Brevet FR2449838A1 — publié le 19800919

La présente invention concerne un distributeur hydraulique à tiroir assisté, notamment pour les engins de travaux publics. L'invention s'adresse à des distributeurs hydrauliques destinée à effectuer des commutation sur des circuits de puissance à haute pression, ctest-à-dire à une pression s'élevant par exemple à plusieurs centaines de bars. On sait que pour commander de tels distributeurs, il faut exercer sur leur tiroir des efforts relativement importants, pour vaincre les forces de pression qui sont élevees. Outre que le simple fait de devoir fournir des efforts de commande élevés constitue, en sci, un inconvénient, les efforts parasites qui se développent sur le tiroir lors de la commutation des veines fluides à haute pression genent la progressivité des déplacements du tiroir, et nuisent à la précision de la commande. L'invention a pour but de réaliser un distributeur hydraulique qui évite les inconvénients précités, et qui soit utilisable pour contrôler de très gros débits de fluide. L'invention a notamment pour but de réaliser un distributeur hydraulique qui soit utilisable sur des engins de travaux publics de très grosses puissances où lton doit commander avec précision des fonctions multiples. Un distributeur hydraulique suivant l'invention comprend un tiroir susceptible de se déplacer longitudinalement dans un corps de distributeur, des moyens de rappel qui tendent en permanence à rappeler le tiroir en position de repos, et des moyens de commande permettant de guider les déplacements du tiroir, et il est caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent deux butées placées chacune au-delà de l'une des extrémités du tiroir, et solidaires toutes deux d'une même tige de liaison engagée dans un passage axial du tiroir et dans les passages axiaux respectifs de deux pistons d'assistance, le tiroir et les deux pistons d'assistance étant montés avec un jeu important entre les deux butées, tandis que les deux pistons d'assistance, qui sont disposés de part et d'autre du tiroir, coulissent chacun dans un alésage du corps de distributeur co- axial avec le tiroir en délimitant dans cet alésage d'une part une chambre arrière alimentée en fluide en permanence par l'intermédiaire d'un orifice calibré, et d'autre part, du côté du tiroir, une chambre avant reliée à la décharge et communiquant avec la chambre arrière par l'interm6- diaire d'un passage annulaire qui est prévu entre la tige de liaison et le piston d'assistance correspondant, et qui est susceptible d'entre plus ou moins obturé par la butée correspondante. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, seule l'une des deux chambres avant est directement reliée à un conduit de décharge, ou de retour au réservoir, tandis que les deux chambres avant communiquent en permanence l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un con- duit annulaire prévu entre la tige de liaison et le tiroir. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les moyens de rappel agissent sur l'ensemble rigide constitué par les deux butées et la tige de liaison pour tendre en permanence à rappeler cet ensemble dans une position centrale de repos, ces moyens de rappel comprenant deux empilages élastiques concentriques de raideurs différentes, l'em- pilage le moins raide étant constamment sollicité, tandis que l'empilage le plus raide ne commence à être sollicite qu'à partir d'un certain degré d'éloignement dudit ensemble de sa position de repos. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, chaque butée est constituée par l'extrémité annulaire avant d'un piston de commande qui coulisse dans un alésage débouchant à l'extrémité arrière de la chambre arrière correspondante, et dont l'extrémité arrière est située dans une chambre de pilotage dans laquelle on établit une pression de commande d'intensité variable. Suivant une variante de l'invention, chaque butée est constituée par l'extrémité annulaire-avant -d'un piston de commande qui coulisse dans un alésage débouchant à l'extrémité arrière de la chambre arrière corres pondnt, lun au moins des deux pistons de commande ainsi prévus étant en liaison avec un- dispositif de commande mécanique. