Brevet FR2301741A1 — publié le 19760917

La présente invention due à la collaboration de Monsieur Michel FAYOLLE, se rapporte à un dispositif de réalimentation et de décharge pour des transmissions hydrostatiques d'en- tratnement des véhicules automobiles, constitué par t-n ensemble de deux clapets de réalimentation et de deux soupapes de déchar- ge. Les clapets alimentent sélectivement à partir d'une pompe de gavage, la canalisation basse pression de la pompe et du moteur hydraulique de la transmission, tandis que les soupapes ddrivent une partie du débit des canalisations d'alimentation du moteur hydraulique afin de limiter la pression dans lesdites canalisations. On.connatt un dispositif- de réalimentation et de décharge pour transmissions hydrostatiques qui comprend une soupape de décharge pilotée et un distributeur à tiroir qui relie d'une part l'orifice d'entrée de la soupape avec la canalisation haute pression de la transmission et qui relie d'autre part la canalisation basse pression de la transmission avec l'orifice de sortie de la pompe de'gavage. Dans ce cas, les fonctions de réalimentation et de décharge sont assurées par des organes séparésXdont l'un comprend le tiroir. L-es fuites d'huile au contact des portées du tiroir du distributeur sont d'autant plus importante,-que le chemin de fuite entre la haute pression et la pression de gavage est assez réduit. L'invention a principalement pour objet un dispositif de réalimentation et de décharge dont les soupapes de décharge à fuites réduites et\ pilotées remplissent la fonction des clapet de réalimentation. L'invention a encore pour objet un dispositif de réalimentation et de décharge dans lequel les soupapes de décharge sont pilotées par des clapets de pilotage à orifices réduits dans le but de réduire les efforts et la taille des ressorts de rappel des clapets de pilotage. L'invention a également pour objet un dispositif de rdalinentation et de décharge de construction économique,comportant un minimum d'a-lésages et de clapets mobiles dont les sièges sont préservés de toute contrainte importante qui peut entre incorporé dans des transmissions dans lesquelles les canalisations entre moteur et pompe sont en pression. Le dispositif conformément à l'invention est essentiellement caractérisé par le fait que chacun des orifices débouchant dans les conduits de liaison entre la pompe et le moteur est obturé par un clapet à siège, coulissant dans une chambre et présentant un perçage étranglé débouchant dans l'orifice et la chambre du clapet, tandis que lesdits deux orifices sont reliés à l'ouverture des clapets par une cavité liée à un troisième orifice débouchant dans le canal de gavage et que ladite chambre est obturée notamment par le clapet pilote disposé dans une deuxième chambre débouchant dans une réserve de fluide. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation de celui-ci, donné à titre d'exemple en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 représente schématiquement une transmission hydrostatique conventionnelle - la figure 2 montre en élévation-coupe un dispositif de réalimentation et de décharge conforme à l'invention - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2 - la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 2, avec adjonction d'une valve de circulation favorisant le refroidissement du dispositif - la figure 6 montre trois courbes illustrant la variation du débit en fonction de la pression dans le dispositif illustré par les figures 2 à 5 ;; - la figure 7 représente une variante du dispositif dans laquelle l'un des clapets pilotes est remplacé par un sélecteur à clapet. La transmission hydrostatique classique, représentée à la figure 1, comprend un moteur thermique 1 dont l'arbre 2 entratne une pompe à cylindrée variable 3 ainsi qu'une pompe compensatrice 4. La pression de la pompe compensatrice est limitée par une valve de décharge 5. La pompe 3 alimente par des canalisations 6 et 7 un moteur hydraulique 8 dont l'arbre 9 entrain une charge 10 qui peut étre constituée par une ou plusieurs roues d'un véhicule. Théoriquement, on devrait pouvoir remplir une fois pour toutes le circuit comprenant la pompe 3, le moteur 8 et les canalisations 6 et 7. En fait, cela est impossible pour de nombreuses raisons dont l'une est que le moteur 8 et la pompe 3 ont des fuites internes représentées schématiquement en ll et 12, qui dépendent notamment de la pression et de la vitesse de fonc tionnement du véhicule. Comme le liquide provenant des fuites 11 et 12 est dirigé constamment vers un réservoir 13, le circuit principal se vide très rapidement. Pour remplir à nouveau le circuit principal, on utilise la pompe compensatrice 4.La