Brevet FR2473454A1 — publié le 19810717

La présente invention est relative à un système double de direction pour véhicules tout terrain , comprenant à la fois un circuit directeur primaire pour le fonctionnement normal et un circuit directeur secondaire pour un fonctionnement de secours. L'invention concerne plus particulièrement un système de direction totalement divisé à partir des vérins directeurs de façon qu'en cas de mauvais fonctionnement d'un composant quelconque d'une partie du système, les parties non affectées de ce système puissent tout de même maintenir une commande adéquate. Pour diriger les grands véhicules tout terrain on utilise normalement un système de direction hydraulique relié aux roues avant. Une panne de la pompe hydraulique ou du moteur peut affecter la direction.La perte de direction de ces grands véhicules peut évidemment poser un problème de sécurité. Les systèmes hydrauliques de direction de ce type dépendent du fonctionnement du moteur du véhicule pour leur alimentation en énergie. La direction peut également défaillir en cas de panne hydraulique due à la rupture de conduites ou de raccords hydrauliques ou à des fuites apparaissant dans le système. L'invention a par conséquent pour but principal de fournir un système de direction complètement redondant comprenant un circuit directeur primaire pour la commande de la direction en fonctionnement normal et un circuit secondaire capable de fonctionner malgré la défaillance complète de l'un quelconque des composants principaux du circuit primaire. Une caractéristique principale de l'invention consiste également à utiliser deux vérins directeurs communs aux circuits primaire et secondaire et à faire en sorte que l'un ou l'autre des deux circuits puisse commander la direction malgré des pertes ou un mauvais fonctionnement de l'un des vérins. Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'utisation du concept de diviseurs d'écoulement proportionnels pour compenser la différence de surface entre les extrémités opposées d'un vérin hydraulique. L'invention a donc pour objet un système double de direction pour véhicules tout terrain comportant à la fois un circuit directeur primaire et un circuit directeur secondaire.ie véhicule est dirigé au moyen de deux vérins directeurs à une seule tige qui sont communs aux deux circuits et qui sont reliés aux roues avant du véhicule. Un distributeur de commande règle le débit de fluide hydraulique vers les vérins directeurs. Le débit de ce distributeur à ces vérins est réglé au moyen de diviseurs d'écoulement proportionnels. Ces derniers forment avec une paire de limiteurs de pression en dérivation une unité de distribution intégrée. En fonctionnement normal, du fluide hydraulique sous pression est envoyé au distributeur à partir de la pompe principale, qui est entraînée par le moteur du véhicule. Cette pompe principale aspire le fluide dans un réservoir classique. Au-delà d'un niveau acceptable, le débit de fluide en excès est détourné au moyen d'un diviseur d'écoulement prioritaire. Si le débit de fluide en provenance de la pompe tombe au-dessous du niveau acceptable, un interrupteur commandé par le débit actionne une soupape sélectrice actionnée par un solénolde.cette soupape sélectrice constitue le dispositif qui sépare les circuits de pompage primaire et secondaire. Simultanément, une pompe de direction de secours entrainée électriquement par un moteur est actionnée. Cette pompe de secours envoie du fluide hydraulique sous pression au distributeur de commande par l'intermédiaire de la soupape sélectrice,en fournissant ainsi un débit de fluide hydraulique suffisant pour commander la direction de façon adéquate. Un interrupteur de direction tel qu'un interrup teur électrique à trois positions et à rappel élastique en position neutre constitue un levier auxiliaire de direction. Lorsque l'on actionne cet interrupteur, un distributeur à quatre voies actionné par solénoïde est excité et est verrouillé en position active au moyen d'un interrupteur à réenclenchement. Lorsqu'il est actionné, le distributeur à quatre voies envoie une pression pilote à un clapet de retenue casrmandé par une pression pilote,ce qui dirige vers un réservoir tout le débit de fluide provenant de la pompe principale. Simultanément, l'actionnement de la soupape sélectrice est stoppé. L'actionnement du distributeur à quatre voies envoie une pression pilote à un clapet de retenue actionné par une pression pilote. Ce dernier envoie du fluide hydraulique sous pression en provenance d'un accumulateur vers les extrémités opposées des vérins directeurs. Un interrupteur d'accumulateur est sensible à la pression régnant dans l'accumulateur. Lorsque cette