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figt-e d est une vle d'ensemble d'un distributeur hydraulique sui avant l9inventionw en section suivant un plan contenant l'axe du tiroir, le distributeur étant au repos. Figures 2 et 3 sont des vues identiques à la figure 1, mais illustrant les différentes phases du fonctionnement. Figure 4 est une vue schématique montrant le branchement des dif drents circuits du distributeur. Yigure 5 est an diagramme montrant les caractéristiques de fonctionnement du distributeur. On a représenté sur la figure 1 un distributeur hydraulique suivant l'invention. Ce distributeur comprend un corps 1 dans lequel un tiroir 2 est susceptible de se déplacer longitudinalement pour effectuer les commutations d'un circuit de puissance qui comprend une canalisation d'alimentation 3, une canalisation 4 de retaur au réservoir, et des canalisations ae sortie ou utilisations 5 et 6. suivant une disposition propre à l'invention, le distributeur comprend des moyens de commande constitués par deux butées 7 et 8 placées chacune au-delà de l'une des extrémités du tiroir 2, et solidaires toutes deux d'une mtme tige de liaison 9 engagée dans un passage axial 10 du tiroir et dans les passages axiaux respectifs 11 et 12 de deux pistons d'assistance 13 et 14. Le tiroir 2 et les pistons d'assistance 13 et 14 sont montés avec un jeu important entre les butées 7 et 8. Les pistons d'assistance 13 et 14, qui sont disposés de part et d'autre du tiroir 2, coulissent chacun dans un alésage 15 ou 16 du corps de distributeur, les alésages 15 et 16 étant coaxiaux avec le tiroir 2.Chaque piston d'assistanoe délimite dans l'alésage 15 ou 16 correspondant d'une part une chambre arrière 17 ou 18 alimentée en fluide à basse pression par-l'intermé- diaire d'un orifice calibré 19 ou 20, et d'autre part, du côté du tiroir, une chambre avant 21 ou 22. Chaque chambre avant communique avec la chambre arrière correspondante par l'intermédiaire d'un passage annulaire 23 ou 24 prévu entre la tige de liaison 9 et le piston d'assistance correspondant. Les chambres avant 21 et 22 communiquent l'une avec l'autre en permanence par l'intermédiaire d'un-conduit annulaire 23 prévu entre la tige de liaison 9 et le tiroir 2, la chambre 22 étant reliée à un conduit d décharge ou de retour au réservoir 24. Chaque butée 7 ou 8 est, en fait, constituée par l'extrémité avant d'un piston de commande 25 ou 26 qui coulisse dans un alésage débouchant à l'extrémité arrière de la chambre arrière 17 ou 18 correspondante et dont l'extrémité arrière est située dans une chambre de pilotage 27 ou 28 reliée à une canalisation 29 ou 30. L'extrémité arrière du piston de commande 25 est en outre soumise à l'action de moyens de rappel en eux-mêmes connus, qui sont logés entièrement à l'intérieur de la chambre de pilotage 27, et qui sont destinés à rappeler le tiroir dans sa position centrale de repos. Ces moyens de rappel comprennent une broche 31, deux rondelles 32 et 33, et deux empilages élastiques concentriques 34 et 35. Les deux rondelles 32 et 33 peuvent coulisser librement le long de la tige de la broche 31,.entre l'ex- trémité arrière du piston de commande 25 et la tête 36 de la broche 31. Ces deux rondelles peuvent également se déplacer librement dans la chambre de pilotage 27, dans le sens longitudinal, entre un épaulement avant et un épaulement arrière de cette chambre. L'empilage élastique externe 34, qui est le moins raide, est constamment comprimé entre les rondelles 32 et 33. L'empilage élastique interne 35, qui est le plus raide, est disposé entre les deux rondelles, mais n'est pas sollicité lorsque le ti roir et l'ensemble rigide comprenant la tige de liaison 9 et les pistons de commande 25 et 26 occupent leur position centrale de repos.Cet empilage élastique interne 35 ne commence à être comprimé qu'à partir d'un certain.degré d'éloignement dudit ensemble rigide de sa position de repos, c'est-à-dire à partir d'un certain degré de rapprochement matuel des rondelles 32 et 33. Le schéma hydraulique de branchement du distributeur est représenté sur la figure 4. Comme on peut le voir, la canalisation d'alimentation 3 est reliée à une pompe à haute pression 38, et comporte une dérivation 39 