 qui est en contact avec l'électro-aimant 27, une augmentation notable de l'opposition au mouvement vers la gauche de l'axe de soupape 3, ceci en raison de la compression simultanée des deux ressorts 42 et 43 tendant à résister à ce mouvements La charge initiale du ressort 43 fournit donc une indication de position permettant à ltopérateur de savoir si l'axe de soupape 3 est dans la position L dite basse. Lorsque l'axe de soupape 3 est amené dans la position dans laquelle la plaque de-fer 25 vient en contact avec l'électro-aimant 28, si ce dernier est excité, il maintiendra l'axe de soupape 3 dans sa position F dite de fermeture jusqu'd ce que cesse son excitation, ou jusqutà ce que l'opérateur exerce sur l'axe de soupape 3 (manuellement) une force supérieure à la différence entre la force de maintien due à l'électro-aimant et la force résistante due aux deux ressorts 42cet 43.Dès que la plaque 25 s'écarte de l'électroKaimant 28 sous l'effet d-'une force exercée manuellement, ou dès que cesse ltexcitation de l'électro-aimant 28, l'action des deux ressorts 42 et 43 s'exerce et fait revenir l'axe de soupape 3 dans la position L dite basse, puis l'action du ressort 42 se poursuit seule et fait passer l'axe de soupape 3 de la position L dite basse à la position neutre No La disposition des ressorts que montre la figure 2 permet de rendre à peu près-égales les forces qu'ils exercent dans la position R dite haute et dans la position F dite de fermeture, et de donner une valeur sensible à celle correspondant à la position L dite basse, de sorte que l'opérateur peut ainsi savoir si l'axe de soupape 3 a été amené dans la position L dite basse, Considérons par exemple que la charge initiale du ressort principal 42 dans la position neutre-N soit de 14 kilogrammes et que cette valeur passe à 17 kilogrammes lorsque l'axe de soupape 3 vient. de la position neutre N dans la position R dite haute0 Etant donné que le ressort 43 se comprime lui aussi, lors du passage de l'axe de soupape 3 de la position neutre N à la position R dite haute, on peut lui donner une charge initiale de 7 kilogrammes, cette charge passant à 9 kilogrammes lorsqu'on est dans la position R dite haute. Il s'ensuit que, lorsque l'axe de soupape 3 passe de la position neutre N à la position R dite haute, la charge initiale des deux ressorts 42 et 43 est égale à 21 kilogrammes et que cette charge passe à 26 kilogrammes lorsqu'on est dans la position R dite haute. Lorsque l'axe de soupape 3 est amené de la position neutre N à la position L dite basse, seul le ressort principal 42 se comprime, sa charge passant d'une valeur initiale de 14 kilogrammes à une valeur de 17 kilogrammes dans la position Il dite basse. Si donc la charge initiale du ressort 43 est égale à 7 kilogrammes et si l'opérateur applique sur l'axe de soupape 3 une force destinée à lui faire dépasser la position L dite basse, il va s'exercer, en cette position L dite basse, une force prenant brusquement une valeur de 24 kilogrammes, c'est-à-dire égale à la somme de la charge de 17 kilogrammes du ressort principal 42 et de la charge initiale de 7 kilogrammes du ressort 43 La compression supplémentaire du ressort principal 42 au cours du passage de l'axe de soupape de la position L dite basse à la position F dite de fermeture fait passer sa charge de 17 à 19 kilogrammes, tandis que la charge du ressort 42 passe de 7 à 9 kilogrammes, ce qui fait une charge totale égale à 28 kilogrammes, charge exercée par les ressorts lorsqu'on est dans la position F dite de fermeture.Si donc la force de maintien des électroaimants 27 et 28 est égale à 54 kilogrammes, il faudra exercer sur l'axe de soupape 3 une force d'environ 27 kilogrammes (c'est-à-dire variant entre 26 et 28 kilogrammes) pour parvenir à écarter la plaque de fer 25 de l'un ou l'autre des électroaimants 27 et 28o L'axe de soupape 3 est en général commandé à l'aide d'un levier permettant un rapport de forces de 6 sur 1; la force de traction ou de pression que doit donc exercer l'opérateur sur l'axe de soupape pour vaincre la force de