pression tombe au-dessous d'un niveau prédéterminé, cet interrupteur actionne la pompe de secours pour recharger l'accumulateur, ce qui élimine la nécessité de faire fonctionner la pompe de secours en permanence. L'interrupteur de direction commande également le fonctionnement d'un distributeur actionné par solénolde. Lorsqu'il est actionné, ce distributeur envoie une pression pilote à l'une ou l'autre de deux soupapes de décharge. Celez les-ci correspondent aux vérins directeurs et, lorsqu'elles sont actionnées, évacuent du fluide hydraulique des extrémités opposées de ceux-ci. Ainsi, l'interrupteur de direction dirige le véhicule méme si le distributeur de commande ou une conduite quelconque s'étendant entre celui-ci et les vérins est complètement hors service. La sortie de fluide hors des vérins sous l'action des soupapes de décharge s'effectue par l'intermédiaire d'une série de soupapes de commande de débit à compensation de pression qui sont dimensionnées de façon à correspondre à la différence de surface entre les extrémités opposées de chacun des vérins. D'autres caractéristiques et avantages de 1 'in- vention apparattront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 représente schématiquement un système directeur double suivant l'invention pour véhicules tousterrains; la Fig. 2 est une vue en perspective d'un véhicule tous-terrains type dans lequel l'invention est destinée à être utilisée. Le système directeur double pour véhicules tousterrains représenté sous forme de diagramme schématique à la Fig. 1 constitue un système de direction entièrement redondant qui consiste en un circuit primaire commandant la direction en fonctionnement normal et en un circuit secondaire qui est capable de fonctionner malgré la défaillance totale de l'un quelconque des composants principaux du circuit primaire. Le véhicule 10 (non représenté à la Fig. 1) est dirigé au moyen de deux vérins directeurs 12 et 14 constitués par des vérins directeurs classiques à une seule tige. Chacun de ces vérins 12 et 14 est capable de diriger le véhicule même si l'autre vérin directeur est complètement hors service. Ces vérins sont des composants classiques conçus pour fonctionner sous des charges extrêmement élevées et dont le dimensionnement est tel qu'un de ces vérins est capable de commander seul le véhicule en cas d'urgence. Le débit de fluide hydraulique fourni aux vérins directeurs est réglé par un distributeur de commande 16. Sur la Fig. 1, les lignes en trait plein représentent l'écoulement de fluide dans le circuit primaire. L'écoulement de fluide du distributeur 16 aux vérins 12 et 14 est réglé au moyen de diviseurs d'écoulement proportionnels 18 et 20. Les diviseurs d'écoulement proportionnels forment avec deux limiteurs de pression ou soupapes d'amortissement 22 et 24 en dérivation une unité de distribution intégrée. Les soupapes 22 et 24 empêchent la transmission de charges- brusques aux vérins directeurs, par exemple lorsque le véhicule subit un c-ahot . La différence de débit à travers les deux côtés des diviseurs d'écoulement proportionnels correspond à la différence de surface entre les extrémités côté tige et les extrémités fermées des vérins. En fonctionnement normal, du fluide hydraulique sous pression (non représenté) est envoyé au distributeur 16 à partir d'une pompe principale 26 entraînée par le moteur 28 du véhicule. Cette pompe principale aspire le fluide dans un réservoir classique 30. La pompe principale 26 fournit un débit égal à un certain notre de litres par minute au ralenti et à un plus grand nombre de litres par minute lorsque le moteur tourne à pleine vitesse.La pompe 26 fournit ainsi du fluide à une pression comprise entre 10 et 140 kg/cm en fonction de la demande d'effort de direction. Dans le present mode de réalisation,par exemple,le débit est 151,4 litres par minute au ralenti etc95,23 litres par minute à pleine vitesse du moteur. Le débit de fluide hydraulique en excès par rapport à un niveau acceptable, qui est ici de 151,2 litres par minute, est détourné au moyen d'un diviseur d'écoulement prioritaire 34. Un filtre à haute pression 36 situé entre la pompe principale 26 et le diviseur d'écoulement 34 constitue une option souhaitable pour l'entretien du système. Si le débit provenant de la pompe 26 tombe audessous du niveau acceptable, un interrupteur 38 commandé par l'écoulement actionne une soupape sélectrice 40 action néepar un solénoide. Le débit provenant de la pompe peut tomber au-dessous du niveau acceptable pour diverses raisons. Cette soupape sélectrice constitue le dispositif qui sépare les circuits primaire et secondaire. Simultanément, une pompe 42 de direction de secours est actionnée et est