reliée à un clapet limiteur de pression 40 tare à la valeur appropriée. Les orifices calibrés 19 et 20 sont alimentés en permanence en fluide à basse pression par une même canalisation d'alimentation 41. Les canalisations 29 et 30 qui débouchent dans les chambres de pilotage respectives 27 et 28 assurent l'établissement de basses pressions de commande de valeurs variables. Les utilisations 5 et 6 alimentent ici les deux chambres de pression opposées d'un vérin à double effet 42. La valeur de la haute pression établie dans la canalisation d'alimentation 3 peut être de l'ordre de 250 à 400 bars, alors que la pression dans la canalisation d'alimentation 41 peut atteindre 15 bars à 35 bars, ce qui correspond par ailleurs aux valeurs maximales de pression des canalisations 29 et 30. Le fonctionnement est le suivant Lorsqu'aucune pression n'est envoyée dans les canalisations 29 et 30, et que les empilages élastiques 34 et 35 maintiennent par conséquent le tiroir 2 en position centrale de repos, le fluide sous pression qui est envoyé dans les chambres arrière 17 et 18 par l'intermédiaire de la canalisation 41 retourne au réservoir en passant par le conduit de décharge 24. Cette position est celle de la figure 1. Si une pression de commande est envoyée dans la canalisation 30, et commence à provoquer un léger déplacement vers la gauche des pistons de commande 25 et 26 (fig 2), la butée 8 tend immédiatement à obturer le pas sage annulaire 24, et à faire monter la pression dans la chambre arrière 18. Ainsi, cette élévation de pression provoque le déplacement vers la gauche du tiroir 2 lui-même. Il peut arriver que des forces de pression parasites agissent sur le tiroir 2 au niveau du circuit à haute pression, en tendant à faire avancer le tiroir 2 plus rapidement que les pistons de commande 25 et 26. Dans- ce cas, c'est le passage annulaire 23 qui se trouve obturé, gr ce à la présence de la butee 7 pour faire monter la pression dans la chambre 17 et pour retenir le tiroir 2. La pression desohambres arrière 17 et 18 reste toujours adaptée au tomatiquement aux efforts résistants rencontrés par le tiroir, si bien que les forces de pression prenant naissance dans les chambres 17 et 18 suffisent à assurer les déplacements du tiroir 2, les forces à exercer sur les pistons de commande 25 et 26 ne servant pratiquement qu'à vaincre les forces de rappel des empilages élastiques 34 et 35. En d'autres termes, les efforts d'assistance qui sont les forces de pression s1 exerçant sur le tiroir 2 au niveau des chambres arrière 17 et 18 restent toujours du même ordre de grandeur que les efforts de commande à exercer sur le tiroir 2 lui-m8me compte tenu des forces parasites prenant naissance au niveau du circuit à haute pression. Lorsque le tiroir a été conduit à un emplacement approprié, la pression envoyée dans les canalisations 29 ou 30 ne varie plus, la force à exercer sur les pistons de commande équilibrant exactement la poussée des empilages élastiques 34 et 35(fig 3). Cependant, l'effort d'assistance reste constamment disponible en totalité dès qu'apparait un effort parasi- te sur le tiroir. La courbe 43 (fig.5) montre les variations de la course du tiroir 2 en fonction de la pression de commande dans l'une des chambres, par exemple dans la chambre de pilotage 28. On remarque que cette courbe monte progressivement, le point anguleux 44 correspondant à la mise en servise de l'empilage élastique le plus raide 35. Avec un distributeur non pourvu d'un dispositif d'assistance, on obtient des courbes caractéristiques semblables à la courbe 45. Ces courbes sont fortement déformées, et sont instables compte tenu des réactions parasites agissant sur le tiroir. Bien que la commande décrite ici soit hydraulique, on pourrait tout aussi bien prévoir une commande mécanique, ou encore une commande électrique, ces commandes agissant de toutes façons sur les pistons de commande 25 et 26 Le distributeur suivant l'invention présente notamment les avantages suivants - L'effort d'assistance est fourni par une pression relativement basse, et une consommation permanente de débit, ce qui est favorable à la stabilité du mouvement du tiroir, en évitant notamment les "coups de bé lier". - La pression du