pression de la pompe 4 est en général de quelques bars, de 2 à 15 suivant les applications, et elle alimente deux clapets de réali mèntation 14 et .15, reliés respectivement aux conduits 7 et 6. Ces clapets de réalimentation se ferment quand la canalisation à laquelle ils sont reliés est à la haute pression et permettent ainsi l'établissement d'une pression compensant la chute de pression résultant des fuites dans l'autre canalisation. Pour remédier à une élévatin-trop importante de la pression dans le circuit principal, on utilise deux clapets de décharge 16 et 17 reliés respectivement aux canalisations princi pales7 et 6. Ces clapets de décharge sont réglés pour s'ouvrir -une pression dont la valeur est définie en tenant compte de la pression maximale feue peuvent supporter les différents composants de la transmission hydrostatique. Conme le liquide à la sortie du clapet de décharge est dirigé vers les clapets de réalimentation qui le dirigent à leur tour vers la canalisation à basse pression, la pompe compensatrice dot trie stiffisannent puissante pour remplacer le liquide percfct wu niveau des mutes de la transmission. La figure 2 montre un dispositif selon la présente invention. Ce dispositif comprend un corps 100 dans lequel sont usinés deux orifices symétriques 101, 101' reliant la face d'ap pui bO2 du corps à une cavité 103 dont la forme allongée dans un plan perpendiculaire à celui de la figure 2 est montrée à la figure 3. La cavité 1Q3 est liée à un troisième orifice îoe' d'arrivée dans le bloc de la pression de gavage. Les orifices 101 et 101' sont destinés à être reliés aux canalisations 6 et 7 de la transmission hydrostatique schématisée à la figure 1. Dans la cavité 1S > , débouchent deux chambres identiques 104, 104' al8sées dans le corps 100 et respectivement concentriques aux orifice 101, 101'. Le diamètre d'alésage des chambres 104, 104' est légèrement plus grand que celui des orifices 101, 101'. Dans les chambres 104, 104' sont disposés des pistons coulissants 105, 105 qui sont terminés chacun par une partie conique formant clapet avec des sièges 107, 107' au fond des orifices 101, 101'. Le fond des pistons 105, 105' est percé d'un trou étranglé 106, 106' mettant ainsi en communication les orifices 101, 101' avec les chambres alésées 104, 104'. Des ressorts 108, 108' appliquent les pistons 105, 1Q5' sur les sièges 107, île'. Les ressorts 108, 108' prennent appui sur des épaulements 109j 109' de deux douilles 110, 110' qui sont appliqués sur des épaulements 111, 111' du corps 100 par des bouchons 112, 112' retenus par des.bagues 113, 113'. Des joints toriques 114, 114' et 115, 115' isolent une.deuxième paire de chambres 116, 116' en bout des bouchons. Ces chambres sont reliées chacune,, par l'intermédiaire d'une des rainures 118, 118' usinée dans les bouchons 112, 112',à une troisième paire de chambres 119, 119' délimitées par la paroi intérieure 120, 120' des douilles 110, 110' et par les extrémités des bouchons 112, 112'. Le fond de chaque chambre 119, 119' de la troisième paire est percé d'un trou 121, 121' obturé par un clapet de pilotage 122, 122' appliqué par un ressort 123, 123' prenant appui du côté opposé sur les extrémités des bouchons 112, 112'. Les ressorts 123, 123' peuvent avoir des caractéristiques différentes dans le but de régler différemment les pressions limitées dans les deux orifices. Une chambre 116 de la deuxième paire est reliée à la chambre 116' par un canal 124, comme le montre la figure 4. Le canal 124 est relié à la face 102 du corps par un conduit 125 perpendiculaire au canal. Selon la figure 5 une valve de circulation ayant pour fonction de prélever une partie du fluide, cbté basse pression, est utilisée afin de refroidir le fluide. Parallèlement à la ligne X-X' passant par les axes des orifices 101 et 101', se trouve un alésage comprenant une partie centrale étroite 126 comprise entre deux alésages 127 et 127' de plus fort diamètre. Ces alésages 127, 127', sécants des orifices 101, 101', sont obturés par deux bouchons étanches 128, 128'. Les alésages 127, 127' et les bouchons 128, 128' délimitent des chambres 129, 129' dont chacune contient une bil J 130, 130' de diamètre inférieur à celui de l'alésage 127, 127'. Les billes 130, 130' sont séparées par un poussoir 131 écartant l'une des billes de la partie centrale 126 lorsque l'autre bille vient au contact avec ladite partie. A noter que le trou 125 dont il a été question précédeninent est sécant de l'alésage 126. Le fonctionnement d'un tel ensemble est couine suit : a) il est supposé que l'orifice 101 est relié à la canalisation haute pression 7 de la pompe et l'orifice 101' à la canalisation basse pressiorr-6 - Le piston de