entraînée électriquement par un moteur 44. Du fluide hydraulique sous pression provenant de cette pompe de secours 42 est envoyé au distributeur de commande 16 à travers la soupape sé lectrice 40, ce qui fournit un débit de fluide hydraulique adéquat pour commander la direction. Un interrupteur de direction 46 constitue un levier auxiliaire de direction. Cet interrupteur de direction est situé dans la cabine du véhicule (non représentée sur la Fig. 1). Cet interrupteur de direction peut être par exemple un interrupteur électrique à trois positions à rappel élastique en position neutre. Lorsque l'on actionne l'interrupteur de direction, un distributeur à quatre voies 48 actionné par un solénoïde est excité et est verrouillé dans sa position active au moyen d'un interrupteur à réenclenchement 50. Ce dernier est également relié à la cabine du véhicule. Lorsqu'il est actionné, le distributeur à quatre voies 48 envoie une pression pilote à un clapet de retenue 52 commandé par une pression pilote, ce qui envoie au réservoir 30 tout le fluide provenant de la pompe principale 26. Simultanément, l'actionnement de la soupape sélectrice 40 est stoppé.L'actionnement du distributeur à quatre voies 48 envoie une pression pilote à un clapet de retenue 54 actionné par une pression pilote. Ce clapet de retenue envoie du fluide hydraulique sous pression provenant d'un accumulateur 56 à la fois aux extrémités fermées et aux extrémités côté tige des vérins directeurs 12 et 14. A ce moment, le système de direction est verrouillé dans le dernier mode de fonctionnement qu'il connaissait avant que l'interrupteur de direction 46 soit actionné. Un interrupteur 58 commandé par un accumulateur est sensible a la pression régnant dans l'accumulateur 56. Lorsque cette pression tombe au-dessous d'un niveau prédéterminé, l'interrupteur 58 actionne la pompe de secours 42 afin de recharger l'accumulateur. Ceci élimine la nécessité de faire fonctionner en permanence la pompe de secours et élimine par suite la décharge de la batterie du véhicule Le circuit de l'accumulateur, cependant, maintient une pleine charge de fluide sous pression pour l'alimentation instantanee du circuit secondaire. L'interrupteur de direction 46 commande égalément le fonctionnement d'un distributeur 60 actionné par solénoïde. Lorsqu'il est actionné, ce distributeur 60 envoie une pression pilote à l'une de deux soupapes de décharge 62 et 64. Ces soupapes de décharge correspondent aux vérins directeurs et, lorsqupelles sont actionnées, évacuent du fluide hydraulique des extrémités opposées de ceux-ci.De cette manière, l'interrupteur de direction 46 affecte la direction du véhicule même sï le distributeur de commande 16 ou une conduite quelconque s'étendant entre celui-ci et les vérins 12 et 14 est omplètement hors service. Ceci pourrait par exemple se produire en cas de rupture.Le circuit secondaire n'est pas un circuit de direction modulé et serait pénible et peu souhaitable pour une commande continue de la direction, mais il fournit effectivement une commande positive complète, sans erreur ni excès. La sortie du fluide hors des vérins sous l'action des soupapes de décharge 62 et 64 s'effectue par l'inter médiaire d'une série de soupapes de commande d'écoulement.66 à compensation de pression dimensionnées de façon à correspondre à la différence de surface entre les extrémités côté tige et les extrémités fermées des vérins 12 et 14. Une soupape de vérin 67 à obturateur flottant est prévue à chaque extrémité de chaque vérin directeur 12 et 14. Ces soupapes constituent les portes de commutation fournissant les points de séparation entre le circuit primaire et le circuit secondaire. La séparation fondamentale entre ces deux circuits s'effectue au niveau des soupapes à obturateur flottant puisque les vérins 12 et 14 sont communs aux deux circuits. Le circuit secondaire a une conception inversée ou chargée en pression qui, une fois enclenchée, maintient une charge de pression équilibrée sur chaque vérin. Les vérins directeurs sont également verrouillés en position par le fluide. Le résultat net constitue un circuit de réaction non chargé a centre fermé. On peut donc voir que les vérins directeurs hydrauliques 12 et 14 sont communs aux deux circuits primaire et secondaire et que l'un ou l'autre de ces circuits fournit la commande de la direction malgré les pertes ou le mauvais fonctionnement de l'un des vérins. La Fig. 2 illustre un véhicule tout terrain 10 type, tel qu'un camion de mine , dans lequel l'invention est destinée à être utilisée. Non seulement les commandes du circuit primaire de direction, mais également l'interrupteur de direction 46 du circuit secondaire, sont situés dans la cabine 68 du véhicule. Les vérins 12 et 14 sont normalement reliés aux roues avant 70 et 72 du véhicule, qui sont les roues directrices. - REVENDICATIONS - 1.