circuit d'assistance peut être obtenue par récupération au niveau de divers circuits de fuite et de surpression sur les engins du type des engins de travaux publics. - Le distributeur peut être commandé par des efforts très faibles, tout en contrAlant de très gros débita, pour assurer la manoeuvre d'orga- nes récepteurs de forte puissance. Un tel distributeur est particulièrement approprié à la commande des fonctions d'engins de travaux publics munis de fonctions multiples. - L'assistance efface pratiquement toutes les déformations de la courbe caractéristique des distributeurs, et on obtient une courbe caractéristique 43 très régulière (fig 5). REVSiDICATIOSS 1. Distributeur hydraulique comprenant un tiroir susceptible de se déplacer longitudinalement dans un corps de distributeur, des moyens de rappel qui tendent en permanence à rappeler le tiroir dans une position de repos, et des moyens de commande permettant de guider les déplacements du tiroir, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent deux butées placées chacune au-delà de l'une des extrémités du tiroir, et solidaires toutes deux d'une même tige de liaison engagée dans un passage axial du tiroir et dans les passages axiaux respectifs de deux pistons d'assistance, le tiroir et les deux pistons d'assistance étant montés avec un jeu important entre les deux butées, tandis que les deux pistons d'assistance, qui sont disposés de part et d'autre du tiroir, coulissent chacun dans un alésage du corps de distributeur coaxial avec le tiroir en délimitant dans cet alésage d'une part une chambre arrière alimentée en permanence en fluide sous pression et d'autre part, du c8té du tiroir, une chambre avant reliée à la décharge et communiquant avec la chambre arrière par l'intermédiaire d'un passage annulaire prévu entre la tige de liaison et le piston d'assistance correspondant, et qui est sus- ceptible d'être plus ou moins obturé par la butée correspondante. 2. Distributeur hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux chambres arrière sont chacune alimentées en fluide hydraulique à basse pression par l'intermédiaire d'un orifice calibré. 3. Distributeur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que seule ltune des deux chambres avant est directement reliée à un conduit de décharge, ou de retour au réservoir, tandis que les deux chambres avant communiquent en permanence l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un conduit annulaire prévu entre la tige de liaison et le tiroir. 4. Distributeur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rappel agissent sur l'ensemble rigide constitué par les deux butées et la tige de liaison pour tendre en permanence à rappeler cet ensemble rigide dans une position centrale de repos, ces moyens de rappel comprenant deux empilages élastiques concentriques de raideurs différentes, l'empilage le moins raide étant constamment sollicité, tandis que l'empilage le plus raide ne commence à etre sollicité qu'à partir d'un certain degré d'éloignement dudit ensemble rigide de sa position de repos. 5. Distributeur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque butée est constitue par l'extrémité annulaire avant d'un piston de commande qui coulisse dans un alésage débouchant à l'extrémité arrière de la chambre arrive correspon- dante, et dont l'extrémité arrière est située dans une chambre de pilotage dans laquelle on établit une pression de commande dtintensite variable. 6. Distributeur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque butée est constituée > ar l'ex trémité annulaire avant d'un piston de commande qui coulisse dans un alésage débouchant à l'extrémité arrière de la chambre arrière correspondante, l'un au moins des deux pistons de commande ainsi prévus etant en liaison avec un dispositif de commande mécanique. 7. Distributeur hydraulique suivant l'une quelconque des revendica-tions 1 à 4, caractérisé en ce que chaque butée est constituée par l'ex- trémité annulaire avant d'un piston de commande qui coulisse dans un alésage débouchant à ltextrémité arrière de la chambre arrière correspondante, l'un au moins des deux pistons de commande ainsi prévus étant en liaison avec un dispositif de commande électrique.