clapet 105 est. soumis à l'effort de pression du fluide qti s'.exerce dans l'orifice 101 et qui tend à soulever le piston de clapet 105 de son siège 1a7. L'effort de pression dans la chambre 104 tend à appliquer le clapet 105 sur son siège 107. Comme la diamètre de la chambre 104 est supérieur au diamètre de l'orifice 101 et comme le ressort 108 tend à appliquer le piston de clapet 105 sur son siège 107, ce clapet reste fermé.Cet état dure tant que l'orifice 101 et la chambre 104 restent à la même pression, c'est-à-dire tant que cette pression reste inférieure à la pression de commande du clapet de pilotage 122. Ce qui vient d'être dit pour le piston de clapet 105 s'applique aussi évidemment au piston de clapet 105'. Si la même pression règne dans la cavité ioa et dans les orifices 101' et 104', le piston de clapet 105' est équilibré hydrauliquement et l'effort du ressort 108' suffit à lbappliquer sur son siège 107'. Le clapet 105' ne s'ouvrira que lorsque la pression dans la canalisation branchée sur ltori- fice 101' aura subi une chute de pression d'une valeur t p, égale au quotient de l'effort développé par le ressort 108' par la section différentielle entre l'orifice 101' et la chambre 104'. Dès que cette chute de pression se produit, le piston de clapet 105' se soulève afin de permettre la réalimentation de la canalisation 6 représentée à la figure 1. b) la pression dans l'orifice 101 excède la pression de tarage du clapet de pilotage 122 (fixée par la précompression du ressort 123). Le clapet se soulève alors de son siège afin de limiter la pression dans la chambre 104. I1 s'établit donc un débit dans le trou étranglé 106 du clapet 105 qui croit avec la différence des pressions qui règnent dans l'orifice 101 et la chambre 104. Le flux de liquide est recueilli dans la chambre 116 puis évacué par le canal 124 et le conduit 125 vers un réservoir R ou vers la cavité 103 dans laquelle règne la pression de gavage. Lorsque l'effort d'ouverture du clapet (pression dans la canalisation haute pression i multipliée par la section de l'orifice) dépasse l'effort de fermeture (pression de tarage du clapet pilote 122 multipliée par la section de la chambre 104 plus l'effort développé par le ressort 108), le clapet 105 s'écarte de son siège 107 pour laisser passer le débit de fluide. Le clapet 105 joue donc bien le rôle d'un clapet de réalimentation. Ce débit se joint au débit de gavage, puis passe entre la clapet 105' et son siège 107' pour réalimenter la conduite basse pression 6 comme il est montré sur le schéma de la figure 1. Lorsque les pressions dans les orifices 101 et 101' s'inversent (cas du fonctionnement en moteur de la pompe sur le schéma de la figure 1), le fonctionnement est analogue de celui qui vient d'être décrit. Si l'on veut éviter que les pressions limites soient les mêmes.dans les deux cas de fonctionnement, il suffira de précontra.indre différemment les deux ressorts 123 et 123'. La figure 6 illustre ce fonctionnement avec les nota tions suivantes : P : pression dans l'orifice 101 Qf : débit au travers de l'étranglement 106 Po s pression de tarage du clapet 122 Q : débit de fuite entre le clapet 105 et son siège 107 Q' : débit de fuite entre le clapet 105' sst son siège 107' S : section de la chambre 104 s : section de l'orifice 101 F s effort du ressort 108 Les trois courbes illustrent les modifications des débits Qf, Q et Q' en fonction de la pression régnant dans ltori- fice 101. Ch voit que de O à Po les débits Qf et Q sont nuls alors que le débit Q' passant par le clapet basse pression 105' augmente régulièrement. Le débit Q' réalimente la canalisation 6 à partir de l'orifice 103' branché sur la pompe de gavage pour compenser les fuites qui augmentent avec la pression. A partir de la pression Po, le clapet 122 se soulève et le débit Qf commence à crottre, alors que les deux autres débits continuent d'évoluer comme précédemment. Lorsque la pression atteint la valeur Po S/s + F/s, les débits Q et Q' augmentent tous deux d'une sltme valeur, ce qui cornspond à l'ouverture du clapet 105. En se référant à la figure 5 on voit que lorsque l'ori- fice.1O1 est en pression, la bille 130 est poussée vers la droite contre l'extrémité de l'alésage 127 et interrompt la communication entre cet alésage 127 et la partie centrale 126. Par ailleurs, la bille 130 agit, par l'intermédiaire du poussoir 131, sur la bille 130' pour établir la communication entre l'alésage 127' et la partie centrale 126 . L'orifice 101' et le conduit 125 sont alors en communication. La perte de charge entre l'orifice 101' et le conduit 125 détermine le débit qui est retiré de la canalisation basse pression pour être refroidi. Selon la figure 7, les