- Système double de direction pour véhicules, du type comprenant un circuit de-direction primaire pour le fonctionnement normal et un circuit de secours secondaire enclenché par des moyens de commutation et de distribution sensibles à la pression, caractérisé en ce que les deux circuits comportent en commun deux vérins directeurs hydrauliques à une seule tige, chaque vérin étant relié à une roue directrice du véhicule et étant capable de diriger le véhicule malgré la défaillance complète de l'autre vérin; en ce que le système comprend un moteur d'entraînement du véhicule; du fluide hydraulique contenu dans un réservoir; une soupape à obturateur flottant associée à chaque cylindre directeur et séparant le circuit primaire du circuit secondaire; et des moyens pour conduire le fluide de ces soupapes aux vérins directeurs; en ce que le circuit primaire comprend une pompe principale entraînée par le moteur du véhicule et destinée à maintenir un niveau acceptable de pression dans le circuit primaire; un filtre à haute pression; des moyens pour conduire le fluide de la pompe à ce filtre, dans lequel le fluide est filtré; un diviseur d'écoulement prioritaire destiné à détourner le fluide en excès d'un niveau de débit acceptable; des moyens pour conduire le fluide du filtre à ce diviseur d'écoulement prioritaire; un distributeur de commande destiné à régler Le débit du fluide; des moyens pour conduire le fluide du diviseur d'écoulement prioritaire à ce distributeur de commande; une unité de-distribution intégrée destinée à régler le débit de fluide de façon proportionnelle entre les vérins; des moyens pour conduire le fluide du distributeur de commande à cette unité de distribution; et des moyens pour conduire le fluide de cette unité de distribution aux soupapes à obturateur flottant; et en ce que le circuit secondaire comprend une pompe secondaire de direction; un moteur électrique entraîné par la batterie du véhicule pour entraîner la pompe secondaire; des moyens pour conduire le fluide de cette pompe secondaire aux soupapes à obturateur flottant par l'intermédiaire des moyens de commutation et de distribution; un accumulateur; des moyens de commutation et de distribution sensibles à la pression destinés à conduire le fluide de la pompe secondaire à l'accumulateur; des moyens pour conduire le fluide de l'accumulateur aux soupapes à obturateur flottant; des moyens pour appliquer une pression égale aux deux extrémités de chaque vérin directeur de façon à verrouiller ces derniers dans un mode de fonctionnement unique; des moyens pour évacuer sélectivement du fluide depuis des extrémités choisies des vérins pour effectuer la commande de direction; et un interrupteur de direction secondaire et des moyens de distribution, commandés par llopérateur, pour actionner ces r.loyens d'évacuation de fluide. 2.- Système de direction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de distributeur intégrée comprend deux diviseurs d'écoulement proportionnels et une série de limiteurs de pression en dérivation agencés de manière que la différence de débit à travers les diviseurs d'écoulement corresponde à la différence de surface entre les extrémités opposées de chaque vérin. 3.- Système de direction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commutation et de distribution sensibles à la pression destinés à enclencher le fonctionnement du circuit secondaire comprennent un interrupteur commandé par l'écoulement et une soupape sélectrice actionnée par solénoïde. 4.- Système de direction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour appliquer une pression égale aux deux extrémités de chaque vérin comprennent un distributeur à quatre voies actionné par un solénoïde, un interrupteur à réenclenchement destiné à verrouiller ce distributeur à quatre voies en position active, un clapet de retenue commandé par une pression pilote, des moyens pour envoyer une pression pilote à ce clapet de retenue, des moyens pour envoyer un-- débit de fluide de la pompe principale au réservoir, un clapet de retenue actionné par une pression pilote, des moyens pour diriger du fluide du distributeur à quatre voies à ce clapet de retenue, et des moyens pour diriger le fluide de l'accumulateur aux extrémités opposées de chaque vérin. 5.- Système de direction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation sélective comprennent un distributeur actionné par un solénolde, des soupapes de décharge correspondant aux vérins directeurs, et une série de soupapes de commande d'écoulement à compensation de pression.