maintien due à ltélectro-aimant n'est que d'environ 4,5 kilogrammes.Une fois cette force de maintien due à ltélectrowaimant vaincue, ce sont les ressorts 42 et 43 qui donnent leur impulsion au mouvement de retour de l'axe de soupape 3 vers sa position neutre N, sans que ltopérateur exerce la moindre force. La figure 3 montre un mécanisme électromagnétique 14 de verrouillage très voisin de celui que montre la figure 2, à cette exception près que, dans le cas présent, l'axe de soupape 4 ne peut être amené quten deux positions de fonctionnement situées de part et d'autre de la position neutre N. Un ressort de centrage tout-à-fait classique - le ressort 50 - peut donc être utilisé, avec une pièce de guidage du ressort et deux manchons 51 et 52 d'accompagnement, entre lesquels le ressort 50 est comprimé, pour assurer, d'une part, sa charge initiale et, d'autre part, la charge voulue pour ce ressort en bout de course dans l'une ou l'autre des positions de fonctionnement, c'est-à-dire des positions "BASCULEMBNT" et "ROTATION INVERSE". Si l'on ne souhaite l'existence du verrouillage par électro-aimant que dans une seule des positions de fonctionnement de l'axe de soupape 4, l'un des électro-aimants peut ne pas être prévu et être remplacé par une pièce passive 53. Cette remarque est tout autant justifiée dans le cas du verrouillage par élecro-aimant concernant l'axe de soupape 3; ; l'un ou l'autre des électro-aimants 27 et 28 peut être remplacé par une pièce passive 53 de même nature La tolérance d'assemblage assez large concernant le montage de la plaque 25 sur la bague 24 permet à cette plaque de réaliser elle-même son alignement ou de s'adapter à toute espèce d'inclinaison, ce qui lui assure un excellent contact avec la surface plane constituant l'extrémité des électro-aimants 27 ou 28, même si cette surface d'extrémité n'est > -as exactement perpendiculaire à l'axe de soupape 3 ou 4. Bien entendu, l'invention pas limitée à l'exemple ae réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir uQel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND I CAT IONS 1Q) Soupape de commande unidirectionnelle du type comprenant un boîtier avec un orifice d'admission relié à une source de fluide sous pression, un orifice de retour relié à un réservoir de fluide, et un orifice de raccordement à un moteur hydraulique, un axe de soupape pouvant être déplacé à l'intérieur du boîtier par une action manuelle, pour passer d'une position neutre, dans laquelle est coupée toute communication entre f orifice d'admission et l'orifice de liaison avec le moteur, à l'une ou l'autre des positions de fonctionnement dans lesquelles orifice de liaison avec le moteur communique, soit avec l'orifice d'admission, soit avec l'orifice de retour, ce changement de position étant destiné à commander le fonctionnement du moteur hydraulique, un dispositif à ressort permettant le retour dudit axe de soupape dans sa position neutre, soupape caractérisée par un dispositif électromagnétique de verrouillage qui, lorsqu'il est excité, maintient l'axe de soupape dans l'une de ses positions de fonctionnement, ce dispositif comprenant une première pièce de corps, fixée sur le boîtier, contenant un enroulement électromagnétique coaxial avec l'axe de soupape, et une deuxième pièce, sensible à l'effet magnétique, fixée à une extrémité de l'axe de soupape, et mobile avec ce dernier de façon à pouvoir entrer en contact avec une extrémité de l'enroulement et être retenue jusqu'à ce que cette force de maintien disparaisse, soit en raison de la suppression de l'excitation de l'enroulement, soit en raison d'une force-exercée manuellement sur l'axe de soupape, cette disparition entraînant le retour de l'axe de soupape dans sa position neutre, sous l'impulsion du dispositif à ressort, 20) Soupape de commande suivant la revendication 1 destinée à la liaison avec un moteur hydraulique à double action, un axe de soupape pouvant être déplacé à l'intérieur du boîtier par une action manuelle, pour passer d'une position neutre dans laquelle est coupée toute