chambres 104 t 104' dans les quelles coulissent les pistons du clapet 105, 105' sont obtures par des bouchons étanches 201, 201'. Dans la chambre 104 débouche un orifice 204 venant d'une cavité 205 orientée parallèlement à la face d'appui 102 et obturée par une bille 206 emmanchée à force. La cavité 205 se termine du côté de l'orifice 204 par un siège conique 207; la cavité 205 communique également avec la chambre 104'. Un bouchon percé 208 formant siège pour une bilte 211 est monté dans la cavité 205 et son perçage 209 débouche dans la chambre 104'. Dans la partie de cavité 205 comprise entre les chambres 104 et 104', débouche un trou 212 obturé par un clapet pilote 213 logé dans une chambre alésée centrale 214 orientée parallèlement aux chambres 104 et 104' et débouchant sur la face 102. Le clapet 213 est poussé sur son siège par un ressort 215 prenant appui sur une rondelle de retenue 216. Le clapet pilote 213 est analogue aux clapets pilotes 122 et 122' du dispositif de la figure 2. Lorsque l'orifice 101 est en pression, cette pression s'établit dans la chambre 104 par l'intermédiaire du trou étranglé 106 puis dans l'orifice 204 et la cavité 205. La pression repousse la bille 211 contre le siège 208, isolant ainsi les chambres 104 et 104'. Lorsque la pression dans l'orifice 101 atteint la valeur de tarage du clapet pilote 213, celui-ci s'écarte de son siège afin de maintenir dans la chambre 104 une prepaon égale à ladite valeur de tarage. Le débit de pilotage entre/l'orifice 101, passe par le trou 106 du clapet 105, la chambre 104, l'orifice 204, la cavité 205, lekrou 212 et enfin par la chambre 214 d'où il rejoint une zone basse pression tel qu'un réservoir R. Inversement, si 11 alésage 101' est en pression, la bille 211 est appliquée par cette pression contre le siège 207, isolant les chambres 104, 104' et mettant en communication a chambre 104' avec le trou 212 d'alimentation du clapet pilote 213. On réalise donc les mêmes fonctions avec un seul clapet pilote et un sélecteur constitué par l'orifice 204, la cavité 205, lé bouchon 208 et la bille 211. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réalimentation et de décharge d'une transmission hydrostatique constitué par un ensemble de deux sou papes de décharge pilotées par un clapet, deux orifices respec tivement reliés s aux conduits de liaison entre la pompe et le moteur hudrostatique de la transmission, un troisième orifice relié à une source de gavage et un orifice de retour au réservoir, caractérisé par le fait que chacun des orifices (101, 101') dé bouchant-dans les conduits de liaison (6, 7) entre la pompe (3) et le moteur (8) est obturé par un clapet à siège (sot, lois') coulissant dans une chambre (104, 104') et présentant un perçage étranglé (106, 106') débouchant dans l'orifice (loti, 101') et ladite chambre (104, 104'), tandis que lesdits deux orifices (101, 101') sont reliés à l1ouverture des clapets(105, 105) par une cavité (103) liée au troisième orifice (103') débouchant dans le canal de gavage et que ladite chambre (104, 104') est obturée notamment par un clapet de pilotage (122, 122', 213) dis posé dans une chambre (119, 119', 214) débouchant dans une réser ve de fluide (R). 2. Dispositif de réalimentation et dedécharge selon la revendication 1, caractérisé parlefait.gue les clapets de décharge sont constitués par un piston creux 105, 105' percé vers son siège et dont la chambre de coulissement (104, 104') comprend, disposés coaxialement un ressort de rappel (108, 108') du clapet, -une douille (110, 110') à fond percé d'un trou (121, 121') et obturé par le clapet pilote (122, 122'), et le ressort de rappel (123, 123') dudit clapet pilote. 3. Dispositif de réalimentation et de décharge selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les ressorts de rap pel (123, 123') des clapets pilotes (122, 122') ont des caracté ristiques différentes. 4. Dispositif de réalimentation et de décharge suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque chambre (104, 104') du clapet (105,105') est reliée par un orifice (204,209) à une cavité (205) et que le dispositif comprend une bil le (211) mobile dans ladite cavité,un trou (212) obturé par un cla pet -pilote (213) débouchant dans ladite cavité tandis que le res sort de rappel(215) et ledit clapet pilote sont logés dans une chambre (214) en cormunication avec le réservoir (R). 5. Dispositif de réalimentation et de décharge suivant les revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que les cavités (119, 119', 214) dans lesquelles sont inclus le ou les clapets pilotes (122, 122', 213) et leurs ressorts, sont reliés à la cavité (île) dans laquelle débouche le troisième orifice (103').