communication entre ledit orifice dtadmission et des orifices de liaison avec le moteur à une première et à une seconde position de fonctionnement dans lesquelles l'un des orifices de liaison avec le moteur communique avec orifice d'admission, tandis que l'autre orifice de liaison avec le moteur communique avec le passage de retour, ce changement de position étant destiné à commander le fonctionnement dudit moteur, l'axe de soupape pouvant venir dans une position dite de fermeture, située au-delà de la seconde position de fonctionnement, et dans laquelle les orifices de liaison avec le moteur communiquent l'un avec l'autre, et avec orifice de retour, un dispositif à ressort permettant le retour dudit axe de soupape dans sa position neutre; soupape caractérisée par un dispositif électromagnétique de verrouillage qui, lorsqu'il est excité, maintient l'axe de soupape soit dans ladite première position, soit dans la position de fermeture, ledit dispositif électromagnétique de verrouillage comprenant une première pièce de corps, fixée sur le boîtier, contenant elle-meme une paire d'enroulements électromagnétiques coaxiaux avec l'axe de soupape et séparés par un certain intervalle le long de cet axe, et une deuxième pièce, sensible à l'effet magnétique, fixée à une extrémité de Itaxe de soupape, entre lesdits enroulements, et mobile avec l'axe de soupape de façon à pouvoir entrer en contact avec l'un ou l'autre des enroulements et être retenue jusqu'à ce que cette force de maintien disparaisse, soit en raison de la suppression de l'excitation de l'enroulement avec lequel elle est en contact9 soit en raison d'une force exercée manuellement sur l'axe de soupape, disparition qui entrain le retour de l'axe de soupape dans sa position neutre sous l'impulsion du dispositif à ressort, ce dispositif à ressort manifestant brusquement une résistance notablement accrue à la poursuite du mouvement de l'axe de soupape de la seconde position vers la position de fermeture, ce qui permet de savoir à quel instant l'axe de soupape atteint cette seconde position lorsqu'il se déplace en provenance de sa position neutre0 30) Soupape suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif à ressort comprend en fait au moins deux ressorts ayant une charge initiale, tous deux comprimés lorsque s'effectue le mouvement de l'axe de soupape de la position neutre vers la première position, et l'un seulement des deux continuant d'être comprimé lorsque s'effectue le mouvement de l'axe de soupape de la position neutre vers la seconde position et celui de la seconde position vers la position de fermeture, l'autre dé ces deux ressorts n'étant comprimé que lorsque s'effectue le mouvement de l'axe de soupape de la seconde position vers la position de fermeture et fournissant un brusque accroissement de résistance au mouvement de cet axe de soupape à partir de la seconde position, ce qui constitue un moyen de sentir que la seconde position est atteinte. 40) Soupape suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les ressorts sont choisis avec une raideur telle que les forces de rappel qu'ils exercent sont sensiblement égales dans la première position et dans la position de fermeture0 50) Soupape suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les enroulements exercent des forces électromagnétiques de maintien sensiblement égales sur la pièce sensible à l'effet magnétique, de sorte qutil faut exercer manuellement sur l'axe de soupape des forces sensiblement égales pour supprimer le contact entre la pièce sensible à l'effet magnétique et les enroulements et permettre, sous l'impulsion des ressorts, le mouvement de retour de l'axe de soupape dans sa position neutre0 60) Soupape suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la pièce sensible à l'effet magnétique peut s'incliner de façon à améliorer la nature de son contact avec l'extrémité (ou les extrémités) de l'enroulement (ou des enroulements). 70) Soupape sùivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la pièce sensible à l'effet magnétique est une plaque en fer9